大西客運專線兩宜隧道監測

許 張 柱

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司,陜西 西安 710043)

大西客運專線兩宜隧道監測

許 張 柱

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司,陜西 西安 710043)

鑒于兩宜隧道施工過程中山體地表、隧道仰拱及隧道襯砌出現裂痕的情況，進行了隧道山體地表和隧道峒身監測的方法研究，提出了判斷監測體有無變形、變形規律及是否穩定的方法，為后續施工和病害整治提供了參考依據。

隧道，隧道變形分析，基準點，監測點

0 引言

大西客運專線兩宜隧道位于陜西省大荔縣范家鎮，進口位于金水溝內，進口端地表自然坡度較陡28°～46°，線路與地面線斜交，位于半坡上，兩側山體陡峭，線路右側發育一沖溝向西延伸約2 km，隧道洞口DK721+570～DK721+704長134 m段位于該沖溝南側邊坡上，山體偏壓嚴重，邊坡表層發育滑坡。隧道施工過程中地表、隧道仰拱以及隧道襯砌發現裂縫，為確保該隧道施工安全，需要對山體及部分隧道施工峒身進行變形監測，以掌握其變形的程度和規律，并及時提交監測報告，為后續施工和病害整治提供數據依據(見圖1)。

兩宜隧道變形監測范圍為DK721+570～DK721+800，內容包括隧道地表監測、隧道峒身監測。2010年12月22日開始實施，2012年12月30日結束，歷時2年，其中地表監測完成45個周期、峒身監測完成57個周期。

1 隧道地表監測網

隧道地表監測網按逐級布網、分級控制原則。第一級為基礎控制網，要求遠離監測區；第二級為監測區內監測點，各監測點兼做平面和高程。基礎平面控制網按二等GPS施測；高程按二等水準技術要求施測；監測點平面采取GPS快速靜態，按四等GPS要求實測；高程監測點按二等水準技術要求施測。

1)地表監測基準網建立。

根據測區現場情況，遠離監測區布設3個平面基礎控制點LY1，LY2及LY3和3個高程控制點BM1，BM2及BM3。以中線左線大里程方向為方位角0，垂直于X軸滿足右手定則的為Y軸，假定里程DK722000坐標為(722 000，5 000)建立相對于中線的獨立坐標系統，把控制點坐標轉換到獨立坐標系統中；假定BM1高程為100 m，建立高程獨立控制網。

2)地表監測點布設。

根據兩宜隧道變形監測技術設計要求，依據現場地形情況，結合地質結構，查明山體發生位移與未發生位移的分界面、確定不良山體變化趨勢，沿中線方向，在DK721+570～DK721+800的里程范圍內，布設7個監測斷面，各監測斷面垂直于線路中線，編號分別為A，B，C，D，E，F和G，里程分別為DK721+580，DK721+599，DK721+630，DK721+660，DK721+704，DK721+730和DK721+800，監測點大里程方向左側延伸至裂縫外，右側至沖溝邊。

山體基準點分布圖見圖2，監測點布設圖見圖3。

3)地表監測點測量。

隧道地表監測自2010年12月22日開始，平面采用GPS靜態觀測、高程按二等精密水準進行施測。變形觀測周期定為10 d/次，根據現場情況及點位變形曲線圖增減觀測次數。2012年7月24日，根據監測結果決定對隧道左上方的山體進行卸載施工，地表監測工作停止，共完成45個周期。

2 隧道峒身監測

隧道峒身監測主要內容包括：監測隧道中線和結構是否有位移；結合地質，監測并確定洞口右側不良地質體對隧道結構的影響程度及范圍；本身隧道結構監測。

隧道變形監測按逐級布網、分級控制原則，分為基準點、工作基點及變形觀測點。每個監測網不少于3個基準點，基準點間距不宜大于1 km；工作基點應選在比較穩定的位置，用于變形觀測點的觀測；變形觀測點直接設在變形體上能具體反映特征的位置。

1)隧道峒身基準點布設。

隧道峒身監測平面基準點布設在中線DK721+250，DK721+540及DK721+880附近，編號分別為J01，J02和J05，按水平監測網二等導線技術要求進行觀測。工作基點布設在DK721+640，DK721+740,編號分別為J03和J04，采取后方交會方式按水平監測網三等施測；垂直位移監測網基準點選擇BM04，BM05及J05=BM06，按國家二等水準技術要求施測。

2)隧道峒身監測點布設見圖4。

隧道內共布設10個監測斷面，分別為DK721+577.313，DK721+598.963，DK721+607.591，DK721+618.978，DK721+630，DK721+660，DK721+704，DK721+730，DK721+760和DK721+800，每個斷面上布設5個監測點，其中3個平面監測點、2個水準監測點。平面監測點布設于隧道兩側壁面和隧道拱頂，高程監測點位于隧道兩側壁面。

3)隧道峒身監測點觀測。

隧道峒身監測自2011年1月10日，平面監測點采用全站儀按四等導線技術要求施測，高程監測點按二等水準技術要求施測，施測時采用相同的圖形或觀測路線和觀測辦法、使用同一套儀器和設備、固定觀測人員。2012年12月27日監測峒身趨于穩定，監測停止，共計完成57個周期。

3 監測成果及分析

針對歷次觀測成果分別進行平面位移比較、高程沉降比較，繪制了平面位移變化圖、點位沉降曲線圖及各監測斷面沉降曲線圖。通過累計變化量判定平面是否發生位移、點位是否發生下沉，通過階段變化量判定平面位移、點位下沉趨勢，通過監測斷面各監測點累計變化量判定監測體變化趨勢。下面以隧道峒身監測沉降為例說明如何對監測數據進行分析。

3.1 監測點觀測誤差預計

依據水準路線和測量精度，平差計算預計各點高程測量中誤差(見表1)。

表1 高程測量誤差 mm

表2 高程差值判斷表 mm

3.2 監測成果分析

1)通過對2012年11月20日施測成果與2011年2月8日施

測基準成果進行比較，累計高程變化量最大為13.2 mm，最小為0.8 mm，沉降大于2.5 mm共14點，因此判定隧道峒身沉降確實存在。

2)通過對同一斷面監測點累計沉降量分析，右側監測點最大下沉13.3 mm(GD09Y)，最小下沉1.5 mm(GD01-1Y)，平均下沉9.1 mm；隧道左側監測點最大下沉8.0 mm(GD09Z)、最小0.8 mm(GD01Z),平均下沉3.6 mm，因此判定右側監測點沉降量比左側沉降量大(見表3)。

表3 同一斷面監測點累計沉降量比較表

3)對2012年09月25日～11月20日時間段下沉量進行階段分析，各監測點階段沉降量均無法判斷是否沉降，因此得出：隧道內監測點沉降基本趨于穩定。

4)繪制各監測點沉降位移曲線圖，分析整個監測過程中的沉降趨勢(見圖5)。

4 結語

兩宜隧道監測歷時兩年，研究了山體地表及隧道峒身監測的方法，為山體、隧道變形病害治理提供依據；介紹了整個監測過程，研究了判斷監測體有無變形、變形規律及是否穩定的方法，為今后其他病害隧道監測提供借鑒。

[1] TB 10601—2009，高速鐵路工程測量規范[S].

[2] JGJ 8—2007，建筑變形測量規范[S].

[3] 陳紅衛，楊紅生.GPS技術在滑坡監測中的應用[J].測繪與空間地理信息，2012，35(1):145-147.

[4] 裴世建，王祖軍.GPS在滑坡監測中的應用[J].工程勘察，2007(9):55-57.

[5] 施建仁.公路隧道工程的沉降監測分析[J].路橋建設，2013,35(9):67-68.

[6] 楊松林，劉維寧.自動全站儀隧道圍巖變形非接觸監測及分析預報系統研究[J].鐵道學報，2004,26(3):93-97.

Monitoring of Liangyi tunnel in Datong-Xi’an passenger dedicated railway line

Xu Zhangzhu

(ChinaRailwayFirstSurveyandDesignInstituteGroup，Xi’an710043,China)

Based on cracks on mountainous surface, inverted arches and tunnel lining in Liangyi tunnel construction process, the paper researches the monitoring methods for the tunnel mountainous surface and cavern inspection, points out the methods to judge whether the tested body is deformed or not and their change rules are stable or not, so as to provide some reference for the following construction and disease treatment.

tunnel, tunnel deformation analysis, datum point, monitoring point

2015-02-07

許張柱(1980- )，男，工程師

1009-6825(2015)11-0162-03

U456.3

A