某隧道監(jiān)控量測和空間效應(yīng)探究

楊 濤

某隧道監(jiān)控量測和空間效應(yīng)探究

楊 濤

（青島路橋建設(shè)集團有限公司 山東青島 266101）

監(jiān)控量測是新奧法隧道施工的核心工作之一，對工程施工的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定監(jiān)測和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計具有重要作用。對不同地質(zhì)條件和施工方法下的隧道工程，空間效應(yīng)對施工工序和施工強度具有指導(dǎo)意義。以某隧道工程為例，對拱頂沉降和周邊收斂進行數(shù)據(jù)監(jiān)測和分析，并分析典型截面的空間效應(yīng)，評價圍巖變形特征。

監(jiān)控量測；拱頂沉降；水平收斂；空間效應(yīng)

0引言

新奧法方法認為，施工中巖體本身可承擔(dān)結(jié)構(gòu)大部分荷載，因此應(yīng)注意對周圍巖體結(jié)構(gòu)強度的擾動，減少施工斷面。另外，允許巖體產(chǎn)生適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)變形在可控范圍內(nèi)，在施工中應(yīng)采用能與圍巖密貼、及時筑砌又能隨時加強的柔性支護結(jié)構(gòu)；為敷設(shè)防水層或承擔(dān)后續(xù)荷載可采用復(fù)合式襯砌

1工程概況：

朝陽山隧道位于山東省青島市西海岸經(jīng)濟新區(qū)濱海大道以北600米、東華山村以東，下穿靈海路和薛泰路之間朝陽山山體。進口端采用削竹式洞門，出口端采用端墻式洞門。隧道左線起止里程ZK7+930～ZK8+460，長530米；右線起止里程YK7+930～YK8+430，長500米，左右幅設(shè)計線間相距5.5～23.5m，屬中等隧道。

序號工程項目單位數(shù)量 1雙線正洞長度(含下邊3項)延長米1030 2雙線Ⅳ級圍巖延長米470 3雙線Ⅴ級圍巖延長米450 4雙線Ⅲ級圍巖延長米110

2必測項目及測點布置

根據(jù)相應(yīng)工程概況，工程地質(zhì)條件以及隧道周邊環(huán)境狀況，經(jīng)過現(xiàn)場踏勘及收集資料，并結(jié)合國家、省、青島市有關(guān)規(guī)范及設(shè)計要求，確定工程監(jiān)測的主要內(nèi)容及工作量。

序號監(jiān)測項目常用量測儀器備注測點布置 1洞內(nèi)、外觀察現(xiàn)場觀測 數(shù)碼相機開挖后及初期支護后進行 2拱頂下沉全站儀每10~30m一個斷面，布設(shè)于隧道頂部 3凈空變化收斂儀 全站儀每10~30m一個斷面，布設(shè)于隧道腰部

2.2監(jiān)測頻率

數(shù)據(jù)采集要求每處測點埋好后24小時內(nèi)測取原始數(shù)據(jù)，以后測取數(shù)據(jù)的頻率不少于規(guī)范要求，同時滿足數(shù)據(jù)分析和工程需要。參考文獻[1],根據(jù)測點的距開挖面的距離及位移速度分別選取適當(dāng)?shù)臋z測頻率，收集數(shù)據(jù)

3數(shù)據(jù)處理及分析

3.1數(shù)據(jù)收集

為保證施工安全，對監(jiān)控量測實施三級管理，通過極限位移值、位移速度、位移速度變化率等綜合考慮，無論哪種方法，一旦達到Ⅰ級管理狀必須停止須立即停止掌子面掘進施工[2]

累計天數(shù)拱頂沉降值水平收斂值累計天數(shù)拱頂沉降值水平收斂值 00.000.001115.1517.93 12.172.211214.6117.44 24.194.291315.5617.52 33.586.251416.4017.54 45.468.111517.1617.63 57.219.861619.3917.68 68.8411.501719.4217.72 710.3413.021820.2817.76 811.7214.431921.0217.82 912.9815.722021.6417.86 1014.1316.892122.0617.85

3.2拱頂沉降與水平收斂量測數(shù)據(jù)分析

結(jié)合文獻[3]可知，實測位移值介于最大允許位移值的1/2與2/3之間，在三級管理中屬于二級；拱頂沉降與水平收斂值變化速度在0.2mm/d～5.0mm/d之間，結(jié)合位移速度管理，屬于二級；位移時態(tài)曲線未顯示出穩(wěn)定跡象。因此，應(yīng)對該斷面應(yīng)加強監(jiān)測和支護強度，確保施工安全

4隧道施工圍巖變形空間效應(yīng)研究

隧道施工圍巖變形空間效應(yīng)是指隧道開挖之后，由于受掌子面“噓擬”[4]支撐作用和初期支護作用的影響，隨著掌子面的不斷推進,圍巖變形逐漸釋放直至趨穩(wěn)的特征效應(yīng)。

ZK7+980斷面(進口段)斷面與左線ZK7+950斷面拱頂下沉空間效應(yīng)曲線皆呈“似臺階”型增長，起初拱頂下沉位移釋放緩慢，距掌子面的距離為13m（一倍洞徑）時為25%，在距掌子面的距離為17m時，位移釋放率突然增加，至距離為26m時(兩倍洞徑)，拱頂下沉位移釋放率增加至75%。隨后在距離為30m時，釋放率增加至100%。圍巖變形已經(jīng)穩(wěn)定,可以施作二次襯砌；后者在距掌子面的距離為13m時(一倍洞徑)，拱頂下沉位移釋放率已達到75%。隨后暫時穩(wěn)定，在距掌子面的距離為25m時(兩倍洞徑)，拱頂下沉位移釋放率增加至100%。圍巖變形穩(wěn)定。

由圖可見該斷面周邊收斂空間效應(yīng)曲線呈“S”型增長。起初位移釋放緩慢，在距掌子面的距離為10m時，周邊收斂位移釋放率僅為9.47%，逐漸增加，距離為13m時(一倍洞徑)，釋放率增至24.9%。之后繼續(xù)增加，在距離為26m時(兩倍洞徑)，周邊收斂位移釋放率達到70.2%。隨后釋放率逐漸減小，距離為29m時，周邊收斂釋放率達到84.9%，圍巖變形基本穩(wěn)定，可以施作二次襯砌。

比較同一端面拱頂下沉與周邊收斂的空間效應(yīng)曲線，可以發(fā)現(xiàn)二者都是建議都是在距掌子面的距離為兩倍洞徑時建議施作二次襯砌。

5結(jié)論

根據(jù)朝陽山隧道若干斷面圍巖變形的空間效應(yīng)曲線，我們可以知道：

（1）隧道圍巖變形的空間效應(yīng)曲線呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性；

（2）在距掌子面的距離為兩倍洞徑時,隧道圍巖變形基本穩(wěn)定；

[1]文德云.公路工程施工監(jiān)理質(zhì)量控制技術(shù)手冊.北京：人民交通出版社出版,2006，9（1）：12～16

[2]肖濤.高速公路隧道施工監(jiān)控量測技術(shù)研究.華南理工大學(xué)碩士論文.2014

[3]高軍.對大跨度隧道初期支護穩(wěn)定性分析.現(xiàn)代隧道技術(shù),2002，9（1）：152～156

[4]崔玖江.隧道與地下工程修建技術(shù).北京:科學(xué)出版社， 2005，5（1）:9~13

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1007-6344（2017）03-0020-01