楊 濤

某隧道監(jiān)控量測和空間效應(yīng)探究

楊 濤

（青島路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司 山東青島 266101）

監(jiān)控量測是新奧法隧道施工的核心工作之一，對(duì)工程施工的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定監(jiān)測和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要作用。對(duì)不同地質(zhì)條件和施工方法下的隧道工程，空間效應(yīng)對(duì)施工工序和施工強(qiáng)度具有指導(dǎo)意義。以某隧道工程為例，對(duì)拱頂沉降和周邊收斂進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測和分析，并分析典型截面的空間效應(yīng)，評(píng)價(jià)圍巖變形特征。

監(jiān)控量測；拱頂沉降；水平收斂；空間效應(yīng)

0引言

新奧法方法認(rèn)為，施工中巖體本身可承擔(dān)結(jié)構(gòu)大部分荷載，因此應(yīng)注意對(duì)周圍巖體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的擾動(dòng)，減少施工斷面。另外，允許巖體產(chǎn)生適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)變形在可控范圍內(nèi)，在施工中應(yīng)采用能與圍巖密貼、及時(shí)筑砌又能隨時(shí)加強(qiáng)的柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)；為敷設(shè)防水層或承擔(dān)后續(xù)荷載可采用復(fù)合式襯砌

1工程概況：

朝陽山隧道位于山東省青島市西海岸經(jīng)濟(jì)新區(qū)濱海大道以北600米、東華山村以東，下穿靈海路和薛泰路之間朝陽山山體。進(jìn)口端采用削竹式洞門，出口端采用端墻式洞門。隧道左線起止里程ZK7+930～ZK8+460，長530米；右線起止里程YK7+930～YK8+430，長500米，左右幅設(shè)計(jì)線間相距5.5～23.5m，屬中等隧道。

序號(hào)工程項(xiàng)目單位數(shù)量 1雙線正洞長度(含下邊3項(xiàng))延長米1030 2雙線Ⅳ級(jí)圍巖延長米470 3雙線Ⅴ級(jí)圍巖延長米450 4雙線Ⅲ級(jí)圍巖延長米110

2必測項(xiàng)目及測點(diǎn)布置

根據(jù)相應(yīng)工程概況，工程地質(zhì)條件以及隧道周邊環(huán)境狀況，經(jīng)過現(xiàn)場踏勘及收集資料，并結(jié)合國家、省、青島市有關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，確定工程監(jiān)測的主要內(nèi)容及工作量。

序號(hào)監(jiān)測項(xiàng)目常用量測儀器備注測點(diǎn)布置 1洞內(nèi)、外觀察現(xiàn)場觀測 數(shù)碼相機(jī)開挖后及初期支護(hù)后進(jìn)行 2拱頂下沉全站儀每10~30m一個(gè)斷面，布設(shè)于隧道頂部 3凈空變化收斂儀 全站儀每10~30m一個(gè)斷面，布設(shè)于隧道腰部

2.2監(jiān)測頻率

數(shù)據(jù)采集要求每處測點(diǎn)埋好后24小時(shí)內(nèi)測取原始數(shù)據(jù)，以后測取數(shù)據(jù)的頻率不少于規(guī)范要求，同時(shí)滿足數(shù)據(jù)分析和工程需要。參考文獻(xiàn)[1],根據(jù)測點(diǎn)的距開挖面的距離及位移速度分別選取適當(dāng)?shù)臋z測頻率，收集數(shù)據(jù)

3數(shù)據(jù)處理及分析

3.1數(shù)據(jù)收集

為保證施工安全，對(duì)監(jiān)控量測實(shí)施三級(jí)管理，通過極限位移值、位移速度、位移速度變化率等綜合考慮，無論哪種方法，一旦達(dá)到Ⅰ級(jí)管理狀必須停止須立即停止掌子面掘進(jìn)施工[2]

累計(jì)天數(shù)拱頂沉降值水平收斂值累計(jì)天數(shù)拱頂沉降值水平收斂值 00.000.001115.1517.93 12.172.211214.6117.44 24.194.291315.5617.52 33.586.251416.4017.54 45.468.111517.1617.63 57.219.861619.3917.68 68.8411.501719.4217.72 710.3413.021820.2817.76 811.7214.431921.0217.82 912.9815.722021.6417.86 1014.1316.892122.0617.85

3.2拱頂沉降與水平收斂量測數(shù)據(jù)分析

結(jié)合文獻(xiàn)[3]可知，實(shí)測位移值介于最大允許位移值的1/2與2/3之間，在三級(jí)管理中屬于二級(jí)；拱頂沉降與水平收斂值變化速度在0.2mm/d～5.0mm/d之間，結(jié)合位移速度管理，屬于二級(jí)；位移時(shí)態(tài)曲線未顯示出穩(wěn)定跡象。因此，應(yīng)對(duì)該斷面應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測和支護(hù)強(qiáng)度，確保施工安全

4隧道施工圍巖變形空間效應(yīng)研究

隧道施工圍巖變形空間效應(yīng)是指隧道開挖之后，由于受掌子面“噓擬”[4]支撐作用和初期支護(hù)作用的影響，隨著掌子面的不斷推進(jìn),圍巖變形逐漸釋放直至趨穩(wěn)的特征效應(yīng)。

ZK7+980斷面(進(jìn)口段)斷面與左線ZK7+950斷面拱頂下沉空間效應(yīng)曲線皆呈“似臺(tái)階”型增長，起初拱頂下沉位移釋放緩慢，距掌子面的距離為13m（一倍洞徑）時(shí)為25%，在距掌子面的距離為17m時(shí)，位移釋放率突然增加，至距離為26m時(shí)(兩倍洞徑)，拱頂下沉位移釋放率增加至75%。隨后在距離為30m時(shí)，釋放率增加至100%。圍巖變形已經(jīng)穩(wěn)定,可以施作二次襯砌；后者在距掌子面的距離為13m時(shí)(一倍洞徑)，拱頂下沉位移釋放率已達(dá)到75%。隨后暫時(shí)穩(wěn)定，在距掌子面的距離為25m時(shí)(兩倍洞徑)，拱頂下沉位移釋放率增加至100%。圍巖變形穩(wěn)定。

由圖可見該斷面周邊收斂空間效應(yīng)曲線呈“S”型增長。起初位移釋放緩慢，在距掌子面的距離為10m時(shí)，周邊收斂位移釋放率僅為9.47%，逐漸增加，距離為13m時(shí)(一倍洞徑)，釋放率增至24.9%。之后繼續(xù)增加，在距離為26m時(shí)(兩倍洞徑)，周邊收斂位移釋放率達(dá)到70.2%。隨后釋放率逐漸減小，距離為29m時(shí)，周邊收斂釋放率達(dá)到84.9%，圍巖變形基本穩(wěn)定，可以施作二次襯砌。

比較同一端面拱頂下沉與周邊收斂的空間效應(yīng)曲線，可以發(fā)現(xiàn)二者都是建議都是在距掌子面的距離為兩倍洞徑時(shí)建議施作二次襯砌。

5結(jié)論

根據(jù)朝陽山隧道若干斷面圍巖變形的空間效應(yīng)曲線，我們可以知道：

（1）隧道圍巖變形的空間效應(yīng)曲線呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性；

（2）在距掌子面的距離為兩倍洞徑時(shí),隧道圍巖變形基本穩(wěn)定；

[1]文德云.公路工程施工監(jiān)理質(zhì)量控制技術(shù)手冊(cè).北京：人民交通出版社出版,2006，9（1）：12～16

[2]肖濤.高速公路隧道施工監(jiān)控量測技術(shù)研究.華南理工大學(xué)碩士論文.2014

[3]高軍.對(duì)大跨度隧道初期支護(hù)穩(wěn)定性分析.現(xiàn)代隧道技術(shù),2002，9（1）：152～156

[4]崔玖江.隧道與地下工程修建技術(shù).北京:科學(xué)出版社， 2005，5（1）:9~13

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