超長(zhǎng)隧洞永久變形監(jiān)測(cè)設(shè)備布設(shè)及初步分析

唐 震

(遼寧省大伙房水庫(kù)輸水工程建設(shè)局，沈陽(yáng) 110166)

超長(zhǎng)隧洞永久變形監(jiān)測(cè)設(shè)備布設(shè)及初步分析

唐 震

(遼寧省大伙房水庫(kù)輸水工程建設(shè)局，沈陽(yáng) 110166)

大伙房水庫(kù)輸水一期工程主體建筑物為連續(xù)長(zhǎng)85.32km輸水隧洞，采用鉆爆法和TBM法施工，其中鉆爆法施工21.61km，TBM法施工63.71km。鉆爆法施工洞段多處于圍巖極不穩(wěn)定的可溶性大理巖層，中等規(guī)模的突砂、涌水隨時(shí)發(fā)生。TBM技術(shù)含量高，新技術(shù)、新設(shè)備在國(guó)內(nèi)大規(guī)模使用尚屬首次。為此，針對(duì)隧洞開(kāi)展永久變形安全監(jiān)測(cè)十分必要。

超長(zhǎng)隧洞；TBM；永久變形觀測(cè)；安全監(jiān)測(cè)

1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與監(jiān)測(cè)斷面布置

結(jié)合建筑物的地質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式及施工工藝等條件，對(duì)建筑物實(shí)施安全監(jiān)測(cè)，項(xiàng)目包括：①圍巖變形監(jiān)測(cè)；②滲流、滲壓監(jiān)測(cè)；③應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測(cè)；④裂縫、接縫監(jiān)測(cè)；⑤水位、流量監(jiān)測(cè)；⑥溫度監(jiān)測(cè)。

針對(duì)隧洞施工特點(diǎn)，依隧洞圍巖分類，施工過(guò)程中布設(shè)了圍巖變形監(jiān)測(cè)斷面，布設(shè)臨時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采用收斂計(jì)監(jiān)測(cè)洞室周邊變形及拱頂下沉。

同時(shí)，選擇23個(gè)典型斷面，布設(shè)多種監(jiān)測(cè)儀器，進(jìn)行多項(xiàng)目監(jiān)測(cè)，綜合反映隧洞的工作性態(tài)。典型斷面主要選擇在地應(yīng)力較大、不同巖性的洞室最大埋深處；巖石強(qiáng)度較低的溝谷淺埋處；Ⅳ、Ⅴ類圍巖采用鉆爆法施工處；進(jìn)、出口水流條件變化處；可能對(duì)隧洞圍巖穩(wěn)定造成影響的斷層處；有補(bǔ)給來(lái)源預(yù)計(jì)可能產(chǎn)生涌水、滲漏的斷層交匯破碎帶；巖性變化接觸帶[1]。詳見(jiàn)表1。

本工程輸水隧洞采用鉆爆法和TBM法兩種方式施工，隧洞斷面形式分別為馬蹄形和圓形。典型監(jiān)測(cè)斷面的儀器布置示意見(jiàn)圖1和圖2。

隧洞共布設(shè)23個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，布置錨桿應(yīng)力計(jì)18支、土壓力計(jì)69支、鋼筋計(jì)180支、滲壓計(jì)47支、應(yīng)變計(jì)88支、無(wú)應(yīng)力計(jì)20支、多點(diǎn)位移計(jì)62組(3點(diǎn)/組)，共計(jì)484支(組)。另外布置水位計(jì)33支。

表1 典型監(jiān)測(cè)斷面和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目表

圖1馬蹄形斷面監(jiān)測(cè)儀器布置示意

圖2 圓形斷面監(jiān)測(cè)儀器布置示意

2 資料整理與成果分析

大伙房水庫(kù)輸水隧洞安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)與土建施工同步進(jìn)行。共設(shè)23個(gè)安全監(jiān)測(cè)斷面，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括圍巖變形(多點(diǎn)位移計(jì))、襯砌應(yīng)力(鋼筋計(jì))、應(yīng)變(應(yīng)變計(jì))、裂縫(裂縫計(jì))、外水壓力(滲壓計(jì))、圍巖壓力(土壓力計(jì))等，所有監(jiān)測(cè)儀器均為振弦式。

本次觀測(cè)資料分析以監(jiān)測(cè)施工單位提供的數(shù)據(jù)為分析依據(jù)。2009年進(jìn)行了兩次試通水，第一次時(shí)間為2009-9-T17：00：00—23：00：00，第二次時(shí)間為2009-9-18T17：00：00—2009-09-19T8：00：00。

3 監(jiān)測(cè)成果分析

1)多點(diǎn)位移計(jì)：62組多點(diǎn)位移計(jì)埋設(shè)在監(jiān)測(cè)斷面的頂拱和左右腰線部位，測(cè)值顯示自2008年起圍巖變形量均<1 mm，變幅很小很穩(wěn)定。

2)錨桿應(yīng)力計(jì)：錨桿應(yīng)力有18支，埋設(shè)在側(cè)拱圍巖中。2008年至今錨桿應(yīng)力測(cè)值<1 MPa。

3)土壓力計(jì)：布設(shè)在斷面一側(cè)的69支土壓力計(jì)，目前土壓力在0.05 MPa以內(nèi)，處于微受壓狀態(tài)。

4)滲壓計(jì)：埋設(shè)在頂拱兩側(cè)的47支滲壓計(jì)，2008年至今測(cè)值在0.5 kPa以內(nèi)。

5)鋼筋計(jì)：布設(shè)在襯砌內(nèi)180支鋼筋計(jì)，其應(yīng)力變幅均<0.2 MPa，變化穩(wěn)定。

6)接觸面壓力計(jì)：埋設(shè)在混凝土襯砌和基巖接觸面間的20組壓應(yīng)力計(jì)測(cè)值均較小，界面處于微受壓狀態(tài)。

7)混凝土應(yīng)變計(jì)：用于監(jiān)測(cè)襯砌混凝土應(yīng)力應(yīng)變情況。目前，觀測(cè)到的混凝土應(yīng)力應(yīng)變以壓應(yīng)變?yōu)橹饕还?8組，壓應(yīng)變最大值<-160 με。拉應(yīng)變最大值出現(xiàn)在37+510斷面，最大值達(dá)45 με。

4 工程安全監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)及建議

1)本工程安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)緊緊圍繞隧洞洞線長(zhǎng)、地質(zhì)條件復(fù)雜、施工工藝和方式新等特點(diǎn)布設(shè)儀器，項(xiàng)目齊全，儀器選型合理，滿足相關(guān)安全監(jiān)測(cè)規(guī)范要求。

2)儀器埋設(shè)質(zhì)量好，現(xiàn)已埋設(shè)455支(組)，失效50支(組)，安全監(jiān)測(cè)儀器完好率達(dá)89%。能獲取有效監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為工程運(yùn)行調(diào)度和維護(hù)提供可信的監(jiān)測(cè)成果。

3)分析監(jiān)測(cè)資料成果，圍巖變形較小，實(shí)測(cè)圍巖變形約為1 mm；錨桿應(yīng)力變幅小，說(shuō)明隧洞圍巖穩(wěn)定；大部分滲壓計(jì)測(cè)值在0.5 kPa以下，說(shuō)明外水壓力影響??；應(yīng)變計(jì)測(cè)值最大約90 με。鋼筋應(yīng)力最大約為80 MPa。綜上所述，從整體上看，隧洞圍巖穩(wěn)定、外水壓力影響小，未發(fā)現(xiàn)異常。

4)建議盡快建立監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)，完善其功能，及時(shí)采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行資料整理分析，發(fā)現(xiàn)影響工程安全問(wèn)題，快速查明原因，及時(shí)采取有效的工程措施。

5)加強(qiáng)對(duì)監(jiān)測(cè)工作的領(lǐng)導(dǎo)和認(rèn)識(shí)，認(rèn)真、系統(tǒng)地整理、整編、分析安全監(jiān)測(cè)資料，包括施工期的監(jiān)測(cè)資料整理、分析；監(jiān)測(cè)儀器資料、基準(zhǔn)值、參數(shù)、埋設(shè)記錄等資料的歸檔；充分發(fā)揮監(jiān)測(cè)成果指導(dǎo)工程運(yùn)行調(diào)度和管理的作用。

[1]王于寶，王曉衛(wèi)，顏新榮.第四系地層隧洞變形監(jiān)測(cè)及穩(wěn)定性分析[J].礦山壓力與頂板管理，2005(05)：18-19.

1007-7596(2014)12-0133-02

2014-09-18

唐震(1980-)，男，遼寧營(yíng)口人，工程師，從事水利工程管理工作。

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