跑馬山隧道進口地表沉降監測及穩定性評價

宋磊

摘要：隧道監控量測技術作為新奧法施工的核心手段之一，是進行動態設計和施工的重要參考依據，對于判定隧道圍巖穩定性和確保施工安全具有重要的指導意義。文章通過對康新高速公路跑馬山隧道進口地表進行沉降監測，依據地表沉降監測數據來判斷圍巖的穩定性和初次襯砌支護動態變化信息，確保隧道安全施工，同時對隧道進口地表穩定性進行評價，為二次襯砌的施做時間提供指導。

關鍵詞：隧道;監控量測;地表沉降;隧道襯砌

中圖分類號：U451 文獻標識碼：A DOI：10.13282/jcnki.wccst.2019.08.033

文章編號：1673-4874（2019）08-0121-03

0引言

新奧法隧道施工技術由于其理論的科學性，已廣泛應用于我國的隧道建設施工當中。隧道監控量測技術作為新奧法施工技術的核心手段之一，其數據是進行隧道動態設計和施工的重要參考，是判斷隧道開挖段圍巖與結構穩定性的重要依據。隧道監控量測技術作為隧道施工過程中不可缺少的工序環節，通常分為必測項目和選測項目。其中必測項目包括隧道洞內外觀測、地表沉降、拱頂下沉、隧道凈空位移變化等;選測項目則包括圍巖壓力、鋼架內力、錨桿軸力等。而必測項目必須納入隧道施工過程當中，是隧道動態設計和高效施工提供重要技術支撐。選測項目是否納入隧道施工工序中則要依據設計和施工要求而定。

1工程監測概況

跑馬山隧道位于四川省康定市，是康定至新都橋高速公路的重要組成部分，是內地與藏區互聯互通的快速大通道。隧道左右線為分離式設計，起訖里程為K0+715～K9+575，全長8860m，隧道最大埋深約1200m。跑馬山隧道進口位于康定市菜園子村，進口段圍巖主要為殘積碎石土以及強風化花崗巖，巖體破碎、結構松散，地表仰坡較陡，坡角約40°～50°。

跑馬山隧道進口左右線之間由于凈距較小，左右線同時施工必將對地表產生重要的影響，因此開展地表沉降監測對地表的穩定性分析具有重要的意義。地表沉降監測通常采用非接觸量測技術，跑馬山隧道現場監測采用高精度全站儀加棱鏡的測試方法。該方法相比于傳統的接觸量測技術，操作方便，工作效率高，且受外界因素的干擾小。采用高精度全站儀量測地表沉降點坐標，通過其高程的變化來判斷沉降點豎向位移量的大小。該方法不僅能夠有效滿足現場施工對地表沉降的監測要求，而且對現場測試人員的工作安全更為有利。

為滿足跑馬山隧道進口地表沉降的監測要求，在位于隧道洞口外100m左右穩定區域范圍內，布設兩個控制測量點，這兩個控制點均是通過標準水準點聯測得到，并獲得兩點的絕對坐標。在進行地表沉降監測之前，兩個控制點分別作為全站儀設站過程中的基準點和后視點。設站完畢后，利用全站儀測讀每一個監測點的坐標，根據監測數據計算每日的沉降變化量和地表各點累計沉降位移值，用以判斷地表的沉降變形?，F場監測采用美國Trimble全站儀，儀器具有0.5”的角精度，儀器誤差滿足監測要求。

2監測方案

根據隧道設計資料和現場施工要求，隧道地表沉降監測點的橫向間距布設需要考慮隧道地形地質條件，通常為2～5m，但是對于隧道中軸線上方或者地表有重要建筑物時，地表沉降監測點可適當加密，同時還可以根據現場實際情況適當延寬。跑馬山隧道進口根據現場地形條件，地表共布設2排沉降監測點，每排分別布設7個，共14個監測點，如圖1所示。在隧道進口地表布設沉降監測點時，每個監測點均采用挖孔的形式。挖孔能夠有效穿過地表復噴的混凝土結構層，然后在孔中豎直插入Ф28螺紋鋼筋，最后采用混凝土澆筑挖孔，同時讓混凝土的螺紋鋼筋出露地表，并保證螺紋鋼筋埋設的穩定性。

需要注意的是，隧道在鉆爆開挖過程中，淺埋段的巖體易受到爆破振動的影響，對于現場的監控量測工作，量測數據應具有連續性和時效性。在監測過程中，監測人員應當根據現場監測數據及時分析處理和反饋，當沉降位移數據超過預警值時，應及時告知建設各方，這樣才能有效的指導施工，防范邊坡失穩和隧道內部垮塌。

另外，跑馬山隧道進口屬于隧道淺埋地段，隧道開挖采用環形開挖留核心土法，圍巖級別為V級，由碎石土和強風化花崗巖組成，自穩能力極差，如果施工方法不當，極易造成滑坡、塌方等地質災害。因此除了及時開展地表沉降監控量測，為洞口段的施工提供必要的數據支撐外，還應加強洞口地表邊坡的巡視，注意觀測進口地表的變化，同時在雨季施工時，對隧道洞口仰坡的巡視頻率要適當提高。

3數據分析處理

在對跑馬山隧道進口段進行地表注漿和超前管棚施工之后，監測人員于2018-04-20在隧道進口段地表按照要求埋設好沉降觀測點，兩個監測斷面里程分別為K0+720、K0+725，其中K0+720斷面布設1#～7#觀測點，K0+725布設8#～14#觀測點，2018-04-24完成對所有沉降點的初始讀數。

K0+720、K0+725斷面從2018-04-24開始監測。在隧道開挖過程中，4月24日至5月4日，1#～7#監測點地表沉降速率相對較小，此后，隨著開挖掌子面距離監測斷面越來越近，地表沉降速率迅速變化，1#～7#點沉降速率在5月10日達到峰值，其中3號監測點最大沉降速率為12.7mm/d，如圖2所示，監測人員迅速對建設各方提出預警，建議加強施工防護措施。8#～14#點的沉降速率在4月24日至5月16日之間基本穩定，但是隨著隧道開挖斷面距離監測斷面越來越近，沉降速率迅速變化，8#～14#點沉降速率在5月23日達到峰值，12號點沉降速率達到13.4mm/d，如圖3所示。此后，隨著開挖掌子面漸離監測斷面，同時隧道初次襯砌的支護效果開始發揮作用，地表各監測點的沉降速率越來越小，各監測點沉降速率在6月15日之后逐漸趨于穩定。

在地表各監測點沉降監測過程中，位于隧道拱頂上方的3#、5#、10#、12#點累計沉降位移大于其他監測點，其中K0+720斷面的5#點的累計沉降位移達79.6 mm，K0+720斷面的12#點累計沉降位移達86.7mm，均為各斷面累計沉降最大值。在施工過程中，通過地表調查，發現位于隧道上方的部分復噴混凝土開裂。監測人員及時反饋監測結果，加強監測頻率，施工單位通過及時調整施工方法，加強襯砌支護，放慢掌子面開挖速率，部分段落通過對圍巖加固補強措施，防止圍巖變形速率持續擴大，保證隧道施工安全。后續監測中，隨著掌子面開挖遠離監測斷面，地表裂縫無明顯擴大趨勢，地表沉降趨于穩定。

由于地表沉降監控量測對隧道圍巖及襯砌支護結構的動態變化信息及時反饋，保證了隧道現場施工的穩定和安全，也確保了隧道地表穩定。在地表沉降速率無明顯變化且基本穩定時，可適時施做隧道進口段的二次襯砌。

4結語

跑馬山隧道在施工的過程中，采用非接觸式監控量測方法對地表沉降進行監測，滿足了施工需要，取得了良好的實際應用效果，為安全施工提供了重要保障，為進一步優化隧道設計施工參數提供了數據支撐。在后續的施工過程中，應把隧道監控量測工作納入施工管理的重要環節，通過準確分析各斷面監測數據，對于確定隧道開挖過程中圍巖的穩定性具有重要意義。