穿黄大堤安全监测评价分析

何利华，李善岩，郭 宏，张 猛，孙正明

（中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津 300222）

1 工程概况

南水北调东线穿黄隧洞工程位于山东省东平与东阿两县境内。隧洞按100 m3/s设计，为圆形有压洞，内径7.50 m，洞长585.38 m，包括南岸竖井、过河平洞、北岸斜井等。隧洞所处寒武系崮山组和张夏组岩层岩溶及溶隙发育，存在第四系孔隙水、岩溶裂隙水及黄河水“三水相通”问题。

隧洞需穿越黄河主槽及北大堤，出口至大堤外侧约100 m左右的位山脚下。其中，斜井段穿越的位山大堤是黄河下游中段重要险工，大堤临水坡水下部分为人工抛石、水上部分为浆砌块石护坡，坡度较陡，是防洪安全的重要部位。

由于隧洞开挖是在原探洞基础上采用钻爆法施工，考虑到该工程所处位置的重要性和地质条件的复杂性，开挖爆破必须根据观测资料随时调整爆破参数，确保隧洞工程实施时黄河大堤的安全。

自2008年9月27日隧洞爆破施工以来，至2009年9月穿黄隧洞已顺利穿越黄河大堤。通过为期1年的施工观测，对大堤在隧洞爆破施工条件下的运行状态有了初步了解，也为隧洞开挖爆破提供了重要参考依据。

2 监测项目

穿黄大堤安全监测包括位移、渗压以及爆破振动等项目，监测仪器布置如图1所示。

2.1 位移监测

位移监测包括水平位移和垂直位移。水平位移采用活动测斜仪进行观测，垂直位移采用多点位移计进行观测。

2.2 渗压监测

大堤渗压监测采用测压管人工观测，共设3个监测断面，每个监测断面设5个测点，隧洞出口附近设4个地下水位监测点。

2.3 振动监测

大堤质点振动监测设3个监测断面。沿洞轴线布置6个监测点，其中大堤顶上3个测点、堤后3个测点；在大堤迎水坡洞轴线的两侧各布置2个测点。所有测点设2支振动传感器，分别监测竖向振速和垂直大堤轴线的水平向振速。

动孔隙水压力测点共布置4个，其中3个在迎水坡前段、1个在迎水坡中段，采用孔隙水压力计随爆破进行动态观测。

3 监测成果分析

3.1 位移

大堤垂直位移变化值基本在3 mm以内，施工期间位移变化趋势平缓，如图2所示。所有数据基本在大堤自然沉降和观测误差影响范围以内，未因爆破施工产生明显趋势性变化。

大堤水平位移未因洞口开挖爆破施工产生明显突变。新安装的2支测斜管 （I8/I9）和原有测斜管（I1-I7）在爆破施工期间未发现明显趋势性变化，位移累积变化过程线如图3所示。

3.2 渗压监测

从渗压和地下水位过程线看，堤顶测压管水位与黄河水位呈现良好的相关性，如图4、5所示。洞内地下水位较洞轴线测压管水位低，水位高程在施工阶段基本维持在35.2 m左右。

3.3 振动观测

隧洞爆破施工选用2#岩石乳化炸药，炸药总量一般在2～4箱左右（48～96 kg）。从目前观测资料来看，实测的振动波形具有典型的爆破振动特性，波幅衰减较快，振动持续时间较短。测点主振频率集中在100Hz以下，峰值振动速度数值较小。如大堤迎水坡V1、V3测点在第四循环质点峰值振动速度接近1.5 cm/s，后逐渐下降至0.7 cm/s左右，如图6、7所示。测点主振频率和峰值振动速度主要受地质条件和装药量影响，岩体坚硬完整、测点距震源距离较近测值会相应增大。

4 结语

根据南水北调东线穿黄隧洞爆破施工前后对大堤位移、渗压和振动的监测资料的阶段分析，初步了解了爆破对黄河大堤的影响程度。参照国家爆破安全规程相关规定，隧洞爆破施工对大堤振动影响较小，大堤位移和渗压未见明显突变和较大的趋势性发展。

截至2009年9月，穿黄隧洞爆破施工已顺利穿越黄河大堤，通过对大堤监测设施的观测和资料分析，为爆破施工单位优化爆破方案、加强爆破参数控制提供了重要参考依据，确保了黄河大堤安全和隧洞开挖的顺利施工。