【JD-SY1】，山東競道光電，十年深耕水質(zhì)設(shè)備。壩基作為水工建筑的核心承力基礎(chǔ)，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性直接決定了整個(gè)水工建筑的整體服役安全，在擋水運(yùn)行過程中，上游水體在水頭作用下會(huì)持續(xù)作用于壩基底部，形成分布廣泛的揚(yáng)壓力，這類作用力會(huì)直接抵消水工建筑的部分自重，降低結(jié)構(gòu)的抗滑穩(wěn)定安全儲(chǔ)備，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)壩體滑移、壩基滲透破壞等重大安全事故。大量工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，壩基區(qū)域的揚(yáng)壓力變化是影響水工建筑長期安全的最關(guān)鍵因素之一，由于壩基處于水工建筑的底部隱蔽區(qū)域，常規(guī)的表面巡查手段無法感知其內(nèi)部的壓力分布與動(dòng)態(tài)變化，傳統(tǒng)的人工觀測方式不僅作業(yè)難度大，也難以獲取連續(xù)完整的監(jiān)測數(shù)據(jù)，無法支撐對(duì)基底揚(yáng)壓力的全面掌握。采用埋入式布設(shè)方式在壩基部位構(gòu)建系統(tǒng)化的滲壓監(jiān)測體系，是當(dāng)前水利工程領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)基底揚(yáng)壓力實(shí)時(shí)感知、精準(zhǔn)管控的核心技術(shù)路徑，為保障壩基長期穩(wěn)定運(yùn)行提供了不可替代的技術(shù)支撐。

　　壩基部位的揚(yáng)壓力由浮托力與滲流壓力兩部分共同組成，其分布狀態(tài)與動(dòng)態(tài)演化規(guī)律受到壩基地質(zhì)條件、防滲帷幕性能、排水系統(tǒng)布設(shè)形式、上游水位變化等多重因素的共同影響，呈現(xiàn)出復(fù)雜的空間分布特征。在水工建筑設(shè)計(jì)階段，技術(shù)人員會(huì)根據(jù)壩基地質(zhì)勘探結(jié)果計(jì)算揚(yáng)壓力的理論分布值，并以此為依據(jù)確定壩體的體型結(jié)構(gòu)與自重參數(shù)，保障結(jié)構(gòu)的抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。但在實(shí)際長期運(yùn)行過程中，壩基區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境會(huì)隨著時(shí)間推移發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，防滲帷幕可能在水的長期侵蝕作用下出現(xiàn)局部老化、性能衰減，排水設(shè)施也可能被細(xì)小顆粒逐步堵塞，這些因素都會(huì)導(dǎo)致壩基揚(yáng)壓力的實(shí)際分布狀態(tài)逐步偏離設(shè)計(jì)階段的理論預(yù)期，造成局部區(qū)域揚(yáng)壓力異常升高，大幅削減結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備。如果無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)這類異常變化，揚(yáng)壓力的持續(xù)增長會(huì)逐步降低壩體的抗滑穩(wěn)定性，嚴(yán)重威脅整個(gè)水工建筑的運(yùn)行安全，因此對(duì)壩基揚(yáng)壓力進(jìn)行持續(xù)、精準(zhǔn)的監(jiān)測，是水工建筑運(yùn)行管理中不可h缺的核心工作內(nèi)容。

　　埋入式布設(shè)是壩基滲壓監(jiān)測最核心的布設(shè)方式，通過在壩基施工階段或者后續(xù)專項(xiàng)監(jiān)測建設(shè)過程中，將監(jiān)測設(shè)備直接埋設(shè)在壩基的指定監(jiān)測位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)基底不同深度、不同區(qū)域揚(yáng)壓力的直接感知。在布設(shè)實(shí)施過程中，技術(shù)人員會(huì)根據(jù)壩基的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征、防滲與排水設(shè)施的分布情況，科學(xué)規(guī)劃監(jiān)測斷面與測點(diǎn)位置，將關(guān)鍵監(jiān)測斷面優(yōu)先布設(shè)在河床最高壩段、地質(zhì)條件復(fù)雜的斷層破碎帶、施工質(zhì)量相對(duì)薄弱的區(qū)域，確保布設(shè)的測點(diǎn)能夠完整覆蓋壩基的主要滲流控制區(qū)域，全面反映壩基揚(yáng)壓力的整體分布特征。在設(shè)備埋設(shè)完成后，監(jiān)測設(shè)備處于壩基內(nèi)部的隱蔽環(huán)境中，不會(huì)受到外界水流沖擊、人為活動(dòng)等外部因素的干擾，能夠在壩基內(nèi)部長期穩(wěn)定服役，持續(xù)采集揚(yáng)壓力的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這種布設(shè)方式從根本上解決了壩基隱蔽區(qū)域難以直接開展監(jiān)測的行業(yè)難題，為獲取真實(shí)、準(zhǔn)確的基底揚(yáng)壓力數(shù)據(jù)提供了可靠的物理基礎(chǔ)。

　　依托埋入式布設(shè)構(gòu)建的壩基滲壓監(jiān)測體系，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)基底揚(yáng)壓力的全天候?qū)崟r(shí)掌握，改變了傳統(tǒng)監(jiān)測模式下數(shù)據(jù)獲取不連續(xù)、時(shí)效性不足的弊端。監(jiān)測體系建成后，分布在壩基不同關(guān)鍵位置的埋入式監(jiān)測設(shè)備，會(huì)按照預(yù)設(shè)的采集頻次持續(xù)采集揚(yáng)壓力數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過專門布設(shè)的傳輸鏈路實(shí)時(shí)回傳到后端管控平臺(tái)，管理人員在監(jiān)控中心就可以隨時(shí)查看壩基各個(gè)測點(diǎn)的揚(yáng)壓力實(shí)時(shí)數(shù)值，全面掌握整個(gè)壩基的揚(yáng)壓力分布狀態(tài)。在水庫蓄水初期、汛期高水位運(yùn)行、上游水位快速漲落等關(guān)鍵時(shí)段，監(jiān)測體系可以提升數(shù)據(jù)采集的頻次，加密捕捉揚(yáng)壓力隨外部工況變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程，清晰呈現(xiàn)揚(yáng)壓力從水位變化到逐步穩(wěn)定的完整演化曲線，精準(zhǔn)掌握不同區(qū)域揚(yáng)壓力的滯后響應(yīng)特性，為技術(shù)人員分析壩基滲流場的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律提供連續(xù)完整的第一手資料。

　　基于壩基滲壓監(jiān)測獲取的實(shí)時(shí)揚(yáng)壓力數(shù)據(jù)，技術(shù)人員可以系統(tǒng)開展壩基安全狀態(tài)的綜合研判，及時(shí)識(shí)別壩基內(nèi)部的潛在安全隱患。通過將不同測點(diǎn)的實(shí)時(shí)揚(yáng)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋梢郧逦L制出壩基揚(yáng)壓力的實(shí)際分布剖面，判斷防滲帷幕的防滲效能是否處于正常狀態(tài)，分析排水系統(tǒng)的排水能力是否出現(xiàn)衰減。如果發(fā)現(xiàn)防滲帷幕下游側(cè)的揚(yáng)壓力數(shù)值出現(xiàn)異常升高，說明帷幕的局部防滲性能可能出現(xiàn)下降，滲流繞過帷幕形成了新的滲流通道;如果排水設(shè)施附近的揚(yáng)壓力超出正常區(qū)間，則說明排水體可能出現(xiàn)了堵塞現(xiàn)象，排水效能有所降低。針對(duì)這些通過監(jiān)測數(shù)據(jù)識(shí)別出的異常跡象，技術(shù)人員可以進(jìn)一步結(jié)合壩基地質(zhì)資料開展深入分析，精準(zhǔn)定位隱患的具體位置與影響范圍，及時(shí)采取針對(duì)性的工程處置措施，避免隱患進(jìn)一步發(fā)展引發(fā)壩基滲透破壞或者結(jié)構(gòu)失穩(wěn)事故。

　　壩基滲壓監(jiān)測埋入式布設(shè)體系的廣泛應(yīng)用，全面提升了水工建筑壩基安全管理的科學(xué)化水平，為水利工程的長期安全運(yùn)行筑牢了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)防線。在以往缺乏有效監(jiān)測手段的時(shí)期，壩基揚(yáng)壓力的實(shí)際狀態(tài)長期處于未知狀態(tài)，管理人員只能依靠定期的表面巡查結(jié)合經(jīng)驗(yàn)判斷壩基安全，很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)壩基內(nèi)部的隱性隱患，很多壩基安全隱患都是在已經(jīng)發(fā)展到非常嚴(yán)重的程度才被察覺，后續(xù)處置不僅難度大、成本高，還會(huì)對(duì)工程的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。依托埋入式滲壓監(jiān)測體系，管理人員可以長期連續(xù)掌握壩基揚(yáng)壓力的動(dòng)態(tài)演化趨勢，系統(tǒng)梳理揚(yáng)壓力隨庫水位、運(yùn)行時(shí)間等因素的變化規(guī)律，提前識(shí)別出揚(yáng)壓力緩慢抬升的隱性趨勢，在隱患尚未發(fā)展成顯性破壞之前就采取干預(yù)措施，通過對(duì)防滲帷幕進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿、對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行疏通清洗等方式，以較低的成本消除潛在風(fēng)險(xiǎn)，保障壩基始終處于安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

　　隨著我國水利基礎(chǔ)設(shè)施體系逐步進(jìn)入精細(xì)化運(yùn)維的新階段，壩基滲壓監(jiān)測埋入式布設(shè)技術(shù)也在持續(xù)迭代升級(jí)，與智慧水利管控平臺(tái)的融合程度不斷加深。當(dāng)前，越來越多的新建水工建筑在施工階段就同步規(guī)劃、同步實(shí)施壩基滲壓監(jiān)測埋入布設(shè)工作，將監(jiān)測設(shè)備直接隨壩基施工同步埋入，避免了后續(xù)二次鉆孔布設(shè)對(duì)壩基結(jié)構(gòu)造成的擾動(dòng)，進(jìn)一步提升了監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實(shí)性與可靠性。同時(shí)，壩基滲壓監(jiān)測獲取的揚(yáng)壓力數(shù)據(jù)，也在逐步與壩體位移監(jiān)測、滲流量監(jiān)測等其他安全監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)分析，從整體層面評(píng)估水工建筑的結(jié)構(gòu)性安全狀態(tài)，為水利工程的安全運(yùn)行管理提供更加全面、精準(zhǔn)的決策支撐。未來，這項(xiàng)技術(shù)還將在更多的水庫大壩、水閘等各類水工建筑中得到廣泛應(yīng)用，為我國水利基礎(chǔ)設(shè)施體系的長期安全穩(wěn)定運(yùn)行提供更加堅(jiān)實(shí)的保障。