周洪劍

摘要：文章結(jié)合高速公路工程隧道施工中的監(jiān)控量測實(shí)例，就隧道圍巖現(xiàn)場監(jiān)控量測方法和對量測數(shù)據(jù)的處理和分析進(jìn)行了闡述，通過對量測結(jié)果的等級管理，指導(dǎo)施工應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：隧道工程；監(jiān)控量測；數(shù)據(jù)分析

中圖分類號：U45 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-1145（2009）12-0151-02

高速公路隧道建設(shè)中新奧法施工已普遍地應(yīng)用。而監(jiān)控量測則是新奧法中不可缺少的重要組成部分，通過監(jiān)控量測來決定圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載—變形—時(shí)間特性。并用監(jiān)測結(jié)果修改初步設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工，確保施工安全。

一、工程簡介

某隧道為單洞三車道分離式隧道，隧道左右洞進(jìn)口均位于R=1500 m曲線上，左右洞出口均位于R=1480m曲線上。右洞長704m；左洞長685m。設(shè)計(jì)行車時(shí)速100km/h。隧道建筑界限:行車道寬度為3m×3.75m，左側(cè)向?qū)挾葹?.5m，右側(cè)向?qū)挾葹?.0m，左側(cè)設(shè)檢修道寬0.75m，右側(cè)設(shè)檢修道寬1.0m，凈高5.0m。行人橫洞凈寬2.0m，凈高2.5m，行車橫洞凈寬4.5m，凈高5.0m，襯砌結(jié)構(gòu)為“復(fù)合式”。洞身圍巖級別以IV級為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，圍巖較破碎，自穩(wěn)能力差，側(cè)壁及拱頂易產(chǎn)生坍塌、掉塊，不利施工。

二、監(jiān)控量測的目的和意義

高嶺隧道洞身圍巖級別以IV級為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，圍巖較破碎，自穩(wěn)能力差，側(cè)壁及拱頂易產(chǎn)生坍塌、掉塊，不利施工。通過對監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的分析，為修改設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)、為調(diào)整施工方法提供依據(jù)，指導(dǎo)現(xiàn)場施工，確保隧道施工的安全。掌握圍巖動態(tài)，了解支護(hù)結(jié)構(gòu)在不同工況時(shí)的受力狀態(tài)和應(yīng)力分布，對圍巖穩(wěn)定性做出評價(jià)，確定合理的二次襯砌施工時(shí)間。

三、監(jiān)控量測項(xiàng)目和主要內(nèi)容

（一）現(xiàn)場監(jiān)控量測項(xiàng)目及方法

根據(jù)高嶺隧道圍巖類別，確定隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測項(xiàng)目（必測項(xiàng)目）及方法有：

1．地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察。巖性，掌子面結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及支護(hù)裂縫和變形觀察或描述，地質(zhì)羅盤及規(guī)尺等。開挖后及初期支護(hù)后進(jìn)行斷面布置。量測間隔時(shí)間為每次爆破后。

2．周邊位移、拱頂下沉。收斂計(jì)，水平儀及水平尺。斷面布置見圖1。量測間隔時(shí)間為:1～15d，1～2次/d；16d～1個(gè)月，1次/2d；1～3個(gè)月，1次/周；3個(gè)月以后，2次/月。

3．地表下沉。水平儀及水平尺。主要布設(shè)在V、IV級圍巖及淺埋偏壓地段，共22個(gè)斷面，見圖2。量測間隔時(shí)間為:開挖面距量測斷面小于2B時(shí)，1～2次/d；開挖面距量測斷面小于5B時(shí)，1次/2d；開挖面距量測斷面大于5B時(shí)，1次/周。B為隧道開挖寬度。

4．錨桿抗拔力。錨桿測力計(jì)及拉拔器。每10 m一個(gè)斷面，每個(gè)斷面不小于3根。

（二）施工監(jiān)測流程

施工監(jiān)測流程見圖3。

（三）開挖工作面的觀察

在每個(gè)開挖面進(jìn)行，開挖后立即進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，繪出地質(zhì)素描圖。開挖后立即進(jìn)行工程地質(zhì)及水文地質(zhì)、巖層結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、節(jié)理裂隙發(fā)育程度及其方向、開挖面的穩(wěn)定狀態(tài)、涌水情況、是否有底板隆起等的觀察；對于已初期支護(hù)地段，加強(qiáng)對圍巖動態(tài)情況的觀察：錨桿的受力變形情況、噴射混凝土是否發(fā)生裂隙和剝離現(xiàn)象、拱架是否受壓變形等。

（四）周邊水平位移、拱頂下沉量測

測點(diǎn)布置：初期支護(hù)施做后，用風(fēng)鉆鑿<40mm、深200mm的孔，用1∶1砂漿填滿再插入測點(diǎn)固定桿，待砂漿凝固后即可進(jìn)行量測工作。拱頂下沉量測測點(diǎn)用風(fēng)鉆打眼埋設(shè)好固定桿，并在外露桿頭設(shè)掛鉤。測點(diǎn)大小適中，如過小測量時(shí)不容易找到；如過大爆破時(shí)容易打爛。支護(hù)結(jié)構(gòu)施工時(shí)要注意保護(hù)觀測點(diǎn)，一旦發(fā)現(xiàn)測點(diǎn)被埋或損毀，要盡快重新設(shè)置，保證量測數(shù)據(jù)不中斷。

（五）地表下沉量測

每個(gè)斷面埋設(shè)7個(gè)測點(diǎn)，在隧道正上方埋設(shè)3個(gè)測點(diǎn)。采用精密水平儀和水準(zhǔn)尺測取讀數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)對比，掌握地表沉陷的變化規(guī)律，為洞身開挖支護(hù)及早提出指導(dǎo)意見，及時(shí)采取相應(yīng)措施，防止地面過量沉陷。

（六）量測頻率及變形管理等級

量測頻率：洞內(nèi)觀測分為開挖工作面觀測和初期支護(hù)狀態(tài)觀測2部分。開挖觀測應(yīng)在每次開挖后進(jìn)行，地質(zhì)情況基本穩(wěn)定無變化時(shí)，可每天進(jìn)行1次。對初期支護(hù)的觀測也應(yīng)每天至少進(jìn)行1次。開挖觀測應(yīng)在每次開挖凈空水平收斂和拱頂下沉量測采用相同的量測頻率，量測頻率見隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測項(xiàng)目及方法中所述內(nèi)容。

注：相對位移值系指實(shí)測位移與兩測點(diǎn)間距離之比，或拱頂位移實(shí)測值與隧道寬度之比。脆性圍巖取表中較小值，塑性圍巖取表中較大值。

注：μn為最大位移值，μn的確定考慮圍巖類別、隧道埋置深度等因素并結(jié)合現(xiàn)場條件選擇。μ0為實(shí)測位移值。

四、量測數(shù)據(jù)的處理與反饋

及時(shí)對現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)繪制時(shí)態(tài)曲線和空間關(guān)系曲線。圖5、圖6是對隧道左洞出口仰坡地表下沉觀測所繪制的時(shí)態(tài)曲線圖。

從圖中可以看出，在開挖初期2007-02-27～2007-03-07地表下沉比較大，曲線呈直線上升狀態(tài)；之后2007-03-08～2007-03-24曲線趨于平穩(wěn)，速率圖上表現(xiàn)曲線貼近橫軸，在2007-03-25～2007-04-05曲線出現(xiàn)反彎，表明圍巖和支護(hù)已呈不穩(wěn)定狀態(tài)。實(shí)際施工中，此時(shí)掌子面上半部為強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖中間夾雜黃土，下半部微弱風(fēng)化凝灰熔巖，需爆破。2007-03-26爆破后，發(fā)現(xiàn)仰坡有微小裂縫，之后幾天內(nèi)地表下沉、拱頂下沉明顯，于2007-04-06停工，對仰坡進(jìn)行打長錨桿，掛網(wǎng)噴漿處理。圖7、圖8是一組對較穩(wěn)定圍巖觀測后，繪制的時(shí)態(tài)曲線圖。

圖中曲線，開始階段變化比較大，之后逐漸趨于平穩(wěn)，在圍巖收斂曲線上表現(xiàn)亦是如此，錨桿抗拔力滿足設(shè)計(jì)要求，在此就不再浪費(fèi)篇幅。圖7、圖8說明圍巖較穩(wěn)定。

二次襯砌施工需滿足下列要求:各測試項(xiàng)目的位移速率明顯收斂、圍巖基本穩(wěn)定；已產(chǎn)生的各項(xiàng)位移已達(dá)到預(yù)計(jì)總位移量的80%～90%；周邊位移速率小于0.1～0.2 mm/d，或拱頂下沉速率小于0.07～0.15 mm/d。2007-10-15隧道右洞各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)都已穩(wěn)定，開始進(jìn)行隧道二次襯砌施工。

五、結(jié)語

由于隧道工程的特殊性、復(fù)雜性和隧道圍巖的不確定性，對隧道圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控量測是保證隧道工程質(zhì)量、安全必不可少的手段。因此對隧道監(jiān)控量測及其數(shù)據(jù)的整理分析及應(yīng)用應(yīng)做好以下幾點(diǎn)：

1．監(jiān)控量測內(nèi)容的選擇，量測斷面位置選擇和量測測點(diǎn)的布置。

2．監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的采集和施工狀態(tài)變化情況緊密結(jié)合，分析數(shù)據(jù)變化和施工狀態(tài)的關(guān)系。

3．量測數(shù)據(jù)的應(yīng)用，量測數(shù)據(jù)變化的準(zhǔn)確分析和判斷，量測信息的及時(shí)反饋，指導(dǎo)設(shè)計(jì)、施工和修改支護(hù)參數(shù)。

4．通過監(jiān)控量測保證隧道安全，預(yù)防隧道坍塌。

參考文獻(xiàn)

[1]陳鑒光，寧忠賢，曾憲營．雪峰山隧道監(jiān)控量測中的錨桿軸力評測[J]．中南公路工程，2006，31（1）．