導流洞施工的安全監(jiān)測施工技術

郭政偉

（中鐵二十一局集團第六工程有限公司，北京 101102）

0 引言

本項目位于西藏山南地區(qū)，導流洞斷面大，洞口段覆蓋層較薄，洞身圍巖穩(wěn)定性較差，所以安全監(jiān)測的作用尤其重要。

1 工程概況

大古水電站地處西藏自治區(qū)某縣城內(nèi)，其作為河流中段位置，是一個第2級電站，上游和另一個發(fā)電站之間間距大概為8000m，下游和另外另個發(fā)電站之間的間距分別為7000m和18000m。

導流隧洞布置在左岸，靠河道側為1#導流隧洞，靠山體側為2#導流隧洞。1#導流隧洞長度約為908m，進口高程約為3368m，出口高程為3363m；2#導流隧洞長約為1110m，進口高程約為3371m，出口高程約為3363m。導流隧洞凈斷面尺寸為15m×17m（寬×高）。洞室開挖尺寸為16.9m×18.75m（寬×高）。

導流隧洞厚度大約在30～50cm，局部在3～5m，通過裂隙來進行接觸，局部表現(xiàn)為熔融接觸。第四系由各類自然環(huán)境變化形成的。導流隧洞進、出口天然邊坡坡高大于800m，坡面植被較發(fā)育，其中導流隧洞進口走向N5°E～N15°E，無溝谷；導流隧洞出口走向N10°E～N20°E，發(fā)育路壟溝，溝長3.01km。導流隧洞進、出口邊坡局部陡峭，基巖裸露，局部可見崩塌、掉塊。導流隧洞出口邊坡出露有斷層F1、F2、F5等。

導流隧洞沿線存在著角度較大的山體坡度，上覆巖體最后的地方已經(jīng)達到了212m，沿線地層巖性一般是從弱風化下段至上成為新鮮黑云母花崗閃長，帶內(nèi)一般由通過碎裂的各類巖石和一部分泥屑構成；優(yōu)勢節(jié)理主要發(fā)育3組：①N0°～10°ENW∠60°～90°、②N11°～20°ESE∠0°～30°、③N21°～30°WSW∠60°～90°。開挖過程中的穩(wěn)定問題需引起足夠的重視。

2 安全監(jiān)測儀器及布置

2.1 監(jiān)測主要項目

（1）導流隧洞出口邊坡：邊坡表面變形監(jiān)測、深部變形監(jiān)測、支護錨索張力監(jiān)測。

（2）導流隧洞下游洞身段：洞身圍巖變形監(jiān)測、洞內(nèi)支護錨桿受力監(jiān)測[1]。

2.2 監(jiān)測系統(tǒng)布置

參照本工程永久安全監(jiān)測布置特點，依據(jù)本工程導流隧洞地質(zhì)情況及評價，結合施工期開挖方案和施工方法，本工程導流隧洞施工期臨時監(jiān)測采用隧洞凈空收斂監(jiān)測方法進行，監(jiān)測斷面間距按50m布置，每個斷面按7測點9線方式。具體布置方案如下。

（1）1#導流隧洞。

0+427.19—0+693.73段圍巖類別Ⅲ～Ⅴ類，其中Ⅲ類圍巖按C型斷面布置，Ⅴ類圍巖按D型斷面布置；0+693.73—0+788.80段圍巖類別Ⅲ類，按C型斷面布置；0+788.80—0+831.00段圍巖類別Ⅲ～Ⅳ類，其中Ⅲ類圍巖按C型斷面布置，Ⅳ類圍巖按D型斷面布置；0+831.00—0+884.67段圍巖類別Ⅳ類（主斷層為Ⅴ類），按D型斷面布置。

（2）2#導流隧洞。

0+536.54—0+810.96段圍巖類別Ⅱ類（斷層帶為Ⅳ類），按C型斷面布置；0+810.96—0+945.87段圍巖類別Ⅲ類（斷層帶為Ⅳ類），按C型斷面布置；0+945.87—1+058.00段圍巖類別Ⅲ類（斷層帶為Ⅳ類），按C型—面布置。導流隧洞收斂測點布置如圖1所示。

圖1 導流隧洞收斂測點布置

2.3 主要儀器埋設

2.3.1 多點位移計

按設計圖放樣，在設計要求的部位，按設計要求的方向和孔深鉆孔。鉆孔直徑φ90mm，孔口段尺寸擴為φ150mm×1500mm。鉆孔軸線彎曲度應不大于鉆孔半徑，以避免傳遞桿（絲）過度彎曲，影響傳遞效果?？紫蚱顟∮凇?°，孔深應比最深測點多1.0m左右，孔口保持穩(wěn)定平整，并作簡要的地質(zhì)描述。在安裝孔位置安裝預埋管，管口周圍應用水泥沙漿或環(huán)氧錨固劑進行錨固。套管的外側應與孔口平齊[2]。

逐一安裝儀器設備，用寬膠帶將固定支座的傳感器孔覆蓋，僅預留灌漿孔和排氣孔，以防在灌漿時對傳感器孔造成污染。在固定支座灌漿孔上安裝灌漿管，并擰緊。調(diào)整、檢查灌漿管及排氣管。將灌漿泵接好，開始灌漿，灌漿壓力≤0.5MPa。速度不可過快，當排氣孔出現(xiàn)了回漿現(xiàn)象以后再停止操作。并漿一定時間以后，對連接所使用的管道進行拆除，并且對排氣管完成封堵操作。及時對固定支座上的灌漿管和排氣管進行拆除，并且清除周邊雜質(zhì)。當傳感器完成固定以后，需要把傳感器和讀數(shù)儀完成對接，開啟電源以后及時對顯示讀數(shù)進行觀察，緩慢對傳感器進行調(diào)節(jié)，讓拉壓范圍能夠進一步精確，從而滿足相應的施工要求。

2.3.2 錨索測力計

在確定錨索內(nèi)錨固段和承壓墊座混凝土的承載強度能夠滿足相應的設計方案以后，在完成錨索張拉環(huán)節(jié)之前，首先要進行的工作是在孔口墊板上完成錨索測力計的安裝，并且把和測力計相匹配的傳力板完成安裝。這個過程中要始終保持墊板和錨板能夠實現(xiàn)平整光滑。并且測力計和傳力板需要和孔軸線保持90°夾角，其傾斜度不能高于零點五度，偏心要小于等于5mm。測力計按照相關要求完成安裝工作以后，在加荷張拉前，多次對其初始數(shù)值還有環(huán)境溫度進行測量，當多次測量結果之間存在的偏差低于1%F.S時，就可以使用多次測量結果的平均數(shù)來進行使用。

2.3.3 錨桿應力計

按照施工方案規(guī)定的參數(shù)來對裁截錨桿長度進行控制。通過使用螺紋完成連接功能的錨桿應力計，首先對錨桿進行裁接以后，其次對螺紋接頭完成焊接，最后再完成和錨桿應力計用螺紋的連接步驟。在這個過程中需要確保接頭與錨桿應能夠保持同軸狀態(tài)。錨桿應力計布置在錨桿離巖體孔口L/3的部位，安裝時，應確保錨桿應力計不產(chǎn)生彎曲，電纜和排氣管不受損壞，錨桿根部應與孔口平齊。錨桿應力計入孔后，引出電纜和排氣管，裝好灌漿管，必須采用灌漿機進行注漿。注漿必須飽滿，待水泥砂漿固化并達到足夠的強度后，測取初始值。

3 監(jiān)測資料整理分析

3.1 觀測實施

施工期正常情況下，各類監(jiān)測項目測次按合同要求的測次要求進行監(jiān)測；若遇到特殊情況，如大暴雨、大洪水、汛期、水位長期持續(xù)較高、水庫水位驟變、強地震等監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生顯著變化或多次測讀呈持續(xù)遞增的情況以及測值出現(xiàn)異?；驗槭┕ぬ峁┍匾臄?shù)據(jù)時，應增加測次，當受到地震烈度Ⅴ度以上地震，或相當于Ⅴ度以上的震動以后，應立刻對所有的項目進行全面的監(jiān)測。并按監(jiān)理人要求及時提供經(jīng)整編的觀測資料[3]。

現(xiàn)場監(jiān)測或采集的數(shù)據(jù)要在現(xiàn)場校對無誤，防止差錯，并及時進行數(shù)據(jù)處理、分析和反饋。如發(fā)現(xiàn)異常情況，應找出原因，排除監(jiān)測操作程序或監(jiān)測設備的問題后，及時采取必要的措施，并應根據(jù)要求增加監(jiān)測儀器的測次[4]。

3.2 觀測資料整理分析

（1）在觀測數(shù)據(jù)采集時，對觀測數(shù)據(jù)變化較大的測點，應進行分析并進行復測，以確定數(shù)據(jù)的真實性。同時要記錄測點周圍施工環(huán)境情況和巡視情況。

（2）每次監(jiān)測后立即進行日常資料的整理，包括原始數(shù)據(jù)的記錄、檢驗和監(jiān)測物理量的換算以及填表、繪圖、初步分析和異常值判別等日常工作。

（3）在資料整理過程中，對變化速率較大的測點進行分析，同時加強觀測，其變化速率未見減緩，立即以快報形式通知監(jiān)理，以便引起各方單位注意。

（4）位移：向隧洞凌空面位移為正；反之為負。應力、應變：拉為正，壓為負[5]。

3.3 安全監(jiān)測實例

3.3.1 收斂測點監(jiān)測成果分析

1#導流隧洞洞身下游段已安裝收斂監(jiān)測斷面，以1#導0+765為例，監(jiān)測成果如表1所示，圖2為1#導0+765監(jiān)測斷面收斂值變化過程線。

3.3.2 錨桿應力計監(jiān)測成果分析

1#導流洞洞身下游段1#導0+818已埋設1套三點式錨桿應力計，錨桿應力計長9m。圖3為錨桿應力計K3DD1#-B-1受力過程線，1#導流隧洞洞身錨桿應力計監(jiān)測成果如表2所示。

圖3 錨桿應力計K3DD1#-B-1受力過程線

表11 #導流隧洞收斂值監(jiān)測成果

圖21 #導0+765監(jiān)測斷面收斂值變化過程線

表21 #導流隧洞洞身錨桿應力計監(jiān)測成果

3.3.3 多點位移計監(jiān)測成果分析

1#導流洞洞身下游段1#導0+818已埋設1套四點式位移計，位移計錨頭位置為2m-5m-10m-20m。1#導流隧洞多點位移計監(jiān)測成果如表3所示。圖4為多點位移計M4DD1#-B-2位移變化過程線。

表31 #導流隧洞多點位移計監(jiān)測成果

圖4 多點位移計M4DD1#-B-2位移變化過程線

4 結語

導流洞現(xiàn)已安全貫通，施工過程中未發(fā)生一起塌方事故。本文通過導流洞施工對安全監(jiān)測在導流洞施工中的應用進行了較為全面深入的研究和探索，雖取得了一些成功經(jīng)驗，但依然存在一些需要進一步研究和探索的地方。