试谈收敛计在地下工程原型断面围岩位移监测上应用

论文导读：卷尺收敛计未来发展趋势与经济效益（一）提高精度。随着围岩环境安全要求越来越高，以往钢尺张力靠机械对正存在误差，精度已不再适应测量要求，极有必要对加载张力精度的提高进行研究。（二）采用球铰结构。球铰定向有利于仪器的大倾角量测，同时作为整体系统设计更加牢固不易变形。

(三)增大测量量程。随着监测断面和跨

摘 要：厄瓜多尔索普拉多拉水电站进场交通洞及厂房工程具有工程量大、地质结构复杂、围岩不稳定、地下渗水严重等特点。洞室表面收敛位移的量测对评价洞室稳定性和确定结构最佳衬砌时段都有指导作用，收敛计是专门用来测定洞室原型断面围岩位移的量测仪器。本文介绍了尺式收敛计在监测围岩位移方面的应用，并对尺式收敛计发展趋势与经济效益做了分析。
关键词：安全监测；收敛计；围岩位移；收敛标点；误差；发展趋势
1674-7712 （2014） 04-0000-02
一、概述
厄瓜多尔保特—索普拉多拉水电站为径流式电站，采用引水式开发，没有拦河闸（坝），利用地下互联室直接接上一梯级电站保特-莫里诺水电站尾水，通过有压引水隧洞、压力管道向地下厂房机组供水发电。电站设计引用流量150m3/s，装机3台，总装机容量487.8MW，多年平均年发电量2807GWh。工程区地震基本烈度为Ⅷ度。该工程属于Ⅱ等大（2）型工程，主要建筑物级别互联室、引水水洞、地下厂房和尾水隧洞等为2级。

二、收敛监测的目的及作用

索普拉多拉水电站进场交通洞在开挖过程中会出现两种情况：一是岩体自身坚硬完整，则围岩稳定；另一种是岩性软弱，地质构造发育，使洞周围切应力增大，将导致围岩发生较大位移或松弛若再迭加其他不利因素将出现塌方或洞体破坏。收敛位移的量测是洞室工程现场监测中常用的策略，它可以了解围岩和衬砌的变化形态，判断围岩压力的类型，通过对收敛值分析计算来推算最大位移，达到研究工程围岩及支护的变化规律，以准确地指导设计和施工。

三、收敛监测策略及收敛计的使用

(一)收敛计基本原理及读数

其原理是利用机械传递位移的策略，将两个基准点间的相对位移转变为两点间距离的两次读数差。

(二)收敛计的选型

1.机械式收敛计的优缺点

20世纪80年代以来，国产大部分收敛计主要以机械式结构为主，整体结构密封性差，仪器整体自动化程度低，微调部分大多采用30mm百分表读数，读数时需要将大、小指针所在的刻度值相加，读数不直观易造成视觉误差且百分表损坏率高，加上收敛计结构设计不合理，收敛计计身较长增加了钢尺扰度。

2.数显式收敛计的发展

数显式收敛计目前已成为国内收敛计发展的方向，它是一种简单、方便、实用、小巧的仪器，结构设计更合理，操作简单、读数直观、测试精度高、稳定性能好，能满足地下工程恶劣环境的监测要求，已得到广泛应用。

四、收敛标点制作、埋设及保护措施

(一)收敛标点的制作

对于收敛标点前面的挂环，最好使用比较细而却有一定硬度的圆环，这样收敛钢尺的挂钩比较容易挂上圆环。特殊情况下，圆环的材料可用比较粗的电焊条内芯制作，把电焊条外表砸碎，露出内芯后，把它缠绕在圆形钢管上，形成圆环，对于圆环大小可根据收敛钢尺的挂钩大收敛计在地下工程原型断面围岩位移监测上的应用论文资料由论文网www.7ctime.com提供,转载请保留地址.小调整，一般来说圆环直径宜选取Φ65mm，把圆环焊接在钢筋上，收敛标点就完成了。对于钢筋直径的选择，最好用Φ20mm的螺纹钢筋（如图3所示），这样即可保证收敛标点的强度，钢筋长度150mm～250mm为宜，可以用冲击钻来钻孔，在国外一般要敛计钻孔深度30cm。

(二)收敛标点的埋设

一般要敛标点杆件深入围岩内部，外露50～60mm，埋杆长度约150mm～250mm，可用冲击钻打孔埋设，孔内填入水泥砂浆或锚固剂，注意在岩壁打孔时，空口高程、桩号要一致，围岩两侧安装标点时圆环面要垂直洞室走向安装，顶拱标点圆环面垂直于该监测断面。

(三)收敛标点的保护

收敛标点埋设时距开挖的掌子面很近，为确保标点不受岩粉、油污及爆破飞石撞击破坏，对标点采取以下保护措施：
1.钻孔保护：在安装收敛标点处先打直径100mm，深50mm的孔，再在孔内钻孔安装收敛标点，这样即可以保护收敛标点不被爆破飞石破坏，也可以保护在以后的施工过程中避开收敛标点被机械、钢筋、钻机等撞坏，缺点是费时且保护孔施工不方便。
2.安装保护罩、保护板（如图4所示）。保护板最好用直径大一些的钢管，从中间剖开，形成的保护板，在钢管后焊接一定长度的钢筋，在收敛标点前面钻孔安装，收敛标点在喷射混凝土前一定要预先保护，比如用盒子、薄膜包裹布片、标点外露部分抹黄油和其他的保护措施进行防护，用小红旗做标记，避开喷射混凝土时损坏标点。

五、影响收敛监测成果的因素

观测过程中有的误差可以改善避开，有的因施工干扰无法清除，笔者认为，影响收敛观测成果的因素可以分为以下几类：

1.收敛标点安装滞后，将会损失最初的围岩收敛值。

2.爆破飞石撞击、机械震动对标点的破坏。

3.坏境条件及对温度的影响。

4.操作技术上的人为误差，如：收敛值相差较远。

七、钢卷尺收敛计未来发展趋势与经济效益

（一）提高精度。随着围岩环境安全要求越来越高，以往钢尺张力靠机械对正存在误差，精度已不再适应测量要求，极有必要对加载张力精度的提高进行研究。
（二）采用球铰结构。球铰定向有利于仪器的大倾角量测，同时作为整体系统设计更加牢固不易变形。

(三)增大测量量程。随着监测断面和跨度的不断增大，测量量程的增大也将成为必定。

（四）采用电动张紧机构。电动张紧机构可提高仪器的自动制约能力，大大减少操作工作人员的工作强度，缺点是不方便携带。
（五）选用新型材料。收敛计制造采用最新科技材料和新化学处理策略增强防腐能力，保证强度，减轻重量。
总之，结构新颖，操作简便，测量精度高，体积小重量轻是未来收敛计的发展方向，研制出性能更加优异的收敛计是大势所趋。
八、结束语
索普拉多拉水电站进场交通洞收敛量测工作持续数个月，各典型断面爆破前后均量测一次，当每次爆破开挖岩体时监测断面围岩位移量均突变增大，极有规律，证明钢卷尺收敛计的可靠性。收敛计是围岩变形的设备中较为简单，方便实用的仪器。结构新颖、操作简便、测量精度高、体积小重量轻是其发展趋势。性能更加优异的收敛计将为施工质量，优化支护参数，降低施工成本，提高安全论文导读：生产水平有重要作用。高江（1985.05-），云南曲靖人，葛洲坝集团试验检测有限公司技术负责人，大学本科，助理工程师，研究方向：大坝安全监测；周天荣（1988.05-），女，湖北黄冈人，葛洲坝集团第二工程有限公司科长，大学本科，助理经济师，研究方向：工程造价。上一页12
生产水平有重要作用。
[作者简介]高江（1985.05-），云南曲靖人，葛洲坝集团试验检测有限公司技术负责人，大学本科，助理工程师，研究方向：大坝安全监测；周天荣（1988.05-），女，湖北黄冈人，葛洲坝集团第二工程有限公司科长，大学本科，助理经济师，研究方向：工程造价。