導(dǎo)流洞施工的安全監(jiān)測(cè)施工技術(shù)

郭政偉

（中鐵二十一局集團(tuán)第六工程有限公司，北京 101102）

0 引言

本項(xiàng)目位于西藏山南地區(qū)，導(dǎo)流洞斷面大，洞口段覆蓋層較薄，洞身圍巖穩(wěn)定性較差，所以安全監(jiān)測(cè)的作用尤其重要。

1 工程概況

大古水電站地處西藏自治區(qū)某縣城內(nèi)，其作為河流中段位置，是一個(gè)第2級(jí)電站，上游和另一個(gè)發(fā)電站之間間距大概為8000m，下游和另外另個(gè)發(fā)電站之間的間距分別為7000m和18000m。

導(dǎo)流隧洞布置在左岸，靠河道側(cè)為1#導(dǎo)流隧洞，靠山體側(cè)為2#導(dǎo)流隧洞。1#導(dǎo)流隧洞長(zhǎng)度約為908m，進(jìn)口高程約為3368m，出口高程為3363m；2#導(dǎo)流隧洞長(zhǎng)約為1110m，進(jìn)口高程約為3371m，出口高程約為3363m。導(dǎo)流隧洞凈斷面尺寸為15m×17m（寬×高）。洞室開挖尺寸為16.9m×18.75m（寬×高）。

導(dǎo)流隧洞厚度大約在30～50cm，局部在3～5m，通過裂隙來進(jìn)行接觸，局部表現(xiàn)為熔融接觸。第四系由各類自然環(huán)境變化形成的。導(dǎo)流隧洞進(jìn)、出口天然邊坡坡高大于800m，坡面植被較發(fā)育，其中導(dǎo)流隧洞進(jìn)口走向N5°E～N15°E，無溝谷；導(dǎo)流隧洞出口走向N10°E～N20°E，發(fā)育路壟溝，溝長(zhǎng)3.01km。導(dǎo)流隧洞進(jìn)、出口邊坡局部陡峭，基巖裸露，局部可見崩塌、掉塊。導(dǎo)流隧洞出口邊坡出露有斷層F1、F2、F5等。

導(dǎo)流隧洞沿線存在著角度較大的山體坡度，上覆巖體最后的地方已經(jīng)達(dá)到了212m，沿線地層巖性一般是從弱風(fēng)化下段至上成為新鮮黑云母花崗閃長(zhǎng)，帶內(nèi)一般由通過碎裂的各類巖石和一部分泥屑構(gòu)成；優(yōu)勢(shì)節(jié)理主要發(fā)育3組：①N0°～10°ENW∠60°～90°、②N11°～20°ESE∠0°～30°、③N21°～30°WSW∠60°～90°。開挖過程中的穩(wěn)定問題需引起足夠的重視。

2 安全監(jiān)測(cè)儀器及布置

2.1 監(jiān)測(cè)主要項(xiàng)目

（1）導(dǎo)流隧洞出口邊坡：邊坡表面變形監(jiān)測(cè)、深部變形監(jiān)測(cè)、支護(hù)錨索張力監(jiān)測(cè)。

（2）導(dǎo)流隧洞下游洞身段：洞身圍巖變形監(jiān)測(cè)、洞內(nèi)支護(hù)錨桿受力監(jiān)測(cè)[1]。

2.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布置

參照本工程永久安全監(jiān)測(cè)布置特點(diǎn)，依據(jù)本工程導(dǎo)流隧洞地質(zhì)情況及評(píng)價(jià)，結(jié)合施工期開挖方案和施工方法，本工程導(dǎo)流隧洞施工期臨時(shí)監(jiān)測(cè)采用隧洞凈空收斂監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行，監(jiān)測(cè)斷面間距按50m布置，每個(gè)斷面按7測(cè)點(diǎn)9線方式。具體布置方案如下。

（1）1#導(dǎo)流隧洞。

0+427.19—0+693.73段圍巖類別Ⅲ～Ⅴ類，其中Ⅲ類圍巖按C型斷面布置，Ⅴ類圍巖按D型斷面布置；0+693.73—0+788.80段圍巖類別Ⅲ類，按C型斷面布置；0+788.80—0+831.00段圍巖類別Ⅲ～Ⅳ類，其中Ⅲ類圍巖按C型斷面布置，Ⅳ類圍巖按D型斷面布置；0+831.00—0+884.67段圍巖類別Ⅳ類（主斷層為Ⅴ類），按D型斷面布置。

（2）2#導(dǎo)流隧洞。

0+536.54—0+810.96段圍巖類別Ⅱ類（斷層帶為Ⅳ類），按C型斷面布置；0+810.96—0+945.87段圍巖類別Ⅲ類（斷層帶為Ⅳ類），按C型斷面布置；0+945.87—1+058.00段圍巖類別Ⅲ類（斷層帶為Ⅳ類），按C型—面布置。導(dǎo)流隧洞收斂測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。

圖1 導(dǎo)流隧洞收斂測(cè)點(diǎn)布置

2.3 主要儀器埋設(shè)

2.3.1 多點(diǎn)位移計(jì)

按設(shè)計(jì)圖放樣，在設(shè)計(jì)要求的部位，按設(shè)計(jì)要求的方向和孔深鉆孔。鉆孔直徑φ90mm，孔口段尺寸擴(kuò)為φ150mm×1500mm。鉆孔軸線彎曲度應(yīng)不大于鉆孔半徑，以避免傳遞桿（絲）過度彎曲，影響傳遞效果。孔向偏差應(yīng)小于±1°，孔深應(yīng)比最深測(cè)點(diǎn)多1.0m左右，孔口保持穩(wěn)定平整，并作簡(jiǎn)要的地質(zhì)描述。在安裝孔位置安裝預(yù)埋管，管口周圍應(yīng)用水泥沙漿或環(huán)氧錨固劑進(jìn)行錨固。套管的外側(cè)應(yīng)與孔口平齊[2]。

逐一安裝儀器設(shè)備，用寬膠帶將固定支座的傳感器孔覆蓋，僅預(yù)留灌漿孔和排氣孔，以防在灌漿時(shí)對(duì)傳感器孔造成污染。在固定支座灌漿孔上安裝灌漿管，并擰緊。調(diào)整、檢查灌漿管及排氣管。將灌漿泵接好，開始灌漿，灌漿壓力≤0.5MPa。速度不可過快，當(dāng)排氣孔出現(xiàn)了回漿現(xiàn)象以后再停止操作。并漿一定時(shí)間以后，對(duì)連接所使用的管道進(jìn)行拆除，并且對(duì)排氣管完成封堵操作。及時(shí)對(duì)固定支座上的灌漿管和排氣管進(jìn)行拆除，并且清除周邊雜質(zhì)。當(dāng)傳感器完成固定以后，需要把傳感器和讀數(shù)儀完成對(duì)接，開啟電源以后及時(shí)對(duì)顯示讀數(shù)進(jìn)行觀察，緩慢對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)，讓拉壓范圍能夠進(jìn)一步精確，從而滿足相應(yīng)的施工要求。

2.3.2 錨索測(cè)力計(jì)

在確定錨索內(nèi)錨固段和承壓墊座混凝土的承載強(qiáng)度能夠滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案以后，在完成錨索張拉環(huán)節(jié)之前，首先要進(jìn)行的工作是在孔口墊板上完成錨索測(cè)力計(jì)的安裝，并且把和測(cè)力計(jì)相匹配的傳力板完成安裝。這個(gè)過程中要始終保持墊板和錨板能夠?qū)崿F(xiàn)平整光滑。并且測(cè)力計(jì)和傳力板需要和孔軸線保持90°夾角，其傾斜度不能高于零點(diǎn)五度，偏心要小于等于5mm。測(cè)力計(jì)按照相關(guān)要求完成安裝工作以后，在加荷張拉前，多次對(duì)其初始數(shù)值還有環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)多次測(cè)量結(jié)果之間存在的偏差低于1%F.S時(shí)，就可以使用多次測(cè)量結(jié)果的平均數(shù)來進(jìn)行使用。

2.3.3 錨桿應(yīng)力計(jì)

按照施工方案規(guī)定的參數(shù)來對(duì)裁截錨桿長(zhǎng)度進(jìn)行控制。通過使用螺紋完成連接功能的錨桿應(yīng)力計(jì)，首先對(duì)錨桿進(jìn)行裁接以后，其次對(duì)螺紋接頭完成焊接，最后再完成和錨桿應(yīng)力計(jì)用螺紋的連接步驟。在這個(gè)過程中需要確保接頭與錨桿應(yīng)能夠保持同軸狀態(tài)。錨桿應(yīng)力計(jì)布置在錨桿離巖體孔口L/3的部位，安裝時(shí)，應(yīng)確保錨桿應(yīng)力計(jì)不產(chǎn)生彎曲，電纜和排氣管不受損壞，錨桿根部應(yīng)與孔口平齊。錨桿應(yīng)力計(jì)入孔后，引出電纜和排氣管，裝好灌漿管，必須采用灌漿機(jī)進(jìn)行注漿。注漿必須飽滿，待水泥砂漿固化并達(dá)到足夠的強(qiáng)度后，測(cè)取初始值。

3 監(jiān)測(cè)資料整理分析

3.1 觀測(cè)實(shí)施

施工期正常情況下，各類監(jiān)測(cè)項(xiàng)目測(cè)次按合同要求的測(cè)次要求進(jìn)行監(jiān)測(cè)；若遇到特殊情況，如大暴雨、大洪水、汛期、水位長(zhǎng)期持續(xù)較高、水庫(kù)水位驟變、強(qiáng)地震等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)生顯著變化或多次測(cè)讀呈持續(xù)遞增的情況以及測(cè)值出現(xiàn)異常或?yàn)槭┕ぬ峁┍匾臄?shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)增加測(cè)次，當(dāng)受到地震烈度Ⅴ度以上地震，或相當(dāng)于Ⅴ度以上的震動(dòng)以后，應(yīng)立刻對(duì)所有的項(xiàng)目進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)。并按監(jiān)理人要求及時(shí)提供經(jīng)整編的觀測(cè)資料[3]。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)或采集的數(shù)據(jù)要在現(xiàn)場(chǎng)校對(duì)無誤，防止差錯(cuò)，并及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析和反饋。如發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)找出原因，排除監(jiān)測(cè)操作程序或監(jiān)測(cè)設(shè)備的問題后，及時(shí)采取必要的措施，并應(yīng)根據(jù)要求增加監(jiān)測(cè)儀器的測(cè)次[4]。

3.2 觀測(cè)資料整理分析

（1）在觀測(cè)數(shù)據(jù)采集時(shí)，對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)變化較大的測(cè)點(diǎn)，應(yīng)進(jìn)行分析并進(jìn)行復(fù)測(cè)，以確定數(shù)據(jù)的真實(shí)性。同時(shí)要記錄測(cè)點(diǎn)周圍施工環(huán)境情況和巡視情況。

（2）每次監(jiān)測(cè)后立即進(jìn)行日常資料的整理，包括原始數(shù)據(jù)的記錄、檢驗(yàn)和監(jiān)測(cè)物理量的換算以及填表、繪圖、初步分析和異常值判別等日常工作。

（3）在資料整理過程中，對(duì)變化速率較大的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分析，同時(shí)加強(qiáng)觀測(cè)，其變化速率未見減緩，立即以快報(bào)形式通知監(jiān)理，以便引起各方單位注意。

（4）位移：向隧洞凌空面位移為正；反之為負(fù)。應(yīng)力、應(yīng)變：拉為正，壓為負(fù)[5]。

3.3 安全監(jiān)測(cè)實(shí)例

3.3.1 收斂測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)成果分析

1#導(dǎo)流隧洞洞身下游段已安裝收斂監(jiān)測(cè)斷面，以1#導(dǎo)0+765為例，監(jiān)測(cè)成果如表1所示，圖2為1#導(dǎo)0+765監(jiān)測(cè)斷面收斂值變化過程線。

3.3.2 錨桿應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)成果分析

1#導(dǎo)流洞洞身下游段1#導(dǎo)0+818已埋設(shè)1套三點(diǎn)式錨桿應(yīng)力計(jì)，錨桿應(yīng)力計(jì)長(zhǎng)9m。圖3為錨桿應(yīng)力計(jì)K3DD1#-B-1受力過程線，1#導(dǎo)流隧洞洞身錨桿應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)成果如表2所示。

圖3 錨桿應(yīng)力計(jì)K3DD1#-B-1受力過程線

表11 #導(dǎo)流隧洞收斂值監(jiān)測(cè)成果

圖21 #導(dǎo)0+765監(jiān)測(cè)斷面收斂值變化過程線

表21 #導(dǎo)流隧洞洞身錨桿應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)成果

3.3.3 多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)成果分析

1#導(dǎo)流洞洞身下游段1#導(dǎo)0+818已埋設(shè)1套四點(diǎn)式位移計(jì)，位移計(jì)錨頭位置為2m-5m-10m-20m。1#導(dǎo)流隧洞多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)成果如表3所示。圖4為多點(diǎn)位移計(jì)M4DD1#-B-2位移變化過程線。

表31 #導(dǎo)流隧洞多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)成果

圖4 多點(diǎn)位移計(jì)M4DD1#-B-2位移變化過程線

4 結(jié)語

導(dǎo)流洞現(xiàn)已安全貫通，施工過程中未發(fā)生一起塌方事故。本文通過導(dǎo)流洞施工對(duì)安全監(jiān)測(cè)在導(dǎo)流洞施工中的應(yīng)用進(jìn)行了較為全面深入的研究和探索，雖取得了一些成功經(jīng)驗(yàn)，但依然存在一些需要進(jìn)一步研究和探索的地方。