作者：张毅
1、工程概况
大伙房水库输水（二期）工程输水隧洞位于辽宁省抚顺市南郊、浑河南岸，长约29. lkm，纵坡坡降1. 15‰，设计为有压隧洞。隧洞进口位于大伙房水库左岸，底板高程98. 0m，洞线穿越地层主要为太古代花岗质片麻岩、中生界侏罗系小东沟组和白垩系梨树沟组、燕山晚期侵入岩、新生界第四系及人工堆积物。隧洞埋深较浅，一般在30 - 80m之间，外水压力不大，沿线穿越河谷共16处，其中以东洲河谷和塔峪河谷最宽，两处均采用钢管连接。
隧洞开挖断面为马蹄形，衬砌后为圆形，成洞洞径6. 0m。采用新奥法施工，开挖初期采用锚杆、钢筋网、喷射混凝土联合支护；后期永久衬砌，根据围岩实际情况，Ⅱ、Ⅲ类围岩采用普通钢筋混凝土，Ⅳ、V类围岩采用无黏结预应力钢筋混凝土，隧洞与钢管连接部分及与支洞交叉部分采用钢衬。
2、安全监测系统布置
为了及时掌握压力隧洞运行情况，沿洞线布设了13个测站，埋设了三点位移计、界面土压力计、渗压计、钢筋计、无应力计、应变计、锚索测力计和测缝计等，对围岩收敛变形、围岩荷载、外水压力、衬砌钢筋应力、混凝土应力应变、钢绞线应力和施工缝变形等项目实施监测。具体布置情况见下表。
3、监测资料分析
输水隧洞于2006年6月开工建设，2010年8月建成试通水。首次试通水范围为进口以下6km隧洞，先后经历了进水、稳压、加压和退水4个阶段。2010年9月15日正式通水，至18日隧洞内被水充满，随后洞内一直保持充满状态，11月14日开始试运行。
取施工期-2011年8月中旬的监测资料，对输水隧洞的初期运行情况进行分析。
3.1 取水头部监测资料分析
3.1.1 水位计
首次通水之后，取水头部水位基本保持在130m，2010年9月15日8：00-16日8：00，水位由131. 09m迅速降至99. 06m，反复几次波动后恢复到130rn左右，在之后的几次调试过程中，水位也出现了类似波动现象。自2010年12月19日开始，水位呈缓慢下降趋势，2011年8月，水位降至120m左右，随后开始呈上升趋势。见图2中水位过程线所示。
3.1.2温度计
工程通水前、后，温度汁所测成果分别代表气温和水温。温度计测值呈明显的年周期性规律，各仪器测值变化规律一致，通水前后的最高和最低温度一般发生在8月和3月，且通水后温度变幅有所减小。
3.1.3测缝汁
取水头部建筑物回填体与围岩间的接缝变形1一分稳定，测值无明显季节性变化，最大变幅仅2. 26mm，通水对接缝开度变化无明湿影响，说明回填混凝土和围岩接触良好；施工缝开合度呈年周期性变化，和温度负相关性显著，最大值为7. 65 mm，基本不受通水影响，且无逐年增大的趋势。
3.1.4钢筋计
钢筋应力多与温度呈负相关变化，季节性规律明显。大多数钢筋计在埋设初期受混凝土水化热的影响拉应力较大，最大值不超过14MPa，之后大部分时段处于受压状态。
通水调试对0 +26. 95断面上的钢筋汁基本没有影响。该断面底板14号钢筋计（上下游方向）测值于2007年9月陡增至129. 59MPa，之后一个多月内略有减小，10月又开始增大，2008年5月6H达到最高值234. 52MPa，之后略有减小并进入稳定阶段，保持在200MPa左右，基本上超出了仪器的测量范围。分析可能原因是0 +26. 95断面底板混凝土在浇筑后不久发生开裂，此时混凝土处在持续降温阶段，裂缝继续扩展导致钢筋应力不断增大。2008年5月，随着灌浆完成后，裂缝不再扩展，钢筋应力停止增大，进入稳定阶段。如图1所示。
通水调试对位于头部后端渐变段0 +61. 95断面的钢筋计略有影响。130m高程钢筋应力与水位呈现出负相关的对应关系，在水位迅速下降阶段，钢筋计测值增大，见图2；117m、104m高程钢筋应力与水位呈正相关，测值随着水位的下降而减小；在水位快速上升阶段，各高程钢筋应力则表现出与水位下降阶段截然相反的变化趋势；底板钢筋应力基本没有变化。
3.1.5应变计
混凝土总应变减去无应力应变，即代表由应力引起的应变。各高程测点应力应变均与温度呈一定程度的负相关性，测值在仪器埋设初期略有波动，之后趋于稳定变化。通水凋试阶段对0 +26. 95断面混凝土应力应变基本没有影响；对0 +61. 95断面混凝土应力应变略有影响，其中117m高程以下两个测点变化较明显，与水位变化呈正相关。
0 +026. 95断面底板15号、17号测点埋设初期应力应变较大，其中 17号测点最大正应变达171. 25 μE，见图3，估算混凝土应力已超过3MPa，即已经达到或超过混凝土抗拉极限，15号测点最大正应变165. 96μE，这两点测值与该断面的底板钢筋计监测成果相互
印证。
3.1.6三点位移计
围岩位移大部分发生在开挖后的初期，随着开挖深度逐渐变大，最大测值为7. 44mm，之后基本处于稳定状态，混凝土回填前后变化不大，且不受通水调试的影响；同一测点围岩位移沿深度方向逐渐衰减，说明围岩整体稳定。
3.1.7锚杆应力计
锚杆应力和温度呈负相关，通水调试对锚杆应力无明显影响。最大拉应力出现在2008年1-2月，最大测值136. 08MPa，之后随着两侧混凝土的回填，锚杆应力普遍减小，并趋于稳定，证明回填体和围岩之间结合良好。
3.1.8渗压计
各测点渗压计变化规律比较相似，测值稳定，没有趋势性变化。在通水调试阶段，渗压水位仅有微小的波动，变幅在1m以内，说明头部建筑物防渗性能良好。
3.1.9小结
取水头部各监测项目测值变化符合一般客观规律，测值稳定可靠；相关监测项目相互印证，可信度高。
3.2 隧洞段监测资料分析
隧洞段分为普通衬砌段和预应力衬砌段，预应力衬砌段又分为主支洞交叉段、与钢管连接段。普通衬砌段设有3号测站；预应力衬砌段的主支洞交叉段设有2号、6号、7号、8号、12号、13号测站，与钢管连接段设有4号、5号、9号、11号、14号测站。其中14号测站包括预应力衬砌试验段29+ 077 - 29+ 098．计划试验时间为2007年5月16-2008年8月31日，实际于2008年7月试验。应土建施工的需要，将试验段的临时自动化系统拆除，2010年8月又重新接入了自动化系统。
3.2.1 锚索测力计
预应力衬砌采用无黏结钢绞线后张拉技术，钢绞线锁定之后应力缓慢损失，一段时间后趋于稳定。除27 +600断面钢绞线在锁定约6个月后，应力突然损失40. 49%，之后稳定，其余各测点应力损失率均介于1. 95% - 12. 73%之间，损失较小，在允许范围内，通水调试对钢绞线应力有所影响，但变幅很小，表明钢绞线处于预计的张拉状态，锚固效果良好。
3.2.2测缝计
测缝计埋设初期，受混凝土水化热影响，测值变化较大，最小值为-7.11mm（处于受压状态），最大值为4. 56mm，之后趋于稳定，与温度呈负相关，具有一定的年周期性，基本不受通水调试的影响。
29 +088断面在2007年8月初受预应力衬砌张拉试验影响，45°、90°、270°测点处测值变大，且90°测点测值有继续增大的趋势，见图4，需要引起注意。
3.2.3钢筋计
如图5所示，钢筋应力普遍受温度影响，基本与温度呈负相关性，埋设初期受混凝土水化热影响测值变化较大；环向钢筋受预应力张拉影响较大，张拉前主要为拉应力，张拉后以压变反应为主，测值明显降低，之后趋于稳定变化；纵向钢筋受预应力张拉影响较小，张拉后测值升高，基本处于拉伸状态。通水调试对环向钢筋影响较大，对纵向钢筋影响相对较小，通水后环向钢筋应力有所增大，纵向钢筋应力有所减小，退水后测值基本恢复到原来水平。
钢筋计最大拉应力值为169. 70MPa，未达到钢筋的抗拉极限；最大压应力值为- 99. 01 MPa。
3.2.4应变计
隧洞段仅预应力试验段衬砌混凝土中设有无应力计，但由于浇筑时间不同，无法计算应力应变，故对混凝土总应变和自生体积变形分开进行分析。
混凝土总应变主要受温度变化影响，与温度呈正相关性，埋设初期受混凝土水化热影响，测值较大，之后逐渐降低趋于稳定变化，总体上为负值，且各处应变分布较为均匀，未见有局部集中现象；随着预应力张拉，环向应变减小，纵向、径向应变增大；通水后，环向应变明显增大，纵向应变相对稳定，与钢筋应力变化规律一致。
29 +082.3断面270°测点，受通水影响，衬砌混凝土环向总应变显著变化，如图6所示。
201 1年8月21日测值达566. 17μE，且有继续增大趋势，需要引起注意，加强观测。
无应力计测值与温度呈正相关变化，测值稳定，无异常。
3.2.5钢板计
如图7所示，钢板计测值与温度呈正相关变化，受通水过程影响显著，水位升高，钢板应力增大，最大值51. 70MPa。
3.2.6土压力计
土压力计埋设在衬砌与围岩的结合面处，用于观测结合面的结合状况。埋设初期受混凝土水化热的影响，土压力计测值有向压应力发展的趋势，最大压力值-0. 75MPa。土压力计总体上测值较小，在0.40MPa以内，受预应力张拉和通水调试的影响很小，测值变化平稳，变幅微小，说明衬砌基本不受外力。
需要注意的是29 +082.3断面45°测点土压力有继续增大的趋势，运行期需加强观测。
3.2.7三点位移计
三点位移计测值微小，变化稳定，通水前后变幅很小。
3.2.8渗压计
各渗压计测值变化规律基本一致，埋设初期渗压计测值微小，基本处于无压状态，通水调试前后，各测点先后达到最大测值，之后趋于稳定，最大外水压力259. 6lkPa，目前为止，外水压力未见明显的趋势性变化。
3.2.9小结
总体来看，输水隧洞施工结束后，各测点变化规律良好，测值稳定；通水调试对衬砌混凝土应变、钢筋应力、钢板应力、围岩压力等监测项目有不同程度的影响。
4、输水隧洞运行状态分析
从以上资料分析可以看出，输水隧洞运行状况普遍受到温度、围岩压力、地下水等客观环境因素的影响，同时也受预应力衬砌张拉、通水调试等主观因素的影响。
监测资料反应，取水头部及输水隧洞总体上运行稳定，各部位防渗性能良好，与周围岩体结合牢固，受外力较小；施工缝开合度呈季节性变化，没有明显的趋势性发展；施工结束后，预应力衬砌段钢绞线应力逐渐趋于稳定，处于有效张拉状态，同时预应力张拉对各结构部位的影响亦随之稳定；衬砌混凝土应变、钢筋、钢板应力等受通水调试影响较大的项目，在运行期需要加强监测，特别是在运行工况有所改变的情况下。
头部0 +26. 95断面底板混凝土应变及钢筋应力监测资料表明，该部位底板于浇筑后不久便发生开裂，随着后期灌浆的完成，裂缝不再扩展，进入稳定状态，运行期需要对类似的薄弱部位加强监测；另外，对于实测数据分析过程中提到的个别测值有趋势性变化的测点，在运行期建议加强观测，予以关注。
5、结语
大型隧洞、地下管道（输送水、油、热力、燃气等）工程建成投运后，受内力、外因影响，结构往往会发生一定的变化，但由于深埋于地下，很难直观地掌握其运行情况。通过在关键部位埋设监测仪器，建立自动化安全监测系统，定时采集、及时分析各项监测数据，将工程运行状态与各影响因子之问建立联系，从而把握住关键因素，为确保工程安全运行提供依据，同时可以对反馈设计、指导施工、辅助管理起到很好的作用。
6【摘要】
大伙房水库输水（二期）工程输水隧洞为浅埋有压隧洞，穿越大型河谷段采用钢管连接，沿线布设了各类仪器，设监测站，建立了自动化安全监测系统。通过采集、整理、整编、分析工程施工期、通水调试阶段及运行初期的监测资料，及时了解、掌握输水隧洞的运行情况，从而为工程的运行调度、维护检修提供可靠的依据。
