隧道拱頂沉降累計值數據分析

胡惠林

0 引言

目前國內高速公路及高鐵的修建處于高峰期，山區高速交通通道的修建必將使隧道在工程中占有較大的比例。隧道設計施工基本理念采用新奧法，而新奧法的核心內容之一便是采用監控量測的手段及時反饋隧道施工是否合理且為優化設計參數提供依據。

國內關于隧道監控量測的文章較多，多為對隧道穩定性判斷標準做出分析，提出量變和質變兩種概念，即從變化量上和變化趨勢判斷隧道穩定性。當前量變標準尚難定論。本文通過實際工程拱頂下沉監測數據統計分析拱頂下沉和圍巖級別基本關系［1，2］。

1 隧道概況

本文所論述的隧道是廈漳高速公路漳州段擴建工程丹坑隧道，為小凈距過渡到分離式隧道，隧道洞身位于平曲線上，左洞位于R=1 590 m，P=2 020 m曲線上，右洞位于R=1 735 m，P= 2 000 m曲線上。左洞進口樁號為 ZK499+709，設計標高為22.48 m，出口樁號為ZK500+580，設計標高為15.99 m，長871 m，縱坡采用-0.745%;右洞進口樁號為YK499+720，設計標高22.40 m，出口樁號為YK500+578，設計標高為16.00 m，長858 m，縱坡采用-0.745%。屬于單向三車道，隧道開挖方式主要為爆破開挖，不同圍巖級別的進尺及支護參數不同。

表1 圍巖描述及主要支護參數

表1給出了隧道圍巖的基本情況、開挖方式及初期支護參數主要數據，從表1可以看出隧道設計原則基于TTG D70-2004公路隧道設計規范。

2 數據采集及分析

2.1 采集方法

在距離掌子面2 m～3 m隧道初期支護布設三個測點及距離掌子面一定距離不發生位移的后視點，通過比較測點與后視點的豎直方向相對變化量得到測點的沉降量。鑒于水準儀在隧道內可視距離較短及倒站產生誤差較大，本次監測主要采用高精度全站儀(Leica2003)結合反光片進行量測。Ⅴ級圍巖斷面布置示意圖見圖1，其他級別圍巖測點位置相同。

2.2 采集數據

本次監測在左線1 661 m共布設了124個斷面，右線1 696 m共布設了118個斷面，共242個斷面698個有效測點數據。最終數據采集截止時間滿足測點日變化量小于0.2 mm/d，認為此時累計變化量為可觀測的最終累計變化量，見圖2，圖3。

2.3 數據分析

隧道拱頂沉降受多方面因素考慮，本文只針對圍巖級別進行統計分析，從監測得到的拱頂沉降與里程及圍巖級別關系曲線圖可以分析出如下結果:

1)左右線沉降量累計值最大值都在Ⅴ級圍巖段，位于雙側壁開挖階段，且大于40 mm;2)整條隧道左右線都表現出洞口段沉降量累計值較大，而隧道中間段沉降量累計值較小;3)整條隧道Ⅴ級圍巖測點平均沉降量為16.6 mm，Ⅳ級圍巖測點平均沉降量為7.5 mm，Ⅲ級圍巖測點平均沉降量為5.6 mm，Ⅱ級圍巖測點平均沉降量為3.8 mm。

3 結語

通過分析不同級別混合巖(花崗巖)圍巖情況下的拱頂沉降累計變化量得出:進洞初期拱頂下沉較大，一方面圍巖較差，另外雙側壁導坑開挖方式支護步驟較多，圍巖松動時間較長，其最大值可達到50 mm;從測點沉降變化量累計平均值可知Ⅴ級圍巖沉降變化量較其他級別圍巖明顯偏大，可達到16 mm，Ⅱ級圍巖數值沉降變化量累計平均值只有3.8 mm。Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級沉降變化量累計平均值較接近，并近似線性依次增大趨勢。

［1］ 劉學增，俞文生.隧道穩定性評價與塌方預警［M］.上海:同濟大學出版社，2010.

［2］ 朱漢華，孫紅月，楊建輝.公路隧道圍巖穩定與支護技術［M］.北京:科學出版社，2007.