安全监测综合项目工程综合项目施工专项方案

铜川市水库枢纽工程安全监测工程施工方案15.1工程概况本工程关键包含大坝及放水塔、泄洪洞安全监测工程，其关键包含监测仪器设备采购、检验、安装及施工期监测工作。关键项目有：巡视检验、环境量监测（上、下游水位，坝区气温，降水量）、表面变形监测（水平和垂直位移监测）、渗流监测（坝体渗流压力及绕坝渗流监测），监测仪器自动化等。表15-1大坝安全监测关键工程量二大坝安全监测单位数量备注2.1土建工程2.1.1视准线校核基点个102.1.2工作基点个102.1.3永久综合点测墩个252.1.4水准网网点个102.1.5水准监测网施工便道m4002.1.6土石方回填m3202.1.7土方明挖m31002.1.8Φ108mm绕坝渗流钻孔m4502.1.9Ф50mm镀锌钢管测压管m4502.1.10Ф56mmPVC护壁管m4502.1.11Φ108mm钻孔（深孔渗压计）m6002.1.12Ф56mmPVC水平电缆套管m11002.1.13Φ211×5mm垂直电缆保护无缝钢管m1802.1.14Ф127mm双金属标钢管m302.1.15Ф102mm双金属标铝管m302.1.16Ф168mm护壁钢管m302.1.17Ф168mm双金属标钻孔m302.1.18观察房m2152.2大坝变形监测2.2.1水平位移2.2.1.1强制对中基座个282.2.1.2经纬仪台1进口2.2.2竖向位移2.2.2.1水准仪台1进口2.2.2.2水准标个282.2.2.3水准尺个3每个3m2.2.2.4双金属标系统套12.2.2.5双金属标仪台12.3大坝渗流监测2.3.1渗压计支362.3.2压力表个202.3.3测压管孔口装置个202.3.4堰流计支12.3.5量水堰堰板块12.3.6水质分析项12.4环境量监测2.4.1百叶箱个12.4.2自计温度计台12.4.3自计雨量计台12.4.4遥测水位计支12.4.5人工水尺组22.5其它2.5.1监测仪器电缆km152.5.2集线箱(16接口)台42.5.3便携式读数仪台12.6二次自动控制系统设备2.6.1测控单元(MCU)（16接口）套42.6.2数据库服务器台12.6.3计算机台12.6.4笔记本电脑本12.6.5激光打印机台12.6.6不间断电源（UPS）（500W）台12.6.7通讯（光）电缆km52.7监测自动化控制系统软件2.7.1数据采集软件套12.7.2监控管理软件套12.7.3监测资料分析软件套12.8观察房内部装修项12.9巡视检验项12.10施工期监测项1放水塔安全监测工程便携式读数仪套1振弦式岩石多点变位计套2不锈钢专用测杆套2振弦式测缝计支5振弦式渗压计支3泄洪洞安全监测工程振弦式渗压计支6振弦式应变计支7应变计组支架套1振弦式钢筋计支14振弦式测缝计支15振弦式土压力计支9振弦式无应力计支3振弦式多点位移计套3不锈钢专用测杆套3水工专用屏蔽线米1650便携式读数仪套3分步式模块化自动测量单元台515.2监测仪器采购及仪器设备标准按施工图纸要求进行仪器设备采购，采购前编制监测仪器设备采购计划，并报送监理审批，关键仪器设备标准1）经纬仪：光学经纬仪，测角精度：不低于±2″。2）水准仪：自动安平水准仪，测量精度：<±1.5mm/km，强制对中基座最大对中误差0.05mm，精美觇标活动范围：0-200毫米，固定觇标对中误差<0.2mm。3）渗压计：量程：0.35Mpa、700kpa,分辨率：0.01%F.S，精度：±0.1%F.S，工作温度-20℃～65℃。4）堰流计：分辨率≤0.02F.S，精度≤0.01%F.S，最大电缆长度>700m，量水堰堰板：1*1.5m，δ=8mm不锈钢板。5）双金属标仪：测量范围：0～35mm，灵敏度：0.02mm，精度±0.1mm，长久稳定性，全数字电路无漂移，工作环境：温度-20℃～70℃，湿度≤95%。6）遥测水位计：浮子直径Φ15cm，水位轮工作周长32cm，测量范围80m，分辨率1cm，正确度≤2cm，格雷码输出，机械数字显示，平均无故障工作次数1*107次。7）自计雨量计：承水口径Φ200cm±0.6mm，刃口40～50°，分辨率1cm，正确度≤±3%，雨强范围0.01～4mm/min，单触点通断信号，工作温度-20℃～50℃，工作电源：DC12V蓄电池，环境温度-30℃～60℃，湿度10～95（相对湿度，无冷凝）防雷击能力强。8）自计温度计：量程-25℃～60℃，精度±0.05℃，耐水压1.0Mpa。9）集线箱：可接32支传感器10）自动测控单元：自动测控单元MCU,工作环境-30℃～60℃，相对湿度≤90%，供电电源220V±10%、50Hz、R232接口，1200bps,可测量差动式仪器，并含有数据采集功效。11）计算机和打印机要求：关键设备采取目前市场主流机型偏上厂家产品，常规配置，并留有扩充和升级余地。12)岩石变位计：量程0-100mm，测点数3，测孔深度3,8,15m，分分辨率0.1%F•S。13）测缝计：量程25mm，测量精度0.5%F•S，工作温度-25℃~+60℃，耐水压0.5MPa。15.3监测仪器安装方法严格按图纸和厂家使用说明书要求程序和方法，进行仪器设备安装和埋设，监测仪器设备在完成调试、率定并经过监理人同意后进行安装埋设。仪器埋设中使用经过同意编码系统，对多种仪器设备、电缆、监测断面、控制坐标等进行统一编号，每支仪器均须建立档案卡。在全部仪器电缆上加上最少5个耐久、防水、最大间距不超出20m标签，以确保连续识别不一样仪器电缆。全部仪器或接头应予保护，全部未完成管道和套管开口端加盖，确保管和套管里面没有外部物质进入。在仪器安装、埋设、混凝土回填作业中，如发觉有异常改变或损坏现象，立即采取补救方法。在仪器和电缆埋设完成后，立即检测，确定符合要求后，编写施工日志，绘制完工图。每支仪器埋设和安装后，将仪器及其安装下列具体资料提交监理人。这些资料包含：(1) 仪器种类、型号、编号和说明；(2) 按百分比图示仪器所在部位位置、仪器坐标和高程、电缆敷设正确位置和路线、电缆全部接头位置和仪器安装所用材料；(3) 仪器埋设日期、时间和气候气温情况；(4) 仪器埋设时周围施工区作业情况；(5) 安装埋设时照片；(6) 所取得初始数据；(7) 由我方和监理人双方签字全部安装埋设统计。15.3.1变形监测点安装方法校核基点和工作基点必需放置在坝肩坚实基础上，并通视情况良好。测点标墩为高于地面1.2m现浇钢筋混凝土墩，标墩底盘为1.2m×lm混凝土实体；标墩顶部设置强制对中基座，基座对中精度应小于0.1mm；标墩底盘表面设置水准标志；埋设时，强制对中基座应调整水平，其倾斜度不得大于4’。水准网点及水准基准点：水准网点先用标石，基准点采取双金属标，并设置保护装置。观察墩尺寸见图15-1、15-2、15-3图15-1岩基上工作基点结构尺寸图和配筋图（单位mm）图15-2土基上工作基点结构尺寸图和配筋图（单位mm）图15-3表面变形观察点制作图（单位：mm）15.3.2渗流监测点安装渗压计采取钻孔法安装，渗压计埋设前，必需进行室内检验。埋设前，将渗压计用砂包裹，在水中浸泡2小时以上，使其达成饱和状态，确保孔隙压力计进水口通畅。在基岩面上埋设渗压计时，应先在预定位置钻一个直径大于50mm孔，孔内充填砾石，再将装入砂袋渗压计放到集水孔上。测压孔应在灌浆洞帷幕灌浆施工完成后施钻。测压孔钻孔孔位和设计孔位偏差不超出5cm，孔深应达成设计深度，孔斜偏差应小于0.02m/m。测压孔钻孔开孔直径为110mm，终孔孔径为76mm，达成设计深度后应进行灵敏度检验，灵敏度检验水压力为0.1～0.2Mpa，当漏水量极微或基础不漏水时，应立即通知项目监理，决定是否加深钻孔或重新钻孔。钻孔岩芯应进行地质素描。测压孔在钻孔过程中，如发觉集中漏水(无回水)、掉钻、掉块、塌孔等情况时，应具体统计。当上述情况比较严重时，应通知项目监理采取处理方法。测压孔孔口装置按图加工和安装各接头不得漏水，经检验合格后进行初始值观察。图15-4渗压计安装结构示意图15.3.3电缆安装电缆采取塑料电缆，观察电缆在仪器埋设点周围应预留一定富余长度。电缆牵引方向应尽可能垂直或平行埋设。监测仪器至监测站电缆应尽可能少用接头。电缆连接采取热缩管法连接，并标示清楚，测量端芯线头部铜丝应搪锡密封，并作防水试验（1.5个气压下15分钟不漏气，1Mpa水压下绝缘电阻大于50MΩ），在监测仪器引线进行必需连接、套接和安放后，在回填或埋入混凝土中之前，监测仪器引线应立即进行测试。电缆铺设时在导管出口和入口用麻布包扎，电缆未引入永久观察站前，用木箱保护，严禁将电缆观察端浸入水中。15.3.4其它仪器安装（1）遥测水位计：安装在水流平稳，受风浪和泄水影响小，观察方便地方，安装水位计平台高度0.8m，安装水平，进水管断面面积大于测井断面积1%，设在岸上测井，进水管应低于最低水位15cm，并定时清理沉积物。（2）自计雨量计：雨量传感器安装高度为1.2m，承雨口应水平，雨量计固定牢靠，基座有排水管道出口和电缆通道。（3）自记温度计：自记温度计安装在专用百叶箱内，百叶箱固定于0.8*0.8*1.5m墩台上，箱门朝正北方向。（4）量水堰安装：堰口水流形态必需为自由式，堰槽段应采取矩形断面，堰扳为平面，堰板顶部水平，堰板和侧墙应保持铅直，堰板采取不锈钢板，过水堰口下游边缘制成45°角，堰板应和堰槽两侧墙和来水流向垂直。堰板应平正和水平，高度应大于5倍堰上水头，量水堰安装完成，应具体填写考证表，存档备查。15.4安全监测方法15.4.1巡视方法和内容通常项目检验方法采取直观检验或配小型工具检验，特殊部位采取探坑、钻孔、水下摄像等方法。15.4.1.1坝体关键检验项目：1）相邻坝段之间错动；2）伸缩缝开合情况和止水工作情况；3）上下游坝面、宽缝内及廊道壁上有没有裂缝，裂缝中漏水情况；4）混凝土有没有破损；5）混凝土有没有溶蚀、水流侵蚀或冻融现象；6）坝体排水孔工作状态，渗漏水漏水量和水质有没有显著改变；7）坝顶防浪墙有没有开裂、损坏情况。15.4.1.2坝基和坝肩关键检验以下内容：1）基础岩体有没有挤压、错动、松动和鼓出；2）坝体和基岩（或岸坡）结合处有没有错动、开裂、脱离及渗水等情况；3）两岸坝肩区有没有裂缝、滑坡、溶蚀及绕渗等情况；4）基础排水及渗流监测设施工作情况、渗漏水漏水量及浑浊度有没有改变。15.4.1.3泄水建筑物关键检验以下内容：1）放水塔混凝土有没有裂缝、渗水，塔体有没有倾斜或不均匀沉降。2）消能设施有没有磨损冲蚀和淤积情况。3）工作桥是否有不均匀沉降、裂缝、断裂等现象。4）出水口水流形态，流量是否正常。15.4.1.4近坝区岸坡关键检验以下内容：1）地下水露头及绕坝渗流情况；2）岸坡有没有冲刷、塌陷、裂缝及滑移迹象。15.4.2监测方法（1）水平位移观察视现场情况可采取视准线法，视准线两端延长线处，宜设置校核基准点；视准线应离开周邻障碍物1m以上；各测点偏离视准线距离，不应大于2cm；基准点和监测点，应采取有强制对中装置观察墩。视准线测量，可选择活动觇牌法或小角度法。当采取活动觇牌法观察时，监测精度宜为视准线长度1/100000；当采取小角度法观察时，监测精度应按下式估算：式中：—位移中误差（mm）；—测角中误差（″）；—视准线长度（mm）；—206265。当采取活动觇牌法观察时，观察前应对觇牌零位差进行测定。（2）垂直位移观察采取几何水准方法，布设二等水准线路，其水准测量闭合差不得超出规范要求，测量使用水准仪、水准尺等分别按相关规范要求进行检验和校正。基准点应建立在大坝应力影响范围以外，通常在下游1～3km。（3）渗流监测采取便携式读数仪进行数据采集。15.4.3观察具体技术要求（1）每期观察前，应对所使用仪器和设备进行检验、校正，并做好统计；（2）在较短时间内完成；（3）采取相同图形（观察路线）和观察方法；（4）使用同一仪器和设备；（5）观察人员相对固定；（6）统计相关环境原因，包含荷载、温度等；（7）采取统一基准处理数据；（8）首期观察必需独立观察两次，独立观察两次分别计算、结果差值应小于2倍中误差，符合要求后,取均值作为基准值；（9）每期观察结束后，应立即处理数据。当数据处理结果出现下列情况之一时，必需立即通知管理单位采取对应方法：1）变形量达成预警值或靠近许可值；2）变形量出现异常改变；3）建（构）筑物裂缝或地表裂缝快速扩大。15.5施工期安全监测规程15.5.1埋设时间根据安全监测设计图纸、随施工进度进行测压等设备埋设，大坝填筑完成后渗压计和变形观察点埋设。15.5.2监测周期和方法仪器埋设早期48小时内，天天测次不低于2次，施工期为每个月4次，首次蓄水期每个月8次，正常运行期每个月1次。巡视检验：通常项目检验方法采取人工直观检验或配小型工具检验，特殊部位采取探坑、钻孔、水下摄像等方法。变形观察：采取人工监测方法，水平位移用视准线法和垂直位移用水准观察。渗流监测：采取便携式读数仪进行数据采集。15.5.3监测资料整编（1）我方使用标准格式将各项仪器相关参数、仪器安装埋设后初始读数和全部仪器设备档案卡等整编成册。（2）如监测发觉可能是建筑物出现异常情况时，我方在1小时内口头通知监理人，并在测读数据后6小时内以快报方法向监理人和设计单位和发包人提交书面汇报。（3）我方将按监理人指示，在水库早期蓄水和水库蓄水至要求水位时，或依据工程安全检验需要，按相关规范要求和设计要求（包含设计修改通知要求），向监理人报送工程建筑物监测汇报。15.6信息化施工和信息反馈在本标段监测工作中，对信息化施工和信息反馈应作为关键对待。信息化施工是利用系统工程于施工一个现代化施工管理方法，包含估计、信息采集和反馈、控制和决议等方面内容。在监测各个步骤，从各工点基础情况调查，各工点技术方案编制，监测数据采集，监测数据分析上报，应急预案实施，和业主教授、设计单位、施工单位立即进行沟通，确保情况可靠、方案合理、数据立即、分析正确、方法到位，将施工情况一直纳入有效监测掌控之中。信息化监测和反馈基础步骤包含：(1)采集数据，对数据进行初步分析，初步判定监测对象安全，假如情况可疑应立即通知监理及施工单位，并做深入监测验证。(2)数据录入计算机，进行数据处理。(3)生成统计结果汇报。(4)假如处理计算过程中发觉监测数值过大，达成到警戒值，应加大监测频率，采取控制位移变形施工方法。(5)假如监测数值过大，达成了控制值，立即紧急通知施工单位，并开启相关预案，并上报监理单位会同相关教授制订合理方法，直到方法适当，危险解除，能够施工为止。依据上述估计对围护结构和周围环境安全情况进行评定，做到信息化施工。其监测反馈程序框图。施工施工采取技术方法施工监测估计变形量反馈分析和控制值比较调整施工参数是否安全是否图15-5自动化系统监测反馈程序图15.6.1系统功效(1)系统应含有巡测和选测功效。应能依据需求采取中央控制方法或自动控制方法进行数据采集；(2)系统应有显示功效。应能显示建筑物及监测系统总体部署，各监测子系统组成、过程曲线、报警状态显示窗口等；(3)系统应有操作功效。应能在监测管理站计算机或监测管理中心站计算机上实现监视操作、输入／输出、显示打印、汇报现在测值状态、调用历史数据、评定系统运行状态；依据程序实施情况或系统工作情况给出对应提醒；修改系统配置、进行系统测试和系统维护等；(4)系统设备应含有掉电保护功效。在外部电源忽然中止时确保数据和参数不丢失；(5)系统应含有数据通信功效。包含数据采集装置和监测管理站计算机之间双向数据通信，和监测管理站和监测管理中心站内部及其同系统外部网络引算机之间双向数据通信；(6)含有网络安全防护功效。确保网络安全运行含有多级用户管理功效，设置有多级用户权限，多级安全密码，对系统进行有效安全管理；(7)系统含有自检功效。方便能为立即维修提供方便；(8)系统应配置对应工程安全监测管理系统软件和水文自动测报系统软件。软件系统应有在线监测、离线分析、数据库管理、安全管理等功效，应包含数据人工自动采集、测值离线性态分析、图形报表制作等日常工程安全管理基础内容；(9)除自动采集数据、自动入库外，还应含有些人工输入数据功效。能方便地输入未实施自动化监测测点或因系统故障而用人工补测数据；(10)系统应备有和便携式计算机或读数仪通信接口。能够使用便携式计算机或读数仪采集监测数据，方便进行人工补测比测或预防数据中止。15.5.2系统组成系统由软件系统和硬件设备组成。软件系统关键是上位机软件。硬件设备关键分上位控制微机、现场测控单元(MCU)、通讯介质和设备、传感器等。各个关键层次组成、功效及配置分述以下：a)传感器层本工程传感器层关键由渗压计、温度计、量水堰计等组成，能够自动采集对应数据，不再需要人工进行实地测量，其采集数据精度高，可靠性好。b)传感器连接层连接层关键由专用数据传输电缆及电缆保护管组成。专用数据传输电缆用于连接传感器和现场采集单元，对采集数据进行传输；保护管起到保护电缆作用，采取镀锌钢管，首先可起到保护电缆作用，其次因为钢管可靠连接并埋在地下，和系统接地网焊接在起，从而形成一个可覆盖大坝接地网，有效改善了系统防雷效果。专用数据传输电缆采取四芯屏蔽铜芯镀锡电缆。c)现场测控单元层现场测控单元层关键由12个数据采集装置及对应供电设备等组成。由数据采集装置对传感器测量数据进行集中采集，打包并上传至上位机。距离较近数据采集装置相互之间可经过RS-485通讯口连接，形成一个子网。供电设备可选择市电AC220V电源、太阳能供电电源。本工程供电设备选择市电AC220V电源，系统提供蓄电池后备电源供电方法，可在正常电源断电情况下，确保数据采集装置正常工作7d以上。d)通讯层通讯层关键由通讯介质及通讯设备组成，通讯介质可采取屏蔽双绞线、光纤等，通讯设备可选择光电转换器、通讯转换器等。从系统成本、传输性能上综合考虑，通常在MCU房和上位机房之间采取四芯单模光纤接入方法。e)上位机层上位机层关键由上位控制微机、打印机、UPS电源及上位机软件包等组成。上位机层对采集数据进行存放、统计、分析和告警，为大坝安全分析提供数据支持。本工程上位机层由一台计算机、一台UPS电源、及在工作站内安装安全监控管理软件和数据库软件组成。水库大坝安全自动监测系统要求以windowXP为系统平台大坝安全信息管理系统，包含教据采集软件、信息管理软件、资料分析软件、远程控制软件。15.6.3自动化监测系统安装调试MCU采取密封防水机箱，机箱底部采取塑料密封接头，全部部件固定在机箱安装钢板上，智能数据采集模块安装在不锈钢盒内。机箱接地线柱应用导线和地网连通；仪器电缆理顺后穿进机箱，尽可能避免交叉。(1)自动化系统调试步骤以下：1)仪器接入自动化系统前，对每支传感器电缆绝缘度进行测试。2)依据MCU配置表将仪器参数、MCU通道号进行室内编程，检验无误后下载到MCU。3)用便携仪表测读每支仪器读数。4)将传感器接入采集系统。5)对每支传感器进行调试。6)对MCU之间通讯进行调试。7)整个系统安装调试。(2)测控装置完成全部接线后就能够开始调试，其步骤以下：1)设置首先用小键盘完成测控装置地址、测点类型、测点数量设置，具体设置详见小键盘使用。通常依据测控装置位置从左到右、从近到远按次序设置数据采集模块地址，便于查找。其次依据接八传感器排列次序，确定每支仪器在数据采集模块内编号，其编号由4位数组成，前两位为数据采集模块地址，后两位为测点接八模块通道位置。2)通讯检验MCU通讯线接完后，在数据采集计算机上可用数据采集软件或超级终端进行通讯调试，确保每个模块通讯正常。3)自检在自检命令中全部模块均对其RAM、ROM、时钟等电路自检测量MCU内蓄电池电压、充电电压和模块上温度，检测各测量模块类型、接入监测仪器数量和该模块工作情况。4)测量在MCU处先用小键盘对每支仪器进行测量，确定仪器测量正常，统计测量数据；同时经过人工比测接口，利用便携式测量仪表对接入MCU仪器进行测量，并和MCU测量数据相比较，测量数据反复性、一致性满足规范要求。5)联调在中央控制装置(监控主机)上，利用数据采集软件控制全部测控装置，进行全部功效检验，如测量(巡回测量、选点测量、选箱测量、自动测量)、时间查询和设置、定时自动测量时间间隔查询和设置、自动测量数据读取等，全部功效运行正常、可靠，自动化测量结果和人工测量结果一致。6)整理在完成MCU调试工