基于新奧法的某隧道監(jiān)控量測(cè)研究

黃寶帥 郭小童

摘要:隧道監(jiān)控量測(cè)是隧道新奧法施工的重要組成部分,它對(duì)于及時(shí)了解開挖后的隧道變形狀況,確定和研究隧道支護(hù)效果及隧道安全施工具有十分重要的意義。文章從以某隧道為工程實(shí)例,探討了新奧法監(jiān)控量測(cè)在某隧道中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:隧道;監(jiān)控量測(cè);新奧法

中圖分類號(hào):U456文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-8937(2009)18-0141-01

1工程概況

該隧道按單向行車雙洞雙車道設(shè)計(jì),左洞長(zhǎng)653m,右洞長(zhǎng)733m。隧道穿過(guò)基巖為白堊系上統(tǒng)砂巖,弱風(fēng)化,褐紅色,塊狀結(jié)構(gòu),層理近水平,圍巖類別為Ⅲ類。施工中采用了錨桿加固、錨噴網(wǎng)、鋼支撐等多種加固支護(hù)方法,根據(jù)地層情況,分別采用了臺(tái)階式開挖和全斷面開挖兩種方式施工,施工全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)。根據(jù)《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定,需要將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目列入施工組織設(shè)計(jì),掌握圍巖和支護(hù)的動(dòng)態(tài)信息并及時(shí)反饋,以指導(dǎo)施工作業(yè),而且通過(guò)對(duì)圍巖和支護(hù)的變位、應(yīng)力的量測(cè),修改支護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),達(dá)到最優(yōu)的目標(biāo)。因此,作為隧道新奧法施工“三要素”之一的施工監(jiān)測(cè)便顯得非常重要。

本隧道為連拱隧道,為長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕的丘陵地貌區(qū)。吉首端洞門位于一沖溝南側(cè)邊坡上,匯水面積小,地表水沿沖溝匯集,對(duì)洞中排水有一定的影響,仰坡的自然坡度約35°,洞口與地形線呈15°斜交,巖層走向與線路呈小角度斜交;對(duì)出口段邊、仰坡穩(wěn)定不利。產(chǎn)狀250°∠4°～6°,節(jié)理發(fā)育一般。洞口偏壓嚴(yán)重。

基巖為白堊系上統(tǒng)砂巖, 開挖段為Ⅱ類圍巖,強(qiáng)風(fēng)化砂巖和硅質(zhì)砂巖,中厚層,具碎石狀壓碎結(jié)構(gòu),穩(wěn)定性差,掌子面較干燥,風(fēng)干后易干裂。地表水不發(fā)育,地下水主要為基巖裂隙水,受大氣降水補(bǔ)給,水量貧乏。

2監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及方法

{1}地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察。主要包括:預(yù)測(cè)開挖面前方的地質(zhì)條件;為判斷圍巖、隧道的穩(wěn)定性提供地質(zhì)依據(jù);③根據(jù)噴層表面狀態(tài)及錨桿的工作狀態(tài),分析支護(hù)結(jié)構(gòu)的可靠程度。{2}收斂位移量測(cè)。主要包括:周邊位移是是隧道圍巖應(yīng)力狀態(tài)變化的最直觀反映,量測(cè)周邊位移可判斷隧道空間的穩(wěn)定性提供可靠的信息;根據(jù)變位速度判斷隧道圍巖的穩(wěn)定程度為二次襯砌提供合理的支護(hù)時(shí)機(jī);指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)與施工。{3}地表下沉。位于Ⅰ-Ⅲ類圍巖中且覆蓋層厚度小于40m的隧道,應(yīng)進(jìn)行地表沉降量測(cè)。在預(yù)計(jì)破裂面以外3～4倍洞徑處設(shè)置水準(zhǔn)點(diǎn),作為各觀測(cè)點(diǎn)高程測(cè)量的基準(zhǔn),從而計(jì)算出各觀測(cè)點(diǎn)的下沉量。拱頂下沉與水平收斂量測(cè)平均30m布置1個(gè)觀測(cè)斷面,根據(jù)圍巖類型可作如下調(diào)整。Ⅳ類及以上圍巖不大于40m;III類圍巖不大于25m;II類圍巖小于20m。各測(cè)點(diǎn)在避免爆破作業(yè)破壞測(cè)點(diǎn)的前提下,盡可能靠近工作面埋設(shè)。

3監(jiān)測(cè)成果舉例

3.1地質(zhì)觀察綜述

隧道基巖為白堊系砂巖,單斜巖層,傾角較緩,產(chǎn)狀345°∠4°,開挖面為薄層泥質(zhì)砂巖與鈣質(zhì)砂巖互層,局部夾中厚層,上部巖層稍厚,具碎裂狀、塊狀結(jié)構(gòu),節(jié)理裂隙較發(fā)育,掌子面局部有裂隙水滲出。已完成初期護(hù)段,噴層表面無(wú)裂縫,無(wú)裂隙及剝離現(xiàn)象,有鋼格柵段格柵無(wú)壓曲現(xiàn)象,洞身兩側(cè)無(wú)底鼓現(xiàn)象,噴射砼表面局部有少量裂隙水滲出。

3.2地表下沉

從監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看,在線路中心線及左側(cè)地表下沉量明顯較大,說(shuō)明目前隧道開挖對(duì)中線及左側(cè)巖體存在的擾動(dòng)作用較大。D4 、D5、 D6點(diǎn)在線路中線附近,其SM值較大,基本在4.8～5.6 mm之間,其它點(diǎn)SM值均在0.7～4.6 mm之間波動(dòng),相對(duì)收斂量0.007～0.06%,參照奧地利J.Golser博士對(duì)地表沉陷的建議來(lái)看,沉降值在允許值范圍以內(nèi);從SM-T曲線來(lái)看, D5及D6點(diǎn)位變速率*(*變)M相對(duì)較大,在0.1 mm/d左右,其余各點(diǎn)*(*,)M值均在0.01～0.08 mm/d之間,較掘進(jìn)初期的位變速率有明顯的降低,表明隨著隧道掘進(jìn)的深入,目前地表變形及位移已經(jīng)逐漸趨入穩(wěn)定。

3.3收斂及拱頂下沉

ZK201+550斷面,收斂及拱頂下沉曲線來(lái)看,a、b線及拱頂下沉累計(jì)收斂值UM在6.5～7.1 mm之間,相對(duì)收斂量0.07%,變位速率*(*位)M在0.01 mm/d左右,符合《錨桿噴射砼支護(hù)技術(shù)規(guī)范》(GBJ86-85)關(guān)于Ⅲ類圍巖洞周容許相對(duì)收斂量的規(guī)定,同時(shí)各條曲線斜率隨時(shí)間有變小趨勢(shì),表明隨著掘進(jìn)的深入,其收斂速度逐漸降低,對(duì)洞口拱門段的擾動(dòng)逐漸減小。目前階段洞內(nèi)圍巖變位速率0.1 mm/d左右,說(shuō)明施工對(duì)洞門處的影響仍然存在,但是拱門段變形及位移基本已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定。

4結(jié) 語(yǔ)

實(shí)踐證明,現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)能夠預(yù)報(bào)險(xiǎn)情提供信息,為以后同類隧道設(shè)計(jì)與施工積累了第一手資料,還可以節(jié)省投資,達(dá)到科學(xué)設(shè)計(jì)和施工的目的。

參考文獻(xiàn):

[1] JTJ042-94,套路隨道施工技術(shù)規(guī)范[S].