超长深埋隧洞安全监测项目动态管理的实施

王庆勇，代建瑞

1.新疆水利发展投资（集团）有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000；2.中国水利水电第十四工程局有限公司勘察设计研究中心，云南 昆明 650000

1 工程概况

新疆某地下引水二期项目属于目前在建重点引水项目，引水方式采用单洞引水，线路总长285.57 km。隧洞体的埋深，一般为150～650 m，埋深平均428 m，其中最大的埋深为774 m。隧洞施工是运用的TBM结合钻爆法，11台TBM施工段，全长有227.08 km，钻爆法施工段全长56.33 km。沿隧道共布置17 个施工坑道，6 个TBM 接入隧道布置为缓斜井；TBM 中间隧道5条，其中立井1条，缓斜井4条；钻爆段有6个坑道，其中缓斜井3个，立井3个。沿线布置了6个通风井，目的是满足施工通风的需要。工程分为1个安全监测工段和15个土建工段。

2 地质条件

项目隧洞地质条件极其复杂，个别部位围岩岩性很差。参照初步地质勘探资料，洞体揭示的地层岩性主要为石炭系、泥盆系凝灰岩、凝灰质砂岩，其次就是华力西期侵入花岗岩。三叠系和二叠系的砾岩、泥岩、砂岩分布不多。大部分洞体处于新鲜岩体中，裂缝不发育。各类围岩占洞穴总长度的比例，Ⅱ型围岩为42.65%，Ⅲ型围岩为43.91%，Ⅳ型围岩为11.60%，Ⅴ型围岩为1.84%。花岗岩石英的含量在20%～30%，其它的泥盆系、石炭系等各岩类岩石中的石英含量不高。隧道沿线有78 条断层断裂带，总长度在2.54 km。隧道沿线地下水主要为裂隙基岩水，流量不大。

3 监测项目布置

3.1 施工期临时监测

①围岩收敛变形监测：采用收敛仪，只观测隧洞的上半圆。全洞线合计监测断面数为321个。TBM段共计监测90个断面，采用阵列式位移计监测，阵列式位移计节点间距1 m，断面监测周长为16 m。钻爆段共计设置231个监测断面，一般每个断面设置5 个测点，进行顶拱沉降及5 点6 线洞周收敛监测。②围岩松动范围检测：采用地质雷达、松动圈检测仪等检测。根据岩性、埋深、围岩类别选择有代表性的共布置24个断面，合计设置96个钻孔，包含Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类各种岩性的围岩断面。

3.2 永久设备的隧洞变形监测

①围岩变形监测：采用多点位移计。

②隧洞渗压监测。渗压监测：监测仪器采用渗压计。在预计渗水量较大的区域断裂和规模较大的f49、f72次级断裂处布置。每个测断面设置4支渗压计，分别在监测断面的底拱和顶拱以及左右侧拱中间位置设置，埋在喷护外浅层围岩内，共计7支振弦式渗压计和59支光纤光栅式渗压计。

③隧洞裂缝监测。裂缝监测，采用测缝计作为监测仪器，如果一旦发现某一部位出现裂缝，并有继续发展的态势，就要在其部位上，跨裂缝布设一支表面式测缝计。表面式测缝计全线预留10支，其中为7支光纤光栅式仪器，3支为振弦式仪器。

④隧洞衬砌结构的接缝监测。选择在两种部位进行监测。一种部位在区域断裂带、活断层带以及规模较大的次级断裂带釆用两向测缝计进行监测；另一种部位，对支护结构与围岩之间的接缝进行监测，隧洞全线共计设置69 支光纤光栅式测缝计和3支振弦式测缝计。

⑤锚杆应力和拱架应力。锚杆应力是运用锚杆应力计，进行监测，在每个断面，设置三只锚杆应力计，分别在顶拱两侧和顶拱布置。隧洞一共设置190支锚杆应力计，其中有187支是选择光纤光栅式锚杆应力计。拱架应力：采用表面应变计和钢板计监测，主要在断层及断层影响带布置，共计设置60支光纤光栅式表面应力计和2支振弦式钢板计。

⑥隧洞围岩压力监测。围岩压力监测，重点是验证山岩压力对衬砌结构的作用，采用界面式土压力计监测围岩压力，土压力计布置在主要监测断面（衬砌段）一次支护拱架外侧，每个监测断面在顶拱、顶拱45°和顶拱90°方向布置。全线共计设置3支振弦式土压力计和69支光纤光栅式土压力计。

⑦隧洞衬砌结构的应力应变监测。应力应变监测，是根据衬砌结构的计算结果，在结构应力集中部位和受拉部位，布设应变计、无应力计、钢筋计、混凝土应力计等，监测衬砌结构的受力情况，同时为检查施工质量、验证设计提供依据。全线共计设置8 支振弦式钢筋计和224 支光纤光栅式钢筋计，4 支振弦式混凝土应变计和112 支光纤光栅式混凝土应变计，1 支振弦式无应力计和12支光纤光栅式无应力计。

⑧水位、流量监测。用超声波流量计和高精度光纤液位计监测，超声波流量计分别在出口桩号283+343 和进口桩号0+020处，沿线总共设置12支高精度光纤液位计监测水面线。

⑨水温监测。为了解长距离输水隧洞沿线地温对水温的影响，在隧洞沿线的短支洞和竖井与主洞交叉位置设置水温监测，沿线共设置26支水温计，其中10支为电阻式温度计，16支为光纤光栅式温度计。

⑩洞内温度梯度监测。为了解寒冷地区洞内温度的梯度变化，选择隧洞进口段以及P1、P2支洞，S1、S2竖井进行洞内温度梯度量测，其中隧洞进口以及S2 竖井位置采用光纤光栅式温度计进行监测，共计41支光纤光栅温度计。P1、P2、S1洞段自洞口向洞内设置6～7 个测点，测点间距自洞口向洞内由密至疏布置，采用电阻式温度计，共布置20个测点。

4 监测工作重点、难点管理

4.1 监测工作涉及范围广、工作量大

为解决此类问题，现场采用高效的动态管理模式，从综合组织管理、施工技术管理、外部协调、施工现场管理、施工后勤与物资管理、质量安全管理、进度管理、科学研究方面进行全面配置，积极主动协调推进各项监测工作的运行。具体管理模式如下：①全面收集掌握合同范围内工程有关资料，制定详细的施工期和运行期安全监测实施规划。②重点部位及关键项目有专人负责，建立健全现场管理体系。提供一名或多名质量监督人员，在方法、步骤和应注意事项方面对现场监测施工进行指导。③在现场配备专业齐全，实践和理论经验丰富的工程技术人员组成安全监测核心技术人员，保持监测人员的相对稳定。④依据项目实施强度配备现场负责人、安全管理人员、技术质量人员常驻作业现场，以加强安全监测工作各方面的同步协作能力。⑤成立监测信息管理和专家信息服务平台，对监测所有工作进行动态管理和指导。

4.2 洞室交叉施工安全管理难度大

洞室交叉施工，存在安全生产隐患。成立专门安全责任小组，加强安全工作管理，编制符合项目特点的《职业健康安全和环境管理方案》和《安全生产管理办法》，加强项目部安全管理，做好危险源调查，定期对项目部职工进行安全培训及考核，并与相关土建单位签订《交叉施工安全生产协议》，明确各方安全生产责任，便于土建单位配合。交叉、高空等危险作业，设立明显警示标志，安全员负责安全指导和监督。

4.3 监测设施安装埋设及时性和有效性管理

①积极参加监理例会，加强与设计、监理和施工承包商沟通与交流，及时掌握施工进度，详细了解各工程部位开挖施工工序、进度及工艺，以此为依据编排合理可行的监测施工进度计划，提前做好监测仪器及电缆的埋设前准备工作，确保无漏埋、错埋。②各监测断面开挖完成，着重做好监测仪器及时埋设、及时观测。③监测光缆、电缆力求做到“及时牵引、及时喷护、注重标识”，仪器安装埋设完成后，其电缆随之向指定方位牵引，并在工作面喷护前将电缆紧贴岩壁固定牵引，及时进入喷护层内，用油漆对电缆走向进行明显标识和编码。

4.4 监测设施保护的管理

①工程开工前，制定各类仪器维护、保护规程，并交底培训；实施期间，及时修订监测设施保护及维护方案，加强对内部员工和相关土建方施工人员宣传。②进场后，邀请参建各方代表进行安全监测专项工作汇报。③业主、监理对监测设施保护建立强制措施，对违章、野蛮操作造成仪器损坏行为重罚。④监测光缆、电缆埋设后，延线遇新埋仪器时，其电缆一并汇入总线路中。⑤配合各方加强宣传，严厉打击偷盗和破坏行为。

5 结语

通过科学组织和现场动态管理实施平台，减少了安全监测存在的各类现场管理问题，保证了安全监测仪器安装埋设及时性、准确性和有效性，为项目开展和安全施工提供保障。