隧道地表沉降監(jiān)控量測(cè)

商廣明

（1.河北省道路結(jié)構(gòu)與材料工程技術(shù)研究中心，河北 石家莊050090；2.河北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院試驗(yàn)檢測(cè)室，河北 石家莊050090）

0 引言

某高速公路隧道為上、下行獨(dú)立雙洞四車道分離式隧道，隧道凈寬12.5m，全幅隧道長(zhǎng)1 224m，屬長(zhǎng)隧道。該隧道采用燈光照明，機(jī)械通風(fēng)。隧道區(qū)地層為第四系晚更新世碎石覆蓋層、巖性為侏羅紀(jì)石英斑巖。該隧道區(qū)位于壩上壩下過渡帶，屬于中朝準(zhǔn)地臺(tái)內(nèi)蒙古地軸構(gòu)造，兩個(gè)Ⅲ級(jí)構(gòu)造單元，區(qū)域內(nèi)有兩大發(fā)育斷裂，但整體上區(qū)域內(nèi)新構(gòu)造較弱，屬于相對(duì)穩(wěn)定地區(qū)。隧道區(qū)總體地形略有起伏，未見滑坡，但在隧道進(jìn)出口開挖時(shí)易發(fā)生崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

為防止進(jìn)口端隧道洞口淺埋段出現(xiàn)塌方或其他有害的地表沉降，確保初襯支護(hù)后隧道的安全施工，在該隧道洞口處的淺埋段布設(shè)地表沉降觀測(cè)點(diǎn)，并用檢定后高精度全站儀進(jìn)行測(cè)量。再者，為確保測(cè)量精度，應(yīng)先在較穩(wěn)定的沉降區(qū)設(shè)立一個(gè)基準(zhǔn)觀測(cè)點(diǎn)，并盡量保證固定人員對(duì)固定測(cè)站進(jìn)行測(cè)量。另外，為防止溫差等非人為因素的影響，盡量在每天的相同時(shí)段進(jìn)行測(cè)量。現(xiàn)以該隧道左洞出口處的地表沉降觀測(cè)為例，分析隧道地表沉降觀測(cè)方法及初支后的隧道洞口淺埋段的地表沉降規(guī)律。

1 觀測(cè)地表沉降的目的

隧道洞口淺埋段通常位于軟弱、破碎、自穩(wěn)時(shí)間較短的圍巖中，施工方法不當(dāng)極易發(fā)生冒頂、塌方或其他地表有害沉降，會(huì)危及地表建筑物的安全。淺埋隧道開挖可能會(huì)引起地層沉陷并波及地表，因此應(yīng)對(duì)淺埋隧道及洞口段進(jìn)行地表沉降觀測(cè)，以掌握地表下沉隨工作面推進(jìn)的規(guī)律及下沉穩(wěn)定時(shí)間。

2 測(cè)點(diǎn)布置

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，在隧道左洞洞口頂部地表按2～5m間距布測(cè)8個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，另在相對(duì)穩(wěn)定的地方設(shè)置1個(gè)基準(zhǔn)觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。

圖1 隧道洞口測(cè)點(diǎn)布置示意圖

3 沉降測(cè)點(diǎn)觀測(cè)分析

為防止洞口處地表出現(xiàn)有害沉降或塌方冒頂?shù)任：?，以及防止其?duì)初襯支護(hù)后的洞口造成影響，在洞口淺埋段布設(shè)了8個(gè)地表沉降測(cè)點(diǎn)，并派專人用高精度全站儀進(jìn)行近半個(gè)月的連續(xù)觀測(cè)。

3.1 隧道洞口地表沉降觀測(cè)點(diǎn)的沉降速率

隧道洞口地表沉降觀測(cè)點(diǎn)的沉降速率見表1及圖2。

表1 隧道洞口地表沉降觀測(cè)點(diǎn)的沉降速率記錄表

由表1 與圖2 可知，各測(cè)點(diǎn)沉降速率隨觀測(cè)日期的推后而變小，最終各測(cè)點(diǎn)的沉降速率均不大于0.2mm/d，說明地表沉降各觀測(cè)點(diǎn)已趨于穩(wěn)定。對(duì)各測(cè)點(diǎn)的最終位置進(jìn)行分析，可知拱頂處測(cè)點(diǎn)（測(cè)點(diǎn)4、測(cè)點(diǎn)5）初始沉降速率最大，各測(cè)點(diǎn)的初始沉降隨其遠(yuǎn)離拱頂?shù)木嚯x增大而逐漸變?。唤茖?duì)稱于拱頂位置的各沉降測(cè)點(diǎn)，位于邊坡側(cè)的觀測(cè)點(diǎn)初始沉降速率較右洞側(cè)土層較厚處的測(cè)點(diǎn)小。

圖2 隧道洞口各測(cè)點(diǎn)沉降速率—時(shí)間圖

3.2 隧道洞口地表沉降觀測(cè)點(diǎn)的累積沉降速率

隧道洞口地表沉降觀測(cè)點(diǎn)的累積沉降速率見表2及圖3、圖4。

表2 隧道洞口地表沉降觀測(cè)點(diǎn)的累計(jì)沉降記錄表

圖3 隧道洞口各測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降—時(shí)間圖

圖4 隧道洞口地表沉降各測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降圖

由圖3可知，各測(cè)點(diǎn)的累積沉降—時(shí)間曲線斜率逐漸變緩趨于水平，說明初襯支護(hù)后洞口隧道處巖層已經(jīng)趨于穩(wěn)定。

由圖4可知，各測(cè)點(diǎn)累積沉降由拱頂向兩側(cè)逐漸減小，覆蓋層較薄的斜坡側(cè)累積沉降較另一側(cè)小。

4 結(jié)語

通過對(duì)隧道洞口淺埋段地表沉降點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)分析可知：

（1）地質(zhì)差、巖層破碎的淺埋段隧道，即使襯砌初期支護(hù)后仍有較明顯的沉降，應(yīng)進(jìn)行繼續(xù)觀察，直至趨于穩(wěn)定；

（2）初期支護(hù)后洞口淺埋段的地表，拱頂處地表沉降最大，遠(yuǎn)離拱頂?shù)乇硖幍某两抵饾u變??；

（3）初期支護(hù)后洞口淺埋段拱頂兩側(cè)地表覆蓋層較厚的位置較覆蓋層較薄的位置地表沉降偏大。

該隧道的洞口淺埋段的地表沉降現(xiàn)象，與其他同類隧道具有一定的相通性，可為同類隧道的地表沉降分析研究提供參考借鑒。

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