水工引水隧洞監控量測方法綜述

時間：2024-07-25 17:14:26 其他畢業論文我要投稿

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水工引水隧洞監控量測方法綜述

　　摘要：水工引水隧洞施工過程中，常因地質原因引起塌方等不良地質事故，影響施工安全和工程施工進度。為防止事故的發生，隧洞開挖施工過程中應該對圍巖的變形程度進行有效地控制，而監控量測儀器的安裝和使用是觀測圍巖變形過程的有效手段，在隧洞開挖過程中及時安裝監控量測儀器，按一定的頻次觀測數據，及時分析觀測到的數據，及時掌握圍巖的變形情況，可及時發現圍巖破壞先兆，經及時處理可防止不良地質事故的發生。

　　關鍵詞：水工引水隧洞;施工期監測;監控量測

　　引言

　　水工引水隧洞開挖施工時，受風化帶或斷層破碎帶的影響經常會遇到Ⅳ、Ⅴ類圍巖段，這樣的圍巖極不穩定，而開敞式TBM( 全斷面巖石隧道掘進機)法或新奧法開挖施工過程中要合理利用圍巖的應力重分布，允許圍巖有一定的變形以形成新的巖拱，充分發揮圍巖的自承力，節約支護工程量，這就要求在施工過程中必需監測圍巖的變形，防止圍巖變形過大而失穩破壞。因此，如何安裝監控量測設備，如何觀測并及時分析觀測到的數據是工程施工者應該重視的問題。

　　一、監測儀器設備安裝埋設

　　監測儀器的安裝埋設按照分部位、分時段實施，總體原則為：將盡早獲取洞室開挖后圍巖初期變形資料、盡量減少監測與開挖或混凝土襯砌施工的干擾，協調有效保護監測儀器設備與開挖、襯砌三者關系。

　　在施工作業時，為及時進行監測適時獲取監測數據，監測儀器的安裝和埋設等作業將與隧洞開挖或混凝土襯砌作業發生相互干擾，為此，在施工作業現場配備調度人員進行施工協調，保證監測作業的開展。

　　同時由于混凝土封堵施工可能造成監測儀器電纜的破壞，故須對監測儀器和電纜采取防護措施，并在現場設專人負責已安裝儀器和電纜的監管保護工作。

　　儀器安裝埋設前，應向監理提交安裝計劃并經驗收合格后，進行下一個工序的安裝工作。監控量測儀器設備的安裝方法如下：

　　1.1 安裝前準備

　　監控量測專業工作人員按事先批準的編碼系統填寫安裝儀器、材料、配件、工具清單，并對各種監控量測儀器設備、電纜、觀測斷面樁號、控制坐標等進行編號，建立儀器檔案。復雜儀器要在室內進行模擬安裝調試，熟悉安裝過程，明確各安裝作業人員工作項目。

　　1.2 測量放點

　　根據施工設計圖紙和埋設措施計劃，由專業測量人員實施。

　　1.3 鉆孔施工

　　滲壓計、測縫計、溫度計及變形監測等儀器安裝的鉆孔，按施工設計圖紙要求實施。嚴格控制孔徑、孔深和孔斜。當有取芯要求時，及時對巖芯進行描述和保存。監測斷面的鉆孔位置緊跟開挖面，距鉆爆法施工掌子面1. 0～1. 5 m。鉆孔設備：鉆爆法施工段，可采用鑿巖臺車、錨桿鉆機、潛孔鉆機和地質鉆機鉆孔;TBM 施工段盡可能采用TBM 上配帶的錨桿鉆機設備，當其不能滿足時，另配潛孔鉆機、地質鉆機設備。

　　1.4 安裝前現場檢查

　　測量人員標定儀器的安裝位置后，請土建人員鉆取安裝孔并由監控量測安裝人員查看現場、核對儀器位置、鉆孔深度及孔徑、安裝條件( 水、電、灌漿設備) 等。

　　1.5 儀器安裝

　　監控量測儀器的安裝應由經驗豐富的技術人員依照施工圖紙和安裝操作規程進行。

　　1.6 儀器調試與測讀

　　儀器安裝完成后，應先檢查儀器工作狀況，測量并記錄儀器初始讀數，評定儀器的安裝質量，如不合格則進行補救處理。

　　1.6.1 溫度計

　　溫度計可直接埋入混凝土內，一般不考慮安裝方向，安裝位置誤差應控制在5cm 以內，儀器周圍應人工回填細石混凝土，人工搗實混凝土時不得觸及溫度計。

　　1.6.2 電纜

　　嚴格按照設計圖敷設電纜，要盡量減少電纜接頭的數量。電纜應穿管保護，同時采取設置警告標志、設專人監護和維護等保護措施，選好臨時觀測站的位置。

　　電纜跨越施工縫時，應預留5～10cm的彎曲段以適應施工縫的變形，并應穿鋼管保護，保護鋼管兩端用瀝青麻繩封堵。電纜穿越阻水設施時，應單根平等排列，間距2 cm以上，并應加阻水環或使用阻水材料回填。

　　電纜敷設施工過程中，要保護好電纜頭和電纜編號，防止浸水或受潮，隨時檢測電纜和儀器的狀態及絕緣情況，發現問題及時處理，并進行記錄和說明。橡膠電纜采用硫化接頭，塑料電纜采用常溫密封或熱塑接頭連接。在電纜接頭處涂環氧樹脂或浸蠟以防潮氣滲入電纜中，施工過程中要經常保持電纜的干燥和清潔防止各種油類沾污腐蝕電纜，嚴防開挖爆破、施工機械，焊接作業時損壞電纜。

　　1.6.3 測控單元

　　測控單元采用支架、安裝夾固定在墻面上，并盡可能選在易于觀測且不易被破壞的位置，設立保護裝置或在洞壁上鑿洞安裝，并設警示標志。

　　1.6.4 監測儀器及電纜的標識與保護措施

　　儀器與電纜安裝或敷設后，根據土建工程進度和實際情況，將電纜引至指定位置，采用鋼筒、槽鋼、保護箱或木柜等對儀器和電纜進行保護，以免受施工沖擊破壞。

　　儀器和電纜安裝或敷設后，應立即繪制電纜走線圖、標記儀器位置坐標，把安裝情況材料報送監理人，安排專人保護電纜，防止施工時損壞電纜。儀器和電纜附近的混凝土拆模后，在混凝土表面用紅漆標識儀器和電纜的位置，以免后續的灌漿鉆孔等工作損壞儀器和電纜。監控量測技術人員應定期巡查已安裝的儀器和電纜防止土建施工損壞儀器和電纜。

　　二、施工期監測

　　施工期必須按照規定的監測項目、頻次和時間進行數據采集記錄工作，要做到不缺測、不漏測、無不符合精度的數據。

　　儀器設備安裝就緒后立即對儀器設備進行測試，并記錄其初始讀數，評價安裝質量，同時詳細記錄埋設時監測斷面支護情況、隧洞開挖施工情況、爆破作業情況、灌漿作業情況、開挖掌子面和監測斷面的距離。

　　三、施工期監測資料綜合分析

　　3.1 監測資料分析的基礎工作

　　1) 為確保監控量測資料連續性和準確性，應隨時補充或修整有關監測設施的變動、檢驗、校測情況，修整各種紀錄表、紀錄圖等。

　　2) 繪制監測變量的變化過程線圖，監測變量與某些原因變量的相關圖，檢查和判斷觀測值的發展變化趨勢。

　　3) 根據所繪制相關圖、數據統計表和有關資料及時做出初步分析，找出各監測變量的變化規律和變化趨勢，判斷有無異常測值，如果有則查明原因，加以解決。

　　3.2監測變量的統計模型分析

　　應用統計學原理對各個監測量進行統計分析，應用回歸分析法對實測資料進行綜合分析進而建立測量值的監測模型。運用監控模型在時間和空間上分別采用統計模型、確定性模型和混合模型，評判測量值是否正常，并預測測量值的變化規律。

　　四、結論

　　在隧洞開挖施工過程中，根據地質情況合理布置監控量測儀器，并按要求施工，保證監控儀器的安裝質量，按規定的頻次做好觀測記錄，及時分析觀測數據，發現圍巖有不穩定傾向要及時上報，及時采取應對措施，對于防止圍巖變形坍塌，保證施工安全是十分重要的。因此，在隧洞開挖施工過程中，應該重視監控量測工作的作用。