隧洞工程試充水后的安全監(jiān)測(cè)分析

王丹

（遼寧潤(rùn)中供水有限公司，遼寧沈陽(yáng)110166）

隧洞工程試充水后的安全監(jiān)測(cè)分析

王丹

（遼寧潤(rùn)中供水有限公司，遼寧沈陽(yáng)110166）

大伙房水庫(kù)輸水（二期）工程隧洞工程建成充水后，通過隧洞內(nèi)部布設(shè)的安全監(jiān)測(cè)設(shè)備采集過程數(shù)據(jù)，從充水后各檢測(cè)設(shè)備數(shù)值變化測(cè)值分析來看，輸水隧洞目前運(yùn)行情況良好。

輸水隧洞；安全監(jiān)測(cè)；充水分析

1 工程概況

大伙房水庫(kù)輸水（二期）工程是由大伙房水庫(kù)向遼寧省撫順、沈陽(yáng)、遼陽(yáng)、鞍山、營(yíng)口，盤錦和大連等七城市輸水的一項(xiàng)大型輸水工程。工程由取水頭部、輸水隧洞、PCCP輸水管線，配水站、加壓泵站、加氯站等建筑物組成。取水頭部工程位于大伙房水庫(kù)左岸，靠近二副壩，距水庫(kù)大壩壩址約700 m，包含取水口和取水頭部廠區(qū)兩部分。取水頭部后接長(zhǎng)28.944 km的壓力輸水隧洞。

隧洞從2010年9月15日開始正式通水，至2010年9月18日隧洞內(nèi)被水充滿，隨后隧洞內(nèi)一直保持充滿狀態(tài)，下文分析時(shí)段為2010年9月15日至2010年12月中旬。

2 主要檢測(cè)項(xiàng)目

輸水隧洞為有壓洞，全段總長(zhǎng)28.944 km。目前安全監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要包括：襯砌伸縮縫變形，襯砌應(yīng)力，圍巖壓力，外水壓力，鋼絞線應(yīng)力和圍巖變形監(jiān)測(cè)。由于應(yīng)變計(jì)附近未埋設(shè)無應(yīng)力計(jì)，測(cè)值代表混凝土總應(yīng)變。上述監(jiān)測(cè)項(xiàng)目共安裝埋設(shè)了各類監(jiān)測(cè)儀器206支，其中，采用64個(gè)差阻式測(cè)縫計(jì)測(cè)襯砌伸縮縫，42個(gè)差阻式鋼筋計(jì)測(cè)襯砌鋼筋應(yīng)力；42個(gè)差阻式應(yīng)變計(jì)測(cè)襯砌混凝土應(yīng)變；24個(gè)土壓力計(jì)測(cè)圍巖壓力20個(gè)振弦式滲壓計(jì)測(cè)外水壓力；9個(gè)錨索測(cè)力計(jì)測(cè)鋼絞線應(yīng)力；5個(gè)多點(diǎn)變位計(jì)測(cè)圍巖變形。

3 檢測(cè)項(xiàng)目的分析

3.1 預(yù)應(yīng)力襯砌段測(cè)值分析

3.1.1 鋼筋應(yīng)力測(cè)值分析

預(yù)應(yīng)力襯砌段主要為第1，4，6，9，10號(hào)和劉山出口支洞洞段，預(yù)應(yīng)力襯砌段鋼筋張拉前，鋼筋應(yīng)力主要受溫度變化影響，溫升受壓、溫降受拉，縱向鋼筋應(yīng)力明顯大于環(huán)向。各斷面之間，1號(hào)支洞0+640.8斷面鋼筋拉應(yīng)力最大，最大為72.44 MPa。對(duì)襯砌進(jìn)行張拉后，鋼筋應(yīng)力以壓變反應(yīng)為主，環(huán)向應(yīng)力受壓變幅明顯，測(cè)值減小30～60 MPa；相比之下縱向應(yīng)力變化不明顯，測(cè)值變幅在10 MPa左右。張拉后，1號(hào)支洞0+640.8斷面鋼筋拉應(yīng)力仍為最大，最大值為66.89 MPa，見圖1。

圖1 1號(hào)支洞0+640.8鋼筋應(yīng)力過程線

3.1.2 混凝土總應(yīng)變測(cè)值分析

混凝土總應(yīng)變主要受溫度變化影響，溫升增大、溫降減小，但總體上支洞所有混凝土總應(yīng)變基本全部為負(fù)值。受張拉影響，環(huán)向總應(yīng)變向受壓方向發(fā)展，增幅在50～200 με之間，總應(yīng)變?yōu)?600 με左右?？v向總應(yīng)變變化相對(duì)穩(wěn)定，這與鋼筋應(yīng)力變化情況一致。

3.1.3 襯砌外側(cè)土壓力計(jì)測(cè)值分析

土壓力計(jì)測(cè)值在-0.16～0.25 MPa之間，變化極微，基本為讀數(shù)誤差，表明襯砌基本不受力，見圖2。

圖2 4號(hào)支洞12+809鋼筋應(yīng)力過程線

3.1.4 預(yù)應(yīng)力襯砌段襯砌外側(cè)滲透壓力測(cè)值分析

滲透壓力監(jiān)測(cè)成果顯示，1和3-1號(hào)支洞滲壓呈持續(xù)增大的趨勢(shì)，目前最大值分別為100和175 kPa，即10和17.5 m，尤其是3-1號(hào)支洞今后需密切關(guān)注。6與9號(hào)支洞滲壓居中壓力值在50 kPa；4和10號(hào)支洞，劉山出口支洞滲壓測(cè)值極小，基本處于無壓狀態(tài)，見圖3。

圖3 3-1號(hào)支洞10+593鋼筋應(yīng)力過程線

3.1.5 預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨索測(cè)力計(jì)測(cè)值分析

2，9號(hào)支洞無錨索測(cè)力計(jì)，其它部位各布置1支，安裝時(shí)間不足1年。在對(duì)錨索進(jìn)行鎖定，鎖定之后應(yīng)力緩慢損失，約1個(gè)月后開始穩(wěn)定運(yùn)行。各處損失率最大為3.7%，在允許范圍以內(nèi)，損失較小，表明錨索處于預(yù)計(jì)的張拉狀態(tài)，錨固效果較好，見圖4。

圖4 10號(hào)支洞27+600鋼筋應(yīng)力過程線

3.2 普通襯砌段測(cè)值分析

普通襯砌段主要是指第2支洞，支洞洞內(nèi)溫度基本穩(wěn)定在8～10℃，伸縮縫測(cè)值在1 mm以內(nèi)，變化微小，表明襯砌接縫變形穩(wěn)定。2號(hào)支洞未進(jìn)行張拉，鋼筋應(yīng)力變化平穩(wěn)，應(yīng)力值在50～80 MPa之間。混凝土總應(yīng)變主要受溫度變化影響，溫升增大、溫降減小，總應(yīng)變基本全部為負(fù)值。由于2號(hào)支洞未進(jìn)行張拉，混凝土總應(yīng)變變化平穩(wěn)。土壓力計(jì)測(cè)值在-0.50～0.20 MPa之間，變化極微，表明襯砌基本不受力。滲壓計(jì)測(cè)值微小基本處于無水狀態(tài)。

3.3 進(jìn)出口段測(cè)值分析

進(jìn)出口段主要是指東州河出口、搭連進(jìn)口、塔峪出口和劉山出口4個(gè)斷面，進(jìn)出口斷面伸縮縫變形與輸水支洞有所不同，由于進(jìn)口處溫差相對(duì)較大，溫度基本在2～20℃，開合度具有明顯的年周期性，年變幅在0～4 mm之間，測(cè)值基本都超過1 mm，明顯大于輸水支洞段。

3.3.1 襯砌鋼筋應(yīng)力計(jì)測(cè)值分析

張拉前，隨著溫度的不斷降低，鋼筋應(yīng)力緩慢受拉，最大拉應(yīng)力約為57 MPa。張拉之后，鋼筋應(yīng)力明顯受壓，測(cè)值減小12～130 MPa，最大拉應(yīng)力約為21.3 MPa。

3.3.2 襯砌外側(cè)滲透壓力測(cè)值分析

東州河出口與塔峪出口滲透壓力較小，基本處于無水狀態(tài)，見圖5。

圖5 塔峪出口22+603鋼筋應(yīng)力過程線

3.3.3 進(jìn)出口段襯砌預(yù)應(yīng)力錨索測(cè)力計(jì)測(cè)值分析

錨索鎖定之后應(yīng)力緩慢損失，約1個(gè)月后開始穩(wěn)定運(yùn)行。東州河出口、搭連進(jìn)口和塔峪出口損失率分別為2.1%，3.9%，1.6%，損失率較小，表明錨索處于預(yù)計(jì)的張拉狀態(tài)，見圖6。

4 總 結(jié)

圖6 塔峪出口22+603錨索應(yīng)力過程線

輸水隧洞內(nèi)部溫度變化穩(wěn)定，基本保持在10℃左右，縫隙開合變化微小，多數(shù)在1 mm以內(nèi)。進(jìn)出口斷面受外界溫度影響溫差相對(duì)較大，基本在2～20℃，開合度具有明顯的年周期性，年變幅在0～4 mm之間，明顯大于輸水支洞段。各部位土壓力計(jì)最大值僅為0.25 MPa，變化微小，表明襯砌基本不受力。多數(shù)錨索在鎖定約一個(gè)月后開始穩(wěn)定運(yùn)行，鎖定損失率在0.6%～3.7%，損失較小，表明錨索處于預(yù)計(jì)的張拉狀態(tài)，錨固效果良好。從充水后各檢測(cè)設(shè)備數(shù)值變化測(cè)值分析來看，輸水隧洞目前運(yùn)行情況良好。

圖2 流場(chǎng)模擬結(jié)果圖

［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］李孟國(guó)，鄭敬云.中國(guó)海域潮汐預(yù)報(bào)軟件Chinatide的應(yīng)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