GB/T 51416-2020 混凝土坝安全监测技术标准电子书

中华人民共和国住房和城乡建设部公告

前言

1 总 则

1.0.1 为规范混凝土坝安全监测设计、施工和运行，制定本标准。

1.0.2 本标准适用于1级、2级、3级混凝土坝的安全监测。混凝土坝建筑物级别划分应按现行国家标准《防洪标准》GB 50201执行。

1.0.3 混凝土坝安全监测范围应包括坝体、坝基、坝肩、近坝库岸和枢纽区边坡，以及与混凝土坝安全有直接关系的其他建筑物和设施。

1.0.4 混凝土坝安全监测工作应贯穿于混凝土坝设计、施工、运行全生命周期各个阶段，分阶段完成目标，坚持监测系统运行维护与建设并重，巡视检查与仪器观测并重，分析评价与获取成果并重，风险预警与分析反馈并重。

1.0.5 混凝土坝的监测工作除应符合本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术 语

2.0.1 观测 observation

2.0.2 监测 monitoring

2.0.3 安全监测 safety monitoring

2.0.4 监控 supervisory control

2.0.5 在线监控 online supervisory control

2.0.6 巡视检查 inspection

2.0.7 设计警戒值 design threshold

2.0.8 监控指标 monitoring indices

2.0.9 初测值 first measurement

2.0.10 初始值 initial value

2.0.11 基准值 base line value

2.0.12 监测仪器设备 monitoring instrument and equipment

2.0.13 监测设施 monitoring facilities

2.0.14 监测系统 monitoring system

2.0.15 监测资料 monitoring information

2.0.16 近坝库岸 near-dam slopes

2.0.17 枢纽区边坡 slope in project area

3 基本规定

3.0.1 混凝土坝全生命周期的全过程管理应设置专责人员。从事监测设计、施工、运行的人员，应准确把握混凝土坝安全关键部位及其监测项目，确保监测项目有效实施和运行。

3.0.2 对于高坝大库或结构特别复杂且安全风险高的混凝土坝宜建立大坝安全在线监控系统，发现异常现象应及时分析、反馈预警。

3.0.3 混凝土坝安全监测应设巡视检查项目。对于坝高15m以下或结构简单且安全风险低的混凝土坝可简化或不设仪器观测项目；其他混凝土坝原则上应设仪器观测项目，不设仪器观测项目应经专题论证和安全风险评估。

3.0.4 混凝土坝的安全监测项目及其观测频次应实行动态管理：

3.0.5 监测设施的安装埋设应位置准确、时机适宜，保证各项技术性能正常。

3.0.6 监测运行应符合下列规定：

3.0.7 监测物理量正负号应符合下列规定：

3.0.8 监测物理量的单位，对水压强值和应力值宜为MPa，位移值宜为mm，渗流量值宜为L/s，泄流量值宜为m3/s，高程和平面坐标值宜为m，温度值宜为℃，锚索锚固力值宜为kN。

3.0.9 监测精度应根据监测物理量的预估值确定。

4 监测设计

4.1 一般规定

4.1.1 监测设计应进行总体规划，监测项目设置和测点布置应考虑建设期和运行期有机结合，技术可行，经济合理，施工方便，便于运行维护。

4.1.2 监测仪器布置应考虑工程规模、混凝土坝级别、结构特点、工程地质、水文地质、环境要素、工程建设、运行阶段及工程运用等因素，并与结构计算和模型试验成果相结合；施工期临时监测和科学试验等短期监测的仪器布置应根据工程需要确定；监测仪器及电缆布置不应影响结构安全。巡视检查范围和内容应根据工程特点确定。混凝土坝安全监测项目分类和选择见本标准附录A.1。

4.1.3 监测仪器设备的性能指标应满足工程监测要求，且稳定可靠、实用耐久、经济合理，便于实现自动化监测。

4.1.4 对需要进行高频次或多项目同步监测或受条件制约人工难以监测的项目，宜采用自动化监测，自动化系统应定期进行人工比测。

4.1.5 施工期坝体临时挡水度汛或蓄水前坝体永久和长期监测项目不具备监测条件的，应布置短期监测项目，并与相应监测项目的测值建立关联。

4.1.6 混凝土坝坝基扬压力监测孔不应与排水孔互相替用。

4.1.7 监测设计应布置人工巡视检查与仪器观测所需的通道。

4.2 监测设计要求

4.2.1 监测设计应依据下列基本资料：

4.2.2 监测总体规划应包括监测项目的选择、永久和长期监测项目划分、监测资料分析反馈及安全评价要求、安全监测信息化管理要求、监测仪器设备数量、投资估算等。

4.2.3 监测设计专题报告应包括监测系统布置、重点监测部位与项目、各监测项目运行时段、监测仪器设备选型、监测施工与观测要求、巡视检查内容与要求、监测资料分析要求、人工观测通道设计、监测自动化系统设计、需研究的监测技术问题、投资概算等。

4.2.4 监测设计施工详图应包括测点布置、测站布置、人工观测通道布置、电缆走线、监测系统工程量及技术指标等。监测自动化系统设计施工详图应包括监测自动化系统接入测点数量、测站与管理站布置、网络拓扑、通信、供电、防雷、数据采集、监测信息化及安全监控系统功能，自动化设备工程量及技术指标等。

4.2.5 监测施工及观测技术要求应包括监测仪器设备检验、监测设施安装完成时间节点、安装埋设方法、电缆走线及连接、监测设施保护、观测方法、观测频次、初始值及基准值选取、施工期转序到运行期的安全监测工作衔接、监测信息化管理、监测资料整理整编及综合分析等要求。

4.2.6 监测工程竣工设计报告应包括监测布置、永久与长期和短期监测项目划分、重点监测部位与项目、施工期设计变更、监测自动化系统设计、监测仪器及自动化设备工程量及技术指标、巡视检查范围和内容、观测频次、运行初期监测资料分析结论等，并对安全监测系统是否满足竣工验收要求作出评价。

4.2.7 监测运行维护要求应包括运行期重点监测部位与项目、监测仪器设备运行条件、维护要求、观测要求、封存报废条件、监测资料整理整编及综合分析要求、设计警戒值，监测系统修复、增设及更新改造要求。

4.3 监测项目选择及布置

4.3.1 环境量监测布置应符合下列规定：

4.3.2 工程区域变形范围和深度大或枢纽区受施工、蓄水影响范围大的工程，宜建立变形监测控制网。

4.3.3 变形监测工作基点布置应符合下列规定：

4.3.4 重力坝变形监测布置应符合下列规定：

4.3.5 重力坝渗流监测布置应符合下列规定：

4.3.6 重力坝应力应变监测布置应符合下列规定：

4.3.7 拱坝变形监测布置应符合下列规定：

4.3.8 拱坝渗流监测布置除应符合第4.3.5条第4款～第7款外，还应符合下列规定：

4.3.9 拱坝应力应变监测布置除应符合第4.3.6条第4款～第6款外，还应符合下列规定：

4.3.10 坝体、坝基温度监测布置应符合下列规定：

4.3.11 封堵体与洞壁接缝、封堵体分缝处应布置接缝变形及渗透压力测点，布置有温控措施的封堵体宜设置温度监测。

4.3.12 消能建筑物渗流监测布置应符合下列规定：

4.3.13 枢纽区边坡及近坝库岸变形监测布置应符合下列规定：

4.3.14 枢纽区边坡及近坝库岸渗流监测布置应符合下列规定：

4.3.15 枢纽区边坡及近坝库岸支护结构受力监测布置应符合下列规定：

4.3.16 强震动、水力学专项监测应根据工程特点，综合分析论证后设置相应的专项监测项目。

4.4 监测自动化系统设计

4.4.1 监测自动化系统应包括监测仪器设备、数据采集装置、计算机及外部设备、网络通信设备、电源及防护设备、采集软件与安全监测管理软件等。

4.4.2 监测自动化系统设计应包括纳入自动化系统的测点选择原则、接入测点数量、测站与管理站布置、网络拓扑、通信、供电、防雷与接地、数据采集、监测信息化管理及分析、自动化设备工程量及技术指标等。

4.4.3 监测站应具备数据采集功能，宜设置在监测仪器相对集中的部位。监测管理站、监测管理中心站应具备现场监测数据采集、数据存储和备份、数据分析及信息发布等功能，宜合并设置。

4.4.4 监测自动化系统网络拓扑可采用星形、环形和总线结构，通信介质可采用光纤、双绞线和无线等。监测站之间及其与监测管理站的通信可采用EIA-RS-485/422A、网络通讯协议（TCP/IP）及其他国际标准构建的通信协议，宜采用局域网连接。监测管理站与监测管理中心站之间的网络通信可根据站点所在物理位置采用局域网或广域网连接。

4.4.5 电源宜采用双回路专线供电，无可靠交流电源时，可采用太阳能或风能等现地电源供电。电源应结合现场情况设置避雷器、隔离装置及稳压装置，容量应根据系统功率计算确定。监测管理中心站及监测管理站应配置不间断电源（UPS）。

4.4.6 监测自动化系统应进行直击雷和雷电感应过电压防护设计，宜接入工程接地网。监测站接地电阻不应大于10Ω，监测管理站和监测管理中心站接地电阻不应大于4Ω。

4.4.7 数据采集装置的测量范围应满足被测对象的有效工作范围，测量精度不应低于测量对象的精度。应配置人工比测接口，人工比测时不应影响自动化系统的正常运行和接线配置。

4.4.8 监测自动化系统应具备数据采集、掉电保护、自诊断功能、数据异常报警及故障显示、数据存储及管理、通信及网络安全防护、防雷及抗干扰、与便携式读数仪或计算机的通信接口等功能。

4.4.9 采集软件应具备与采集装置进行通信、数据采集、参数查询与修改、自诊断、测点维护、数据存储、异常告警及权限管理等功能，并应开放数据库接口。

4.4.10 安全监测管理软件应具有监测数据存储、编辑、查询、导出与备份、数据可靠性检验、报表与曲线分析、预警提醒及信息推送、工程文档及影像资料管理、输出等功能。

4.5 巡视检查

4.5.1 巡视检查范围应包括混凝土坝及永久堵头等挡水建筑物、泄水及消能建筑物、近坝库岸、枢纽区边坡、闸门及启闭机、安全监测设施等。

4.5.2 巡视检查应贯穿混凝土坝全生命周期，设计应提出不同阶段的检查部位、内容要求和记录格式。

4.5.3 巡视检查频次应符合下列规定：

5 监测施工

5.1 一般规定

5.1.1 监测施工包括监测仪器设备的施工准备、安装埋设、初期观测与施工资料整编。主体工程施工应为监测设施安装、埋设和观测提供必要的时间和空间，监测设施安装埋设应紧跟主体工程进度，并做好仪器设备的保护。

5.1.2 监测系统施工人员应了解监测相关建筑物结构、地形及地质条件、工程施工规划，熟悉安全监测设计文件。

5.1.3 监测施工不得影响建筑物结构与防渗安全，施工过程应采取措施保护人员与设备安全。

5.2 施工准备

5.2.1 监测系统施工前应编制满足设计文件及现场施工环境要求的施工组织设计，应包含以下内容：

5.2.2 监测仪器设备采购应考虑供货能力与质量保证，其性能指标应满足设计要求。

5.2.3 监测仪器设备现场运输应采取防颠震措施，储藏环境应满足正常工作条件要求。

5.2.4 监测仪器设备到货后应进行开箱验收并保存记录与资料，验收应符合下列规定：

5.2.5 监测仪器设备安装埋设前应经检验合格后方可使用，检验宜在工地进行。

5.2.6 安装埋设前应提前核查监测仪器设备及其保护装置，准备相应的施工机械、工器具和材料，必要时应进行预安装。

5.3 安装埋设

5.3.1 监测系统应根据现场主体工程施工进度与施工环境变化及时进行施工，并及时读取初测值和初始值。具体要求如下：

5.3.2 观测通道、安全防护与保护设施等宜与监测仪器设备安装埋设同步建设。

5.3.3 混凝土中监测仪器埋设宜采用与混凝土浇筑同步埋设法。对于碾压混凝土中的仪器安装埋设可采用预留坑槽、挖坑槽等后埋法。

5.3.4 监测设施安装埋设位置与方向应满足设计要求。

5.3.5 现场安装埋设前应测读监测仪器自由状态数据并记录；安装过程应随时测读和监控仪器的状态是否正常，并检查仪器位置及方向正确，发现问题应及时处理或更换仪器，重要的隐蔽工程应保留安装埋设时的影像资料；安装、埋设后应测读仪器的初测值，并进行记录。

5.3.6 监测设施安装过程应设置安全标识，并派人观察交叉作业情况与周围存在的安全隐患，保护人员与监测仪器设备安全。

5.3.7 监测钻孔应根据设计要求取芯或做孔内电视摄像，应做岩芯描述。钻孔回填灌浆压力应根据结构与监测设施承受能力确定，回填应密实。

5.3.8 监测线缆敷设应符合下列规定：

5.3.9 监测线缆连接应符合工艺要求，连接前后应记录监测仪器测读数据，同时记录接长线缆的长度。

5.3.10 监测设施安装埋设后应复核安装埋设位置并设立醒目标识，必要时采取保护措施。

5.3.11 监测设施安装埋设区域内的钻孔与灌浆施工应通过监测系统施工单位复核和会签，钻孔应与监测仪器和电缆保留安全距离。

5.3.12 监测设施安装埋设后应及时绘制安装埋设及有关线缆走线图，并填写基本资料表。具体要求如下：

5.4 初期观测与施工资料整编

5.4.1 监测仪器设备安装埋设应及时进行观测，观测频次应符合下列规定：

5.4.2 坝前淤积地形测量宜在首次蓄水前完成，下游冲刷及淤积地形测量宜在首次泄水前完成。

5.4.3 监测施工记录应完整、规范、准确、字迹清晰。观测记录应及时录入数据库。

5.4.4 监测施工后应及时绘制监测竣工图、编制监测施工竣工报告，并及时整理、归档保存以下资料：

6 监测运行

6.1 一般规定

6.1.1 监测设施安装完毕，完成初期观测，并取得初始值后，应开展进入监测运行阶段的相关工作。

6.1.2 监测运行工作的内容主要应包括监测、监测资料综合分析、安全监控、监测系统管理。

6.1.3 首次蓄水期、初蓄期、运行期混凝土坝监测项目测次应按本标准附录A.2的规定执行。

6.1.4 监测仪表应设置专库存放和管理，并满足仪器存放要求，应定期检验或校准，检验或校准周期根据设备的性能、使用环境以及使用频次等确定。

6.1.5 发现测值异常时，应及时复测，同时巡视检查相关位置的结构变化和环境影响情况，并分析处理。

6.2 观 测

6.2.1 仪器观测应遵循以下原则：

6.2.2 变形观测应符合下列规定：

6.2.3 渗流观测应符合下列规定：

6.2.4 巡视检查应符合下列规定：

6.2.5 监测自动化系统数据采集应符合下列规定：

6.2.6 每次仪器观测或巡视检查后应随即对原始记录加以检查和整理，将资料录入数据库或监测信息管理系统，并及时作出初步分析。

6.2.7 每年应进行一次监测资料整编。

6.3 监测资料综合分析

6.3.1 监测运行阶段应定期进行监测资料综合分析，在首次蓄水前、竣工验收前及出现异常或险情时也应进行监测资料综合分析。

6.3.2 监测资料综合分析工作应包括下列内容：

6.3.3 各时期、各类型大坝的监测资料综合分析应符合本标准附录B的规定。

6.4 安全监控

6.4.1 混凝土坝安全监控工作应通过仪器观测、巡视检查等手段，监视大坝运行性态的变化，发现混凝土坝缺陷、隐患以及监测管理等问题时，应及时预警，为后续安全控制措施的制订提供支持。

6.4.2 安全监控所需的信息应包括施工期和运行期监测信息、水情信息、相关工程资料和安全管理文档信息等。

6.4.3 对用于安全监控的监测项目，应根据理论计算、模型试验或监测资料综合分析成果，参考类似工程经验提出单测点监控指标和结构安全综合评判指标，并根据实际情况动态调整。

6.4.4 当单测点监控指标超限时，应及时排除监测仪器和管理问题；结构安全综合评判指标超限时，应及时分析异常情况对大坝安全的影响。

6.4.5 在线监控系统应符合下列规定：

6.5 监测系统维护

6.5.1 监测运行阶段应进行监测设施的定期检查、鉴定和维护，并建立仪器仪表维护档案。

6.5.2 监测设施及其标识标牌等应根据自身特点和使用环境采取必要的防护措施。

6.5.3 监测自动化系统监测站、监测管理站及监测管理中心站的工作环境应利于仪器设备、监测自动化系统的正常运行与维护管理。监测自动化系统操作应设定权限，定期对监测自动化系统进行检查维护，并记录、存档。检查周期不应超过30天。

6.5.4 监测仪表均应放置在专用库房，由专人保管，并应注意防尘、防潮；在运输和使用过程中，应轻拿轻放，平稳放置，不受挤压、撞击或剧烈颠簸振动。

6.5.5 表面变形网点、测点保护装置应定期检查维护，清除影响通视的障碍物及周边杂物，维护或修复排水设施和观测通道。对稳定性差的网点，应及时加固或重建。

6.5.6 当发现影响结构安全的裂缝、变形、渗流等异常，现有监测系统布设项目不能满足大坝安全监控要求时，应增设相应的监测项目和仪器设备。

6.5.7 监测仪器封存停测或报废应符合下列规定：

6.5.8 监测系统更新改造应符合下列规定：

附录A 监测项目与测次

A.1 分类和选择

A.2 项目测次

附录B 监测资料综合分析要求

B.1 各时期监测资料综合分析要求

B.2 分析重点

本标准用词说明

引用标准名录

条文说明

编制说明

1 总 则

1.0.1 混凝土坝安全监测按工作内容分为监测设计、监测施工和监测运行三个方面，按监测方式分为仪器观测和巡视检查。

3 基本规定

3.0.3 本条规定了所有混凝土坝安全监测应设巡视检查项目，仪器观测项目原则上应设置。对于坝高15m以下或结构简单且安全风险低的混凝土坝可酌情考虑，但特别强调了不设仪器观测项目应经专题论证和安全风险评估；这里结构简单混凝土坝是指建基于岩质基础、无大断层或深厚覆盖层、防渗体系仅为建基面灌浆或防渗帷幕灌浆，混凝土重力坝体无与土坝的接头，混凝土拱坝坝肩无垫座、传力洞等复杂地质构造和处理工程的混凝土坝；安全风险低混凝土坝是指挡水库容在100万m3以下，且下游无重要城镇、交通干线、军事设施、工矿区等保护对象，失事不会造成重大人员伤亡、损失的混凝土坝。

3.0.4 1 尽管安全监测设施在不同阶段具有不同的监测目的，但必须具有与建筑物相同使用年限的监测设施才能在全生命周期内有效评价建筑物运行性态，本条规定了监测项目应分为永久监测项目、长期监测项目、短期监测项目。借鉴档案管理的有关规定中“永久”“长期”的概念，本条所述的永久监测项目的观测时段应与被监测对象同寿命，强调了永久监测项目的监测设施应保证能够修复或更新。长期监测项目是指观测时段不宜少于30年的项目，工程已经历某个阶段后（如混凝土温度已经基本稳定、拱坝横缝灌浆结束、临时开挖后混凝土覆盖等），相应长期监测设施即使达到了目的，但在仪器完好情况下，还是应对长期监测项目进行继续观测或封存，直至监测设施寿命结束。短期监测项目一般为施工期临时监测项目或完成某项特定科学试验的监测项目。

4 监测设计

4.1 一般规定

4.1.2 本条规定了监测仪器（包括施工期临时监测和科学试验等短期监测的仪器）布置、巡视检查应考虑的因素和混凝土坝安全监测项目分类和选择。

4.1.4 随着电子及信息技术的进步以及为了减轻观测人员劳动强度，目前在施工期和运行期开展安全监测自动化监测已经较为普遍，可根据工程实际情况及管理需求确定是否采用自动化系统监测，本条仅强调了对需要进行高频次或多项目同步监测或受条件制约人工难以监测的项目这些下限条件宜采用自动化监测。

4.1.7 从众多工程运行情况来看，巡视检查的重要性不言而喻，但目前巡视检查重视程度不够，相关工作也不够规范，巡视检查的人员很难到达甚至人员安全都很难保证，其重要原因之一就是很多工程没有专门人工观测通道，特别是巡视检查，本条规定了应进行人工仪器观测及巡视检查通道专门设计。

4.2 监测设计要求

4.2.2 安全监测总体规划主要是根据工程特点，从设计角度对本工程安全监测全生命周期进行宏观整体规划，如注重建设期和运行期有机结合的监测项目基本设置、监测项目性质划分、安全监测资料分析、成果反馈、建筑物工作性态评价等总体要求，目前信息化技术进步明显，总体规划也应包括对安全监测系统采用信息化手段管理、在线监控等要求。本条强调了监测总体规划工作的重要性，以便相关参建和运行单位可以从整体和宏观把握本工程的监测工作，避免仅接触某一个阶段对监测工作的理解片面化、碎片化。

4.2.3 监测设计专题报告工作应根据各行业阶段划分完成相应目标，保证相应监测设计成果的深度和监测工作目标的实现。本条强调安全监测设计专题成果应包括的内容，各行业可以根据自身特点在某一阶段完成此项工作。

4.3 监测项目选择及布置

4.3.1 4 多泥沙河流、水库深、坝前有回填防渗材料等工程的水库，水温一般都具有表温层、温跃层、滞温层的明显分层，库水温具有明显分层现象的宜布置库水温监测点。

4.3.3 建筑物的变形观测基本都是监测相对于某个工作基点的变化量，工作基点的稳定性校核对于变形监测的可靠性至关重要，但目前很多工程均未采用有效的手段对工作基点稳定性进行复核，本条强调了变形监测工作基点校测的重要性。

4.3.4 5 由于重力坝不需要相邻坝段同步浇筑，当坝基岸坡较陡时施工期坝体可能存在侧向稳定问题，在混凝土重力坝设计规范中规定了陡坡坝段坝体与基础接触面需进行接触灌浆，本款规定了岸坡较陡坝段坝基面接缝监测除了在坝踵、坝趾铅直布置测缝计外，宜在坝中布置建基面法向的测缝计以监测坝体侧向稳定性。

4.3.5 4 根据目前的施工技术水平，100m以下常态混凝土坝可不设坝体渗透压力监测。而碾压混凝土的坝体混凝土层间缝是薄弱环节，应加强渗透压力监测，本条强调了高碾压混凝土坝坝体渗透压力监测。

4.3.7 1 鉴于拱坝属于空间超静定结构，体型设计的传统计算方法均采用拱梁分载法，为使监测布置与计算成果相对应，全面监测坝体工作性态，宜采用拱梁式网格架构进行监测布置。变形监测断面构成拱梁监测体系，其余监测项目宜与变形监测断面一致，具体采用“几拱几梁”的网格体系监测断面应根据地质条件、体型结构、坝顶弦长和坝体高度等因素确定。

4.3.9 2 鉴于拱坝属于空间超静定结构，拱坝应力测点要考虑布置在拱坝空间“几拱几梁”的网格体系交叉节点上，使得不同梁向监测断面不同高程的测点与拱向监测断面所在高程一致，结合每个拱向监测断面的两拱端坝体内的测点，这样就可以形成梁向断面和拱向截面（含拱端推力）的应力空间监测体系，以便于拱梁分载法应力计算成果对比，分析拱坝空间受力状态。

4.3.15 2 锚杆支护对边坡浅表加固效果明显，但边坡稳定性评价一般主要以整体稳定性为主，锚杆应力计的监测成果很难有效评价边坡的整体稳定性，本条虽然规定了边坡可布置锚杆应力监测项目，但从实际使用效果及监测成果本身的限制，锚杆应力计不宜按照边坡工作锚杆的比例系统布置，可根据边坡岩体特性、部位重要性、破坏模式等综合考虑布置在典型部位。

4.3.16 对于水力学专项监测，由于泄水建筑物对混凝土坝的影响主要在泄水建筑物自身安全、泄流能力是否满足要求、消能防冲设施的损坏、淘刷对混凝土坝的影响等，目前有很多方法及措施可以对其检查，故水力学不是常规监测项目。如地质条件好的高坝采用挑流时，水垫塘采取了护坡不护底的方式，水垫塘底板即可不开展水力学监测；有些坝身高流速泄流孔均采取了钢衬的型式，也不宜开展水力学监测。但近年来也出现了一些新的消能建筑物型式（如X宽尾墩、Y型宽尾墩、宽尾墩+台阶、旋涡内消能等），为积累经验并验证其特性，宜对新型泄水消能建筑物开展水力学监测。故本条强调之一是根据泄水及消能建筑物的类别、等级、型式、流速等工程特点研究确定相应的水力学专项监测项目。

4.4 监测自动化系统设计

4.4.2 监测自动化系统设计应根据工程规模、监测部位重要性、监测项目关键性及仪器可靠性综合确定纳入自动化系统的测点，使之既能够全面有效监控大坝运行性态，又控制监测自动化系统在一个合适规模。从目前实践经验来看，无论是从系统的响应速度还是从可靠性来说，若采用RS485通信协议的监测自动化系统测点总量超过2000点以上、工程相对独立的部位超过2个以上，监测自动化系统可采用分区、分级管理方式。

5 监测施工

5.1 一般规定

5.1.1 本条的主体工程是相对于监测系统而言的，主要指监测对象的土建施工和金属结构安装施工，安全监测系统施工是主体工程施工的一部分，伴随主体工程施工进行。客观上讲，安全监测系统施工与土建施工和金属结构安装施工是相互影响和干扰的，经常是由不同的单位来施工，而监测系统施工又具有精准、细致、无干扰或少干扰等特点，不处理好二者之间的相互关系，将危及监测系统的质量；同时监测施工也必须紧随主体施工，否则一旦错过时机，不但影响监测数据的采集，甚至无法补救。所以要求二者应相互协调配合。

5.1.2 监测系统施工是与工程建设同步进行的，与监测对象及其相邻建筑物的布置、构造以及监测区域内的地形地质情况高度相关，既影响到监测施工质量，也涉及施工安全。监测系统施工是工程施工的一部分，了解施工规划便于合理规划监测系统施工进度。相同的监测设施可能有不同的监测目的，而由此带来的安装埋设施工方法可能有很大区别，所以强调监测人员理解设计意图就很重要，应从设计开始逐级进行技术交底，保证现场施工人员充分理解设计意图。

5.1.3 安全监测的目的本来就是为了监控大坝安全，但是监测系统安装在建筑物内部或表面，客观上与建筑物紧密相连，如果安装不当可能会影响建筑物的安全，如：迎水面电缆埋设时混凝土保护层厚度不够易形成渗漏通道；结构尺寸较小的部位埋设体积较大的监测仪器易造成应力集中等等。所以在监测设施安装埋设时应评估对建筑物安全的影响，如有影响应采取措施消除。监测系统施工与主体工程施工紧密相关，常常是交叉作业，且经常面临高陡边坡作业环境，监测人员和监测系统可能受到自然环境和周围其他施工影响引起的安全隐患，同时监测施工也可能给周围其他施工人员和设备造成安全隐患，需要引起重视并采取措施进行防范。

5.2 施工准备

5.2.1 水电工程安全监测是一个相对独立的专门系统，很难体现在主体工程施工组织设计中，编制专门的监测施工组织设计有利于质量控制与整体监控。由于现场施工环境多变，监测施工组织设计也应是动态调整的。

5.2.2 监测仪器的质量是监测系统成败的关键，但现行产品标准对长期稳定性的检验要求受到检验条件的限制并不能充分体现安全监测的长期性需求，通常来说，水电工程都是百年大计甚至千年大计工程，对监测仪器的要求至少是十年甚至数十年、数百年的要求，而电子仪器设备由于测量原理、元器件质量、制造水平等多方面原因易出现老化、漂移等不稳定现象，这是仪器的常规性能指标之外的要求，需要有经验的专业技术人员根据仪器的测量原理、制造工艺以及厂家的质量保证系统、实际应用情况等进行综合评估。此外，应选择与工程监测规模相适应的生产能力的生产厂家。

5.2.3 监测仪器设备的产品标准对运输、储藏都有明确要求，现场的运输与储藏容易被忽视，为保证仪器性能参数不变，特制订本条规定。

5.2.4 为了保证采购仪器质量，尽早发现问题进行补救，应对采购的仪器设备进行到货开箱验收，并在随后的仪器检验中进行全面检查与验收。

5.2.5 传感器属于精密电子仪器，长途运输可能影响其性能，建议在工地进行检验。

5.2.6 安装前检查监测仪器设备及其附件并准备相应的施工机械、工器具和材料是按时、保质保量完成监测施工的基本保证。复杂的仪器装置存在各组件的配合问题，现场安装时配合不好将影响安装质量甚至报废，所以对这些复杂的系统需要在室内进行预安装并对组件进行编号。

5.3 安装埋设

5.3.1 监测施工是主体施工的一部分，必须密切关注主体工程现场施工进度与施工环境变化，这是保证不漏埋的前提。

5.3.3 混凝土中仪器埋设应尽量采用与混凝土浇筑同步埋设法，这样仪器与混凝土的结合更紧密。碾压混凝土施工尤其是薄层连续施工对仪器和电缆的保护极为不利，为提高成活率宜采取预留坑槽、挖坑槽等后埋法施工。

5.3.4 为了准确定位，推荐采用工程测量方法进行测设定位，对于有明确结构边线的部位也可采用钢尺、皮尺等简单量具依据结构边线进行测量定位。

5.3.6 在一般规定里规定了监测施工应采取安全措施，此处强调交叉作业的安全哨。监测系统施工伴随主体工程施工进行，多为交叉作业，应设置安全标示，安排观察哨以确保安装人员及仪器安全。

5.3.7 对监测钻孔取芯或做孔内电视摄像有利于准确安装仪器与监测资料分析，设计文件中应对需要掌握的钻孔部位岩土地质状况提出芯样描述要求。钻孔回填灌浆压力不能太大以免损坏结构和仪器设施，也不能太小以避免回填不密实。

5.3.9 监测线缆的接头属于薄弱环节，且连接工艺要求较高，不严格控制将留下永久的质量隐患。

5.3.11 混凝土坝经常会有质量检查、缺陷处理等钻孔，对监测仪器和线缆的危害极大，需要避开，同时，线缆水平和垂直牵引的优化也有利于钻孔布置，所以需要进行总体规划，尽量减少线缆在水平面的投影面积。

5.3.12 监测设施现场安装埋设的环境条件和相关信息是日后分析评价安装埋设质量、分析监测数据的基本依据，尽量充分完整以便复现，尤其是电缆牵引的空间位置对今后的钻孔布置具有重要的指导意义。现场施工中如“仓面立模拆模、钢筋绑扎焊接、仓面清理冲毛、混凝土入仓振捣、设备材料吊装转运”等都是严重威胁监测设施与电缆安全的施工环节，必须高度重视。混凝土工程因灌浆、检查、补强加固等原因，后期钻孔较多，尤其是电缆牵引路径复杂时，极易造成监测设施损坏，建立钻孔图会签制度能较好地解决这个问题。根据工程经验，工程钻孔时或多或少会偏离设计方向，仪器与电缆的定位也存在误差，应留够安全距离，根据工程经验，一般钻孔离仪器和电缆1m以上可以确保仪器和电缆安全。

5.4 初期观测与施工资料整编

5.4.1 初期观测指从监测仪器安装埋设至取得初始值期间的观测，虽然仍处于施工期，但已转入监测正常运行的观测阶段了，并不同于运行期的观测，这是两个不同的概念。

5.4.2 坝前淤积与下游冲淤观测根据实际需要进行观测，但为了比较需要在运行前进行首次观测以获得基准值。

5.4.3、5.4.4 监测施工资料是监测系统的基本档案资料，做好整编有利于考证与资料分析与安全监控。

6 监测运行

6.1 一般规定

6.1.1 初期观测指从监测仪器安装埋设至取得初始值期间的观测，取得初始值后的观测虽然仍处于施工期，但已转入监测运行阶段。

6.1.4 监测仪表，又称读数仪、测量仪表等，属于计量设备范畴，按我国计量法要求应进行量值溯源（也称量值传递），量值溯源可采用检定、校准、自校准、比对等方法。对于可移动的设备一般应送实验室进行，对于安装在现场的设备可在现场进行，但提供量值溯源服务的单位和操作应满足计量法要求。又由于监测环境一般不利于电子仪器设备的运行，为保证数据的准确性需要进行期间核查，以缩短量值不准而进行追溯的时间，期间核查可由运行单位自行制订作业指导书进行，作业指导书应包括方法、周期、结果评价。

6.2 观 测

6.2.1 仪器观测时应同时记录相关环境及工程形象面貌等要素的目的是记录看到的可能会影响观测成果的外界因素，便于观测后（也可观测过程中）进一步收集环境量和工程形象面貌的准确信息，并编入监测整编资料中。

6.4 安全监控

6.4.2 监测信息至少应包括永久监测项目的测值和特殊部位的应力、应变等长期监测项目测值或缺陷隐患检测成果。

6.4.3 应根据监控目的和管理需求，结合工程特点设定异常测值、设计警戒、安全预警等分级监控指标。

6.4.5 在线安全监控应采用可信的仪器监测数据，因此应监控监测系统的运行情况，及时识别异常值，及时检查维护监测系统，保证监测数据的可靠性；发现大坝异常与安全隐患时，应增加监测项目，保证监测系统的完备性，并结合巡视检查和混凝土坝结构特点，建立安全评判方法和准则，及时发现混凝土坝可能存在的异常现象，及时反馈，形成闭环管理。

6.5 监测系统维护

6.5.1 监测设备运行状态检查内容包括检查保护装置的完整性，是否松动、外壳破损、积水，有无锈蚀、油污、灰尘和掉漆现象，接线是否牢固，电触点是否灵敏，电缆有无老化、断线、漏电现象，防雷设施是否正常，接地电阻是否合格等。光学经纬仪、测距仪、全站仪、水准仪、GNSS仪器的保养和检验已有相关标准，可按照国家现行标准《光学经纬仪》GB/T 3161、《光电测距仪检定规程》JJG 703、《全站仪》GB/T 27663、《水准仪》GB/T 10156、《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T 18314的规定进行维护。

6.5.8 已建坝的除险加固或改建项目的监测设计应考虑原有监测系统的布置及运行情况，可在原有监测系统的基础上增设监测项目，必要时对原有监测系统进行更新改造。