南水北調穿黃下游隧洞安全監測成果分析

【摘要】南水北調穿黃隧洞作為南水北調中線最重要的控制性工程，一直備受矚目，其中安全監測是穿黃隧洞的重要工作之一，也是觀測工程結構安全的具體手段。本文對穿黃下游隧洞通水前后的觀測數據進行成果分析，闡述了穿黃隧洞滲漏量、滲透水壓力、混凝土應力應變和接縫開和度的變化范圍和規律，為同類型輸水隧洞的安全監測設計和施工提供了借鑒。

【關鍵詞】南水北調；穿黃隧洞；安全監測

1、概述

1.1 工程概述

南水北調穿黃隧洞長4.25km，包括邙山隧洞段0.8km和過河隧洞段3.45km。穿黃隧洞采用雙洞平行布置，中心線距離28m。隧洞掘進采用泥水平衡盾構法施工，開挖直徑9.03米。隧洞采用內外雙層襯砌結構，外襯采用C50鋼筋混凝土預制管片拼裝而成，管片外徑8.7m，內徑7.9m，管片厚度40cm，管片環寬1.60m，每環由7片管片拼裝而成。

1.2 隧洞監測工程概述

1.2.1 監測儀器設施布置情況

下游隧洞主要監測項目包括隧洞滲水壓力監測（滲壓計）、隧洞接縫變形監測（測縫計） 、混凝土應力應變監測（鋼筋計、應變計）、裂縫監測（裂縫計）、滲漏監測等。

2、觀測及資料整理

2.1 觀測頻次

根據隧洞充水過流方案觀測頻次要求。充水過程中除測縫計以外的內觀儀器每日監測2次，測縫計每日監測1次。充水期間，每4小時測讀北岸豎井滲漏量1次，若出現滲漏突變，加密至2小時測量次。

2.2 數據正負號定義

（1）沉降觀測：正值代表下沉，負值代表抬升。

（2）測縫計：正值代表開，負值代表合。

（3）鋼筋計：正值代表拉，負值代表壓。

（4）應變計：正值代表拉，負值代表壓。

（5）鋼板計：正值代表拉，負值代表壓。

3、監測成果分析

3.1 下游隧洞滲漏量和滲壓計觀測成果

2016年4月2日下游隧洞重新充水，滲漏量隨隧洞水位上升而緩慢增加，116.9m水位靜停期滲漏量在5.2L/S左右，2016年4月25日下游隧洞過流后滲漏量逐漸減小，目前滲漏量穩定在2L/S左右，隧洞水位115.99m。

2016年4月2日下游隧洞重新充水，與本次充水前比較，在116.9m水位時滲壓計水頭增量超過0.5m的有7支，在2014年10月通水試驗同級水位下滲壓計水頭增量超過0.5m的有26支，2016年重新充水水頭增量最大的位于370倉P13XSD水頭增量2.69m，而在2014年通水水頭增量最大還是出現在370倉P13XSD水頭增量3.12m。2016年下游隧洞重新充水過流后，隧洞運行水位相對穩定，目前滲壓計水頭相對穩定。

3.2 下游隧洞鋼筋計觀測成果

本次重新充水過流后與充水前比較下游鋼筋計平均應力增量19.26MPa，實測應力-7.93 ～ -96.45MPa。2014年通水試驗下與當時充水前比較下游鋼筋計平均應力增量20.92MPa。2016年重新充水過流后鋼筋計應力增量與2014年通水試驗基本相當，鋼筋計應力變化重復性較好。目前鋼筋計均處于受壓狀態，測值穩定，無突變。

3.3 下游隧洞應變計觀測成果

重新充水過流后與充水前比較下游應變計平均應變增量61.82 με，2014年通水試驗后與當時通水前比較下游鋼筋計平均應變增量61.18 με。2016年重新充水過流應變計應變增量與2014年通水試驗基本相當，應變計應變變化重復性較好。目前應變計均處于受壓狀態，測值穩定，無突變。

3.4 下游隧洞測縫計觀測成果

（1）內外襯層間測縫計觀測結果

目前測縫計實測值-1.87～2.23mm，通水前測縫計實測值-1.86～1.92mm層間測縫計測值穩定，變化量較小。

（2）結構縫測縫計觀測結果

目前測縫計實測值-1.04～2.11mm， 通水前測縫計實測值-1.2～2.47mm，變化量較小。

3.5 下游隧洞退水檢修新增儀器

下游隧洞退水檢修新增8個監測斷面總計布設26支鋼板計，34支混凝土應變計和8支測縫計，共計68支儀器。

（1）2016年新增鋼板計觀測成果

鋼板計26支，重新充水過流測值變化平穩，無突變發生。應變變化過程：與充水前比較鋼板計應變變化量在3.66～147.45με之間。

（2）2016年新增混凝土應變計觀測成果

應變計34支，應變變化過程：與充水前初值相比，應變變化量在7.46～98.7με之間。

（3）新增裂縫計觀測成果

裂縫計共8支，均跨裂縫布設，本次充水期間與充水前比較開合度變化范圍為-0.01～0.02mm之間。

3.6 下游隧洞沉降觀測成果

穿黃下游隧洞第04次沉降測量工作從2015年12月22日～2015年12月26日，共計觀測380個測點。本次觀測各測點較2014年9月上次觀測，變化量在1.4～27.80mm之間；較2014年1月初始值觀測變化量在-19.5～12.44mm之間；正值代表下沉，負值代表抬升。

4、成果小結

（1）下游隧洞滲漏量較小，截止目前滲漏量測值2L/S左右；

（2）滲壓計測值基本穩定，測值波動較小，所測墊層水位均小于設計警戒值90m，最大水位是位于370倉的P13XSDw，水位測值72.58m；

（3）鋼筋計測值穩定，與埋設澆筑后初值比較，應力測值在-7.93 ～ -96.45MPa，均為壓應力；

（4）應變計測值均為壓應變，粘碳應變計整體變化平穩；

（5）新增鋼板計和應變計測值應變增量基本相當，變化同步性較好；

（6）測縫計和裂縫計與充水前比較增量較小，變化平穩。

（7）從安全監測數據反映的情況看，隧洞處于正常工作狀態

參考文獻：

[1] 南水北調中線一期穿黃工程隧洞缺陷處理安全監測設計報告. 2014.6.長江勘測規劃設計研究有限責任公司。

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