超長深埋隧洞安全監測項目動態管理的實施

王慶勇，代建瑞

1.新疆水利發展投資（集團）有限公司，新疆 烏魯木齊 830000；2.中國水利水電第十四工程局有限公司勘察設計研究中心，云南 昆明 650000

1 工程概況

新疆某地下引水二期項目屬于目前在建重點引水項目，引水方式采用單洞引水，線路總長285.57 km。隧洞體的埋深，一般為150～650 m，埋深平均428 m，其中最大的埋深為774 m。隧洞施工是運用的TBM結合鉆爆法，11臺TBM施工段，全長有227.08 km，鉆爆法施工段全長56.33 km。沿隧道共布置17 個施工坑道，6 個TBM 接入隧道布置為緩斜井；TBM 中間隧道5條，其中立井1條，緩斜井4條；鉆爆段有6個坑道，其中緩斜井3個，立井3個。沿線布置了6個通風井，目的是滿足施工通風的需要。工程分為1個安全監測工段和15個土建工段。

2 地質條件

項目隧洞地質條件極其復雜，個別部位圍巖巖性很差。參照初步地質勘探資料，洞體揭示的地層巖性主要為石炭系、泥盆系凝灰巖、凝灰質砂巖，其次就是華力西期侵入花崗巖。三疊系和二疊系的礫巖、泥巖、砂巖分布不多。大部分洞體處于新鮮巖體中，裂縫不發育。各類圍巖占洞穴總長度的比例，Ⅱ型圍巖為42.65%，Ⅲ型圍巖為43.91%，Ⅳ型圍巖為11.60%，Ⅴ型圍巖為1.84%?；◢弾r石英的含量在20%～30%，其它的泥盆系、石炭系等各巖類巖石中的石英含量不高。隧道沿線有78 條斷層斷裂帶，總長度在2.54 km。隧道沿線地下水主要為裂隙基巖水，流量不大。

3 監測項目布置

3.1 施工期臨時監測

①圍巖收斂變形監測：采用收斂儀，只觀測隧洞的上半圓。全洞線合計監測斷面數為321個。TBM段共計監測90個斷面，采用陣列式位移計監測，陣列式位移計節點間距1 m，斷面監測周長為16 m。鉆爆段共計設置231個監測斷面，一般每個斷面設置5 個測點，進行頂拱沉降及5 點6 線洞周收斂監測。②圍巖松動范圍檢測：采用地質雷達、松動圈檢測儀等檢測。根據巖性、埋深、圍巖類別選擇有代表性的共布置24個斷面，合計設置96個鉆孔，包含Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類各種巖性的圍巖斷面。

3.2 永久設備的隧洞變形監測

①圍巖變形監測：采用多點位移計。

②隧洞滲壓監測。滲壓監測：監測儀器采用滲壓計。在預計滲水量較大的區域斷裂和規模較大的f49、f72次級斷裂處布置。每個測斷面設置4支滲壓計，分別在監測斷面的底拱和頂拱以及左右側拱中間位置設置，埋在噴護外淺層圍巖內，共計7支振弦式滲壓計和59支光纖光柵式滲壓計。

③隧洞裂縫監測。裂縫監測，采用測縫計作為監測儀器，如果一旦發現某一部位出現裂縫，并有繼續發展的態勢，就要在其部位上，跨裂縫布設一支表面式測縫計。表面式測縫計全線預留10支，其中為7支光纖光柵式儀器，3支為振弦式儀器。

④隧洞襯砌結構的接縫監測。選擇在兩種部位進行監測。一種部位在區域斷裂帶、活斷層帶以及規模較大的次級斷裂帶釆用兩向測縫計進行監測；另一種部位，對支護結構與圍巖之間的接縫進行監測，隧洞全線共計設置69 支光纖光柵式測縫計和3支振弦式測縫計。

⑤錨桿應力和拱架應力。錨桿應力是運用錨桿應力計，進行監測，在每個斷面，設置三只錨桿應力計，分別在頂拱兩側和頂拱布置。隧洞一共設置190支錨桿應力計，其中有187支是選擇光纖光柵式錨桿應力計。拱架應力：采用表面應變計和鋼板計監測，主要在斷層及斷層影響帶布置，共計設置60支光纖光柵式表面應力計和2支振弦式鋼板計。

⑥隧洞圍巖壓力監測。圍巖壓力監測，重點是驗證山巖壓力對襯砌結構的作用，采用界面式土壓力計監測圍巖壓力，土壓力計布置在主要監測斷面（襯砌段）一次支護拱架外側，每個監測斷面在頂拱、頂拱45°和頂拱90°方向布置。全線共計設置3支振弦式土壓力計和69支光纖光柵式土壓力計。

⑦隧洞襯砌結構的應力應變監測。應力應變監測，是根據襯砌結構的計算結果，在結構應力集中部位和受拉部位，布設應變計、無應力計、鋼筋計、混凝土應力計等，監測襯砌結構的受力情況，同時為檢查施工質量、驗證設計提供依據。全線共計設置8 支振弦式鋼筋計和224 支光纖光柵式鋼筋計，4 支振弦式混凝土應變計和112 支光纖光柵式混凝土應變計，1 支振弦式無應力計和12支光纖光柵式無應力計。

⑧水位、流量監測。用超聲波流量計和高精度光纖液位計監測，超聲波流量計分別在出口樁號283+343 和進口樁號0+020處，沿線總共設置12支高精度光纖液位計監測水面線。

⑨水溫監測。為了解長距離輸水隧洞沿線地溫對水溫的影響，在隧洞沿線的短支洞和豎井與主洞交叉位置設置水溫監測，沿線共設置26支水溫計，其中10支為電阻式溫度計，16支為光纖光柵式溫度計。

⑩洞內溫度梯度監測。為了解寒冷地區洞內溫度的梯度變化，選擇隧洞進口段以及P1、P2支洞，S1、S2豎井進行洞內溫度梯度量測，其中隧洞進口以及S2 豎井位置采用光纖光柵式溫度計進行監測，共計41支光纖光柵溫度計。P1、P2、S1洞段自洞口向洞內設置6～7 個測點，測點間距自洞口向洞內由密至疏布置，采用電阻式溫度計，共布置20個測點。

4 監測工作重點、難點管理

4.1 監測工作涉及范圍廣、工作量大

為解決此類問題，現場采用高效的動態管理模式，從綜合組織管理、施工技術管理、外部協調、施工現場管理、施工后勤與物資管理、質量安全管理、進度管理、科學研究方面進行全面配置，積極主動協調推進各項監測工作的運行。具體管理模式如下：①全面收集掌握合同范圍內工程有關資料，制定詳細的施工期和運行期安全監測實施規劃。②重點部位及關鍵項目有專人負責，建立健全現場管理體系。提供一名或多名質量監督人員，在方法、步驟和應注意事項方面對現場監測施工進行指導。③在現場配備專業齊全，實踐和理論經驗豐富的工程技術人員組成安全監測核心技術人員，保持監測人員的相對穩定。④依據項目實施強度配備現場負責人、安全管理人員、技術質量人員常駐作業現場，以加強安全監測工作各方面的同步協作能力。⑤成立監測信息管理和專家信息服務平臺，對監測所有工作進行動態管理和指導。

4.2 洞室交叉施工安全管理難度大

洞室交叉施工，存在安全生產隱患。成立專門安全責任小組，加強安全工作管理，編制符合項目特點的《職業健康安全和環境管理方案》和《安全生產管理辦法》，加強項目部安全管理，做好危險源調查，定期對項目部職工進行安全培訓及考核，并與相關土建單位簽訂《交叉施工安全生產協議》，明確各方安全生產責任，便于土建單位配合。交叉、高空等危險作業，設立明顯警示標志，安全員負責安全指導和監督。

4.3 監測設施安裝埋設及時性和有效性管理

①積極參加監理例會，加強與設計、監理和施工承包商溝通與交流，及時掌握施工進度，詳細了解各工程部位開挖施工工序、進度及工藝，以此為依據編排合理可行的監測施工進度計劃，提前做好監測儀器及電纜的埋設前準備工作，確保無漏埋、錯埋。②各監測斷面開挖完成，著重做好監測儀器及時埋設、及時觀測。③監測光纜、電纜力求做到“及時牽引、及時噴護、注重標識”，儀器安裝埋設完成后，其電纜隨之向指定方位牽引，并在工作面噴護前將電纜緊貼巖壁固定牽引，及時進入噴護層內，用油漆對電纜走向進行明顯標識和編碼。

4.4 監測設施保護的管理

①工程開工前，制定各類儀器維護、保護規程，并交底培訓；實施期間，及時修訂監測設施保護及維護方案，加強對內部員工和相關土建方施工人員宣傳。②進場后，邀請參建各方代表進行安全監測專項工作匯報。③業主、監理對監測設施保護建立強制措施，對違章、野蠻操作造成儀器損壞行為重罰。④監測光纜、電纜埋設后，延線遇新埋儀器時，其電纜一并匯入總線路中。⑤配合各方加強宣傳，嚴厲打擊偷盜和破壞行為。

5 結語

通過科學組織和現場動態管理實施平臺，減少了安全監測存在的各類現場管理問題，保證了安全監測儀器安裝埋設及時性、準確性和有效性，為項目開展和安全施工提供保障。