左右岸灌溉渠首工程监测方案

湖南省涔天河水库扩建工程左右岸灌溉渠首工程左右岸灌溉引水隧洞及左岸灌溉洞进口交通洞施工期洞内变形观测施工方案（渠首【2015】技案022号）批准：审核：编制：中国水利水电第八工程局有限公司涔天河水库扩建工程左右岸灌溉渠首工程项目部2015年9月1目录一、工程概述.................................................................................................2二、编制依据.................................................................................................4三、检测目的和意义.....................................................................................4四、观测方法…………………………….....................................................5五、监测点点位精度分析……………………………...................................7五、六、观测信息反馈与预报……………………………...........................92一、工程概述涔天河水库扩建工程坝址位于湘水支流潇水上游涔天河峡谷出口处，坝址位于永州市江华瑶族自治县东田镇境内，下距东田镇和江华县城分别为3km和12km。本工程是以灌溉、防洪、向湘江下游长株潭河段补水为主，兼顾发电、航运等综合利用的大型水利水电工程。水库正常蓄水位为313.0m，总库容为15.1亿m³。枢纽工程由钢筋混凝土面板堆石坝、泄洪洞、放空洞、发电引水洞、电站厂房和灌溉渠首工程等主要建筑物组成。本工程主要为左右岸灌溉渠首工程(含左右岸灌溉引水隧洞及左岸灌溉引水隧洞进口交通洞工程）。根据本坝附近地形及左、右灌区分布情况，渠首位置布置在库内距大坝500m位置，分别为左右灌区取水。根据灌溉要求，渠首采用分层取水方式，圆形有压隧洞引水，进水口底板高程275.0m，隧洞直径3.5m。左右岸灌溉渠首引水进水口为独立布置进水口，按灌溉面积确定为2级主要水工建筑物，库区左右岸灌溉洞属引水系统建筑物，级别降低一级，为3级主要水工建筑物。右岸灌溉引水隧洞渠首取水位置位于库内距大坝约500m处，灌溉引水隧洞出口接右岸渠首电站，为减少进出口开挖工程量，加快施工进度，节省工程投资，灌溉引水隧洞轴线布置尽可能与地形及岩层走向正交，隧洞进口与出口间以直线相连，总长823.0m。渠首电站与灌溉引水洞之间用钢岔管连接。引水隧洞由进口段、渐变段、钢筋砼衬及挂网喷锚平洞段、钢岔管段和钢支管段等组成。引水隧洞末端接右岸渠首电站，由于渠首电站划入灌区，以钢岔管为界，钢岔管上游部分归入枢纽工程，岔管及岔管下游部分归入灌区工程。灌溉引水洞进口段从桩号0+000.00至0+015.55m，全长15.55m，为钢筋混凝土结构；渐变段从桩号0+015.55至0+025.55m，全长10.0m，为方变圆渐变，中心线高程276.75m，起点截面尺寸3.5×3.5m，3末端截面尺寸φ3.5m，钢筋砼衬砌厚度0.6m；平洞段从桩号0+025.55至0+823.00m，全长797.45m，为平面直段，纵坡i=0.207%，中心高程276.75～275.10m。其中，Ⅱ类围岩（桩号0+164.55～0+511）全长346.45m，采用挂网喷锚支护，喷C20砼厚度为0.1m，该段内径4.1m；Ⅲ、Ⅳ类围岩（桩号0+025.55～0+164.55、0+511～0+739）总长367m，该段内径3.5m，采用钢筋砼衬砌，衬砌厚度为0.4m；Ⅴ类围岩（桩号0+739～0+823.00）全长84m，该段内径3.5m，采用钢筋砼衬砌，衬砌厚度为0.59m，此段还新增1cm厚压力钢管。左岸灌溉引水隧洞渠首取水位置位于库内距大坝约500m处，灌溉引水隧洞出口接左岸渠首电站，为减少进出口开挖工程量，加快施工进度，节省工程投资，灌溉引水隧洞轴线布置尽可能与地形及岩层走向正交，全长887.79m。渠首电站与灌溉引水洞之间用钢岔管连接，以钢岔管为界，岔管上游部分归入枢纽工程，岔管及岔管下游部分归于灌区工程。进口段从桩号0+000.00至0+015.55m，全长15.55m，为钢筋混凝土结构；渐变段从桩号0+015.55至0+025.55m，全长10.0m。为方变圆渐变，中心线高程276.75m，起点截面尺寸3.5×3.5m，末端截面尺寸φ3.5m，钢筋砼衬砌厚度0.6m；平洞段从桩号0+025.55至0+887.79m，全长862.24m，在桩号0+026.87处开始第一个平面转弯，转弯半径20m，转角64.86°，后接直线段。在桩号0+649.18处开始第二个平面转弯，转弯半径200m，转角26.5°，再接直线段至桩号0+887.79，隧洞纵坡i=0.2%，中心高程276.75～275.10m，该段内径3.5m。Ⅲ、Ⅳ类围岩（桩号0+025.55～0+253.55、0+289.55～0+733.55）总长672m，采用钢筋砼衬砌，衬砌厚度为0.4m；Ⅴ类围岩（桩号0+253.55～0+289.55、0+733.55～0+887.79）全长190.24m，采用钢筋砼衬砌，衬砌厚度为0.59m，此段还新增1cm厚压力钢管。至左岸灌溉引水隧洞进口交通洞起于左岸大坝B0-046.35，止于左岸灌溉引水隧洞进口，全长402.28m。由直线段和一个圆弧段及工作桥平顺连接，4圆弧段桩号0+141.64～0+207.64，转弯半径150m，转角25.21°，隧洞出口接工作桥至左岸灌溉洞进口，在隧洞出口设12.28×21m回车坪，回车坪四周设砼挡土墙。交通洞采用城门洞型式，考虑该段公路仅做运行期检修通道，路面宽度按单车道设计，路面净宽3.5m，洞内单侧设排水沟兼作人行道，洞净宽4.3m，洞净高5.5m，洞底高程324.0m。交通洞底板为C30砼路面。二、编制依据1、《混凝土大坝安全监测技术规范》DL/T5178-20032、《国家三角测量规范》GB/T17942-20003、《工程测量规范》GB50026-20074.《土石坝安全监测技术规范》SL551—20125.《水利水电工程施工测量规范》SL52-93；6.其它相关的有关规程、规范及标准。7.本项目的施工设计图纸及技术资料。三、监测目的和意义：由于隧道的地表测区有坡残积、坡崩积、坡洪积及碎土层，下伏基岩为强风化层，且三条隧道内均存在沿软弱夹层，围岩较为破碎，如果不严格控制施工工艺就会容易引起滑坡，塌方。鉴于洞内开挖施工安全，我部在左岸灌溉洞进口交通洞的开挖断面左右拱肩、拱肩以下3m处及拱顶部位布设变形观测点（隧道开挖时，原则上每50米布设一个监测断面，如遇到危险围岩必须增设监测断面），监控山体实时变化，给隧道施工提供动态数5据，因此实施隧道信息化动态施工控制，既能达到安全快速施工，又能节省工程造价的目的，且具有如下重要的意义：（1）通过施工和变形监测进行信息反馈及预测预报，优化施工组织设计，指导现场施工，确保隧道施工的安全与质量和工程项目的社会、经济和环境效益。（2）在施工过程中对前进的开挖工作面附近围岩的岩石性质、状态进行目测，掌握围岩动态，以及围岩的施工力学性能，了解支护结构在不同工况时的受力状态和应力分布，及时改进支护，对围岩稳定性、安全性作出评价来指导现场施工。（3）验证支护结构型式、支护参数的合理性，对支护结构、施工方法的合理性及其安全性作出评价及建议，为确定二次支护时间提供依据。（4）为修改变更设计、调整施工方法提供科学依据。（5）有效地避免塌方等工程事故。四.观测方法：（1）洞内变形观测：采用瑞得NTS-822R³X全站仪采集数据，洞内每个断面上布设5个收敛观测监测点，通过测量收集变化情况，来评定洞内稳定性，研究洞内围岩及支护的变形发展规律。监测点点位布置在左右拱肩、拱肩以下3m处及拱顶部位用钻机打孔40CM深，Ø25的钢筋锚固40CM，外露10CM。6（2）洞内垂直位移观测：采用瑞得NTS-822R³X全站仪采集每个监测点的高程，通过比对分析每个监测点的高程变化来评定洞内稳定性。在左右拱肩及拱顶部位处用钻机打孔40CM深，Ø25的钢筋锚固40CM，外露10CM,外露部分焊接5*5的角钢，角钢的一面垂直朝向控制点，面向控制点的那一面贴上反光标识，便于观测。每次观测都选择在早上十点到十一点之间进行，观测时要记录气压和温度，观测过程要一次完成，若中途出现错误要重新观测。若变形量逐渐增大时，要及时加设变形观测点以监控变形范围；观测过程中，每个观测点都要用正倒镜法观测两个测回，取测量中数；观测数据要及时整理，比较位移变化量。左岸灌溉洞进口交通洞及左右岸灌溉引水隧洞监测点布置位置如下图所示：左岸灌溉洞进口交通洞与左右岸灌溉引水隧洞洞内收敛观测测点布置左岸灌溉洞进口交通洞与左右岸灌溉引水隧洞洞内垂直位移监测测点布置7（3）观测频率：每个测点测取读数的频率不少于规范要求，同时要满足工程需要(见表1)。观测过程中若遇围岩变形速率较快时，测量频率应在规范规定的基础上加密。表1量测频率表序号项目名称量测间隔时间1～15天16天～1月1～3月3个月以后1地质及支护状况观察每次爆破后进行2周边位移、拱顶下沉1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月（5）观测数据整理：第一次获得变形点初始值后，要严格按照测量频率观测变形点，观测完成后要及时整理数据，统计位移变化值，按月上报观测数据。左岸灌溉洞进口交通洞与左右岸灌溉引水隧洞完成后要整理变形点变形曲率。五.监测点点位精度分析：左岸灌溉洞进口交通洞与左右岸灌溉引水隧洞比较，左岸灌溉洞进口交通洞洞长351.5m，全段为平洞；左岸灌溉引水隧洞洞长887.79m，纵坡0.2%;右岸灌溉引水隧洞洞长为823，纵坡0.207%；假设垂直位移高程控制点都以洞口加密控制点引点，隧洞中段控制点为最弱点，因此以左岸灌溉洞进口交通洞中段控制点来分析精度，监测断面布设间距为50m，每两条监测断面中间布设一个高程控制点。仪器精度说明：型号：瑞得NTS-822R³X全站仪有棱镜测距标称精度：±（2+2*10-6*D）mm8无棱镜测距标称精度：±（2+2*10-6*D）mm测角精度：2″1.洞内监测高程控制点点位精度分析：（1）测距中误差：mmnpddms25.0162225.02式中:d—水平距离较近，取仪器测距固定误差2mmP—距离测量的先验权，21Dmp，Dm按仪器标称精度计算，为2mm。n—测边数四个测回取8（2）单向观测：mmmmzsmZmmvizsh025.2sin)(cos2222222式中：sm—测距中误差取±0.25mmZ—设天顶距70°zm—测角精度2″S—1#泄洪洞为351.5m，洞口投点取其一半175.75mim—仪器高量取误差1mmvm—棱镜高量取误差1mmρ—常数206265（3）双向观测两次测量（洞内垂直位移控制点采用三角高程往返测）mm012.122(单项）hhmm2．监测点光电测距三角高程精度估算9mmmmmRDmSmmviksh25.12cossin22222222222式中:α—垂直角，设左岸灌溉洞进口交通洞控制点与洞顶监测点垂直角为11°sm—无棱镜测距中误差,mmnpddms5.042225.02S—斜边长，设左岸灌溉洞进口交通洞控制点与洞顶监测点水平距离为25m，按洞内坡比推算斜长为25.5mm—垂直角测角中误差，mmnm414.12222ρ—常数206265R—地球曲率半径6369000mkm—大气折光系统测量误差，取0.13im—仪