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水工引水隧洞監(jiān)控量測方法綜述
摘要：水工引水隧洞施工過程中，常因地質(zhì)原因引起塌方等不良地質(zhì)事故，影響施工安全和工程施工進度。為防止事故的發(fā)生，隧洞開挖施工過程中應(yīng)該對圍巖的變形程度進行有效地控制，而監(jiān)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(jiān)控量測儀器，按一定的頻次觀測數(shù)據(jù)，及時分析觀測到的數(shù)據(jù)，及時掌握圍巖的變形情況，可及時發(fā)現(xiàn)圍巖破壞先兆，經(jīng)及時處理可防止不良地質(zhì)事故的發(fā)生。
關(guān)鍵詞： 水工引水隧洞;施工期監(jiān)測;監(jiān)控量測
引言
水工引水隧洞開挖施工時，受風(fēng)化帶或斷層破碎帶的影響經(jīng)常會遇到Ⅳ、Ⅴ類圍巖段，這樣的圍巖極不穩(wěn)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(yīng)力重分布，允許圍巖有一定的變形以形成新的巖拱，充分發(fā)揮圍巖的自承力，節(jié)約支護工程量，這就要求在施工過程中必需監(jiān)測圍巖的變形，防止圍巖變形過大而失穩(wěn)破壞。因此，如何安裝監(jiān)控量測設(shè)備，如何觀測并及時分析觀測到的數(shù)據(jù)是工程施工者應(yīng)該重視的問題。
一、監(jiān)測儀器設(shè)備安裝埋設(shè)
監(jiān)測儀器的安裝埋設(shè)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(jiān)測與開挖或混凝土襯砌施工的干擾，協(xié)調(diào)有效保護監(jiān)測儀器設(shè)備與開挖、襯砌三者關(guān)系。
在施工作業(yè)時，為及時進行監(jiān)測適時獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測儀器的安裝和埋設(shè)等作業(yè)將與隧洞開挖或混凝土襯砌作業(yè)發(fā)生相互干擾，為此，在施工作業(yè)現(xiàn)場配備調(diào)度人員進行施工協(xié)調(diào)，保證監(jiān)測作業(yè)的開展。
同時由于混凝土封堵施工可能造成監(jiān)測儀器電纜的破壞，故須對監(jiān)測儀器和電纜采取防護措施，并在現(xiàn)場設(shè)專人負責(zé)已安裝儀器和電纜的監(jiān)管保護工作。
儀器安裝埋設(shè)前，應(yīng)向監(jiān)理提交安裝計劃并經(jīng)驗收合格后，進行下一個工序的安裝工作。監(jiān)控量測儀器設(shè)備的安裝方法如下：
1.1 安裝前準備
監(jiān)控量測專業(yè)工作人員按事先批準的編碼系統(tǒng)填寫安裝儀器、材料、配件、工具清單，并對各種監(jiān)控量測儀器設(shè)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(fù)雜儀器要在室內(nèi)進行模擬安裝調(diào)試，熟悉安裝過程，明確各安裝作業(yè)人員工作項目。
1.2 測量放點
根據(jù)施工設(shè)計圖紙和埋設(shè)措施計劃，由專業(yè)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(jiān)測等儀器安裝的鉆孔，按施工設(shè)計圖紙要求實施。嚴格控制孔徑、孔深和孔斜。當(dāng)有取芯要求時，及時對巖芯進行描述和保存。監(jiān)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(shè)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(zhì)鉆機鉆孔;TBM 施工段盡可能采用TBM 上配帶的錨桿鉆機設(shè)備，當(dāng)其不能滿足時，另配潛孔鉆機、地質(zhì)鉆機設(shè)備。
1.4 安裝前現(xiàn)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(jiān)控量測安裝人員查看現(xiàn)場、核對儀器位置、鉆孔深度及孔徑、安裝條件( 水、電、灌漿設(shè)備) 等。
1.5 儀器安裝
監(jiān)控量測儀器的安裝應(yīng)由經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員依照施工圖紙和安裝操作規(guī)程進行。
1.6 儀器調(diào)試與測讀
儀器安裝完成后，應(yīng)先檢查儀器工作狀況，測量并記錄儀器初始讀數(shù)，評定儀器的安裝質(zhì)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(nèi)，一般不考慮安裝方向，安裝位置誤差應(yīng)控制在5cm 以內(nèi)，儀器周圍應(yīng)人工回填細石混凝土，人工搗實混凝土?xí)r不得觸及溫度計。
1.6.2 電纜
嚴格按照設(shè)計圖敷設(shè)電纜，要盡量減少電纜接頭的數(shù)量。電纜應(yīng)穿管保護，同時采取設(shè)置警告標志、設(shè)專人監(jiān)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(yīng)預(yù)留5～10cm的彎曲段以適應(yīng)施工縫的變形，并應(yīng)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(shè)施時，應(yīng)單根平等排列，間距2 cm以上，并應(yīng)加阻水環(huán)或使用阻水材料回填。
電纜敷設(shè)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(tài)及絕緣情況，發(fā)現(xiàn)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(huán)氧樹脂或浸蠟以防潮氣滲入電纜中，施工過程中要經(jīng)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(yè)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(shè)立保護裝置或在洞壁上鑿洞安裝，并設(shè)警示標志。
1.6.4 監(jiān)測儀器及電纜的標識與保護措施
儀器與電纜安裝或敷設(shè)后，根據(jù)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(shè)后，應(yīng)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(jiān)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(xù)的灌漿鉆孔等工作損壞儀器和電纜。監(jiān)控量測技術(shù)人員應(yīng)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(jiān)測
施工期必須按照規(guī)定的監(jiān)測項目、頻次和時間進行數(shù)據(jù)采集記錄工作，要做到不缺測、不漏測、無不符合精度的數(shù)據(jù)。
儀器設(shè)備安裝就緒后立即對儀器設(shè)備進行測試，并記錄其初始讀數(shù)，評價安裝質(zhì)量，同時詳細記錄埋設(shè)時監(jiān)測斷面支護情況、隧洞開挖施工情況、爆破作業(yè)情況、灌漿作業(yè)情況、開挖掌子面和監(jiān)測斷面的距離。
三、施工期監(jiān)測資料綜合分析
3.1 監(jiān)測資料分析的基礎(chǔ)工作
1) 為確保監(jiān)控量測資料連續(xù)性和準確性，應(yīng)隨時補充或修整有關(guān)監(jiān)測設(shè)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(jiān)測變量的變化過程線圖，監(jiān)測變量與某些原因變量的相關(guān)圖，檢查和判斷觀測值的發(fā)展變化趨勢。
3) 根據(jù)所繪制相關(guān)圖、數(shù)據(jù)統(tǒng)計表和有關(guān)資料及時做出初步分析，找出各監(jiān)測變量的變化規(guī)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(jiān)測變量的統(tǒng)計模型分析
應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)原理對各個監(jiān)測量進行統(tǒng)計分析，應(yīng)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(jiān)測模型。運用監(jiān)控模型在時間和空間上分別采用統(tǒng)計模型、確定性模型和混合模型，評判測量值是否正常，并預(yù)測測量值的變化規(guī)律。
四、結(jié)論
在隧洞開挖施工過程中，根據(jù)地質(zhì)情況合理布置監(jiān)控量測儀器，并按要求施工，保證監(jiān)控儀器的安裝質(zhì)量，按規(guī)定的頻次做好觀測記錄，及時分析觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)圍巖有不穩(wěn)定傾向要及時上報，及時采取應(yīng)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(yīng)該重視監(jiān)控量測工作的作用。
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