高年 廣東水電二局股份有限公司

近年來，水資源配置工程建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，通過充分調(diào)度水資源滿足不同地區(qū)的用水需求，但受地形以及地勢(shì)的限制，水資源配置工程施工難度較大。針對(duì)這一問題，環(huán)北部灣廣東水資源配置工程項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段，明確其工程目的為解決周圍區(qū)域水資源短缺問題，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工布置、TBM選型等角度出發(fā)，從施工風(fēng)險(xiǎn)防范、設(shè)計(jì)優(yōu)化、工期、投資控制等方面進(jìn)行分析，確定高州—鶴地輸水干線合江支洞，并將其作為廣東茂名市廣東水資源開發(fā)試驗(yàn)段[1]。試驗(yàn)段位于高鶴輸水干線穿越化州市合江鎮(zhèn)段的北側(cè)5km處，支洞口位于合江閘壩上游6km的凌江右岸山洼地[2]。合江支洞主要作為主洞盾構(gòu)設(shè)備步進(jìn)、出渣及進(jìn)料通道，同時(shí)兼顧作為處理主洞斷層破碎帶的備用通道。施工主要針對(duì)隧道的開挖、支護(hù)展開研究，將開挖和支護(hù)并作一個(gè)方案編制，闡述開挖后的安全處理及工藝流程。針對(duì)該工程項(xiàng)目特點(diǎn)，開展對(duì)該試驗(yàn)段隧道斷面測(cè)量方法的研究。

1.環(huán)北部灣廣東水資源配置工程概況

以環(huán)北部灣廣東水資源配置工程為例，針對(duì)其試驗(yàn)段開展隧洞斷面測(cè)量方法的應(yīng)用研究。該項(xiàng)目合江支洞沿線主要為低山丘陵，高程為 32m～100m。進(jìn)口源為采石場(chǎng)，目前已停采，現(xiàn)場(chǎng)堆積有砂堆、碎石等，地面高程約32～339m，開挖面基巖裸露，采石邊坡清晰可見，邊坡傾角約60～75度，堆有碎石等，洞臉前部為一沖溝，被開辟為魚塘，目前已干涸，僅局部存有積水，地面高程34～36m，中間段為山坡，高程約70～100m，在尾部為溝谷山塘，高程為35～40m[3]。進(jìn)口段(0～0+025m)為原采石場(chǎng)開挖邊坡，坡度較陡，約為60～70°，地面堆積有碎石?？紫逗畬臃植荚跍系讻_坡積層中，局部分布于山坡兩岸及剝蝕丘陵-山區(qū)表層的第四系松散堆積物，含水量和水位隨季節(jié)變化增大?；鶐r裂隙水多分布于變質(zhì)砂巖風(fēng)化帶，主要的含水層為斷層破碎帶和風(fēng)化破碎巖石，隔水層為千枚巖類軟巖及變質(zhì)砂巖的微新巖體。在支洞西側(cè)400m 處發(fā)育有泉水Q1，經(jīng)與村民了解，該泉水位于魚塘底部，豐水期不顯露，枯水期魚塘水干后發(fā)現(xiàn)有泉水涌出，可供下游魚塘水體平衡。F1斷層溝谷發(fā)育有泉水Q2，流量未知，常年有水。

2.試驗(yàn)段隧洞斷面測(cè)量

2.1 測(cè)量儀器設(shè)備安裝埋設(shè)

試驗(yàn)段隧洞斷面測(cè)量的設(shè)備包括滲壓計(jì)、測(cè)縫計(jì)等。在安裝埋設(shè)滲壓計(jì)時(shí)，需要周圍50m范圍內(nèi)所有灌漿工作完成后，才能夠安裝測(cè)量設(shè)備。在儀器本身檢測(cè)后，將其放入水中，浸泡2小時(shí)以上，直到達(dá)到飽和狀態(tài)，徹底清除透水石里面的氣泡[4]。選擇的飽和濾沙袋直徑應(yīng)為20cm。在事先設(shè)定的位置上鉆集水孔，孔深度為1m。滲壓計(jì)安裝埋設(shè)示意圖如圖1所示。

圖1 滲壓計(jì)安裝埋設(shè)示意圖

測(cè)縫儀本標(biāo)段分別埋設(shè)在基巖與混凝土交界處和兩塊混凝土接縫面?；鶐r表面測(cè)縫儀埋設(shè)基巖和混凝土的粘接面時(shí)，采用鉆孔法在巖石上鉆孔，要求孔徑大于90mm、深度為0.5m。利用水泥砂漿填充孔洞，使其具有微膨脹性，將帶伸長桿的套管推入孔洞，使管口與孔口齊平。在此基礎(chǔ)上，在螺孔上涂抹潤滑油，用棉線填充筒體，并擰緊蓋子。待混凝土澆筑時(shí)進(jìn)行測(cè)縫儀的埋設(shè)[5]?；鶐r測(cè)縫儀安裝示意圖如圖2所示。

圖2 基巖測(cè)縫儀安裝示意圖

在完成對(duì)各個(gè)測(cè)量儀器設(shè)備的安裝埋設(shè)后，需要對(duì)其埋設(shè)偏差進(jìn)行檢測(cè)，確保埋設(shè)位置不會(huì)影響到后續(xù)測(cè)量精度。測(cè)量儀器設(shè)備安裝埋設(shè)允許偏差表如表1所示。

根據(jù)表1中的內(nèi)容，在確保各個(gè)測(cè)量儀器設(shè)備安裝埋設(shè)位置偏差均在允許范圍內(nèi)，進(jìn)行后續(xù)測(cè)量工作。

表1 測(cè)量儀器設(shè)備安裝埋設(shè)允許偏差表

2.2 設(shè)置隧洞斷面觀測(cè)頻次

在完成對(duì)各個(gè)測(cè)量設(shè)備的安裝后，按照設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的觀測(cè)頻率開展測(cè)量。在開展充水試驗(yàn)之前，除監(jiān)測(cè)試驗(yàn)段隧洞斷面的收斂情況以外，其余監(jiān)測(cè)內(nèi)容均在埋設(shè)后的24小時(shí)內(nèi)完成兩次測(cè)定。埋設(shè)一周內(nèi)每天一次，之后一周一次。收斂監(jiān)測(cè)的檢測(cè)頻率表如表2所示。

針對(duì)試驗(yàn)段隧洞段斷面周邊位移以及拱頂下沉量的測(cè)定，其頻率除需要滿足表2中記錄的內(nèi)容外，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)其位移變化速率，對(duì)觀測(cè)頻率進(jìn)行調(diào)整。

表2 收斂監(jiān)測(cè)的檢測(cè)頻率表

2.3 隧洞斷面測(cè)定與測(cè)量誤差控制

在測(cè)量的過程中，當(dāng)觀測(cè)儀器選型、檢驗(yàn)、埋設(shè)安裝正常實(shí)施后，儀器觀測(cè)成為監(jiān)測(cè)工作的最重要一環(huán)。如果觀測(cè)工作不仔細(xì)認(rèn)真、不按觀測(cè)規(guī)程操作，觀測(cè)時(shí)易產(chǎn)生人為誤差，導(dǎo)致獲取的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)失真，測(cè)點(diǎn)位置建筑物的真實(shí)信息無法及時(shí)反映，為建筑物的安全運(yùn)行留下隱患，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危及工程安全。為確保測(cè)量質(zhì)量，按照下述內(nèi)容進(jìn)行誤差控制：第一，保證所使用的觀測(cè)儀表處在良好的工作狀態(tài)中。按照觀測(cè)部位及觀測(cè)工作量，進(jìn)行觀測(cè)儀表的配置。每臺(tái)儀表嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行標(biāo)定，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)時(shí)對(duì)觀測(cè)儀表進(jìn)行精心保護(hù)，防碰、防潮及輕拿輕放，并保證每次觀測(cè)時(shí)均在其有效使用期內(nèi)，確保觀測(cè)儀表的可靠性及良好工作狀態(tài)。第二，編制施工期觀測(cè)規(guī)程。在施工期間，按照技術(shù)規(guī)范、設(shè)計(jì)文件和監(jiān)督要求，對(duì)已埋設(shè)的觀測(cè)設(shè)備進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，并將原始觀測(cè)數(shù)據(jù)全部記錄整理，并對(duì)其進(jìn)行初步分析，每月向監(jiān)理單位報(bào)告。如果監(jiān)理人提出的測(cè)量數(shù)據(jù)有異?；蛐枰┕べY料，應(yīng)對(duì)某些設(shè)備進(jìn)行增測(cè)，并根據(jù)監(jiān)理人的要求，及時(shí)提供已整理好的觀測(cè)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，避免誤差，數(shù)據(jù)處理，分析，反饋。如果發(fā)現(xiàn)有任何不正常的現(xiàn)象，應(yīng)立即查明原因，在解決監(jiān)控程序或監(jiān)控裝置出現(xiàn)問題后，應(yīng)口頭通知，24小時(shí)之內(nèi)，書面匯報(bào)，并按監(jiān)理人的要求，添加相應(yīng)的監(jiān)測(cè)次數(shù)。

在測(cè)量過程中若有異常讀數(shù)，則立即進(jìn)行復(fù)測(cè)或分析其因素，并作好記錄和說明?，F(xiàn)場(chǎng)常見的觀測(cè)數(shù)據(jù)偏差的簡單判別方法是：將該數(shù)據(jù)與以往數(shù)據(jù)相比，在不發(fā)生明顯改變的情況下，影響參數(shù)的變化率通常不會(huì)太大。理由是參數(shù)的變化很大，但是影響參數(shù)的變化超過了其合理范圍，可以立即進(jìn)行復(fù)測(cè)和分析，使誤差降到最小。

3.測(cè)量效果分析

為實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量效果的分析，選擇將測(cè)量精度作為指標(biāo)，在試驗(yàn)段隧道斷面上選擇5個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別為CD#1、CD#2、CD#3、CD#4和CD#5，對(duì)測(cè)點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果的精度進(jìn)行計(jì)算：

式中，M表示斷面測(cè)量誤差；m表示測(cè)量中邊長中誤差；S 表示邊長；K表示隧洞頂點(diǎn)距地面的高度；γ表示水平夾角。根據(jù)上述公式，計(jì)算得出五個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量誤差。已知，根據(jù)環(huán)北部灣廣東水資源配置工程要求，對(duì)于隧洞斷面測(cè)量的誤差不得超過±5.00mm，根據(jù)這一要求，將五個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量誤差記錄，并記錄如表3所示。

表3 隧洞斷面測(cè)量結(jié)果誤差記錄表

從表3中記錄的數(shù)據(jù)可以看出，利用本文上述提出的測(cè)量方法對(duì)該試驗(yàn)段隧洞斷面測(cè)量時(shí)，五個(gè)測(cè)點(diǎn)上的測(cè)量誤差均小于規(guī)定要求的±5.00 mm，精度均符合要求。因此，通過上述得出的結(jié)果能夠證明，本文提出的測(cè)量方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)隧洞斷面高精度測(cè)量。

4.結(jié)束語

通過本文上述論述，針對(duì)環(huán)北部灣廣東水資源配置工程試驗(yàn)段的隧洞斷面，提出一種全新的測(cè)量方法，并通過對(duì)測(cè)量效果分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)該測(cè)量方法有效性的檢驗(yàn)。采用新的測(cè)量技術(shù)，可以將測(cè)量誤差控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)，為以后的工作做準(zhǔn)備。但本次研究設(shè)置的測(cè)點(diǎn)較少，今后在時(shí)間和條件允許的前提下，可增加測(cè)點(diǎn)數(shù)量，通過比較更多的測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)誤差，以確保此次研究成果的可信程度。