趙克明 嚴(yán) 冰

(1.西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院 陜西 西安 710055)(2.中國(guó)電建西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 陜西 西安 710055)

粉細(xì)沙地層隧道現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)及分析

趙克明 嚴(yán) 冰

(1.西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院 陜西 西安 710055)(2.中國(guó)電建西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 陜西 西安 710055)

結(jié)合桃樹(shù)坪隧道工程，通過(guò)對(duì)粉細(xì)砂地層隧道施工中圍巖壓力的分析，研究粉細(xì)砂地層隧道施工時(shí)圍巖的變化特點(diǎn)。研究的方法、分析和結(jié)論可為類似條件下隧道工程的設(shè)計(jì)、施工、和監(jiān)測(cè)提供參考和借鑒。

粉細(xì)砂地層；監(jiān)測(cè)；圍巖壓力

一、工程概況

桃樹(shù)坪隧道位于蘭州東站站端，隧道起訖里程DK3+435～DK6+655，全長(zhǎng)3220m，設(shè)計(jì)為雙線隧道。穿行于黃河高階段地下部，地勢(shì)上隧道進(jìn)口低，洞身出口高，地勢(shì)起伏大，相對(duì)高差達(dá)200m以上，隧道最小埋深約12m，地表上溝谷發(fā)育，下切相對(duì)較深。除進(jìn)出口及溝谷地段地表分布有圓礫土外，其余地段地表大都覆蓋黃土，山上植被較稀疏[1,2]。

圍巖主要為第三系富水粉細(xì)砂巖，含水量大，應(yīng)為Ⅵ級(jí)軟巖。圍巖自穩(wěn)困難，流動(dòng)性大，沉降、變形量大，易坍塌，施工難度大[3]。

二、監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析之后，DK5+339斷面各個(gè)測(cè)點(diǎn)位置的圍巖壓力隨時(shí)間變化如圖1所示。

圖1 圍巖壓力圖

根據(jù)左、右線最大跨度處部位的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知：從開(kāi)挖到第50天，左最大跨度處圍巖壓力呈一次函數(shù)緩慢增加，接著圍巖壓力出現(xiàn)突變，這是由于左最大跨度處測(cè)點(diǎn)被損壞，故補(bǔ)裝壓力盒，重新繼續(xù)監(jiān)測(cè)。右最大跨度處圍巖壓力持續(xù)增加，說(shuō)明圍巖與初期支護(hù)所形成的結(jié)構(gòu)體系還沒(méi)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，后續(xù)施工對(duì)其產(chǎn)生的影響較大。后續(xù)的開(kāi)挖使一部分應(yīng)力得到釋放，導(dǎo)致作用在初期支護(hù)上的壓力得以減小。最后圍巖壓力持續(xù)小速率緩慢增加，變化值不是很大，圍巖壓力呈現(xiàn)出收斂的趨勢(shì)。

根據(jù)左、右線拱腰部位的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，左拱腰處圍巖壓力自布設(shè)以來(lái)到監(jiān)測(cè)日期的第3天出現(xiàn)負(fù)值應(yīng)力，推測(cè)認(rèn)為，這是由于初支鋼拱架與圍巖出現(xiàn)脫空的現(xiàn)象，從而造成應(yīng)力小于初始的應(yīng)力的情況。圍巖壓力以平穩(wěn)的速率持續(xù)增加，達(dá)到了目前監(jiān)測(cè)的最大值86.85Kpa。右拱腰處圍巖壓力自布設(shè)以來(lái)到監(jiān)測(cè)日期的第55天出現(xiàn)負(fù)值應(yīng)力，這是由于初支鋼拱架與圍巖出現(xiàn)脫空的現(xiàn)象，鋼架懸空，從而造成應(yīng)力小于初始的應(yīng)力的情況。監(jiān)測(cè)的圍巖壓力最大值為4.08Kpa。

根據(jù)拱頂處監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知：初期出現(xiàn)應(yīng)力負(fù)值，應(yīng)該是拱架與初噴砼脫空，后期應(yīng)力迅速增大的原因，一個(gè)是開(kāi)挖后的地應(yīng)力釋放，另一個(gè)是施工中排水造成的有效應(yīng)力的增加。同時(shí)建議，做好施工中的防排水，加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)。目前監(jiān)測(cè)的最大值為138.87Kpa。

總體來(lái)說(shuō)，在監(jiān)測(cè)四個(gè)月之后，測(cè)點(diǎn)的圍巖壓力基本都呈現(xiàn)了收斂的趨勢(shì)，逐漸趨于穩(wěn)定的狀態(tài)。

三、結(jié)論

隧道開(kāi)挖對(duì)圍巖擾動(dòng)較大，因此圍巖壓力隨著施工有著一定程度的波動(dòng)，但受到開(kāi)挖干擾影響的大小各不相同。開(kāi)挖面距離觀測(cè)斷面越近，觀測(cè)斷面受到的影響就越大。隨著掌子面的前移和時(shí)間的推移，圍巖壓力變化速率變緩，基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

[1]羅平.含水弱膠結(jié)砂巖隧道地層特性及施工技術(shù)研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2011.

[2]賈軍委，李亞子，等.富水粉細(xì)沙層隧道施工應(yīng)力監(jiān)測(cè)與分析[J].低溫建筑技術(shù)，2013，(12):126-128.

[3]劉泉聲，等.基于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)的龍?zhí)端淼朗┕て趪鷰r穩(wěn)定性研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007，(10).

趙克明(1991-)，男，主要從事隧道與地下工程方面的研究工作。