何利華，李善巖，郭 宏，張 猛，孫正明

（中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，天津 300222）

1 工程概況

南水北調(diào)東線穿黃隧洞工程位于山東省東平與東阿兩縣境內(nèi)。隧洞按100 m3/s設(shè)計(jì)，為圓形有壓洞，內(nèi)徑7.50 m，洞長(zhǎng)585.38 m，包括南岸豎井、過(guò)河平洞、北岸斜井等。隧洞所處寒武系崮山組和張夏組巖層巖溶及溶隙發(fā)育，存在第四系孔隙水、巖溶裂隙水及黃河水“三水相通”問(wèn)題。

隧洞需穿越黃河主槽及北大堤，出口至大堤外側(cè)約100 m左右的位山腳下。其中，斜井段穿越的位山大堤是黃河下游中段重要險(xiǎn)工，大堤臨水坡水下部分為人工拋石、水上部分為漿砌塊石護(hù)坡，坡度較陡，是防洪安全的重要部位。

由于隧洞開(kāi)挖是在原探洞基礎(chǔ)上采用鉆爆法施工，考慮到該工程所處位置的重要性和地質(zhì)條件的復(fù)雜性，開(kāi)挖爆破必須根據(jù)觀測(cè)資料隨時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，確保隧洞工程實(shí)施時(shí)黃河大堤的安全。

自2008年9月27日隧洞爆破施工以來(lái)，至2009年9月穿黃隧洞已順利穿越黃河大堤。通過(guò)為期1年的施工觀測(cè)，對(duì)大堤在隧洞爆破施工條件下的運(yùn)行狀態(tài)有了初步了解，也為隧洞開(kāi)挖爆破提供了重要參考依據(jù)。

2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

穿黃大堤安全監(jiān)測(cè)包括位移、滲壓以及爆破振動(dòng)等項(xiàng)目，監(jiān)測(cè)儀器布置如圖1所示。

2.1 位移監(jiān)測(cè)

位移監(jiān)測(cè)包括水平位移和垂直位移。水平位移采用活動(dòng)測(cè)斜儀進(jìn)行觀測(cè)，垂直位移采用多點(diǎn)位移計(jì)進(jìn)行觀測(cè)。

2.2 滲壓監(jiān)測(cè)

大堤滲壓監(jiān)測(cè)采用測(cè)壓管人工觀測(cè)，共設(shè)3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面設(shè)5個(gè)測(cè)點(diǎn)，隧洞出口附近設(shè)4個(gè)地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

2.3 振動(dòng)監(jiān)測(cè)

大堤質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面。沿洞軸線布置6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中大堤頂上3個(gè)測(cè)點(diǎn)、堤后3個(gè)測(cè)點(diǎn)；在大堤迎水坡洞軸線的兩側(cè)各布置2個(gè)測(cè)點(diǎn)。所有測(cè)點(diǎn)設(shè)2支振動(dòng)傳感器，分別監(jiān)測(cè)豎向振速和垂直大堤軸線的水平向振速。

動(dòng)孔隙水壓力測(cè)點(diǎn)共布置4個(gè)，其中3個(gè)在迎水坡前段、1個(gè)在迎水坡中段，采用孔隙水壓力計(jì)隨爆破進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè)。

3 監(jiān)測(cè)成果分析

3.1 位移

大堤垂直位移變化值基本在3 mm以內(nèi)，施工期間位移變化趨勢(shì)平緩，如圖2所示。所有數(shù)據(jù)基本在大堤自然沉降和觀測(cè)誤差影響范圍以內(nèi)，未因爆破施工產(chǎn)生明顯趨勢(shì)性變化。

大堤水平位移未因洞口開(kāi)挖爆破施工產(chǎn)生明顯突變。新安裝的2支測(cè)斜管 （I8/I9）和原有測(cè)斜管（I1-I7）在爆破施工期間未發(fā)現(xiàn)明顯趨勢(shì)性變化，位移累積變化過(guò)程線如圖3所示。

3.2 滲壓監(jiān)測(cè)

從滲壓和地下水位過(guò)程線看，堤頂測(cè)壓管水位與黃河水位呈現(xiàn)良好的相關(guān)性，如圖4、5所示。洞內(nèi)地下水位較洞軸線測(cè)壓管水位低，水位高程在施工階段基本維持在35.2 m左右。

3.3 振動(dòng)觀測(cè)

隧洞爆破施工選用2#巖石乳化炸藥，炸藥總量一般在2～4箱左右（48～96 kg）。從目前觀測(cè)資料來(lái)看，實(shí)測(cè)的振動(dòng)波形具有典型的爆破振動(dòng)特性，波幅衰減較快，振動(dòng)持續(xù)時(shí)間較短。測(cè)點(diǎn)主振頻率集中在100Hz以下，峰值振動(dòng)速度數(shù)值較小。如大堤迎水坡V1、V3測(cè)點(diǎn)在第四循環(huán)質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度接近1.5 cm/s，后逐漸下降至0.7 cm/s左右，如圖6、7所示。測(cè)點(diǎn)主振頻率和峰值振動(dòng)速度主要受地質(zhì)條件和裝藥量影響，巖體堅(jiān)硬完整、測(cè)點(diǎn)距震源距離較近測(cè)值會(huì)相應(yīng)增大。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)南水北調(diào)東線穿黃隧洞爆破施工前后對(duì)大堤位移、滲壓和振動(dòng)的監(jiān)測(cè)資料的階段分析，初步了解了爆破對(duì)黃河大堤的影響程度。參照國(guó)家爆破安全規(guī)程相關(guān)規(guī)定，隧洞爆破施工對(duì)大堤振動(dòng)影響較小，大堤位移和滲壓未見(jiàn)明顯突變和較大的趨勢(shì)性發(fā)展。

截至2009年9月，穿黃隧洞爆破施工已順利穿越黃河大堤，通過(guò)對(duì)大堤監(jiān)測(cè)設(shè)施的觀測(cè)和資料分析，為爆破施工單位優(yōu)化爆破方案、加強(qiáng)爆破參數(shù)控制提供了重要參考依據(jù)，確保了黃河大堤安全和隧洞開(kāi)挖的順利施工。