王丹

（辽宁润中供水有限公司，辽宁沈阳110166）

隧洞工程试充水后的安全监测分析

王丹

（辽宁润中供水有限公司，辽宁沈阳110166）

大伙房水库输水（二期）工程隧洞工程建成充水后，通过隧洞内部布设的安全监测设备采集过程数据，从充水后各检测设备数值变化测值分析来看，输水隧洞目前运行情况良好。

输水隧洞；安全监测；充水分析

1 工程概况

大伙房水库输水（二期）工程是由大伙房水库向辽宁省抚顺、沈阳、辽阳、鞍山、营口，盘锦和大连等七城市输水的一项大型输水工程。工程由取水头部、输水隧洞、PCCP输水管线，配水站、加压泵站、加氯站等建筑物组成。取水头部工程位于大伙房水库左岸，靠近二副坝，距水库大坝坝址约700 m，包含取水口和取水头部厂区两部分。取水头部后接长28.944 km的压力输水隧洞。

隧洞从2010年9月15日开始正式通水，至2010年9月18日隧洞内被水充满，随后隧洞内一直保持充满状态，下文分析时段为2010年9月15日至2010年12月中旬。

2 主要检测项目

输水隧洞为有压洞，全段总长28.944 km。目前安全监测项目主要包括：衬砌伸缩缝变形，衬砌应力，围岩压力，外水压力，钢绞线应力和围岩变形监测。由于应变计附近未埋设无应力计，测值代表混凝土总应变。上述监测项目共安装埋设了各类监测仪器206支，其中，采用64个差阻式测缝计测衬砌伸缩缝，42个差阻式钢筋计测衬砌钢筋应力；42个差阻式应变计测衬砌混凝土应变；24个土压力计测围岩压力20个振弦式渗压计测外水压力；9个锚索测力计测钢绞线应力；5个多点变位计测围岩变形。

3 检测项目的分析

3.1 预应力衬砌段测值分析

3.1.1 钢筋应力测值分析

预应力衬砌段主要为第1，4，6，9，10号和刘山出口支洞洞段，预应力衬砌段钢筋张拉前，钢筋应力主要受温度变化影响，温升受压、温降受拉，纵向钢筋应力明显大于环向。各断面之间，1号支洞0+640.8断面钢筋拉应力最大，最大为72.44 MPa。对衬砌进行张拉后，钢筋应力以压变反应为主，环向应力受压变幅明显，测值减小30～60 MPa；相比之下纵向应力变化不明显，测值变幅在10 MPa左右。张拉后，1号支洞0+640.8断面钢筋拉应力仍为最大，最大值为66.89 MPa，见图1。

图1 1号支洞0+640.8钢筋应力过程线

3.1.2 混凝土总应变测值分析

混凝土总应变主要受温度变化影响，温升增大、温降减小，但总体上支洞所有混凝土总应变基本全部为负值。受张拉影响，环向总应变向受压方向发展，增幅在50～200 με之间，总应变为-600 με左右。纵向总应变变化相对稳定，这与钢筋应力变化情况一致。

3.1.3 衬砌外侧土压力计测值分析

土压力计测值在-0.16～0.25 MPa之间，变化极微，基本为读数误差，表明衬砌基本不受力，见图2。

图2 4号支洞12+809钢筋应力过程线

3.1.4 预应力衬砌段衬砌外侧渗透压力测值分析

渗透压力监测成果显示，1和3-1号支洞渗压呈持续增大的趋势，目前最大值分别为100和175 kPa，即10和17.5 m，尤其是3-1号支洞今后需密切关注。6与9号支洞渗压居中压力值在50 kPa；4和10号支洞，刘山出口支洞渗压测值极小，基本处于无压状态，见图3。

图3 3-1号支洞10+593钢筋应力过程线

3.1.5 预应力钢绞线锚索测力计测值分析

2，9号支洞无锚索测力计，其它部位各布置1支，安装时间不足1年。在对锚索进行锁定，锁定之后应力缓慢损失，约1个月后开始稳定运行。各处损失率最大为3.7%，在允许范围以内，损失较小，表明锚索处于预计的张拉状态，锚固效果较好，见图4。

图4 10号支洞27+600钢筋应力过程线

3.2 普通衬砌段测值分析

普通衬砌段主要是指第2支洞，支洞洞内温度基本稳定在8～10℃，伸缩缝测值在1 mm以内，变化微小，表明衬砌接缝变形稳定。2号支洞未进行张拉，钢筋应力变化平稳，应力值在50～80 MPa之间。混凝土总应变主要受温度变化影响，温升增大、温降减小，总应变基本全部为负值。由于2号支洞未进行张拉，混凝土总应变变化平稳。土压力计测值在-0.50～0.20 MPa之间，变化极微，表明衬砌基本不受力。渗压计测值微小基本处于无水状态。

3.3 进出口段测值分析

进出口段主要是指东州河出口、搭连进口、塔峪出口和刘山出口4个断面，进出口断面伸缩缝变形与输水支洞有所不同，由于进口处温差相对较大，温度基本在2～20℃，开合度具有明显的年周期性，年变幅在0～4 mm之间，测值基本都超过1 mm，明显大于输水支洞段。

3.3.1 衬砌钢筋应力计测值分析

张拉前，随着温度的不断降低，钢筋应力缓慢受拉，最大拉应力约为57 MPa。张拉之后，钢筋应力明显受压，测值减小12～130 MPa，最大拉应力约为21.3 MPa。

3.3.2 衬砌外侧渗透压力测值分析

东州河出口与塔峪出口渗透压力较小，基本处于无水状态，见图5。

图5 塔峪出口22+603钢筋应力过程线

3.3.3 进出口段衬砌预应力锚索测力计测值分析

锚索锁定之后应力缓慢损失，约1个月后开始稳定运行。东州河出口、搭连进口和塔峪出口损失率分别为2.1%，3.9%，1.6%，损失率较小，表明锚索处于预计的张拉状态，见图6。

4 总 结

图6 塔峪出口22+603锚索应力过程线

输水隧洞内部温度变化稳定，基本保持在10℃左右，缝隙开合变化微小，多数在1 mm以内。进出口断面受外界温度影响温差相对较大，基本在2～20℃，开合度具有明显的年周期性，年变幅在0～4 mm之间，明显大于输水支洞段。各部位土压力计最大值仅为0.25 MPa，变化微小，表明衬砌基本不受力。多数锚索在锁定约一个月后开始稳定运行，锁定损失率在0.6%～3.7%，损失较小，表明锚索处于预计的张拉状态，锚固效果良好。从充水后各检测设备数值变化测值分析来看，输水隧洞目前运行情况良好。

图2 流场模拟结果图

［2］Smagorinsky J.General circulation experiments with the primitive equations,I.The basic experiment［J］.Monthly Weather Review，1963，91（3）：99-164.

［3］MellorGL，YamadaT.Development of a turbulen ceclosure model for geophysical fluidproblem［J］.Review of Geophysics and Space Physics，1982，20（4）：851-875.

［4］李孟国，郑敬云.中国海域潮汐预报软件Chinatide的应用［J］.水道港口，2007：28（1）：65-68.

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1002－0624（2016）12－0051－03

2016-04-28

[收稿日期]2016-01-04