深埋长隧洞施工安全监测.pdf
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1、第 卷 增 人民珠江 年 月 :/.:/收稿日期:作者简介:沈健()男工程师研究方向为水利工程施工管理 :.深埋长隧洞施工安全监测沈 健(广州新珠工程监理有限公司广东 广州)摘要:深埋长隧洞与常规隧洞相比要在设计阶段就准确掌握和预测其在施工阶段及运行过程中的变化情况几乎是不可能的因此安全监测必须贯穿于工程建设的始终其是隧洞施工期和运行期安全评价必不可少的组成部分 受线路长、地质情况复杂、不可预见性强等因素影响对深埋长隧洞安全监测系统的建设提出了新的、更高的要求 依托夹岩工程骨干输水区深埋长隧洞的工程实践不断探索与优化安全监测工作为工程建设过程中应对涌水、突泥、塌方、围岩变形等不利工况发挥了积极
2、作用在监测设计、仪器选型与检验、仪器埋设安装及保护、资料分析反馈等方面总结出了一些很好的经验以期为类似工程提供参考借鉴关键词:深埋长隧洞安全监测监测设计中图分类号:文献标志码:文章编号:()近年来隧洞安全监测技术虽发展迅速但对于深埋长隧洞而言要真正发挥安全监测系统的作用使其更好地服务于工程建设仍然面临诸多挑战深埋长隧洞围岩变形规律、发展情况、量值等与常规经验存在显著差异依托工程经验并结合监测数据判断结构物是否安全的难度加大深埋隧洞围岩及衬砌的变形及应力受复杂地质条件影响的不确定性大如何有针对性、科学高效地开展监测工作要求更高深埋长隧洞恶劣的环境条件对监测仪器自身性能、埋设安装工艺、仪器保护措施
3、、组网通信方式等方面提出了新的要求和标准另外需要充分考虑现场实施的可行性和便利性方便监测工作的及时开展深埋长隧洞安全监测的主要目的是为工程各阶段安全评估提供依据确定隧洞是否处于预计的工作状态同时检验设计方案的合理性验证设计计算参数取值、计算模型及方法的准确性 通过分析总结监测成果为评价施工质量的可靠性提供数据支撑进一步地可深入研究隧洞结构的变化规律、各种参数对工程性能的影响为科学研究提供服务 监测设计项目选取监测设计项目的选取既要考虑系统的时空分布还要考虑局部的重点控制 在掌握工程基础资料的前提下根据工程规模、结构物等级、经费等因素综合考虑在满足工程安全监测需求前提下力求精简、易于实施和管控对
4、于深埋长隧洞尤其需要根据工程特点对监测项目进行优化设计 譬如软岩洞段在开挖后变形量相对较大且持续时间长埋设多点位移计能够很好掌握围岩不同深度的变形情况确定围岩松弛扩展范围和松弛持续时间 而深埋硬脆性岩石在开挖后弹性变形量相对较小洞壁围岩的破裂及发展是导致变形的主要机制 采用多点位移计监测围岩的这种方式的变形时不够敏感即在监测破裂导致的变形时在灵敏性和安全预警两方面的适应性不足此时锚杆应力更为敏感 由于深埋硬脆性围岩变形不再是反映围岩安全性的首选指标变形监测的作用和实际效果也不及预期在监测设计上可以相应减少布置多点位移计增加围岩应力计支护结构受力的监测 人民珠江 年增刊 对于覆盖层浅、揭露地质条
5、件差、地面有建筑物的洞段应尽量控制衬砌变形重点应监测围岩应力、支护结构应力以及地面建筑物的变形 对于覆盖层厚、围岩可能发生挤出、膨胀变形的洞段应重点监测围岩变形、压力及支护结构应力 监测仪器设备选型及检验监测仪器设备是安全监测的工具其可靠性、准确性和长期稳定性将直接影响到监测的成果并最终决定人们对结构物工作性态和安全的评估 不同于常规隧洞深埋长隧洞安全监测所选用的仪器设备不仅应具备良好的耐久性、可靠性、适用性满足量程和精度的要求而且还要考虑数据采集的传输距离以及后期自动化组网的需求 监测仪器设备埋设安装后一般无法进行检修和更换因此在埋设安装前必须进行检验率定 检验项目包括环境条件、力学性能、温
6、度性能、防水性能等以判断仪器的性能指标是否可靠搬运过程中是否存在损坏情况应保证所选用的仪器设备必须是性能稳定、质量可靠、耐用、技术参数符合设计要求 仪器的生产厂家具有“制造计量器具许可证(认证)”并已通过 系列质量体系认证且具有在不少于 个同类型工程中有成功应用的实例和项目经验应确保所选用和采购的仪器设备是全新的合格产品所有监测仪器设备及其附件具有产品制造厂家提供的产品说明书、检定表、检验证书及厂家长期售后服务证明深埋长隧洞与常规隧洞相比线路长、通信条件差是客观条件 常规的振弦式、差阻式等传感器受自身工作原理所限信号传输距离一般在 以内且有一定的绝缘度要求即使采用一些信号放大措施可以增加传输距
7、离但仍然无法适应长距离隧洞工程的应用环境 基于光纤光栅的 传感器信号传输距离可达到数十千米且能够实现半自动化监测故长距离隧洞中可选用光纤光栅式仪器 夹岩工程实施案例夹岩水利枢纽及黔西北供水工程(以下简称“夹岩工程”)由水源枢纽工程、毕大供水工程、灌区骨干输水工程 大部分组成 灌区骨干输水工程由总干渠、北干渠、南干渠、金遵干渠、黔西分干渠、金沙分干渠、供水管线、支渠以及灌区骨干泵站等组成 在灌区骨干输水工程中选取东关取水隧洞、猫场隧洞、水打桥隧洞、长石板隧洞、两路口隧洞共 条隧洞进行监测 本文涉及到的 条隧洞特点如下)水打桥隧洞总长.为无压流隧洞进口接总干渠末分水闸出口接白甫河倒虹管、类围岩全断
8、面 钢筋混凝土衬砌厚度分别为.、.、.特殊洞段厚度为.)两路口隧洞总长.为无压流隧洞进口接木白河倒虹管出口接白马大坡渠道 隧洞断面型式采用圆形半径.、类围岩全断面 钢筋混凝土衬砌厚度分别为.、.、.监测设计项目选取夹岩工程监测设计重视总体设计强调工程全生命周期控制 同时重视现场设计注重实时跟踪动态调整 在满足工程安全监测需求前提下亦节约了工程投资深埋长隧洞主要考虑设置隧洞的结构监测项目布置的监测项目围岩与衬砌接缝开合度、衬砌结构钢筋应力、外水压力每个断面布置 支测缝计、支钢筋计、支渗压计 典型监测断面布置见图 图 典型断面监测布置.现场设计现场设计时根据揭露地质情况和工程需求动态调整监测设计适
9、量增设部分监测设施人民珠江 年增刊)水打桥隧洞进口段开挖揭露出围岩为泥质粉砂岩夹粉质泥岩、泥岩、煤层并含有少量渗水属于软弱围岩 为掌握围岩应力分布规律及变化情况选取 个典型监测断面增设了 点式锚杆应力计 监测布置见图 图 水打桥隧洞进口监测布置)两路口隧洞出口右侧边坡在下部施工道路开挖后出现裂缝为判断边坡变形趋势设计及时增设临时表面变形监测设施 后期为判断边坡加固设计方案的合理性和施工质量的可靠性并了解边坡长期稳定性设计选取 个主监测断面又增设了抗滑桩钢筋应力、边坡深部位移及表面变形等永久监测项目.监测仪器设备选型夹岩工程深埋长隧洞安全监测仪器设备选型阶段通过市场调研和工程比选所选用的仪器设备
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