楊皓然 丁易峰 徐超炎

（四川江源工程咨詢有限公司， 四川 成都 610041）

鑒于水利工程的重要性，對其實施安全監(jiān)測十分必要。通過安全監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析，可以及時掌握建筑物的工作狀態(tài)，有效防止事故發(fā)生。同時，監(jiān)測數(shù)據(jù)資料還能進一步驗證設計施工的合理性，為其進一步改進提供科學依據(jù)[1]。

目前，安全監(jiān)測通常采用單點監(jiān)測方法，其存在測點少、成果不直觀、易漏測等弊端[2]。而分布式光纖監(jiān)測技術可通過埋設不同的光纖傳感器實時監(jiān)測光纖沿線任一點上的滲流、應力、應變、溫度等多個參數(shù)，成果直觀，并且可通過大范圍網(wǎng)狀布設，實現(xiàn)對工程的全方位監(jiān)測[3]。

本文簡要介紹了分布式光纖監(jiān)測技術在岷江犍為航電樞紐庫區(qū)防護工程中的應用實施，希望能為其它類似工程安全監(jiān)測設計提供借鑒。

1 工程概況

岷江犍為航電樞紐工程是岷江下游河段（樂山－宜賓）航運和水電規(guī)劃的第三個梯級。樞紐總庫容2.27億m3，總裝機容量500MW，正常蓄水位335.00m，船閘等級為Ⅲ級，可通行1000噸級船舶，主要建筑物包括船閘、泄洪沖砂閘、發(fā)電廠房、混凝土重力堤、魚堤、開關站和庫區(qū)防護工程等。工程開發(fā)任務為以航運為主，結(jié)合發(fā)電，兼顧供水、灌溉，并促進地方經(jīng)濟社會發(fā)展。

犍為樞紐庫區(qū)防護工程包括塘壩鄉(xiāng)、石馬壩、前豐壩防護工程，是樞紐的重要組成部分。塘壩鄉(xiāng)防護工程由防洪堤、格柵壩、排澇隧洞和泵站組成；石馬壩防護工程由墊地工程、防滲排浸工程、排水工程組成；前豐壩防護工程為墊地抬填工程。

2 目的與意義

塘壩鄉(xiāng)防洪堤采用上游防滲面板+水平趾板+混凝土防滲墻的防滲體系，石馬壩采用高壓旋噴防滲墻防滲排浸，均需要對其防滲效果及安全性態(tài)進行監(jiān)測、預測。鑒于該工程防滲效果的重要性，為盡量避免漏測以及準確定位滲漏通道，塘壩鄉(xiāng)防洪堤和石馬壩防滲墻采用大面積的分布式光纖監(jiān)測。

布設光纖監(jiān)測可在工程的施工期、蓄水初期和運行期，基于分布式監(jiān)測數(shù)據(jù)，對防滲體系的滲漏狀況進行研判，為防滲體系的運行性態(tài)監(jiān)測和缺陷檢測提供支撐，對防滲體系的防滲效果和可靠性的監(jiān)測具有傳統(tǒng)監(jiān)測手段無法比擬的優(yōu)勢。

3 應用目標

在盡量減少對塘壩鄉(xiāng)和石馬壩防滲系統(tǒng)施工干擾的基礎上，充分考慮現(xiàn)有的施工條件，在防滲墻施工過程中選擇特定的距離間隔，安裝監(jiān)測滲漏的分布式光纖傳感器。對于滲流的監(jiān)測需要采用專門的電阻絲加熱光纜，實現(xiàn)監(jiān)測位置的低溫補償，最后通過融合主動溫度補償技術、分布式拉曼測溫技術、數(shù)據(jù)傳輸及遠程存儲技術，構(gòu)建工程防滲體系的監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，開發(fā)工程滲漏的動態(tài)分析、預警預測系統(tǒng)，為工程的運行性態(tài)監(jiān)測和安全性評估提供支撐。

4 應用方案

4.1 分布式光纖滲流傳感器的埋設安裝

4.1.1 塘壩鄉(xiāng)防洪堤防滲墻分布式光纖滲流傳感器的埋設安裝

防滲墻位于防洪堤上游庫區(qū)內(nèi)，一般深度為10m左右，最深處約為18m。整個防滲墻總長度與防洪堤長度一致，約為2709m?？紤]每間隔50m距離垂直布置一條緊貼防滲墻下游側(cè)的分布式溫度感測光纖用于防滲監(jiān)測，共需要垂直布設54個監(jiān)測位置，然后將54個監(jiān)測位置的光纖進行串聯(lián)，組成一整根光纖。

對于防滲墻的每個監(jiān)測位置，具體的光纖安裝方法是，在防滲墻開槽后、澆筑混凝土之前將分布式感測光纖布設至指定位置，澆筑混凝土施工需要避免對光纜造成破壞，混凝土澆筑完畢后光纖既埋設在防滲墻混凝土中。每個監(jiān)測位置完成垂直布設光纖后，需要做好尾端保護措施，以為后期光纖的連接保存完好的接頭。

4.1.2 塘壩鄉(xiāng)防洪堤防滲面板及趾板分布式光纖滲流傳感器的埋設安裝

在與防滲墻監(jiān)測位置相對應的位置，布設面板和趾板的光纖滲漏傳感器。同樣沿堤防的軸線方向每間隔50m的距離，緊貼水平趾板的底面和防滲面板的下游面布設分布式光纖滲漏傳感器，用于防滲監(jiān)測。共需要布設 54個監(jiān)測位置。光纖滲漏傳感器的預埋方法類似于在防滲面板中預埋止水帶的施工方法。同樣的將 54個監(jiān)測位置的光纖進行串聯(lián)，組成一整根光纖。由于需要光纖預埋，然后再澆筑水平趾板和防滲面板，因此光纖的韌性和耐破壞能力將決定其成活率，需要采用鎧裝光纖傳感器，預防施工過程中的破壞。

4.1.3 石馬壩高壓旋噴防滲墻分布式光纖滲流傳感器的埋設安裝

石馬壩防滲墻總長3995m，一般深度約為25m?？紤]每間隔50m垂直布置一條緊貼防滲墻下游側(cè)的分布式溫度感測光纖用于防滲監(jiān)測，共需要布設80個監(jiān)測位置。將80個監(jiān)測位置沿堤防的長度平均分成2組，每組40個。每組 40個監(jiān)測位置的光纖進行串聯(lián)，組成一整根光纖。由于石馬壩防滲墻采用高壓旋噴成墻的施工方法，無法預埋光纖傳感器，因此需要待防滲墻施工完工之后，再鉆孔安放光纖傳感器。

4.2 光纖信號的實時采集解調(diào)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)

光纖傳感器通過光信號對其周圍的環(huán)境變化進行感知，需要實現(xiàn)對光信號的發(fā)射和實時采集以及調(diào)制解調(diào)等，獲取分布式光纖沿線任意位置處的信息。對解調(diào)后的數(shù)據(jù)進行暫存、打包和轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)格式與后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)無縫銜接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的局域網(wǎng)內(nèi)無線遠傳功能和遠距離后臺監(jiān)控。

4.3 監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析和處理

對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實時處理和分析；通過與防滲墻滲漏進行映射分析，將光纖傳回的監(jiān)測數(shù)據(jù)處理成具有工程意義的滲流信息，得出滲漏的情況，并對發(fā)生的滲漏進行預警。

4.4 光纖監(jiān)測分析系統(tǒng)

建立分布光纖監(jiān)測分析系統(tǒng)，對監(jiān)測數(shù)據(jù)、分析成果，包括數(shù)據(jù)、圖表、報警信息等進行顯示、打印、發(fā)布、遠程傳輸或以其他形式進行輸出。在工程現(xiàn)場和遠距離控制中心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實施傳輸，和對關鍵數(shù)據(jù)動態(tài)分析，對關鍵成果實現(xiàn)查詢顯示、曲線繪制和報警信息查詢、顯示和遠程發(fā)布。

5 結(jié)語

岷江犍為航電樞紐塘壩鄉(xiāng)和石馬壩防護工程保護耕地面積 2487畝，保護人口 3325人，鑒于其防滲效果的重要性，采用大面積的分布式光纖進行監(jiān)測，以盡量避免漏測以及準確定位滲漏通道。本文從分布式光纖滲流傳感器的埋設安裝、光纖信號的實時采集解調(diào)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析和處理、光纖監(jiān)測分析系統(tǒng)的建立等方面簡要介紹了分布式光纖監(jiān)測技術在岷江犍為航電樞紐庫區(qū)防護工程中的應用實施，希望能為其它類似工程安全監(jiān)測設計提供借鑒。