淺談長隧洞安全監測儀器安裝埋設的監理經驗

鄧先科

(四川二灘國際工程咨詢有限責任公司，四川成都 611130)

1 概述

錦屏二級水電站引水隧洞工程具有“長隧洞、高埋深、突涌水”等特點，安全監測儀器布置采用動態設計，分為施工期臨時安全監測及運行期永久監測。引水隧洞布置的監測儀器主要有:多點位移計、錨桿應力計、錨索測力計、滲壓計、測縫計、鋼筋計及應變計等，共布置監測斷面157個，監測儀器近1500支(套)。筆者通過對錦屏二級水電站引水隧洞監測儀器的施工監理，對長隧洞安全監測儀器安裝埋設經驗進行了總結。

2 施工準備工作階段

熟悉監理承包合同、熟悉承包商施工合同。根據監理規劃的要求，結合工程情況編制出詳細具體、具有可操作性的監理實施細則。

(1)人員資質方面。

要求承包商選派具有豐富安全監測工作經驗的施工管理人員、施工人員(原則上應具有國家能源局頒發的安全監測專業上崗資格證)。執行監理工程師考核制度，每季度對相關人員進行考核，不合格人員不得上崗。

(2)設備配置方面。

要求承包商配備齊全的監測儀器率定、檢驗、校正設備(包括大、小校正儀、率定電橋、壓力缸、恒溫水箱等)，并配置滿足施工要求的交通車輛。

(3)施工組織設計方面。

要求承包商結合該工程的特點，編制符合規程規范要求的施工組織設計，經監理工程師審核批準后實施，現場嚴格按施工組織設計要求進行操作。

(4)儀器到貨后的驗收。

主要包括:儀器外觀驗收、初步數據測定，若發現有數據不穩定情況，應嚴格按合同要求，退回該批次儀器。

(5)儀器的檢驗、率定。

儀器的檢驗、率定過程應嚴格按規范要求進行操作，并應先做力學性能檢測，再做儀器耐水壓性能檢測，最后再進行溫度性能檢測。經試驗證明:部分監測儀器力學性能檢測后，耐水壓性能不能滿足規范要求;若檢驗、率定過程反之，則不能檢測出這部分不合格儀器。

(6)儀器安裝前的組裝。

鋼筋計、錨桿應力計等監測儀器在安裝前需進行現場組裝。焊接過程中，應與讀數儀進行連接，并動態監控儀器的溫度變化過程。

(7)有關資料。

①要求承包商建立相關監測臺帳。包括監測儀器出、入庫臺帳，監測儀器率定臺帳，監測儀器安裝埋設臺帳，二次儀表維護臺帳，往來文函臺帳等。

②發文確定有關安全監測施工方面的規定，如:多點位移計各測點芯線顏色，架立筋不能焊接于錨桿應力計端頭等。

③發文明確安全監測周報、月報、各類相關報告編寫格式、編寫內容，并明確監測物理量變化過程線圖繪制要求，做到樣式一致，規格統一，內容全面。

3 現場施工階段

開挖階段，應及時了解現場施工進度，在監理周例會匯報材料內增加安全監測的相關內容，避免監測儀器安裝埋設滯后而導致圍巖初期變形相關資料缺失。

混凝土襯砌階段，應嚴格執行倉位聯合驗收簽字制度，對于安全監測專業監理工程師未簽字驗收的不得進行混凝土開倉澆筑。

固結灌漿階段，每單元開灌前應嚴格執行灌前驗收簽字制度。檢查標識標線是否清晰、完整、準確，是否進行技術交底等，當其具備上述條件、待安全監測專業監理工程師簽字驗收后，方可進行單元固結灌漿。

3．1 監測儀器的安裝埋設

(1)多點位移計。

多點位移計的隧洞中埋設與邊坡埋設的不同之處在于:表筒需埋設于基巖內，需全套儀器組裝完成并送入孔內進行灌漿。安裝時應注意:①先連接傳遞桿，再進行預拉，傳遞桿連接時卡銷不得脫離卡槽;②傳遞桿長度應與設計長度一致，多余長度的傳遞桿應鋸除;③傳感器預拉時應固定，卡銷對準卡槽;④在送入孔的過程中，折彎幅度應盡可能大，避免傳遞桿彎折;⑤入孔后測讀數據應與組裝時差異不大，否則應重新組裝，重新入孔。

(2)錨桿應力計。

錨桿應力計的安裝難點:①一般安裝在距掌子面30m左右，此時無鉆孔臺車，安裝時只能采用登高車;②頂拱(6m長錨桿)儀器較重，登高車載人斗載人數量有限;③下傾孔孔底巖芯不易取出，造成孔深不夠。安裝時應特別注意:①進漿管、回漿管的區別，否則容易造成灌漿不密實;②頂拱安裝錨桿應力計不得使用機械頂入;③安裝前后讀數差異應不大，否則應重新安裝。

(3)滲壓計。

該工程滲壓計于固結灌漿結束后在襯砌混凝土表面鉆孔進行安裝，再通過與預先預埋的電纜線進行連接，其難點在于:①預埋的電纜線盒若固定不牢固，混凝土澆筑振搗時容易偏斜;②混凝土表面封孔不易，容易造成缺陷。安裝時應注意:①安裝前滲壓計應用砂袋包裹好并存放于有水的桶內;②預埋的電纜線盒應通過測量定位，并牢固地固定于襯砌混凝土模板上，模板上的線盒四周用紅色油漆進行標識;③盒內填充泡沬或棉紗;④安裝時應將孔內的水用棉紗蘸干，若遇確實不能蘸干的孔，應記錄孔內水深的情況;⑤封孔時應將老混凝土打磨，粉塵清理干凈，用高一強度等級的混凝土或環氧砂漿進行封孔;⑥滲壓計初始讀數應在室內選取，應選擇飽和狀態下的滲壓計濾石剛沒入水面的值作為初始值。

(4)測縫計。

該工程測縫計主要安裝于基巖與混凝土交接面上，與大壩內安裝測縫計的不同之處在于需要先預拉，預拉完后一次安裝到位，其難點在于:預拉后不易固定。安裝時應注意:①預拉一般為量程的1/3～1/4，可通過卡尺丈量或通過讀數儀測讀數據(建議采用讀數儀測讀數據);②預拉時卡銷對準卡槽;③預拉固定后能回縮(建議采用豎向鐵絲加膠帶);④安裝時，伸縮縫應與基巖面齊平;⑤安裝后測讀數據應與安裝前差異不大，否則應重新預拉，重新安裝。

(5)鋼筋計。

鋼筋計的連接方法有綁扎、螺紋連接、綁條焊、溶槽焊、閃光對焊、坡口焊等。為保證所采集的數據準確、可靠，該工程所有鋼筋計全部采用坡口焊。其難點在于:①需要將鋼筋計及母材削尖;②保證鋼筋計與鋼筋同心同軸;③弧形鋼筋難以控制。焊接時應注意:①弧形鋼筋應先在地面按原弧度進行放樣;②焊接時應用棉紗包裹鋼筋計傳感器部位并不停地澆水使傳感器保持冷卻(建議采用讀數儀全程監控傳感器溫度，當溫度超過60℃時，要求停止焊接);③同心同軸是控制關鍵;④焊縫飽滿，不得有氣泡、夾渣;⑤母材長度一般在1．5m以上。

(6)應變計、無應力計。

長隧洞薄壁混凝土與大壩內大體積混凝土安裝應變計、無應力計的不同之處在于無安裝支架、無固定端;其難點在于:無固定端，但又必須定位準確，混凝土振搗時不能產生偏移。安裝時應注意:①按設計確定的位置采用將細鋼絲一端系于基巖內膨脹螺釘的端頭，一端系于鋼筋網上作為應變計支架(分上下兩層);②鋼絲與應變計接觸點加橡膠軟墊;③鋼絲綁扎于應變計端頭;④橫向、縱向應分清，應按設計要求進行編號并準確記錄傳感器編號;⑤無應力計筒應筒口朝上，固定牢固，筒體中心軸線應垂直于水平面。

3．2 監測電纜的牽引及維護

錦屏二級水電站引水隧洞監測電纜牽引量大、長度較長、電纜接頭較多，同時面臨多工作面施工相互干擾、電纜牽引及維護難度較大等問題。其施工難點主要表現在以下幾方面:①電纜牽引量大，電纜最多的部位近150根，若集中穿管牽引，薄壁混凝土容易對結構產生影響;若分散牽引，又不利于電纜的保護;②電纜牽引長度長，最長的電纜牽引長度近1500m，平均單根電纜牽引長度近1000m;③單根電纜接頭較多，每次電纜放線長度為100m，平均每根電纜近11個接頭;④工作面多，放線部位較分散，混凝土澆筑高峰期近30個澆筑臺車同時施工，同時面臨鋼筋制作、安裝、混凝土澆筑等施工干擾;⑤洞內施工環境復雜，電纜位置標識標線一周后基本看不清;⑥混凝土襯砌完成后，混凝土表面鉆孔固結灌漿干擾等。

針對上述問題，為了更好地保護監測電纜，在錦屏二級水電站引水隧洞工程中采取了以下控制措施:

(1)混凝土澆筑前，采用倉位聯合驗收簽證制度，從而避免了監測儀器的漏埋、監測電纜的漏牽。

(2)為保證監測電纜走線位置準確，便于記憶，同時考慮便于施工，監理工程師要求監測電纜線統一走洞右側邊壁、平底板距洞底板1．5m高位置，弧形底板距小邊墻1．5m高位置;同時要求洞內動力電源線統一走洞左側邊壁，避免監測電纜與動力電源線靠近而造成信號干擾，也避免了電源線樁施工時損壞監測電纜線的可能。

(3)為便于保護監測電纜線，監理工程師提出在電纜走線位置粘貼條形磁磚，從而有效地避免了監測電纜走線位置標識標線不清的問題，待固結灌漿結束后再統一清除。

(4)對于電纜牽引量大的部位，采用集中加分散的方式進行牽引，即對電纜進行分束，每束20～30根左右，分散牽引，同時記錄每束電纜的牽引位置并預留出固結灌漿孔孔位。

(5)對于電纜接頭較多的部位，在電纜接線時，通知業主、監測中心、監理工程師現場旁站，連接完成后進行外觀檢查并進行抽檢，每次抽檢一組(3根)，若發現任何一根接頭的耐水壓不滿足要求，則該部位所有接頭全部重新進行連接，并將電纜接頭抽檢結果上報業主，備案待查。

(6)固結灌漿單元開灌前，采用聯合驗收簽證制度，要求進行現場交底，技術員、鉆孔操作員清楚電纜走線位置，現場電纜走線標識清晰。

(7)要求在灌漿孔位布置圖上標示出監測電纜走線位置。

3．3 監測儀器無讀數情況的責任認定

由于施工環境復雜，監測儀器長期在飽和水狀態下運行，難免會造成部分監測儀器讀數不穩定或無讀數。針對無讀數監測儀器應明確其產生的原因，分清責任，總結經驗教訓，避免類似情況的發生。

在錦屏二級水電站引水隧洞工程中，針對監測儀器無讀數情況采取的處理方式如下:

(1)要求承包商在發現監測儀器無讀數時應第一時間報告監理工程師，不得瞞報、漏報。若瞞報、漏報，一經查實，監理工程師將按有關規定進行處罰。

(2)要求承包人發現監測儀器無讀數時不得編造數據或采取串接的方式，否則監理工程師將按有關規定將直接責任人清退出場。

(3)要求承包人在發現監測儀器無讀數時，應在監理工程師的見證下立即對監測電纜的相關性能進行檢測，包括電阻、絕緣等并對現場進行拍照，初步判斷監測儀器無讀數原因并要求現場相關負責人簽字確認。

(4)要求無讀數監測儀器應在一周內完成責任認定工作，否則視為承包商責任。

(5)對于不能判定責任的無讀數監測儀器，組織召開專題會討論，必要時邀請專家判定。

(6)監測儀器無讀數時，監理工程師在當月工程進度款中扣除相關費用，待責任認定清楚后，對于應該返還承包商的再進行返還。

(7)為避免類似無讀數情況的發生，要求承包商按事故責任“四不放過”原則進行處理并上報相關整改措施。

3．4 監測數據的采集與整理

監測數據要求真實、可靠，監理工程師對承包商采集的數據采取不定期跟蹤檢查。

不同廠商供應的監測儀器應采用與之匹配的讀數儀進行數據采集，不得混用，避免造成系統誤差。

不同類型的監測儀器應選用與之對應的監測檔位測讀，原則上要求一個部位的一類儀器測讀完成后再測讀另一類儀器。

對于突然無讀數的監測儀器，應換一臺讀數儀進行測讀，或將讀數儀調至A檔再進行測讀。

數據記錄時，應采用正規的記錄本，記錄時應對上一次的數據進行比對，若發現差異較大則需重新測讀，避免讀數誤差;同時，要求測讀人、記錄人簽字確認。

數據測讀完成后，應在當天錄入電腦數據庫，生成相關物理量變化過程線，對于數據變化較大的，要求形成監測快報上報監理工程師。

4 監測資料、文函的整理

4．1 監測儀器安裝埋設資料

監測儀器安裝埋設資料包括:單元工程驗收評定表、安裝埋設驗收表、安裝埋設考證表、監測電纜走線簽證表、鉆孔驗收簽證表、鉆孔記錄表、灌漿驗收簽證表、灌漿原始記錄表、灌漿封孔驗收表、監測儀器廠家資料、監測儀器率定資料(需蓋CMA章)。

在平時的資料收集過程中，應按上述順序進行整理，并按設計編號從小樁號至大樁號依次排列。

4．2 設計圖紙、通知的整理

依據設計圖紙、設計通知建立設計圖紙、通知臺帳并適時更新。臺帳內容包括:設計通知編號、通知的主要內容、通知存放位置等。紙質版設計通知按年份依編號進行排列，并對盒進行編號。

4．3 監測儀器安裝埋設臺帳

依據設計圖紙、設計通知建立監測儀器安裝埋設臺帳并適時更新。臺帳內容包括:監測斷面、儀器名稱、儀器編號、埋設部位、安裝埋設日期、施工依據、完好情況等。

4．4 監測儀器到貨、率定及領用臺帳

依據監測儀器到貨情況建立臺帳并適時更新。臺帳內容包括:采購單編號、到貨日期、到貨儀器類型、到貨儀器規格型號、到貨儀器量程、到貨儀器編號、到貨儀器出廠檢驗日期、入庫情況等。

在監測儀器到貨臺帳的基礎上，增加監測儀器率定情況、監測儀器領用情況。

4．5 監測電纜抽檢臺帳

監測電纜抽檢臺帳內容包括:抽檢日期、抽檢根數、壓水情況、抽檢部位電纜總根數等。

4．6 監測計量統計臺帳

監測計量統計臺帳內容包括:計量單編號、計量內容、計量數量，累積計量量。

4．7 往來文函的整理

對所有往來文函進行登記并按文件編號從小到大分標段、分年份裝盒，對承包商來文電子版統一要求加注(監測)，對發文統一加注(監測)，便于后期歸檔時檢索。

4．8 監理工程理師現場指令、質量處罰整改通知單的整理

所有監理工程師現場指令、質量處罰整改通知單均按文件編號從小到大分標段、分年份裝盒。監理工程師現場指令要求承包商整改完成后及時進行回復，并將承包商的回復單附于現場指令后。

5 結語

通過一系列行之有效的控制辦法，在參建各方的共同努力下，錦屏二級水電站4條引水隧洞共計安裝監測儀器1500多支(套)。監測儀器安裝埋設符合規程規范要求，監測數據真實、可靠，為錦屏二級水電站引水隧洞安全鑒定提供了可靠的數據依據。目前，監測儀器完好率滿足國家規程規范要求，各種資料滿足國家工程檔案歸檔要求，達到竣工驗收標準。