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作者：張毅

1、工程概況

    大伙房水庫(kù)輸水（二期）工程輸水隧洞位于遼寧省撫順市南郊、渾河南岸，長(zhǎng)約29. lkm，縱坡坡降1. 15‰，設(shè)計(jì)為有壓隧洞。隧洞進(jìn)口位于大伙房水庫(kù)左岸，底板高程98. 0m，洞線穿越地層主要為太古代花崗質(zhì)片麻巖、中生界侏羅系小東溝組和白堊系梨樹(shù)溝組、燕山晚期侵入巖、新生界第四系及人工堆積物。隧洞埋深較淺，一般在30 - 80m之間，外水壓力不大，沿線穿越河谷共16處，其中以東洲河谷和塔峪河谷最寬，兩處均采用鋼管連接。

隧洞開(kāi)挖斷面為馬蹄形，襯砌后為圓形，成洞洞徑6. 0m。采用新奧法施工，開(kāi)挖初期采用錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)；后期永久襯砌，根據(jù)圍巖實(shí)際情況，Ⅱ、Ⅲ類圍巖采用普通鋼筋混凝土，Ⅳ、V類圍巖采用無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，隧洞與鋼管連接部分及與支洞交叉部分采用鋼襯。

2、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布置

為了及時(shí)掌握壓力隧洞運(yùn)行情況，沿洞線布設(shè)了13個(gè)測(cè)站，埋設(shè)了三點(diǎn)位移計(jì)、界面土壓力計(jì)、滲壓計(jì)、鋼筋計(jì)、無(wú)應(yīng)力計(jì)、應(yīng)變計(jì)、錨索測(cè)力計(jì)和測(cè)縫計(jì)等，對(duì)圍巖收斂變形、圍巖荷載、外水壓力、襯砌鋼筋應(yīng)力、混凝土應(yīng)力應(yīng)變、鋼絞線應(yīng)力和施工縫變形等項(xiàng)目實(shí)施監(jiān)測(cè)。具體布置情況見(jiàn)下表。

3、監(jiān)測(cè)資料分析

    輸水隧洞于2006年6月開(kāi)工建設(shè)，2010年8月建成試通水。首次試通水范圍為進(jìn)口以下6km隧洞，先后經(jīng)歷了進(jìn)水、穩(wěn)壓、加壓和退水4個(gè)階段。2010年9月15日正式通水，至18日隧洞內(nèi)被水充滿，隨后洞內(nèi)一直保持充滿狀態(tài)，11月14日開(kāi)始試運(yùn)行。

    取施工期-2011年8月中旬的監(jiān)測(cè)資料，對(duì)輸水隧洞的初期運(yùn)行情況進(jìn)行分析。

3.1  取水頭部監(jiān)測(cè)資料分析

3.1.1  水位計(jì)

    首次通水之后，取水頭部水位基本保持在130m，2010年9月15日8：00-16日8：00，水位由131. 09m迅速降至99. 06m，反復(fù)幾次波動(dòng)后恢復(fù)到130rn左右，在之后的幾次調(diào)試過(guò)程中，水位也出現(xiàn)了類似波動(dòng)現(xiàn)象。自2010年12月19日開(kāi)始，水位呈緩慢下降趨勢(shì)，2011年8月，水位降至120m左右，隨后開(kāi)始呈上升趨勢(shì)。見(jiàn)圖2中水位過(guò)程線所示。

3.1.2溫度計(jì)

    工程通水前、后，溫度汁所測(cè)成果分別代表氣溫和水溫。溫度計(jì)測(cè)值呈明顯的年周期性規(guī)律，各儀器測(cè)值變化規(guī)律一致，通水前后的最高和最低溫度一般發(fā)生在8月和3月，且通水后溫度變幅有所減小。

3.1.3測(cè)縫汁

    取水頭部建筑物回填體與圍巖間的接縫變形1一分穩(wěn)定，測(cè)值無(wú)明顯季節(jié)性變化，最大變幅僅2. 26mm，通水對(duì)接縫開(kāi)度變化無(wú)明濕影響，說(shuō)明回填混凝土和圍巖接觸良好；施工縫開(kāi)合度呈年周期性變化，和溫度負(fù)相關(guān)性顯著，最大值為7. 65 mm，基本不受通水影響，且無(wú)逐年增大的趨勢(shì)。

3.1.4鋼筋計(jì)

    鋼筋應(yīng)力多與溫度呈負(fù)相關(guān)變化，季節(jié)性規(guī)律明顯。大多數(shù)鋼筋計(jì)在埋設(shè)初期受混凝土水化熱的影響拉應(yīng)力較大，最大值不超過(guò)14MPa，之后大部分時(shí)段處于受壓狀態(tài)。

通水調(diào)試對(duì)0 +26. 95斷面上的鋼筋汁基本沒(méi)有影響。該斷面底板14號(hào)鋼筋計(jì)（上下游方向）測(cè)值于2007年9月陡增至129. 59MPa，之后一個(gè)多月內(nèi)略有減小，10月又開(kāi)始增大，2008年5月6H達(dá)到最高值234. 52MPa，之后略有減小并進(jìn)入穩(wěn)定階段，保持在200MPa左右，基本上超出了儀器的測(cè)量范圍。分析可能原因是0 +26. 95斷面底板混凝土在澆筑后不久發(fā)生開(kāi)裂，此時(shí)混凝土處在持續(xù)降溫階段，裂縫繼續(xù)擴(kuò)展導(dǎo)致鋼筋應(yīng)力不斷增大。2008年5月，隨著灌漿完成后，裂縫不再擴(kuò)展，鋼筋應(yīng)力停止增大，進(jìn)入穩(wěn)定階段。如圖1所示。

通水調(diào)試對(duì)位于頭部后端漸變段0 +61. 95斷面的鋼筋計(jì)略有影響。130m高程鋼筋應(yīng)力與水位呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在水位迅速下降階段，鋼筋計(jì)測(cè)值增大，見(jiàn)圖2；117m、104m高程鋼筋應(yīng)力與水位呈正相關(guān)，測(cè)值隨著水位的下降而減��；在水位快速上升階段，各高程鋼筋應(yīng)力則表現(xiàn)出與水位下降階段截然相反的變化趨勢(shì)；底板鋼筋應(yīng)力基本沒(méi)有變化。

3.1.5應(yīng)變計(jì)

    混凝土總應(yīng)變減去無(wú)應(yīng)力應(yīng)變，即代表由應(yīng)力引起的應(yīng)變。各高程測(cè)點(diǎn)應(yīng)力應(yīng)變均與溫度呈一定程度的負(fù)相關(guān)性，測(cè)值在儀器埋設(shè)初期略有波動(dòng)，之后趨于穩(wěn)定變化。通水凋試階段對(duì)0 +26. 95斷面混凝土應(yīng)力應(yīng)變基本沒(méi)有影響；對(duì)0 +61. 95斷面混凝土應(yīng)力應(yīng)變略有影響，其中117m高程以下兩個(gè)測(cè)點(diǎn)變化較明顯，與水位變化呈正相關(guān)。

    0 +026. 95斷面底板15號(hào)、17號(hào)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)初期應(yīng)力應(yīng)變較大，其中 17號(hào)測(cè)點(diǎn)最大正應(yīng)變達(dá)171. 25 μE，見(jiàn)圖3，估算混凝土應(yīng)力已超過(guò)3MPa，即已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)混凝土抗拉極限，15號(hào)測(cè)點(diǎn)最大正應(yīng)變165. 96μE，這兩點(diǎn)測(cè)值與該斷面的底板鋼筋計(jì)監(jiān)測(cè)成果相互

印證。

3.1.6三點(diǎn)位移計(jì)

    圍巖位移大部分發(fā)生在開(kāi)挖后的初期，隨著開(kāi)挖深度逐漸變大，最大測(cè)值為7. 44mm，之后基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，混凝土回填前后變化不大，且不受通水調(diào)試的影響；同一測(cè)點(diǎn)圍巖位移沿深度方向逐漸衰減，說(shuō)明圍巖整體穩(wěn)定。

3.1.7錨桿應(yīng)力計(jì)

    錨桿應(yīng)力和溫度呈負(fù)相關(guān)，通水調(diào)試對(duì)錨桿應(yīng)力無(wú)明顯影響。最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在2008年1-2月，最大測(cè)值136. 08MPa，之后隨著兩側(cè)混凝土的回填，錨桿應(yīng)力普遍減小，并趨于穩(wěn)定，證明回填體和圍巖之間結(jié)合良好。

3.1.8滲壓計(jì)

    各測(cè)點(diǎn)滲壓計(jì)變化規(guī)律比較相似，測(cè)值穩(wěn)定，沒(méi)有趨勢(shì)性變化。在通水調(diào)試階段，滲壓水位僅有微小的波動(dòng)，變幅在1m以內(nèi)，說(shuō)明頭部建筑物防滲性能良好。

3.1.9小結(jié)

    取水頭部各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目測(cè)值變化符合一般客觀規(guī)律，測(cè)值穩(wěn)定可靠；相關(guān)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目相互印證，可信度高。

3.2  隧洞段監(jiān)測(cè)資料分析

    隧洞段分為普通襯砌段和預(yù)應(yīng)力襯砌段，預(yù)應(yīng)力襯砌段又分為主支洞交叉段、與鋼管連接段。普通襯砌段設(shè)有3號(hào)測(cè)站；預(yù)應(yīng)力襯砌段的主支洞交叉段設(shè)有2號(hào)、6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)、12號(hào)、13號(hào)測(cè)站，與鋼管連接段設(shè)有4號(hào)、5號(hào)、9號(hào)、11號(hào)、14號(hào)測(cè)站。其中14號(hào)測(cè)站包括預(yù)應(yīng)力襯砌試驗(yàn)段29+ 077 - 29+ 098．計(jì)劃試驗(yàn)時(shí)間為2007年5月16-2008年8月31日，實(shí)際于2008年7月試驗(yàn)。應(yīng)土建施工的需要，將試驗(yàn)段的臨時(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)拆除，2010年8月又重新接入了自動(dòng)化系統(tǒng)。

3.2.1  錨索測(cè)力計(jì)

    預(yù)應(yīng)力襯砌采用無(wú)黏結(jié)鋼絞線后張拉技術(shù)，鋼絞線鎖定之后應(yīng)力緩慢損失，一段時(shí)間后趨于穩(wěn)定。除27 +600斷面鋼絞線在鎖定約6個(gè)月后，應(yīng)力突然損失40. 49%，之后穩(wěn)定，其余各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力損失率均介于1. 95% - 12. 73%之間，損失較小，在允許范圍內(nèi)，通水調(diào)試對(duì)鋼絞線應(yīng)力有所影響，但變幅很小，表明鋼絞線處于預(yù)計(jì)的張拉狀態(tài)，錨固效果良好。

3.2.2測(cè)縫計(jì)

    測(cè)縫計(jì)埋設(shè)初期，受混凝土水化熱影響，測(cè)值變化較大，最小值為-7.11mm（處于受壓狀態(tài)），最大值為4. 56mm，之后趨于穩(wěn)定，與溫度呈負(fù)相關(guān)，具有一定的年周期性，基本不受通水調(diào)試的影響。

29 +088斷面在2007年8月初受預(yù)應(yīng)力襯砌張拉試驗(yàn)影響，45°、90°、270°測(cè)點(diǎn)處測(cè)值變大，且90°測(cè)點(diǎn)測(cè)值有繼續(xù)增大的趨勢(shì)，見(jiàn)圖4，需要引起注意。

3.2.3鋼筋計(jì)

如圖5所示，鋼筋應(yīng)力普遍受溫度影響，基本與溫度呈負(fù)相關(guān)性，埋設(shè)初期受混凝土水化熱影響測(cè)值變化較大；環(huán)向鋼筋受預(yù)應(yīng)力張拉影響較大，張拉前主要為拉應(yīng)力，張拉后以壓變反應(yīng)為主，測(cè)值明顯降低，之后趨于穩(wěn)定變化；縱向鋼筋受預(yù)應(yīng)力張拉影響較小，張拉后測(cè)值升高，基本處于拉伸狀態(tài)。通水調(diào)試對(duì)環(huán)向鋼筋影響較大，對(duì)縱向鋼筋影響相對(duì)較小，通水后環(huán)向鋼筋應(yīng)力有所增大，縱向鋼筋應(yīng)力有所減小，退水后測(cè)值基本恢復(fù)到原來(lái)水平。

    鋼筋計(jì)最大拉應(yīng)力值為169. 70MPa，未達(dá)到鋼筋的抗拉極限；最大壓應(yīng)力值為- 99. 01 MPa。

3.2.4應(yīng)變計(jì)

    隧洞段僅預(yù)應(yīng)力試驗(yàn)段襯砌混凝土中設(shè)有無(wú)應(yīng)力計(jì)，但由于澆筑時(shí)間不同，無(wú)法計(jì)算應(yīng)力應(yīng)變，故對(duì)混凝土總應(yīng)變和自生體積變形分開(kāi)進(jìn)行分析。

    混凝土總應(yīng)變主要受溫度變化影響，與溫度呈正相關(guān)性，埋設(shè)初期受混凝土水化熱影響，測(cè)值較大，之后逐漸降低趨于穩(wěn)定變化，總體上為負(fù)值，且各處應(yīng)變分布較為均勻，未見(jiàn)有局部集中現(xiàn)象；隨著預(yù)應(yīng)力張拉，環(huán)向應(yīng)變減小，縱向、徑向應(yīng)變?cè)龃螅煌ㄋ�后，環(huán)向應(yīng)變明顯增大，縱向應(yīng)變相對(duì)穩(wěn)定，與鋼筋應(yīng)力變化規(guī)律一致。

29 +082.3斷面270°測(cè)點(diǎn)，受通水影響，襯砌混凝土環(huán)向總應(yīng)變顯著變化，如圖6所示。

    201 1年8月21日測(cè)值達(dá)566. 17μE，且有繼續(xù)增大趨勢(shì)，需要引起注意，加強(qiáng)觀測(cè)。

    無(wú)應(yīng)力計(jì)測(cè)值與溫度呈正相關(guān)變化，測(cè)值穩(wěn)定，無(wú)異常。

3.2.5鋼板計(jì)

如圖7所示，鋼板計(jì)測(cè)值與溫度呈正相關(guān)變化，受通水過(guò)程影響顯著，水位升高，鋼板應(yīng)力增大，最大值51. 70MPa。

3.2.6土壓力計(jì)

    土壓力計(jì)埋設(shè)在襯砌與圍巖的結(jié)合面處，用于觀測(cè)結(jié)合面的結(jié)合狀況。埋設(shè)初期受混凝土水化熱的影響，土壓力計(jì)測(cè)值有向壓應(yīng)力發(fā)展的趨勢(shì)，最大壓力值-0. 75MPa。土壓力計(jì)總體上測(cè)值較小，在0.40MPa以內(nèi)，受預(yù)應(yīng)力張拉和通水調(diào)試的影響很小，測(cè)值變化平穩(wěn)，變幅微小，說(shuō)明襯砌基本不受外力。

    需要注意的是29 +082.3斷面45°測(cè)點(diǎn)土壓力有繼續(xù)增大的趨勢(shì)，運(yùn)行期需加強(qiáng)觀測(cè)。

3.2.7三點(diǎn)位移計(jì)

    三點(diǎn)位移計(jì)測(cè)值微小，變化穩(wěn)定，通水前后變幅很小。

3.2.8滲壓計(jì)

各滲壓計(jì)測(cè)值變化規(guī)律基本一致，埋設(shè)初期滲壓計(jì)測(cè)值微小，基本處于無(wú)壓狀態(tài)，通水調(diào)試前后，各測(cè)點(diǎn)先后達(dá)到最大測(cè)值，之后趨于穩(wěn)定，最大外水壓力259. 6lkPa，目前為止，外水壓力未見(jiàn)明顯的趨勢(shì)性變化。

3.2.9小結(jié)

    總體來(lái)看，輸水隧洞施工結(jié)束后，各測(cè)點(diǎn)變化規(guī)律良好，測(cè)值穩(wěn)定；通水調(diào)試對(duì)襯砌混凝土應(yīng)變、鋼筋應(yīng)力、鋼板應(yīng)力、圍巖壓力等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有不同程度的影響。

4、輸水隧洞運(yùn)行狀態(tài)分析

    從以上資料分析可以看出，輸水隧洞運(yùn)行狀況普遍受到溫度、圍巖壓力、地下水等客觀環(huán)境因素的影響，同時(shí)也受預(yù)應(yīng)力襯砌張拉、通水調(diào)試等主觀因素的影響。

    監(jiān)測(cè)資料反應(yīng)，取水頭部及輸水隧洞總體上運(yùn)行穩(wěn)定，各部位防滲性能良好，與周圍巖體結(jié)合牢固，受外力較��；施工縫開(kāi)合度呈季節(jié)性變化，沒(méi)有明顯的趨勢(shì)性發(fā)展；施工結(jié)束后，預(yù)應(yīng)力襯砌段鋼絞線應(yīng)力逐漸趨于穩(wěn)定，處于有效張拉狀態(tài)，同時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉對(duì)各結(jié)構(gòu)部位的影響亦隨之穩(wěn)定；襯砌混凝土應(yīng)變、鋼筋、鋼板應(yīng)力等受通水調(diào)試影響較大的項(xiàng)目，在運(yùn)行期需要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，特別是在運(yùn)行工況有所改變的情況下。

    頭部0 +26. 95斷面底板混凝土應(yīng)變及鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)資料表明，該部位底板于澆筑后不久便發(fā)生開(kāi)裂，隨著后期灌漿的完成，裂縫不再擴(kuò)展，進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，運(yùn)行期需要對(duì)類似的薄弱部位加強(qiáng)監(jiān)測(cè)；另外，對(duì)于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析過(guò)程中提到的個(gè)別測(cè)值有趨勢(shì)性變化的測(cè)點(diǎn)，在運(yùn)行期建議加強(qiáng)觀測(cè)，予以關(guān)注。

5、結(jié)語(yǔ)

大型隧洞、地下管道（輸送水、油、熱力、燃?xì)獾龋┕こ探ǔ赏哆\(yùn)后，受內(nèi)力、外因影響，結(jié)構(gòu)往往會(huì)發(fā)生一定的變化，但由于深埋于地下，很難直觀地掌握其運(yùn)行情況。通過(guò)在關(guān)鍵部位埋設(shè)監(jiān)測(cè)儀器，建立自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，定時(shí)采集、及時(shí)分析各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將工程運(yùn)行狀態(tài)與各影響因子之問(wèn)建立聯(lián)系，從而把握住關(guān)鍵因素，為確保工程安全運(yùn)行提供依據(jù)，同時(shí)可以對(duì)反饋設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工、輔助管理起到很好的作用。

6【摘要】 

 大伙房水庫(kù)輸水（二期）工程輸水隧洞為淺埋有壓隧洞，穿越大型河谷段采用鋼管連接，沿線布設(shè)了各類儀器，設(shè)監(jiān)測(cè)站，建立了自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)采集、整理、整編、分析工程施工期、通水調(diào)試階段及運(yùn)行初期的監(jiān)測(cè)資料，及時(shí)了解、掌握輸水隧洞的運(yùn)行情況，從而為工程的運(yùn)行調(diào)度、維護(hù)檢修提供可靠的依據(jù)。