基于新奧法的某隧道監(jiān)控量測研究

黃寶帥 郭小童

摘要:隧道監(jiān)控量測是隧道新奧法施工的重要組成部分,它對于及時了解開挖后的隧道變形狀況,確定和研究隧道支護效果及隧道安全施工具有十分重要的意義。文章從以某隧道為工程實例,探討了新奧法監(jiān)控量測在某隧道中的應用。

關鍵詞:隧道;監(jiān)控量測;新奧法

中圖分類號:U456文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)18-0141-01

1工程概況

該隧道按單向行車雙洞雙車道設計,左洞長653m,右洞長733m。隧道穿過基巖為白堊系上統(tǒng)砂巖,弱風化,褐紅色,塊狀結構,層理近水平,圍巖類別為Ⅲ類。施工中采用了錨桿加固、錨噴網(wǎng)、鋼支撐等多種加固支護方法,根據(jù)地層情況,分別采用了臺階式開挖和全斷面開挖兩種方式施工,施工全過程進行監(jiān)控量測。根據(jù)《公路隧道施工技術規(guī)范》的規(guī)定,需要將現(xiàn)場監(jiān)控量測項目列入施工組織設計,掌握圍巖和支護的動態(tài)信息并及時反饋,以指導施工作業(yè),而且通過對圍巖和支護的變位、應力的量測,修改支護系統(tǒng)的設計,達到最優(yōu)的目標。因此,作為隧道新奧法施工“三要素”之一的施工監(jiān)測便顯得非常重要。

本隧道為連拱隧道,為長期風化剝蝕的丘陵地貌區(qū)。吉首端洞門位于一沖溝南側(cè)邊坡上,匯水面積小,地表水沿沖溝匯集,對洞中排水有一定的影響,仰坡的自然坡度約35°,洞口與地形線呈15°斜交,巖層走向與線路呈小角度斜交;對出口段邊、仰坡穩(wěn)定不利。產(chǎn)狀250°∠4°～6°,節(jié)理發(fā)育一般。洞口偏壓嚴重。

基巖為白堊系上統(tǒng)砂巖, 開挖段為Ⅱ類圍巖,強風化砂巖和硅質(zhì)砂巖,中厚層,具碎石狀壓碎結構,穩(wěn)定性差,掌子面較干燥,風干后易干裂。地表水不發(fā)育,地下水主要為基巖裂隙水,受大氣降水補給,水量貧乏。

2監(jiān)測項目及方法

{1}地質(zhì)和支護狀況觀察。主要包括:預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);③根據(jù)噴層表面狀態(tài)及錨桿的工作狀態(tài),分析支護結構的可靠程度。{2}收斂位移量測。主要包括:周邊位移是是隧道圍巖應力狀態(tài)變化的最直觀反映,量測周邊位移可判斷隧道空間的穩(wěn)定性提供可靠的信息;根據(jù)變位速度判斷隧道圍巖的穩(wěn)定程度為二次襯砌提供合理的支護時機;指導現(xiàn)場設計與施工。{3}地表下沉。位于Ⅰ-Ⅲ類圍巖中且覆蓋層厚度小于40m的隧道,應進行地表沉降量測。在預計破裂面以外3～4倍洞徑處設置水準點,作為各觀測點高程測量的基準,從而計算出各觀測點的下沉量。拱頂下沉與水平收斂量測平均30m布置1個觀測斷面,根據(jù)圍巖類型可作如下調(diào)整。Ⅳ類及以上圍巖不大于40m;III類圍巖不大于25m;II類圍巖小于20m。各測點在避免爆破作業(yè)破壞測點的前提下,盡可能靠近工作面埋設。

3監(jiān)測成果舉例

3.1地質(zhì)觀察綜述

隧道基巖為白堊系砂巖,單斜巖層,傾角較緩,產(chǎn)狀345°∠4°,開挖面為薄層泥質(zhì)砂巖與鈣質(zhì)砂巖互層,局部夾中厚層,上部巖層稍厚,具碎裂狀、塊狀結構,節(jié)理裂隙較發(fā)育,掌子面局部有裂隙水滲出。已完成初期護段,噴層表面無裂縫,無裂隙及剝離現(xiàn)象,有鋼格柵段格柵無壓曲現(xiàn)象,洞身兩側(cè)無底鼓現(xiàn)象,噴射砼表面局部有少量裂隙水滲出。

3.2地表下沉

從監(jiān)測結果來看,在線路中心線及左側(cè)地表下沉量明顯較大,說明目前隧道開挖對中線及左側(cè)巖體存在的擾動作用較大。D4 、D5、 D6點在線路中線附近,其SM值較大,基本在4.8～5.6 mm之間,其它點SM值均在0.7～4.6 mm之間波動,相對收斂量0.007～0.06%,參照奧地利J.Golser博士對地表沉陷的建議來看,沉降值在允許值范圍以內(nèi);從SM-T曲線來看, D5及D6點位變速率*(*變)M相對較大,在0.1 mm/d左右,其余各點*(*,)M值均在0.01～0.08 mm/d之間,較掘進初期的位變速率有明顯的降低,表明隨著隧道掘進的深入,目前地表變形及位移已經(jīng)逐漸趨入穩(wěn)定。

3.3收斂及拱頂下沉

ZK201+550斷面,收斂及拱頂下沉曲線來看,a、b線及拱頂下沉累計收斂值UM在6.5～7.1 mm之間,相對收斂量0.07%,變位速率*(*位)M在0.01 mm/d左右,符合《錨桿噴射砼支護技術規(guī)范》(GBJ86-85)關于Ⅲ類圍巖洞周容許相對收斂量的規(guī)定,同時各條曲線斜率隨時間有變小趨勢,表明隨著掘進的深入,其收斂速度逐漸降低,對洞口拱門段的擾動逐漸減小。目前階段洞內(nèi)圍巖變位速率0.1 mm/d左右,說明施工對洞門處的影響仍然存在,但是拱門段變形及位移基本已經(jīng)達到穩(wěn)定。

4結 語

實踐證明,現(xiàn)場監(jiān)控量測能夠預報險情提供信息,為以后同類隧道設計與施工積累了第一手資料,還可以節(jié)省投資,達到科學設計和施工的目的。

參考文獻:

[1] JTJ042-94,套路隨道施工技術規(guī)范[S].