超長隧洞永久變形監測設備布設及初步分析

唐 震

(遼寧省大伙房水庫輸水工程建設局，沈陽 110166)

超長隧洞永久變形監測設備布設及初步分析

唐 震

(遼寧省大伙房水庫輸水工程建設局，沈陽 110166)

大伙房水庫輸水一期工程主體建筑物為連續長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定的可溶性大理巖層，中等規模的突砂、涌水隨時發生。TBM技術含量高，新技術、新設備在國內大規模使用尚屬首次。為此，針對隧洞開展永久變形安全監測十分必要。

超長隧洞；TBM；永久變形觀測；安全監測

1 監測項目與監測斷面布置

結合建筑物的地質、結構形式及施工工藝等條件，對建筑物實施安全監測，項目包括：①圍巖變形監測；②滲流、滲壓監測；③應力、應變監測；④裂縫、接縫監測；⑤水位、流量監測；⑥溫度監測。

針對隧洞施工特點，依隧洞圍巖分類，施工過程中布設了圍巖變形監測斷面，布設臨時監測點，采用收斂計監測洞室周邊變形及拱頂下沉。

同時，選擇23個典型斷面，布設多種監測儀器，進行多項目監測，綜合反映隧洞的工作性態。典型斷面主要選擇在地應力較大、不同巖性的洞室最大埋深處；巖石強度較低的溝谷淺埋處；Ⅳ、Ⅴ類圍巖采用鉆爆法施工處；進、出口水流條件變化處；可能對隧洞圍巖穩定造成影響的斷層處；有補給來源預計可能產生涌水、滲漏的斷層交匯破碎帶；巖性變化接觸帶[1]。詳見表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。典型監測斷面的儀器布置示意見圖1和圖2。

隧洞共布設23個監測斷面，布置錨桿應力計18支、土壓力計69支、鋼筋計180支、滲壓計47支、應變計88支、無應力計20支、多點位移計62組(3點/組)，共計484支(組)。另外布置水位計33支。

表1 典型監測斷面和監測項目表

圖1馬蹄形斷面監測儀器布置示意

圖2 圓形斷面監測儀器布置示意

2 資料整理與成果分析

大伙房水庫輸水隧洞安全監測系統建設與土建施工同步進行。共設23個安全監測斷面，監測項目包括圍巖變形(多點位移計)、襯砌應力(鋼筋計)、應變(應變計)、裂縫(裂縫計)、外水壓力(滲壓計)、圍巖壓力(土壓力計)等，所有監測儀器均為振弦式。

本次觀測資料分析以監測施工單位提供的數據為分析依據。2009年進行了兩次試通水，第一次時間為2009-9-T17：00：00—23：00：00，第二次時間為2009-9-18T17：00：00—2009-09-19T8：00：00。

3 監測成果分析

1)多點位移計：62組多點位移計埋設在監測斷面的頂拱和左右腰線部位，測值顯示自2008年起圍巖變形量均<1 mm，變幅很小很穩定。

2)錨桿應力計：錨桿應力有18支，埋設在側拱圍巖中。2008年至今錨桿應力測值<1 MPa。

3)土壓力計：布設在斷面一側的69支土壓力計，目前土壓力在0.05 MPa以內，處于微受壓狀態。

4)滲壓計：埋設在頂拱兩側的47支滲壓計，2008年至今測值在0.5 kPa以內。

5)鋼筋計：布設在襯砌內180支鋼筋計，其應力變幅均<0.2 MPa，變化穩定。

6)接觸面壓力計：埋設在混凝土襯砌和基巖接觸面間的20組壓應力計測值均較小，界面處于微受壓狀態。

7)混凝土應變計：用于監測襯砌混凝土應力應變情況。目前，觀測到的混凝土應力應變以壓應變為主一共88組，壓應變最大值<-160 με。拉應變最大值出現在37+510斷面，最大值達45 με。

4 工程安全監測評價及建議

1)本工程安全監測設計緊緊圍繞隧洞洞線長、地質條件復雜、施工工藝和方式新等特點布設儀器，項目齊全，儀器選型合理，滿足相關安全監測規范要求。

2)儀器埋設質量好，現已埋設455支(組)，失效50支(組)，安全監測儀器完好率達89%。能獲取有效監測數據，為工程運行調度和維護提供可信的監測成果。

3)分析監測資料成果，圍巖變形較小，實測圍巖變形約為1 mm；錨桿應力變幅小，說明隧洞圍巖穩定；大部分滲壓計測值在0.5 kPa以下，說明外水壓力影響小；應變計測值最大約90 με。鋼筋應力最大約為80 MPa。綜上所述，從整體上看，隧洞圍巖穩定、外水壓力影響小，未發現異常。

4)建議盡快建立監測自動化系統，完善其功能，及時采集數據，并進行資料整理分析，發現影響工程安全問題，快速查明原因，及時采取有效的工程措施。

5)加強對監測工作的領導和認識，認真、系統地整理、整編、分析安全監測資料，包括施工期的監測資料整理、分析；監測儀器資料、基準值、參數、埋設記錄等資料的歸檔；充分發揮監測成果指導工程運行調度和管理的作用。

[1]王于寶，王曉衛，顏新榮.第四系地層隧洞變形監測及穩定性分析[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，遼寧營口人，工程師，從事水利工程管理工作。

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