雙連拱隧道圍巖監(jiān)控量測在施工中的應用

徐燦然

中鐵二十局六公司，陜西西安 710032

1 概述

隧道施工監(jiān)控量測的目的是為了完善隧道施工設(shè)計與正確指導施工，從而保證隧道工程的安全性和經(jīng)濟性。連拱隧道就是將兩座隧道之間的巖體用混凝土取代，或者將兩座隧道相鄰的邊墻連成整體，形成雙洞相連的結(jié)構(gòu)形式。由于這種結(jié)構(gòu)跨度大，設(shè)計施工技術(shù)較復雜，所以在施工過程中必須進行監(jiān)控量測。

博羅至深圳高速公路楊崗1#隧道為雙洞六車道連拱隧道，起訖樁號為K56+340～K56+603，全長263m，位于直線上，隧道最大埋深約53m，坡度1.968%。隧道穿過丘陵地貌區(qū)，地面標高71m～140.0m，相對高差約65m，設(shè)計隧道底標高71.52m～76.31m，山體植被茂密。隧址區(qū)主要為侏羅系下統(tǒng)金雞組泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、砂巖及其風化層。兩隧址區(qū)地下水類型同為基巖裂隙水，含水層主要為中風化～微風化巖，其余地層為透水層或弱透水層，地下水均無腐蝕性。該區(qū)屬低緩丘陵地貌，第四紀以來的新構(gòu)造運動主要為地殼間歇性抬升，水平方向運動微弱，無區(qū)域性斷裂通過，震基本烈度為Ⅵ度（地震動峰值加速度0.05g，地震動反映譜特征周期0.35s），預測未來一段時期內(nèi)該區(qū)地震活動仍較微弱。

2 監(jiān)控量測的內(nèi)容及方法

監(jiān)控量測內(nèi)容包括地質(zhì)和支護狀況觀察、洞內(nèi)周邊收斂、拱頂下沉、錨桿或錨索內(nèi)力及抗拔力、地表沉降5項。

2.1 地質(zhì)和支護狀況觀察

洞外應重點觀察兩端洞口邊坡、仰坡及整個外側(cè)山體的穩(wěn)定性及變形情況，洞內(nèi)觀察是在每次爆破后，通過人工觀察、地質(zhì)羅盤和錘擊檢查等手段對隧道掌子面進行觀察，描述和記錄隧道內(nèi)地質(zhì)條件的變化情況，裂隙的發(fā)育和擴展情況，滲漏水情況，觀察兩側(cè)和頂部有無松動巖石，有無裂縫，同時對噴層支護狀態(tài)和錨桿工作狀態(tài)進行觀察，看噴層是否有脫落、開裂情況以及脫落、開裂程度等，錨桿工作是否正常等，每次觀測進行書面觀測記錄，同時進行拍照、錄像留存。

2.2 洞內(nèi)周邊收斂

連拱隧道的洞內(nèi)收斂量測與其具體施工方法有著密切的關(guān)系，不同的施工方法有不同的測點布置方式。楊崗1#隧道采用三導洞施工法，先中導洞以及中隔墻、后左右側(cè)壁導坑及大洞的施工工序，所以應該先對中導洞布置測點，然后對左右側(cè)壁導坑及大洞布置測點，本隧道測點布置見圖1及圖2。每天用收斂儀量測測點間的位移，計算測點間的相對位移值和絕對位移值，并繪制對時間的變化曲線，即可直觀得出反映出隧道的穩(wěn)定情況。

圖1

圖2

2.3 拱頂下沉量測

連拱隧道拱頂下沉量測的測點布置也與其具體施工方法有關(guān)。根據(jù)本隧道的具體施工方法，隧道拱頂下沉位移量測測點布置如圖1及圖2所示，然后每天用精密水準儀量測拱頂相對于基點的高程，計算出測點的相對變化量和絕對變化量，同時繪制出隨時間的變化曲線，即可反映出隧道的穩(wěn)定狀況，并能為二次襯砌提供合理的支護時機。

2.4 錨桿或錨索內(nèi)力及抗拔力

錨桿內(nèi)力及抗拔力量測是根據(jù)錨桿所承受的拉力，判斷錨桿布置是否合理，在具有地質(zhì)代表性地段選取1個～2個斷面，每斷面3根～7根錨桿，每根錨桿2個～4個測點，設(shè)計中的V級圍巖的中空注漿錨桿，抗拔力應不小于8t/根；Ⅳ級圍巖錨桿抗拔力應不小于10t/根；隧道洞外采用砂漿錨桿，抗拔力應不小于8t/根，施工中應按隧道施工規(guī)范要求進行拉拔試驗，不合格的錨桿應重打。洞內(nèi)外露的錨桿鋼筋頭必須以噴砼覆蓋，以免刺破防水板。

2.5 地表沉降觀測

通常情況下，淺埋隧道的拱頂下沉及地表下沉是判斷圍巖是否穩(wěn)定的重要標志。拱頂下沉會向上傳至地表，地表測點的下沉值一般比拱頂點的下沉值要小，而且滯后于拱頂下沉一段時間。但當隧道埋深很淺、圍巖又破碎時，地表下沉值接近于拱頂下沉值而形成整體下沉。該項監(jiān)測的目的是為了掌握隧道進出口及沖溝淺埋地段因隧道開挖引起的地表下沉情況。楊崗1#隧道兩端洞口地表尤其是博羅端洞口地表為淺埋偏壓段，在進洞初期應加強加密觀測地表沉降，密切注意地表變化情況。

3 監(jiān)控量測的頻率

表1 隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測頻率

4 數(shù)據(jù)分析及施工管理

4.1 根據(jù)位移速率進行施工管理

1）當位移速率大于1mm/d時，圍巖處于急劇變形階段，應密切關(guān)注圍巖動態(tài)；

2）當位移速率在1mm/d～0.2mm/d之間時，圍巖處于緩慢變形階段，應加強觀測；

3）當位移速率小于0.2mm/d時，圍巖已達到基本穩(wěn)定，可進行二次襯砌作業(yè)。

4.2 根據(jù)位移時態(tài)曲線進行施工管理

1）每次量測后應及時整理數(shù)據(jù)，繪制時態(tài)曲線；

2）當位移速率很快變小，時態(tài)曲線很快平緩，如圖（a），表明圍巖穩(wěn)定性好，可適當減弱支護；

3）當位移速率逐漸變小，即d2u/dt2＜0，時態(tài)曲線趨于平緩，如圖（b），表明圍巖變形趨于穩(wěn)定，可正常施工；

4）當位移速率不變，即d2u/dt2=0，時態(tài)曲線直線上升，如圖（c），表明圍巖變形急劇增長，無穩(wěn)定趨勢，應及時加強支護，必要時暫停掘進；

5）當位移速率逐步增大，即d2u/dt2＞0，時態(tài)曲線出現(xiàn)反彎點，如圖（d），表明圍巖已處于不穩(wěn)定狀態(tài)，應停止掘進，及時采取加固措施。

5 結(jié)論

根據(jù)楊崗1#隧道跨度大、埋深淺、地質(zhì)條件復雜且洞口段淺埋偏壓的實際情況，結(jié)合設(shè)計及施工技術(shù)規(guī)范確定了楊崗1#隧道監(jiān)控量測的內(nèi)容及相應的量測要求。通過實際應用，取得了良好的效果，達到了科學指導施工和完善設(shè)計的目的。

[1]中華人民共和國行業(yè)標準JTG F60-2009《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》.