唐 震

(辽宁省大伙房水库输水工程建设局，沈阳 110166)

超长隧洞永久变形监测设备布设及初步分析

唐 震

(辽宁省大伙房水库输水工程建设局，沈阳 110166)

大伙房水库输水一期工程主体建筑物为连续长85.32km输水隧洞，采用钻爆法和TBM法施工，其中钻爆法施工21.61km，TBM法施工63.71km。钻爆法施工洞段多处于围岩极不稳定的可溶性大理岩层，中等规模的突砂、涌水随时发生。TBM技术含量高，新技术、新设备在国内大规模使用尚属首次。为此，针对隧洞开展永久变形安全监测十分必要。

超长隧洞；TBM；永久变形观测；安全监测

1 监测项目与监测断面布置

结合建筑物的地质、结构形式及施工工艺等条件，对建筑物实施安全监测，项目包括：①围岩变形监测；②渗流、渗压监测；③应力、应变监测；④裂缝、接缝监测；⑤水位、流量监测；⑥温度监测。

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，布设临时监测点，采用收敛计监测洞室周边变形及拱顶下沉。

同时，选择23个典型断面，布设多种监测仪器，进行多项目监测，综合反映隧洞的工作性态。典型断面主要选择在地应力较大、不同岩性的洞室最大埋深处；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；岩性变化接触带[1]。详见表1。

本工程输水隧洞采用钻爆法和TBM法两种方式施工，隧洞断面形式分别为马蹄形和圆形。典型监测断面的仪器布置示意见图1和图2。

隧洞共布设23个监测断面，布置锚杆应力计18支、土压力计69支、钢筋计180支、渗压计47支、应变计88支、无应力计20支、多点位移计62组(3点/组)，共计484支(组)。另外布置水位计33支。

表1 典型监测断面和监测项目表

图1马蹄形断面监测仪器布置示意

图2 圆形断面监测仪器布置示意

2 资料整理与成果分析

大伙房水库输水隧洞安全监测系统建设与土建施工同步进行。共设23个安全监测断面，监测项目包括围岩变形(多点位移计)、衬砌应力(钢筋计)、应变(应变计)、裂缝(裂缝计)、外水压力(渗压计)、围岩压力(土压力计)等，所有监测仪器均为振弦式。

本次观测资料分析以监测施工单位提供的数据为分析依据。2009年进行了两次试通水，第一次时间为2009-9-T17：00：00—23：00：00，第二次时间为2009-9-18T17：00：00—2009-09-19T8：00：00。

3 监测成果分析

1)多点位移计：62组多点位移计埋设在监测断面的顶拱和左右腰线部位，测值显示自2008年起围岩变形量均<1 mm，变幅很小很稳定。

2)锚杆应力计：锚杆应力有18支，埋设在侧拱围岩中。2008年至今锚杆应力测值<1 MPa。

3)土压力计：布设在断面一侧的69支土压力计，目前土压力在0.05 MPa以内，处于微受压状态。

4)渗压计：埋设在顶拱两侧的47支渗压计，2008年至今测值在0.5 kPa以内。

5)钢筋计：布设在衬砌内180支钢筋计，其应力变幅均<0.2 MPa，变化稳定。

6)接触面压力计：埋设在混凝土衬砌和基岩接触面间的20组压应力计测值均较小，界面处于微受压状态。

7)混凝土应变计：用于监测衬砌混凝土应力应变情况。目前，观测到的混凝土应力应变以压应变为主一共88组，压应变最大值<-160 με。拉应变最大值出现在37+510断面，最大值达45 με。

4 工程安全监测评价及建议

1)本工程安全监测设计紧紧围绕隧洞洞线长、地质条件复杂、施工工艺和方式新等特点布设仪器，项目齐全，仪器选型合理，满足相关安全监测规范要求。

2)仪器埋设质量好，现已埋设455支(组)，失效50支(组)，安全监测仪器完好率达89%。能获取有效监测数据，为工程运行调度和维护提供可信的监测成果。

3)分析监测资料成果，围岩变形较小，实测围岩变形约为1 mm；锚杆应力变幅小，说明隧洞围岩稳定；大部分渗压计测值在0.5 kPa以下，说明外水压力影响小；应变计测值最大约90 με。钢筋应力最大约为80 MPa。综上所述，从整体上看，隧洞围岩稳定、外水压力影响小，未发现异常。

4)建议尽快建立监测自动化系统，完善其功能，及时采集数据，并进行资料整理分析，发现影响工程安全问题，快速查明原因，及时采取有效的工程措施。

5)加强对监测工作的领导和认识，认真、系统地整理、整编、分析安全监测资料，包括施工期的监测资料整理、分析；监测仪器资料、基准值、参数、埋设记录等资料的归档；充分发挥监测成果指导工程运行调度和管理的作用。

[1]王于宝，王晓卫，颜新荣.第四系地层隧洞变形监测及稳定性分析[J].矿山压力与顶板管理，2005(05)：18-19.

1007-7596(2014)12-0133-02

2014-09-18

唐震(1980-)，男，辽宁营口人，工程师，从事水利工程管理工作。

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