單線(xiàn)隧道監(jiān)控量測(cè)方法

黃茂生

(中鐵十六局集團(tuán)北京工程有限公司，北京 100000)

1 概述

監(jiān)控量測(cè)能夠及時(shí)為施工管理提供可靠的安全信息，確保施工安全和工程質(zhì)量。項(xiàng)目部自開(kāi)工以來(lái)就高度重視隧道的監(jiān)控量測(cè)工作，在各隧道口都配備了監(jiān)控量測(cè)儀器，要求現(xiàn)場(chǎng)工程師與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量人員堅(jiān)持按規(guī)范要求對(duì)圍巖凈空、拱頂下沉進(jìn)行量測(cè)。我標(biāo)段所承擔(dān)的梁家營(yíng)3號(hào)隧道出口及牛圈子隧道出口圍巖較差，監(jiān)控量測(cè)關(guān)系到上述兩個(gè)施工口的隧道施工安全，因此本工程根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件及隧道工程規(guī)范、設(shè)計(jì)要求對(duì)隧道監(jiān)控量測(cè)進(jìn)行了歸納總結(jié)。

本文根據(jù)工程開(kāi)工以來(lái)的監(jiān)控量測(cè)工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合相關(guān)規(guī)范、設(shè)計(jì)要求，對(duì)隧道監(jiān)控量測(cè)提出了具體的要求以及制定詳細(xì)的監(jiān)控量測(cè)方案。

2 量測(cè)資源配置

2．1 量測(cè)設(shè)備配置

1)JSS30A型數(shù)顯收斂?jī)x;2)水準(zhǔn)儀、塔尺。

2．2 量測(cè)人員配置

現(xiàn)場(chǎng)工程師技術(shù)員1名(圍巖較差洞口配置2名)，測(cè)量員2名，要求負(fù)責(zé)人必須具有責(zé)任心強(qiáng)，且經(jīng)過(guò)培訓(xùn)、具有較高的質(zhì)量和安全意識(shí)。

3 操作步驟

1)開(kāi)工前，根據(jù)工程的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要求，綜合確定隧道的量測(cè)項(xiàng)目，一般有:洞內(nèi)外觀(guān)察、凈空變化、拱頂下沉、地表下沉等。

2)隧道施工過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行洞內(nèi)外觀(guān)察，洞內(nèi)觀(guān)察可分為掌子面處和已支護(hù)地段觀(guān)察兩部分。

a．掌子面處觀(guān)察應(yīng)在每次開(kāi)挖后進(jìn)行，觀(guān)察中發(fā)現(xiàn)圍巖破碎、節(jié)理或存在斷層等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)處理措施。在進(jìn)行掌子面處觀(guān)察時(shí)應(yīng)及時(shí)繪制開(kāi)挖面地質(zhì)素描圖，填寫(xiě)開(kāi)挖工作面地質(zhì)狀態(tài)記錄表和施工階段圍巖級(jí)別判定卡。

對(duì)已施工地段的觀(guān)察每天至少應(yīng)進(jìn)行一次，主要觀(guān)察噴射混凝土、錨桿和鋼架等的工作狀態(tài)。

b．洞外觀(guān)察的工作重點(diǎn)應(yīng)集中在洞口段尤其隧道進(jìn)出口段及淺埋地段，其觀(guān)察洞內(nèi)應(yīng)包括地表開(kāi)裂及沉降、邊坡穩(wěn)定狀態(tài)、地表水滲漏情況等。

4 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及頻率

1)凈空位移、拱頂下沉和地表下沉(淺埋地段)等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目應(yīng)設(shè)置在同一橫斷面，其量測(cè)斷面間距及測(cè)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)根據(jù)圍巖級(jí)別、隧道埋深、開(kāi)挖方法等按表1執(zhí)行。

表1 必測(cè)項(xiàng)目量測(cè)斷面和每斷面測(cè)點(diǎn)數(shù)量

2)凈空位移、拱頂下沉量測(cè)應(yīng)在每次開(kāi)挖后12 h內(nèi)取得初讀數(shù)，最遲不得大于24 h，且在下一循環(huán)開(kāi)挖前必須完成。測(cè)點(diǎn)應(yīng)牢固可靠，易于識(shí)別。并注意保護(hù)，嚴(yán)防爆破損壞。拱頂下沉和地表下沉量測(cè)基點(diǎn)應(yīng)與洞內(nèi)外水準(zhǔn)點(diǎn)建立聯(lián)系。

3)隧道淺埋地段地表下沉的量測(cè)應(yīng)與洞內(nèi)凈空位移和拱頂下沉量測(cè)在同一斷面內(nèi)，否則其量測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法與洞內(nèi)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)判斷圍巖變形情況造成影響。橫斷面方向應(yīng)在隧道中心及兩側(cè)間距2 m～4 m設(shè)地表下沉測(cè)點(diǎn)，每個(gè)斷面6點(diǎn)～10點(diǎn);地表下沉量測(cè)應(yīng)在開(kāi)挖工作面前方，隧道埋深與隧道開(kāi)挖高度之和處開(kāi)始，直到襯砌結(jié)構(gòu)封閉、下沉基本停止時(shí)為止;地表下沉量測(cè)頻率應(yīng)與拱頂下沉和凈空變化的量測(cè)頻率相同。

4)各項(xiàng)量測(cè)項(xiàng)目量測(cè)頻率應(yīng)根據(jù)位移速度和量測(cè)斷面距開(kāi)挖面距離分別按表2，表3確定。

表2 量測(cè)頻率(按位移速度)

表3 量測(cè)頻率(按距開(kāi)挖面距離)

5)各項(xiàng)量測(cè)作業(yè)均應(yīng)持續(xù)到變形基本穩(wěn)定后3周結(jié)束。

5 量測(cè)數(shù)據(jù)整理、分析與反饋

5．1 測(cè)試數(shù)據(jù)整理

1)每次量測(cè)后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，并繪制量測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)態(tài)曲線(xiàn)和距掌子面關(guān)系圖。2)對(duì)初期的時(shí)態(tài)曲線(xiàn)應(yīng)進(jìn)行回歸分析，由具有經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)工程師根據(jù)估計(jì)出時(shí)態(tài)曲線(xiàn)走勢(shì)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，根據(jù)曲線(xiàn)最大值和變化速度，判斷圍巖發(fā)展情況。3)遇有數(shù)據(jù)異常時(shí)，應(yīng)及時(shí)判斷出原因并根據(jù)具體情況及時(shí)采取加厚噴層，加密或加強(qiáng)錨桿，增加鋼架及超前支護(hù)等加固措施。

5．2 量測(cè)數(shù)據(jù)分析與反饋

由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息量大，如不在龐大信息中準(zhǔn)確地判斷圍巖發(fā)展情況，容易造成隧道支護(hù)存在過(guò)度加強(qiáng)或低估圍巖軟弱程度，給隧道施工造成經(jīng)濟(jì)損失或發(fā)生圍巖變形侵限襯砌，重者容易發(fā)生安全等級(jí)施工，損失不可估量，下面將量測(cè)數(shù)據(jù)分析歸納如下:

1)實(shí)測(cè)最大位移值或回歸預(yù)測(cè)最大位移值不應(yīng)大于表4所列指標(biāo)，并按變形管理等級(jí)指導(dǎo)施工。

表4 單線(xiàn)隧道初期支護(hù)極限相對(duì)位移 %

圖1 梁家營(yíng)3號(hào)隧道出口凈空變化曲線(xiàn)

2)根據(jù)位移變化速度判別(見(jiàn)圖1):凈空變化速度持續(xù)大于1．0 mm/d時(shí)，圍巖處于急劇變化狀態(tài)，應(yīng)加強(qiáng)初期支護(hù)系統(tǒng)。凈空變化速度小于0．2 mm/d時(shí)，圍巖達(dá)到基本穩(wěn)定，進(jìn)行二次襯砌作業(yè)。

［1］ 關(guān)寶樹(shù)．隧道工程施工要點(diǎn)集［M］．北京:人民交通出版社，2003．

［2］ 李寧軍，曹文貴．隧道設(shè)計(jì)與施工百問(wèn)［M］．北京:人民交通出版社，2004．

［3］ 黃茂生．軟土中沉拔鋼護(hù)筒對(duì)周?chē)撂匦杂绊懙难芯浚跩］．山西建筑，2007，33(22):100-101．