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浅谈输水隧洞永久观测仪器应用

2014-03-26

水利建设与管理 2014年2期
关键词:测力计隧洞灌浆

(辽宁省石佛寺水库工程建设管理局, 沈阳 110166)

1 工程概况

大伙房输水一期工程主体工程为85.32km的深埋长距离输水隧洞,隧洞施工采用3台开敞式TBM和钻爆法相结合的联合施工方案,输水隧洞开挖洞径8m,成洞洞径7.16m。隧洞纵坡为1/2380,自流引水,设计引水流量70m3/s,年引水量20.86亿m3。

2 安全监测概况

针对隧洞施工特点,依隧洞围岩分类,施工过程中布设了围岩变形监测断面,布设监测点,采用收敛计监测洞室周边变形及拱顶下沉情况。同时,选择21个典型断面,布设多种监测仪器,进行多项目监测,综合反映隧洞工作性态。典型断面主要选择在:地应力较大、洞室较大的埋深处,岩石强度较低的沟谷浅埋处,Ⅳ、Ⅴ类围岩采用钻爆法施工处,进、出口水流条件变化处,可能对隧洞围岩稳定造成影响的断层处,有补给来源预计可能产生涌水、渗漏的断层交汇破碎带处、岩性变化接触带处。隧洞共布设21个监测断面,监测断面布置见下页表1。

表1 典型监测断面和观测项目

3 永久观测仪器安装流程

各种监测仪器的安装、埋设流程为:仪器、设备到达施工现场→现场检验率定→安装埋设施工→施工单位自检→监理工程师复测→初始读数绘图。

4 永久观测仪器施工步骤

4.1 多点位移计

多点位移计用来量测孔壁岩体不同深度的轴向位移,它能监测到洞室围岩内不同深度上的轴向变形,并分析判断洞室围岩位移的变化范围和松弛范围,预测预报围岩稳定性,为修改锚杆支护参数提供重要依据。其埋设方法为:

a.钻孔:采用岩芯钻钻孔,孔径91mm;钻孔开始前和钻孔过程中,随时校核钻孔位置、方向和孔深,钻孔轴线要保持直线,偏差不得大于设计要求;孔壁平直,不允许出现陡坎;孔口保持平整,将松动岩石清除干净;钻孔完毕,使用压力清水将钻孔冲洗干净。

b.仪器安装:在孔口预埋好传感器安装基座,根据预定位置逐点安装测点和固定点,注意防止测点和固定点之间传递位移的连接件互相干扰;杆式钻孔多点位移计安装时,杆断面要有足够的尺寸,在孔内每隔2~3m设托架一个,防止长度变化或弯曲。

c.锚头锚固:采用灌浆锚固方法,全部锚头和传递杆安装完毕后,经检验确定无误,用水泥浆进行封孔灌浆,灌浆压力不大于0.5MPa,水灰比为0.5∶1,并可加入水泥重量的5%的膨胀剂、1%的减水剂;灌浆时要防止杆体和锚头移动,排气管回浆时表明此时孔内注满浆,封孔待水泥浆固化,在此期间严防锚头部位岩体受振动或人为扰动。

d.多点位移计安装标准见图1。

图1 多点位移计安装标准

4.2 渗压计

渗压计安装埋设在隧洞围岩内,其埋设方法为:在地下洞室围岩内埋设渗压计,需要用水平浅孔埋设和集水;浅孔深度0.5m,直径φ110mm;如果孔壁无透水裂隙,可根据需要深度,在孔底填细砂,将渗压计埋在细砂中,并将孔口用盖板封上,然后用水泥砂浆封住,砂浆终凝后即可填筑混凝土。安装标准见图2。

图2 渗压计安装标准

4.3 锚杆测力计

a.根据设计要求造孔:钻孔直径大于锚杆测力计最大直径,钻孔方位符合设计要求,钻孔需冲洗干净并严防孔壁沾油污。

以上统计可得出,从2010年开始,关于高校基层行政人员职业倦怠研究的文献数量一直较稳定,每年的发稿数量都较稳定地保持在45篇以上。可见,关于高校基层行政管理人员的职业倦怠已保持长期且系统地深入研究,这也从一定意义上反映了该课题的研究的必要性。

b.按照监测设计要求裁截锚杆长度,选用螺纹连接的锚杆测力计,需要在裁截后的锚杆上先焊接螺纹接头,然后再与锚杆测力计用螺纹连接,接头与锚杆保持同轴。

c.锚杆的组装:将锚杆测力计按设计要求深度与裁截的锚杆对接,同时装好排气管;需要对焊的锚杆测力计,在水冷却下进行对焊,钢筋计与锚杆焊接只能采用对焊、坡口焊或熔槽焊,锚杆测力计与锚杆保持同轴。

d.组装检测合格后,将组装的锚杆缓慢地送入钻孔内;安装时确保锚杆测力计不产生弯曲,电缆和排气管不受损坏,锚杆根部与孔口平齐。

e.锚杆测力计进入孔后,引出电缆和排气管,装好灌浆管,用水泥砂浆封闭孔口。

f.灌浆锚固:水泥浆水灰比为0.5∶1,灌浆时在设计规定的压力下进行,灌至孔内停止吸浆时,持续10min即可结束,水泥浆终凝后测量锚杆测力计的初始读数。

g.锚杆测力计安装标准见图3。

图3 锚杆测力计安装标准

4.4 钢筋计

a.准备:按钢筋直径选配相应规格的钢筋计,将钢筋计表面的铁锈除尽,在设计安装位置,将被测钢筋截下相应的长度。

b.安装:钢筋计与钢筋焊接采用对焊、坡口焊或熔槽焊(焊接强度不低于受力钢筋强度),轴心对正重合,将钢筋计与钢筋的中心线对正后焊接;焊接时仪器要包上湿绵丝并不断浇冷水,直至焊接完毕,边焊接边监测,保证仪器内部温度低于70℃,焊缝在冷却前切忌浇冷水。

c.回填:经现场监测确定仪器工作正常后,方可浇筑混凝土,仪器周围人工振捣密实,混凝土初凝后测取基准值。

4.5 应变计、无应力计

根据设计要求确定应变计的埋设位置,埋设仪器的角度误差不超过±1°,位置误差不超过2cm,可用细铅丝固定;埋设仪器周围混凝土回填时,要小心填筑,剔除混凝土中8cm以上大骨料,用人工或用小型振捣器在周围插振,大型振捣器不得接近应变计组1.5m以内范围,在浇筑混凝土时要专人值守;埋设时保持仪器正确位置和方位,埋设后做好标记,以防人为损坏。

无应力计埋设步骤为:将无应力计筒以铅丝悬挂或钢筋支撑的方法定位,大口向上固定在埋设位置,然后在筒内填满相应应变计附近的混凝土,人工捣实;筒口用木板盖实,将电缆线穿过木板小孔。

4.6 土压力计

在设计安装部位围岩处,凿出一块50cm×50cm、深约15cm凹槽,并用高强度水泥砂浆将此凹槽填平,将土压力盒安装在找平后的平面上。土压力盒安装标准见图4。

图4 土压力盒安装标准

5 安全监测结果

自动化监测投入运行以来,每天6点、18点各自动测量1次,在通水期间水位计加密监测。监测资料分析成果表明,测值与实际运行情况基本相符,无趋势性变化:监测围岩变形约为1mm,监测锚杆应力变幅小,大部分渗压计测值在0.5kPa以下,应变计测值最大约90με,钢筋应力最大约为80MPa。隧洞维护时检查发现:实际围岩变形较小,外水压力影响小。可得出结论:各项永久观测仪器运行平稳,可有效反应隧洞运行时状况。

6 结 语

在输水隧洞通水运行期间,人工观测难度较大。实施永久观测仪器,不仅可实现“无人值班、少人值守”,节约人工成本,而且降低了观测的难度和风险。因此,永久观测仪器的合理选择,可以确保工程安全稳定运行,充分发挥工程效益。

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