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1、岩土工程安全监测历程中国水利水电第十四工程局有限公司SINOHYDRO BUREAU 14 CO.,LTD.地址：云南省昆明市环城东路192号邮箱：网址：http:/邮编：650041中国水利水电第十四工程局安全监测历程前 言中国水利水电第十四工程局的土木工程安全监测专业和岩石工程物理力学参数试验工作，鉴于工程局的重视起步于上世纪60年代，为满足水电站工程设计、确定施工方案参数，1964年，在以礼河工程局技术处成立了岩石组，1972年转移到西洱河电站，1967年，在绿水河电站和西洱河电站成立岩石组，分别进行了各电站的安全监测和岩体物理力学参数试验工作。国家在水利水电的“六五”、“七五”、“八五
2、”科技攻关项目期间，中国水利水电第十四工程局集中了各公司岩石组的人员，在西洱河三级电站、鲁布格电站进行现场岩石试验和新奥法施工相关的多项监测项目。为适应发展的需要，于1983年成立中国水利水电第十四工程局施工科研所，下设坝工室、混凝土试验室、地下工程室、废气净化室、电算室和科技情报室，进行土工、混凝土试验、安全监测、岩石试验、工程机械的废气净化、科技情报交流、工程电算及监测结果电算研究、安全监测仪器开发、研究、制造、应用等工作。随着国家建设发展对电力的需求，提高了工程规模、数量、施工要求、安全监测要求，为适应其发展的需要，于2006年，成立中国水电第十四工程局勘测设计研究院监测分院，专业从事施
3、工期、运行期安全监测工作。目 录1概述11.1安全监测历史11.2安全监测的意义12工作历程22.1安全监测的起步22.2国家科技攻关项目32.2.1全断面隧洞掘进试验32.2.2新奥法施工研究42.2.3鲁布革喷混凝土压水试验42.3主办或协办项目42.4主编或参与编写的规程规范的业绩52.5监测重要成绩62.5.1以礼河二级电站62.5.2西洱河梯级电站72.5.3鲁布革水电站82.6对外协作项目92.7市场开拓103获奖项目14中国水利水电第十四工程局有限公司1概述1.1安全监测历史岩土工程历史悠久，工程的安全主要依靠结构物的可靠度设计来保证，由于岩土工程的复杂性，在岩土工程施工过程中和
4、投入运行后，缺乏对其进行有效监控，国内外岩土工程的失事事件时有发生。20世纪50年代以来，岩土工程界逐步认识到，失事多是岩土工程失稳所致，随着现代岩土工程建筑事业的发展，人们在工程实践中不断加深了对它的认识，通过对岩土工程失事的教训中分析原因、总结经验。在岩土工程设计过程中，设计出符合实际的、合理的、安全可靠的方案；在岩土工程施工中不断采用先进的新技术、新工艺；在岩土工程施工全过程中进行安全监测，获得信息，进行准确的判断，及时采取有效的防范措施，可以制止事故的发生，于是，岩土工程安全监测专业逐步受到人们的重视。岩土力学又是一门新的科学，尚属半经验半理论的阶段，在时间和空间上对岩土工程的安全度作
5、出准确地判断还有很大困难，有关岩土工程安全问题的解决，需要更多地依靠安全监测获取信息。在上世纪70年代，我国对岩土工程设计、施工、安全监测、运行、管理进行了多项科技攻关项目，“六五”国家科技攻关项目，合同编号：B-871004，“大型水电站工程稳定及原位监测技术研究”；“七五”国家科技攻关项目，合同编号：17-03-02，“岩体力学测试及高坝坝基原位监测技术研究”；“八五”国家科技攻关项目，合同编号：85-208-02-01，“高堆石坝关键技术问题研究”等项目在水电工程中相继实施。对大量的试验和监测资料进行整理、计算、分析、反馈，从经验上和理论上作出全面总结，积累了宝贵的经验。1.2安全监测的
6、意义安全监测是岩土工程安全的重要保证条件之一，也是岩土工程设计、施工、运行的重要组成部分，并且又是具有自己独立系统的“监测工程”。在施工运行过程中，监测信息将为修改设计指导施工提供可靠的资料。同时，监测成果还将成为提高兴建岩土工程的技术水平积累丰富的经验。目前，安全监测已成为工程勘测、设计、施工和运行过程中不可缺少的重要手段，被视为工程设计效果、施工和运行安全的直接指示器。岩土工程安全监测是通过对埋设仪器的观测、人工现场巡视、重要部位及大坝周围环境进行测量、观察等，通过科学的计算和分析来对工程的状态进行评估，对工程未来性态的发展进行预报，以确保工程安全。获得的监测资料还可以在工程设计的改进、施
7、工技术的提高、科研理论的验证等方面发挥重要的、不可替代的作用。安全监测除了及时掌握建筑物的工作性态，确保其安全外，还有诸多方面的意义。一是诊断的需要，包括验证设计参数改进未来的设计；对新的施工技术优越性进行评估和改进；对不安全迹象和险情的诊断并采取措施进行加固；以及验证建筑物运行处于持续良好的正常状态。二是预测的需要，运用长期积累的观测资料掌握变化规律，对建筑物的未来性态作出及时有效的预报。三是法律的需要，对于工程事故而引起的责任和赔偿问题，观测资料有助于确定其原因和责任，以便法庭作出公证判决。四是研究的需要，观测资料是建筑物工作性态的真实反映，为未来设计提供定量信息，可改进施工技术，利于设计
8、概念的更新和对破坏机理的了解。2工作历程2.1安全监测的起步鉴于我局对于岩土工程安全监测专业和岩石试验专业的重视，在国内起步相对较早，以礼河水电站工程复工后，由中国水科院、昆明院在以礼河工地进行岩体物理力学参数和安全监测，1964年，以礼河工程局在技术处成立了岩石组，参加各项工作，主要项目：1）岩体物理力学参数现场试验；2）以礼河高水头电站压力钢管道试验研究；3）一级（毛家村水库及电站）大坝的原型观测；4）二级（水槽子水电站）水库漏水、淤积观测及发电厂房尾水明渠的现场观测；5）三级（盐水沟电站）高压钢管道的现场监测；6）四级（小江电站）整个电站所有枢纽部位的原型观测。通过以礼河工地的安全监测、
9、岩石试验和压力钢管道试验专业的学习、实践，中国水电第十四工程局的专业队伍初步形成。1967年，绿水河水电站工程复工，同样需要进行岩体物理力学参数和安全监测，以礼河工程局在绿水河电站成立岩石组，抽调以礼河工程局岩石组的人员支援试验工作，绿水河电站的各项试验工作由中国水利水电第十四工程局专业队伍独立完成。2.2国家科技攻关项目“水电站大型地下洞室围岩稳定和支护的研究和实践”、“水电站大型地下洞室围岩稳定和支护的计算分析和测试技术的研究”、“岩体力学测试及高坝坝基监测技术”，以上三项试验研究项目均为国家“六五” 、“七五”、“八五”科技攻关项目，随着“六五”国家科技攻关项目，合同编号：B-87100
10、4，“大型水电站工程稳定及原位监测技术研究”；“七五”国家科技攻关项目，合同编号：17-03-02，“岩体力学测试及高坝坝基原位监测技术研究”；“八五”国家科技攻关项目，合同编号：85-208-02-01，“高堆石坝关键技术问题研究”等项目在水电工程中相继实施，工程局将分散在各分公司的安全监测、岩石试验的专业人员集中在各水电站参加了多项安全监测、岩石试验项目。2.2.1全断面隧洞掘进试验我国自行研制的SJ-58、SJG-53-12全断面隧洞联合掘进机，中国水电第十四工程局水电二处在西洱河一级电站二支洞进行现场实施试验掘进过程中，集中了部分安全监测、岩石试验的专业人员，对掘进机掘进洞段和爆破开挖
11、洞段成形的洞室进行现场围岩变形、围岩原始平面应力（当时，由于测试仪器，测试技术的限制仅能进行一个方向的应力测试）、了解掘进机掘进洞段和爆破开挖洞段成形的变形、平面应力参数。2.2.2新奥法施工研究19811983年，在西洱河三级电站试验“新奥法施工”，这是水电系统在水电工程中的首次集中研究的施工课题，经过现场实施，了解新奥法施工的机理，解决了不同及不良地质条件、有承压水条件下围岩变形，衬砌应力、衬砌时间和条件等问题。2.2.3鲁布革喷混凝土压水试验鲁布革喷混凝土压水试验，是工程局独立实施的研究课题，主要了解喷混凝土衬砌的引水隧洞在内、外水压作用下围岩、喷混凝土衬砌层的受力状态、承载能力、稳定状
12、态；围岩、喷混凝土衬砌层的渗透水状态。试验设计最高压力16kg/cm2，试验压力极差2kg/cm2，在试验压力10kg/cm2试时稳压23小时。试验结论对渗透问题、承载力、外水压力、土建施工技术、试验量测5个问题进行了阐述。2.3主办或协办项目我局勘察设计研究院主办或协办参加部分项监测目有：（1）在“七五”国家科技攻关中，高吨位（600吨）预应力锚固研究与施工监测成果，经部级鉴定评为国际先进水平，获电力工业部1991年科技进步一等奖，目前已在岩土工程加固中广泛应用。（2）“七五”科技攻关由我院负责组织全国30多个单位研制的岩土工程测试仪器二十多种，其多数达国际先进和国内领先水平。（3）“七五”
13、科技攻关中由我院和王永年为项目负责人编制的高坝坝基原位监测指南达到国际先进水平。（4）在龙羊峡电站我院负责滑坡监测仪器安装埋设技术指导，在三个大滑坡监测仪器：位移计、测斜仪、倾斜计等项目指导中获得施工单位的好评，经电站运行证实，监测为边坡安全预报提供了可靠依据，成功的预报了滑坡失稳状态和滑动时间。（5）小浪底水利枢地下工程围岩软弱破碎，地质条件复杂，绝大部份围岩分类在三类以下。同时，该工程地下洞室规模大、数量多、纵横交错，开挖施工技术难度很大，我院承担了水利部下达的有关该工程地下工程技术研究重点科研课题，通过对三条交通支洞的监测及资料的分析，确定了围岩类别及与主要地质构造的相互关系，据此修改了
14、开挖和喷锚支护参数，较大幅地削减了锚喷支护量，简化了施工工序，可降低工程造价近亿元。2.4主编或参与编写的规程规范的业绩主要介绍由我局勘察设计研究院主编或参与编写的地下工程监测，测试及支护设计方面的规程规范。（1）国家标准“锚杆喷混凝土支护规范”，我院为付主编单位，参加人员我院赵长海、王永年等。（2）水电部标准“锚杆喷混凝土支护规范”，水电部规划院为主编单位，我院为付主编单位，我院参加人员有：赵长海、王永年等（3）国家标准“预应力锚固设计规范”，我院为主编单位，参加人员有：赵长海、王永年、田玉甲等（4）国家标准“岩石试验、测试规范”，测试部份我院王永年主编，试验部份我院为付主编单位。（5）水电
15、部标准“岩石试验、测试规范”，测试部份为我院王永年主编，试验部份我院为付主编单位。（6）水电部标准“土工试验、测试技术规范”，测试部份我院为主编单位，试验部份我院为付主编单位，我院参加人员有陈星柏、徐伯孟等。（7）水电部标准“大坝安全监测技术规范”，我院为付主编单位，负责拱坝及外部变形观测两部份，我院参加人员有：夏诚、董万海等。（8）“水利水电地下建筑物设计手册，”我院为副主编单位，我院王永年为副主编，主要负责概论、地下厂房、新奥法、地下工程监测、地质与岩体力学测试几部份，我院主要参加人员有：王永年、赵长海、田玉甲等。（9）“岩土工程安全监测手册”，我院为主编单位，王永年为主编，张兴武、殷世华为付主编，我院主要参加人员王永年、张兴武、殷世华、叶绍圣、姜允松等。（10）“地下工程设计测试综述”，我院负责监测和试验部份，主要参加人员有：王永年、巩敬明、田玉甲等；以上十份规程规范和手册基本包括了目前国内地下工程的监测、测试和支护设计的主要标准和手册，为国内各行各业在地下工程的监测、测试和支护设计施工中必须遵循的技术标准和主要参考文件。通过西洱河、鲁布格电站相继开展实施的国家科技攻关项目，大量的现
