摘要:現(xiàn)場監(jiān)控量測是隧道施工過程中,對圍巖支護系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)進行監(jiān)測,為初期支護和二次襯砌的參數(shù)調(diào)整提供依據(jù),是確保施工安全、指導(dǎo)施工、便利施工管理的重要手段。因此,量測工作是監(jiān)視設(shè)計、施工是否正確的眼睛,它始終伴隨著施工的全過程,是新奧法構(gòu)筑隧道非常重要的一環(huán)。本文就監(jiān)控量測技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用作簡要的闡述。
關(guān)鍵詞:監(jiān)控量測;隧道施工
1 工程概況
隧道出口段位于坨苗北東約1.4km,本隧道為一座上、下行四車道高速公路分離式特長隧道。隧道最大埋深約300米。隧道起訖樁號左線ZK69+500～K71+220長1720m,右線YK69+500～K71+117長1617m。隧道左右線間距35m。洞門采用端墻式,襯砌為復(fù)合式,洞口段位于曲線上。左線出口曲線半徑R=1630;右線出口曲線半徑R=1430。隧道左線縱坡為2.7%-2.018%- (-1.3%)的人字坡;右線縱坡為2.667%-2%- (-1.3%)的人字坡(路線前進方向為上坡為正)。
本隧道處一南東-北西向展布溝谷東岸,該側(cè)坡面凹溝凸坡相間發(fā)育,坡面地形較陡。洞口段三面臨空,左側(cè)為小沖溝,前方、右側(cè)為主溝。隧道出口段地表水較發(fā)育。洞身圍巖為全強風(fēng)化巖層和殘坡積層,巖體破碎,拱頂易坍落,側(cè)壁易變形,洞室多呈點狀滴水,線狀滲水,雨季滲水現(xiàn)象嚴重。洞身圍巖為節(jié)理裂隙發(fā)育區(qū)和弱風(fēng)化變質(zhì)泥巖、砂巖,巖體較破碎,拱頂易坍落,側(cè)壁偶有掉塊現(xiàn)象,洞室潮濕,多呈點滴狀滲水,局部有線狀滲水現(xiàn)象。
2監(jiān)控量測流程及監(jiān)測項目
2.1 監(jiān)控量測流程
監(jiān)控量測流程如圖1所示。
2.2隧道監(jiān)測項目及其重要性
根據(jù)不同的圍巖條件監(jiān)控量測的項目及其重要性列表1.
備注:○必須進行的項目;應(yīng)該進行的項目;△必要時進行的項目;□這類項目的量測結(jié)果對判斷設(shè)計是否保守有用。
3隧道現(xiàn)場監(jiān)控的內(nèi)容與方法
根據(jù)某道的圍巖條件、支護類型和施工方法,選擇洞內(nèi)外地質(zhì)和支護狀況觀測、周邊收斂和拱頂下沉為必須的量測項目。
3.1洞內(nèi)外地質(zhì)和支護狀況觀測
目測觀察的目的是:預(yù)測開挖面前方的地質(zhì)條件;為判斷圍巖、隧道的穩(wěn)定性提供地質(zhì)依據(jù);根據(jù)噴層表面狀態(tài)及錨桿的工作狀態(tài),分析支護結(jié)構(gòu)的可靠度。
洞內(nèi)外觀察分開挖工作面觀察和已施工區(qū)段觀察兩部分,開挖工作面觀察在每次開挖后進行1次,內(nèi)容包括節(jié)理裂隙發(fā)育情況、工作面穩(wěn)定狀況、風(fēng)化變質(zhì)情況、斷層分布、初期支護效果、涌水情況及底板是否隆起等,當?shù)刭|(zhì)情況基本無變化時,可每天進行一次,觀察后繪制開挖工作面地質(zhì)素描圖,填寫工作面狀態(tài)記錄和圍巖類別判定卡。
在觀察過程中如發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件惡化,初期支護發(fā)生異�，F(xiàn)象,立即通知施工負責(zé)人采取應(yīng)急措施,并派專人進行不間斷觀察。
對已施工區(qū)段的觀察每天至少1次,觀察內(nèi)容包括噴射混凝土、錨桿、鋼拱架的狀況,以及施工質(zhì)量是否符合規(guī)定的要求。
洞外觀察包括洞口地表情況、邊坡及仰坡的穩(wěn)定以及地表水滲透等情況。
3.2周邊收斂及拱頂下沉量測
3.2.1量測目的
某隧道按新奧法原理進行施工,周邊收斂及拱頂下沉量測是施工的重要組成部分。通過現(xiàn)場量測監(jiān)控掌握圍巖和支護動態(tài)變化,便于進行日常施工管理;了解支護構(gòu)件的作用和效果;確保隧道施工的安全性和經(jīng)濟性;將量測監(jiān)控結(jié)果反饋于施工過程中,判斷圍巖穩(wěn)定性以及進行位移分析,應(yīng)用于整個隧道的施工過程中,為二次襯砌的施作提供依據(jù)。
3.2.2測點布設(shè)
每個斷面設(shè)4個收斂樁,一般20 m設(shè)置一個測量斷面,且保證每種圍巖類別內(nèi)不少于2個測量斷面.測點的安設(shè)應(yīng)能保證爆破后24小時內(nèi)和下一次爆破前方便測量。
4量測數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用
以某隧道ZK69+500測量斷面的周邊收斂及拱頂下沉量測數(shù)據(jù)為例。為了真實、及時、準確地反映施工現(xiàn)場信息,監(jiān)控量測數(shù)據(jù)經(jīng)如下流程:測點埋設(shè)→數(shù)據(jù)量測→數(shù)據(jù)整理→數(shù)據(jù)輸入計算機→繪制曲線→信息反饋。
4.1周邊收斂
通過整理分析量測數(shù)據(jù),某隧道ZK69+500測量斷面周邊收斂量測時間為37天,上臺階開挖初期,上測線的周邊收斂位移增速較快,在7天后有所減慢;但在下臺階開挖后,上測線周邊收斂增速短期內(nèi)則又明顯加快,下臺階開挖5天后,上測線的周邊收斂增速又逐漸減慢,歷時20天后其變形則趨于基本穩(wěn)定,穩(wěn)定收斂值約為2.35 mm。埋設(shè)在邊墻部位的下測線周邊收斂歷時變化曲線呈“拋物線”型,總體上經(jīng)歷了快速增長到緩慢增長,最后趨于穩(wěn)定的過程,16天后基本趨于穩(wěn)定,穩(wěn)定收斂值約為1.18 mm。
綜上所述,對于某隧道YK30+01段采用上下臺階法施工,圍巖周邊收斂位移量不大,處于可控制狀態(tài)。
4.2拱頂下沉
通過整理分析量測數(shù)據(jù),某隧道ZK69+500測量斷面拱頂下沉量測時間為37天,拱頂三個測點的下沉變化規(guī)律基本一致,只是右頂測點量測值略小些.上臺階開挖后,拱頂各個測點初期增速較快,一直到下臺階開挖一周后,拱頂下沉變化速率則逐漸減慢,歷時20天后各測點都趨于穩(wěn)定,其左拱測點、中間測點、右拱測點的穩(wěn)定位移值分別為6.55 mm、6.65 mm和5.35 mm,總體上處于可控制狀態(tài)。
4.3監(jiān)控量測結(jié)果在隧道施工中的應(yīng)用
根據(jù)量測數(shù)據(jù)繪制位移量、位移速度隨時間變化的曲線,分析隧道圍巖變形過程。隧道圍巖變形位移顯現(xiàn)的過程,反映了圍巖經(jīng)過應(yīng)力調(diào)整建立新的平衡的過程。這一過程時間的長短及變形值大小,真實地反映了圍巖的穩(wěn)定程度和穩(wěn)定狀態(tài)的差別。一般來說,時間愈短,穩(wěn)定性愈好,變形值越小,則圍巖類別越高。將同一斷面的各種量測項目數(shù)據(jù)相互印證、分析,以確認量測結(jié)果的可靠性,對位移等物理量隨時間變化的動態(tài)曲線進行回歸分析,推算最終位移和變化規(guī)律以確定圍巖穩(wěn)定性特征一般情況會出現(xiàn)兩種時間-位移曲線:如果曲線表示絕對位移值逐漸減少,支護結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定,可施作二次襯砌;若曲線表示位移變化出現(xiàn)反彎點表示初期支護不穩(wěn)定,這時應(yīng)采取措施,如加噴混凝土厚度或加密加長錨桿、提前施作二次襯砌或降低一級圍巖類別施作二次襯砌等,需要根據(jù)情況具體處理。
以各類圍巖允許相對位移值(表2)和《錨噴構(gòu)筑法》變形管理等級(表3)作為依據(jù)進行穩(wěn)定性判別。當實測值大于表列允許值,超過允許變形管理等級范圍時,及時采取補強措施,并調(diào)整原支護設(shè)計參數(shù)或開挖方法。
某公路隧道施工中,通過對該隧道周邊收斂及拱頂下沉位移的量測分析,變形位移與穩(wěn)定時間有一定關(guān)系,從圖上可以看出:圍巖位移基本上是連續(xù)的,圍巖位移沒有產(chǎn)生突變現(xiàn)象;圍巖在前期隨時間增長而迅速加大、位移速率逐漸降低,當?shù)竭_一定時間后,位移趨于穩(wěn)定.即變形大體上經(jīng)歷了三個階段:增長和急劇增長階段;緩慢增長階段; 開始趨于穩(wěn)定階段。
在隧道施工中,根據(jù)周邊收斂、拱頂下沉位移和其它監(jiān)控項目結(jié)果,結(jié)合現(xiàn)場實際情況,及時反饋信息,修改與完善設(shè)計,從而正確指導(dǎo)施工.通過對量測成果深入分析,及時預(yù)報了地質(zhì)情況以及對險情進行監(jiān)控,提出了合理的初期支護類型和參數(shù),以及二次襯砌的施作時機.當收斂位移變形速率明顯下降或變形開始趨于穩(wěn)定時,及時進行二次襯砌,否則位移又可能繼續(xù)發(fā)展,特別是附近有開挖影響時更加明顯。
參考文獻
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