东升水电站引水隧洞安全监测和围岩稳定研究

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1、东升水电站引水隧洞安全监测和围岩稳定研究　　【摘要】东升水电站引水隧洞施工期收敛变形监测,按“新奥法”施工的基本思想,在分析施工条件的基础上,提出引水隧洞的施工收敛监测布置方案,给出固定点任意三角形法的收敛变形计算方法,并编程计算断面的收敛变形。通过对典型断面收敛监测变形成果分析,表明该隧洞施工期收敛变形呈衰减形和直线形发展,为施工期围岩支护措施的提供参考。【关键词】引水隧洞安全监测围岩稳定分析中图分类号：U45文献标识码：A1工程概况引水隧洞位于大坝右岸山体中，主要由岸塔式进水口、压力引水道、调压井、压力管道四部分组成，

2、根据招标文件，本标段洞身桩号为0+000～1+740m。隧洞平面按直线布置，调压井前主洞长3481m，隧洞大部分处在微风化～新鲜岩体内，只在进、出口处岩体较破碎，对围岩进行初步的定性分类：隧洞进口、出口为Ⅳ类；洞身段为Ⅱ类，局部存在破碎带处为Ⅳ～Ⅴ类围岩。隧洞沿线发育10条破碎带，宽度约7.00m～23.00m；4条低速带，宽度约15.00m～55.00m。10引水隧洞进洞桩号0+000坐标为X=4881286.19，Y=44418720.43。引水隧洞为有压隧洞，断面圆形，喷锚内径8.2m，隧洞纵坡i=0.0065。其轴

3、线走向为93°，长约3300m。。地形起伏较大，相对高差约260m，地面坡度30°～60°左右。山体主要由燕山期花岗岩、侏罗系凝灰岩组成。进口部位有断层破碎带，钻孔揭露厚度26.4m，岩心呈泥质、砂砾质及岩石碎块状。隧洞喷锚段长度为2758m，衬砌长度为723m，衬砌采用10m一节，洞内衬砌混凝土标号C25、F50、W6，喷砼标号C20、F50。地表高程126m～389.6m。从桩号0+000－0+016段由8.2m×8.2m的方形渐变为直径6.8m的圆形，全断面采用钢筋混凝土衬砌，衬砌厚为0.7m。隧洞沿线推测低速带及断

4、层破碎带部位采用喷锚支护和二次钢筋混凝土衬砌，喷砼厚10cm，衬砌厚度0.7m，钢筋混凝土衬砌内径为6.8m，衬砌后糙率n取0.013。其余Ⅱ类围岩洞段均采用光面爆破，喷锚支护，喷C20素砼厚10cm，喷砼后糙率取0.027；对围岩地质条件较差的洞段布设系统锚杆，锚杆直径Ф25，单根长4m，间排距2m×2m，梅花型布置；网筋直径环向Ф10，纵向Ф6，网格20cm×20cm。沿线喷砼段设两个集石坑，调压井前桩号3+423～3+469段为Ⅱ～Ⅲ类围岩，全断面采用双筋钢筋混凝土衬砌，衬砌厚为0.7m。10钢筋混凝土衬砌段做固结灌

5、浆和回填灌浆加固处理。回填灌浆范围为顶拱混凝土与围岩接触面900～1200范围内，利用顶拱固结灌浆孔进行回填灌浆，灌浆压力0.2～0.3MPa。固结灌浆每断面布置6～8孔，孔深4m，排距3m，灌浆压力2～2.5MPa。2引水隧洞施工监测方案2·1监测方案设计原则隧洞新奥法施工,强调对开挖后围岩变形的适时监测。围岩变形有绝对位移与相对位移之分。绝对位移是指隧洞围岩或隧洞顶底板及侧端某一部位的实际位移值。其量测方法是在距实测较远的地方设置一基点,然后定期用经纬仪和水准仪自基点向实测点量测,根据前后两次观测所得的标高及方位变化,

6、即可确定隧洞围岩的绝对位移量。但是,绝对位移量测需要花费较长的时间,并受现场施工条件限制,除非必需,一般不进行量测。岩体表面变形是隧洞开挖后其应力形态变化的直观反映,对于地下工程的稳定能提供较可靠的信息,也比较容易施测,故此进行隧洞施工期现场变形监测时多量测相对位移值,即量测内空收敛变形。它是判断围岩动态的主要的量测项目之一。这项量测设备简单、操作方便,若能在各个项目量测中找出内空收敛位移与其他量测项目之间的规律性时,还可省掉一些其它项目的量测。10本工程施工期监测方案设计,遵循新奥法的基本原则。施工期现场监测实施的主要目

7、的,在于掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈、指导施工作业;了解支护结构的作用和效果;确保工程施工安全和经济性;将监测的成果反馈于设计与施工过程中。综上所述,引水隧洞工程施工期监测方案设计应遵循的原则可归纳为:监测项目选择应针对具体的地形及地质条件和监测目标,体现其针对性;监测数据采集应按施工程序紧跟掌子面,体现其及时性;监测信息反馈分析应配合施工临时支护的力学分析,体现其对施工监测的指导作用。2·2施工期监测布置按照上述设计原则及对施工监测条件的分析,本工程施工监测方案以“新奥法”推荐的隧变形监测为主,辅以围岩应力、应变量

8、测,深部位移量测,局部洞壁以声波测试表层松驰区范围监测等内容。本文仅介绍围岩的收敛变形监测。按照引水隧洞前期地质勘探结果,可将隧洞分为Ⅲ、Ⅳ类围岩和Ⅴ类围岩两种工况,布置如下安全监测方案:2·2·1Ⅲ、Ⅳ类围岩监测断面的测点布置本工程引水隧洞主洞段大部分为Ⅲ、Ⅳ类围岩,围岩完整性总体较好,局部裂隙发育。