超長深埋隧洞安全監(jiān)測項(xiàng)目動(dòng)態(tài)管理的實(shí)施

王慶勇，代建瑞

1.新疆水利發(fā)展投資（集團(tuán)）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(shè)計(jì)研究中心，云南 昆明 650000

1 工程概況

新疆某地下引水二期項(xiàng)目屬于目前在建重點(diǎn)引水項(xiàng)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(yùn)用的TBM結(jié)合鉆爆法，11臺(tái)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(gè)施工坑道，6 個(gè)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(gè)坑道，其中緩斜井3個(gè)，立井3個(gè)。沿線布置了6個(gè)通風(fēng)井，目的是滿足施工通風(fēng)的需要。工程分為1個(gè)安全監(jiān)測工段和15個(gè)土建工段。

2 地質(zhì)條件

項(xiàng)目隧洞地質(zhì)條件極其復(fù)雜，個(gè)別部位圍巖巖性很差。參照初步地質(zhì)勘探資料，洞體揭示的地層巖性主要為石炭系、泥盆系凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)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(fā)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(jiān)測項(xiàng)目布置

3.1 施工期臨時(shí)監(jiān)測

①圍巖收斂變形監(jiān)測：采用收斂儀，只觀測隧洞的上半圓。全洞線合計(jì)監(jiān)測斷面數(shù)為321個(gè)。TBM段共計(jì)監(jiān)測90個(gè)斷面，采用陣列式位移計(jì)監(jiān)測，陣列式位移計(jì)節(jié)點(diǎn)間距1 m，斷面監(jiān)測周長為16 m。鉆爆段共計(jì)設(shè)置231個(gè)監(jiān)測斷面，一般每個(gè)斷面設(shè)置5 個(gè)測點(diǎn)，進(jìn)行頂拱沉降及5 點(diǎn)6 線洞周收斂監(jiān)測。②圍巖松動(dòng)范圍檢測：采用地質(zhì)雷達(dá)、松動(dòng)圈檢測儀等檢測。根據(jù)巖性、埋深、圍巖類別選擇有代表性的共布置24個(gè)斷面，合計(jì)設(shè)置96個(gè)鉆孔，包含Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類各種巖性的圍巖斷面。

3.2 永久設(shè)備的隧洞變形監(jiān)測

①圍巖變形監(jiān)測：采用多點(diǎn)位移計(jì)。

②隧洞滲壓監(jiān)測。滲壓監(jiān)測：監(jiān)測儀器采用滲壓計(jì)。在預(yù)計(jì)滲水量較大的區(qū)域斷裂和規(guī)模較大的f49、f72次級斷裂處布置。每個(gè)測斷面設(shè)置4支滲壓計(jì)，分別在監(jiān)測斷面的底拱和頂拱以及左右側(cè)拱中間位置設(shè)置，埋在噴護(hù)外淺層圍巖內(nèi)，共計(jì)7支振弦式滲壓計(jì)和59支光纖光柵式滲壓計(jì)。

③隧洞裂縫監(jiān)測。裂縫監(jiān)測，采用測縫計(jì)作為監(jiān)測儀器，如果一旦發(fā)現(xiàn)某一部位出現(xiàn)裂縫，并有繼續(xù)發(fā)展的態(tài)勢，就要在其部位上，跨裂縫布設(shè)一支表面式測縫計(jì)。表面式測縫計(jì)全線預(yù)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(jié)構(gòu)的接縫監(jiān)測。選擇在兩種部位進(jìn)行監(jiān)測。一種部位在區(qū)域斷裂帶、活斷層帶以及規(guī)模較大的次級斷裂帶釆用兩向測縫計(jì)進(jìn)行監(jiān)測；另一種部位，對支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖之間的接縫進(jìn)行監(jiān)測，隧洞全線共計(jì)設(shè)置69 支光纖光柵式測縫計(jì)和3支振弦式測縫計(jì)。

⑤錨桿應(yīng)力和拱架應(yīng)力。錨桿應(yīng)力是運(yùn)用錨桿應(yīng)力計(jì)，進(jìn)行監(jiān)測，在每個(gè)斷面，設(shè)置三只錨桿應(yīng)力計(jì)，分別在頂拱兩側(cè)和頂拱布置。隧洞一共設(shè)置190支錨桿應(yīng)力計(jì)，其中有187支是選擇光纖光柵式錨桿應(yīng)力計(jì)。拱架應(yīng)力：采用表面應(yīng)變計(jì)和鋼板計(jì)監(jiān)測，主要在斷層及斷層影響帶布置，共計(jì)設(shè)置60支光纖光柵式表面應(yīng)力計(jì)和2支振弦式鋼板計(jì)。

⑥隧洞圍巖壓力監(jiān)測。圍巖壓力監(jiān)測，重點(diǎn)是驗(yàn)證山巖壓力對襯砌結(jié)構(gòu)的作用，采用界面式土壓力計(jì)監(jiān)測圍巖壓力，土壓力計(jì)布置在主要監(jiān)測斷面（襯砌段）一次支護(hù)拱架外側(cè)，每個(gè)監(jiān)測斷面在頂拱、頂拱45°和頂拱90°方向布置。全線共計(jì)設(shè)置3支振弦式土壓力計(jì)和69支光纖光柵式土壓力計(jì)。

⑦隧洞襯砌結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測。應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測，是根據(jù)襯砌結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果，在結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中部位和受拉部位，布設(shè)應(yīng)變計(jì)、無應(yīng)力計(jì)、鋼筋計(jì)、混凝土應(yīng)力計(jì)等，監(jiān)測襯砌結(jié)構(gòu)的受力情況，同時(shí)為檢查施工質(zhì)量、驗(yàn)證設(shè)計(jì)提供依據(jù)。全線共計(jì)設(shè)置8 支振弦式鋼筋計(jì)和224 支光纖光柵式鋼筋計(jì)，4 支振弦式混凝土應(yīng)變計(jì)和112 支光纖光柵式混凝土應(yīng)變計(jì)，1 支振弦式無應(yīng)力計(jì)和12支光纖光柵式無應(yīng)力計(jì)。

⑧水位、流量監(jiān)測。用超聲波流量計(jì)和高精度光纖液位計(jì)監(jiān)測，超聲波流量計(jì)分別在出口樁號283+343 和進(jìn)口樁號0+020處，沿線總共設(shè)置12支高精度光纖液位計(jì)監(jiān)測水面線。

⑨水溫監(jiān)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(shè)置水溫監(jiān)測，沿線共設(shè)置26支水溫計(jì)，其中10支為電阻式溫度計(jì)，16支為光纖光柵式溫度計(jì)。

⑩洞內(nèi)溫度梯度監(jiān)測。為了解寒冷地區(qū)洞內(nèi)溫度的梯度變化，選擇隧洞進(jìn)口段以及P1、P2支洞，S1、S2豎井進(jìn)行洞內(nèi)溫度梯度量測，其中隧洞進(jìn)口以及S2 豎井位置采用光纖光柵式溫度計(jì)進(jìn)行監(jiān)測，共計(jì)41支光纖光柵溫度計(jì)。P1、P2、S1洞段自洞口向洞內(nèi)設(shè)置6～7 個(gè)測點(diǎn)，測點(diǎn)間距自洞口向洞內(nèi)由密至疏布置，采用電阻式溫度計(jì)，共布置20個(gè)測點(diǎn)。

4 監(jiān)測工作重點(diǎn)、難點(diǎn)管理

4.1 監(jiān)測工作涉及范圍廣、工作量大

為解決此類問題，現(xiàn)場采用高效的動(dòng)態(tài)管理模式，從綜合組織管理、施工技術(shù)管理、外部協(xié)調(diào)、施工現(xiàn)場管理、施工后勤與物資管理、質(zhì)量安全管理、進(jìn)度管理、科學(xué)研究方面進(jìn)行全面配置，積極主動(dòng)協(xié)調(diào)推進(jìn)各項(xiàng)監(jiān)測工作的運(yùn)行。具體管理模式如下：①全面收集掌握合同范圍內(nèi)工程有關(guān)資料，制定詳細(xì)的施工期和運(yùn)行期安全監(jiān)測實(shí)施規(guī)劃。②重點(diǎn)部位及關(guān)鍵項(xiàng)目有專人負(fù)責(zé)，建立健全現(xiàn)場管理體系。提供一名或多名質(zhì)量監(jiān)督人員，在方法、步驟和應(yīng)注意事項(xiàng)方面對現(xiàn)場監(jiān)測施工進(jìn)行指導(dǎo)。③在現(xiàn)場配備專業(yè)齊全，實(shí)踐和理論經(jīng)驗(yàn)豐富的工程技術(shù)人員組成安全監(jiān)測核心技術(shù)人員，保持監(jiān)測人員的相對穩(wěn)定。④依據(jù)項(xiàng)目實(shí)施強(qiáng)度配備現(xiàn)場負(fù)責(zé)人、安全管理人員、技術(shù)質(zhì)量人員常駐作業(yè)現(xiàn)場，以加強(qiáng)安全監(jiān)測工作各方面的同步協(xié)作能力。⑤成立監(jiān)測信息管理和專家信息服務(wù)平臺(tái)，對監(jiān)測所有工作進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理和指導(dǎo)。

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(chǎn)隱患。成立專門安全責(zé)任小組，加強(qiáng)安全工作管理，編制符合項(xiàng)目特點(diǎn)的《職業(yè)健康安全和環(huán)境管理方案》和《安全生產(chǎn)管理辦法》，加強(qiáng)項(xiàng)目部安全管理，做好危險(xiǎn)源調(diào)查，定期對項(xiàng)目部職工進(jìn)行安全培訓(xùn)及考核，并與相關(guān)土建單位簽訂《交叉施工安全生產(chǎn)協(xié)議》，明確各方安全生產(chǎn)責(zé)任，便于土建單位配合。交叉、高空等危險(xiǎn)作業(yè)，設(shè)立明顯警示標(biāo)志，安全員負(fù)責(zé)安全指導(dǎo)和監(jiān)督。

4.3 監(jiān)測設(shè)施安裝埋設(shè)及時(shí)性和有效性管理

①積極參加監(jiān)理例會(huì)，加強(qiáng)與設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工承包商溝通與交流，及時(shí)掌握施工進(jìn)度，詳細(xì)了解各工程部位開挖施工工序、進(jìn)度及工藝，以此為依據(jù)編排合理可行的監(jiān)測施工進(jìn)度計(jì)劃，提前做好監(jiān)測儀器及電纜的埋設(shè)前準(zhǔn)備工作，確保無漏埋、錯(cuò)埋。②各監(jiān)測斷面開挖完成，著重做好監(jiān)測儀器及時(shí)埋設(shè)、及時(shí)觀測。③監(jiān)測光纜、電纜力求做到“及時(shí)牽引、及時(shí)噴護(hù)、注重標(biāo)識”，儀器安裝埋設(shè)完成后，其電纜隨之向指定方位牽引，并在工作面噴護(hù)前將電纜緊貼巖壁固定牽引，及時(shí)進(jìn)入噴護(hù)層內(nèi)，用油漆對電纜走向進(jìn)行明顯標(biāo)識和編碼。

4.4 監(jiān)測設(shè)施保護(hù)的管理

①工程開工前，制定各類儀器維護(hù)、保護(hù)規(guī)程，并交底培訓(xùn)；實(shí)施期間，及時(shí)修訂監(jiān)測設(shè)施保護(hù)及維護(hù)方案，加強(qiáng)對內(nèi)部員工和相關(guān)土建方施工人員宣傳。②進(jìn)場后，邀請參建各方代表進(jìn)行安全監(jiān)測專項(xiàng)工作匯報(bào)。③業(yè)主、監(jiān)理對監(jiān)測設(shè)施保護(hù)建立強(qiáng)制措施，對違章、野蠻操作造成儀器損壞行為重罰。④監(jiān)測光纜、電纜埋設(shè)后，延線遇新埋儀器時(shí)，其電纜一并匯入總線路中。⑤配合各方加強(qiáng)宣傳，嚴(yán)厲打擊偷盜和破壞行為。

5 結(jié)語

通過科學(xué)組織和現(xiàn)場動(dòng)態(tài)管理實(shí)施平臺(tái)，減少了安全監(jiān)測存在的各類現(xiàn)場管理問題，保證了安全監(jiān)測儀器安裝埋設(shè)及時(shí)性、準(zhǔn)確性和有效性，為項(xiàng)目開展和安全施工提供保障。