南水北調(diào)穿黃下游隧洞安全監(jiān)測(cè)成果分析

【摘要】南水北調(diào)穿黃隧洞作為南水北調(diào)中線(xiàn)最重要的控制性工程，一直備受矚目，其中安全監(jiān)測(cè)是穿黃隧洞的重要工作之一，也是觀測(cè)工程結(jié)構(gòu)安全的具體手段。本文對(duì)穿黃下游隧洞通水前后的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行成果分析，闡述了穿黃隧洞滲漏量、滲透水壓力、混凝土應(yīng)力應(yīng)變和接縫開(kāi)和度的變化范圍和規(guī)律，為同類(lèi)型輸水隧洞的安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)和施工提供了借鑒。

【關(guān)鍵詞】南水北調(diào)；穿黃隧洞；安全監(jiān)測(cè)

1、概述

1.1 工程概述

南水北調(diào)穿黃隧洞長(zhǎng)4.25km，包括邙山隧洞段0.8km和過(guò)河隧洞段3.45km。穿黃隧洞采用雙洞平行布置，中心線(xiàn)距離28m。隧洞掘進(jìn)采用泥水平衡盾構(gòu)法施工，開(kāi)挖直徑9.03米。隧洞采用內(nèi)外雙層襯砌結(jié)構(gòu)，外襯采用C50鋼筋混凝土預(yù)制管片拼裝而成，管片外徑8.7m，內(nèi)徑7.9m，管片厚度40cm，管片環(huán)寬1.60m，每環(huán)由7片管片拼裝而成。

1.2 隧洞監(jiān)測(cè)工程概述

1.2.1 監(jiān)測(cè)儀器設(shè)施布置情況

下游隧洞主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括隧洞滲水壓力監(jiān)測(cè)（滲壓計(jì)）、隧洞接縫變形監(jiān)測(cè)（測(cè)縫計(jì)） 、混凝土應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)（鋼筋計(jì)、應(yīng)變計(jì)）、裂縫監(jiān)測(cè)（裂縫計(jì)）、滲漏監(jiān)測(cè)等。

2、觀測(cè)及資料整理

2.1 觀測(cè)頻次

根據(jù)隧洞充水過(guò)流方案觀測(cè)頻次要求。充水過(guò)程中除測(cè)縫計(jì)以外的內(nèi)觀儀器每日監(jiān)測(cè)2次，測(cè)縫計(jì)每日監(jiān)測(cè)1次。充水期間，每4小時(shí)測(cè)讀北岸豎井滲漏量1次，若出現(xiàn)滲漏突變，加密至2小時(shí)測(cè)量次。

2.2 數(shù)據(jù)正負(fù)號(hào)定義

（1）沉降觀測(cè)：正值代表下沉，負(fù)值代表抬升。

（2）測(cè)縫計(jì)：正值代表開(kāi)，負(fù)值代表合。

（3）鋼筋計(jì)：正值代表拉，負(fù)值代表壓。

（4）應(yīng)變計(jì)：正值代表拉，負(fù)值代表壓。

（5）鋼板計(jì)：正值代表拉，負(fù)值代表壓。

3、監(jiān)測(cè)成果分析

3.1 下游隧洞滲漏量和滲壓計(jì)觀測(cè)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(guò)流后滲漏量逐漸減小，目前滲漏量穩(wěn)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(shí)滲壓計(jì)水頭增量超過(guò)0.5m的有7支，在2014年10月通水試驗(yàn)同級(jí)水位下滲壓計(jì)水頭增量超過(guò)0.5m的有26支，2016年重新充水水頭增量最大的位于370倉(cāng)P13XSD水頭增量2.69m，而在2014年通水水頭增量最大還是出現(xiàn)在370倉(cāng)P13XSD水頭增量3.12m。2016年下游隧洞重新充水過(guò)流后，隧洞運(yùn)行水位相對(duì)穩(wěn)定，目前滲壓計(jì)水頭相對(duì)穩(wěn)定。

3.2 下游隧洞鋼筋計(jì)觀測(cè)成果

本次重新充水過(guò)流后與充水前比較下游鋼筋計(jì)平均應(yīng)力增量19.26MPa，實(shí)測(cè)應(yīng)力-7.93 ～ -96.45MPa。2014年通水試驗(yàn)下與當(dāng)時(shí)充水前比較下游鋼筋計(jì)平均應(yīng)力增量20.92MPa。2016年重新充水過(guò)流后鋼筋計(jì)應(yīng)力增量與2014年通水試驗(yàn)基本相當(dāng)，鋼筋計(jì)應(yīng)力變化重復(fù)性較好。目前鋼筋計(jì)均處于受壓狀態(tài)，測(cè)值穩(wěn)定，無(wú)突變。

3.3 下游隧洞應(yīng)變計(jì)觀測(cè)成果

重新充水過(guò)流后與充水前比較下游應(yīng)變計(jì)平均應(yīng)變?cè)隽?1.82 με，2014年通水試驗(yàn)后與當(dāng)時(shí)通水前比較下游鋼筋計(jì)平均應(yīng)變?cè)隽?1.18 με。2016年重新充水過(guò)流應(yīng)變計(jì)應(yīng)變?cè)隽颗c2014年通水試驗(yàn)基本相當(dāng)，應(yīng)變計(jì)應(yīng)變變化重復(fù)性較好。目前應(yīng)變計(jì)均處于受壓狀態(tài)，測(cè)值穩(wěn)定，無(wú)突變。

3.4 下游隧洞測(cè)縫計(jì)觀測(cè)成果

（1）內(nèi)外襯層間測(cè)縫計(jì)觀測(cè)結(jié)果

目前測(cè)縫計(jì)實(shí)測(cè)值-1.87～2.23mm，通水前測(cè)縫計(jì)實(shí)測(cè)值-1.86～1.92mm層間測(cè)縫計(jì)測(cè)值穩(wěn)定，變化量較小。

（2）結(jié)構(gòu)縫測(cè)縫計(jì)觀測(cè)結(jié)果

目前測(cè)縫計(jì)實(shí)測(cè)值-1.04～2.11mm， 通水前測(cè)縫計(jì)實(shí)測(cè)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(gè)監(jiān)測(cè)斷面總計(jì)布設(shè)26支鋼板計(jì)，34支混凝土應(yīng)變計(jì)和8支測(cè)縫計(jì)，共計(jì)68支儀器。

（1）2016年新增鋼板計(jì)觀測(cè)成果

鋼板計(jì)26支，重新充水過(guò)流測(cè)值變化平穩(wěn)，無(wú)突變發(fā)生。應(yīng)變變化過(guò)程：與充水前比較鋼板計(jì)應(yīng)變變化量在3.66～147.45με之間。

（2）2016年新增混凝土應(yīng)變計(jì)觀測(cè)成果

應(yīng)變計(jì)34支，應(yīng)變變化過(guò)程：與充水前初值相比，應(yīng)變變化量在7.46～98.7με之間。

（3）新增裂縫計(jì)觀測(cè)成果

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

3.6 下游隧洞沉降觀測(cè)成果

穿黃下游隧洞第04次沉降測(cè)量工作從2015年12月22日～2015年12月26日，共計(jì)觀測(cè)380個(gè)測(cè)點(diǎn)。本次觀測(cè)各測(cè)點(diǎn)較2014年9月上次觀測(cè)，變化量在1.4～27.80mm之間；較2014年1月初始值觀測(cè)變化量在-19.5～12.44mm之間；正值代表下沉，負(fù)值代表抬升。

4、成果小結(jié)

（1）下游隧洞滲漏量較小，截止目前滲漏量測(cè)值2L/S左右；

（2）滲壓計(jì)測(cè)值基本穩(wěn)定，測(cè)值波動(dòng)較小，所測(cè)墊層水位均小于設(shè)計(jì)警戒值90m，最大水位是位于370倉(cāng)的P13XSDw，水位測(cè)值72.58m；

（3）鋼筋計(jì)測(cè)值穩(wěn)定，與埋設(shè)澆筑后初值比較，應(yīng)力測(cè)值在-7.93 ～ -96.45MPa，均為壓應(yīng)力；

（4）應(yīng)變計(jì)測(cè)值均為壓應(yīng)變，粘碳應(yīng)變計(jì)整體變化平穩(wěn)；

（5）新增鋼板計(jì)和應(yīng)變計(jì)測(cè)值應(yīng)變?cè)隽炕鞠喈?dāng)，變化同步性較好；

（6）測(cè)縫計(jì)和裂縫計(jì)與充水前比較增量較小，變化平穩(wěn)。

（7）從安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反映的情況看，隧洞處于正常工作狀態(tài)

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