基于監(jiān)控量測技術(shù)的隧道洞口段圍巖穩(wěn)定性分析

李佳

甘肅智通科技工程檢測咨詢有限公司 甘肅 蘭州 730050

近年來，在新時期發(fā)展的大背景下，公路交通建設(shè)取得了極大進(jìn)步，不僅工程的規(guī)模在逐漸增大，而且數(shù)量也在急劇上升。新奧法是現(xiàn)階段很多地下工程施工過程中常見的方法，有著高產(chǎn)、高效以及安全的特點(diǎn)，其在信息化的設(shè)計(jì)與施工方面給予了高度重視，并將監(jiān)控量測相關(guān)技術(shù)在隧道工程的設(shè)計(jì)、施工中所能起到的重要作用充分體現(xiàn)出來。

1 工程概況

在建設(shè)某條高速公路的過程中，某個軟弱巖層段需要修建隧道，本文就以此項(xiàng)工程單向出洞的洞口段為例，來探討監(jiān)控量測相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用。所謂的監(jiān)控量測技術(shù)，主要指的是借助各種儀表與工具，在隧道施工中對支護(hù)和圍巖結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的變形、受力等狀態(tài)展開合理監(jiān)測，并通過數(shù)據(jù)來分析支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和圍巖的安全性，從而有效修正有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，更好地對施工作業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)?，F(xiàn)階段，此隧道的左洞已經(jīng)貫穿完成，而右洞采取進(jìn)口單向開挖的方式開始掘進(jìn)，并應(yīng)用三臺階式土工法來進(jìn)行施工，在進(jìn)口處上臺階的掌子面里程是K0+685，出洞口已經(jīng)建設(shè)成管棚，上臺階繼續(xù)開挖，直到里程為K0+690處為止，其中，掌子面的圍巖結(jié)構(gòu)主要是炭質(zhì)泥巖，具有風(fēng)化能力強(qiáng)、巖質(zhì)軟以及單斜式構(gòu)造等特點(diǎn)；而出洞口處的地表則是粉質(zhì)黏土，上面有很多茂盛的植被，但是出洞口的埋深相對較淺，因?yàn)槠湮挥谝粋€單斜坡的下方，所以有著輕微的偏壓性。

2 對斷面進(jìn)行監(jiān)控量測工作

所謂的單向出洞，主要指的是由洞內(nèi)直接向另一邊洞口出洞，這種方式不僅能夠讓施工進(jìn)度得到有效加快，還能降低成本投入，減少大量的人工痕跡，然而，當(dāng)洞口淺埋抑或是存在偏壓等情況時，單向出洞就會在一定程度上加大施工的難度，并提高了風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率。所以，在對隧道實(shí)行單向出洞式施工的時候，除了要合理選擇相應(yīng)的支護(hù)策略與施工工藝之外，還要做好監(jiān)控量測相關(guān)工作，借助各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息來確保隧道得以安全貫通，同時給洞口段圍巖的穩(wěn)固性分析奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[1]。

對該隧道單向出洞所具備的各種特點(diǎn)進(jìn)行合理分析，在K0+685樁號處布設(shè)好相關(guān)地表沉降、周邊收斂以及拱頂下沉等多個斷面形式，并在實(shí)際施工作業(yè)中仔細(xì)觀察地質(zhì)和支護(hù)的狀態(tài)，這樣能夠?qū)鷰r和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有一個充分了解。

3 合理分析各項(xiàng)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)

3.1 數(shù)據(jù)的變形管理

眾所周知，可以將位移數(shù)據(jù)分成三個等級來進(jìn)行管理，若是U＜U0/3，那么就表示可以正常進(jìn)行施工；若是U0/3≤U≤2U0/3，表示需要加強(qiáng)支護(hù)；若是U＞2U0/3，就需要預(yù)警并及時采取相應(yīng)的特殊措施。除此之外，可以以監(jiān)測的位移速率抑或是速度變化率來對圍巖穩(wěn)定性展開合理判斷[2]。

3.2 斷面數(shù)據(jù)分析

通過開展一段時間的監(jiān)控量測工作，清晰獲得了各類斷面的數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)實(shí)際情況繪制出相應(yīng)的曲線圖，這樣便于后續(xù)開展有關(guān)分析。其中，針對K0+685處的地表沉降斷面來說，其監(jiān)測始于2018年10月21日，到11月10日結(jié)束，共持續(xù)21天。通過相關(guān)的分析可知，此斷面在前三天處于加速沉降狀態(tài)，累計(jì)沉降達(dá)88mm，整個圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性極差；而在接下來的5天時間里，沉降變得相對緩慢，然后又逐漸開始上升，直到最后趨于穩(wěn)定；該斷面達(dá)到最大沉降點(diǎn)時，累計(jì)沉降距離為87mm，而最小沉降點(diǎn)的累計(jì)沉降距離是31mm。

對于拱頂下沉斷面而言，與地表沉降斷面同一天開始監(jiān)測，持續(xù)時間為20天。通過數(shù)據(jù)分析可知，此斷面在前三天也處于加速沉降狀態(tài)，最大沉降點(diǎn)處累計(jì)沉降了66mm，無可厚非，此時的支護(hù)和圍巖結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定；然后開始呈現(xiàn)出緩慢沉降的趨勢，直到最后相對穩(wěn)定；該斷面整個沉降過程中，在最大沉降點(diǎn)處最終累計(jì)沉降了89mm，而最小沉降點(diǎn)處達(dá)59mm.

周邊收斂斷面，監(jiān)測的時間比前兩者晚，10月27日才開始，持續(xù)21天。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，此斷面在第二天到11月1日這幾天時間里，變形速率比較大，最大收斂處累計(jì)5mm；之后變形速率逐漸變小，最后達(dá)到穩(wěn)定，該斷面最終累計(jì)收斂了11mm[3]。

3.3 監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理與穩(wěn)定性分析

在對本次隧道洞口段進(jìn)行監(jiān)控量測工作過程中，重點(diǎn)是反饋和分析各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時對地質(zhì)和實(shí)際的支護(hù)狀態(tài)也展開了仔細(xì)觀察。通過對相關(guān)斷面數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)K0+685處的地表沉降與拱頂下沉在10月22日發(fā)出了預(yù)警，各自的日沉降量為28mm與10mm；并在后一天發(fā)出了第二次的預(yù)警，并且日沉降量分別增至60mm與56mm，其中前者累計(jì)沉降了88mm，后者則在31日發(fā)出了第三次的預(yù)警，累計(jì)沉降80mm。與此同時，通過觀察地質(zhì)和支護(hù)狀態(tài)發(fā)現(xiàn)，在22～23日這兩天時間里，隧道出口段早期支護(hù)拱部有明顯的裂縫問題出現(xiàn)，并呈環(huán)向分布，由此可知此時的支護(hù)與圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性很差，需要采取有效措施進(jìn)行處理；因?yàn)樽龊昧藨?yīng)對措施，所以在接下來的幾天時間里，斷面沉降量有明顯減緩的趨勢，并且最后達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)，確保隧道能夠安全地完成貫穿施工。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過對某隧道單向出洞的洞口段開展了監(jiān)控量測工作，發(fā)現(xiàn)在同一個位置上，拱頂?shù)某两盗炕径急戎苓吺諗苛恳?，而且位移?shù)據(jù)出現(xiàn)較大變形是在開挖之后的數(shù)日時間內(nèi)。與此同時，可以通過對相關(guān)數(shù)據(jù)的合理分析來判斷支護(hù)與圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并及時做出預(yù)警，為安全施工提供了保障。除此之外，監(jiān)控量測及時能夠在隧道變形、坍塌的預(yù)防和處理方面起到重要作用，所以，加強(qiáng)對該技術(shù)的應(yīng)用就顯得很有必要。