某隧道監控量測和空間效應探究

楊 濤

某隧道監控量測和空間效應探究

楊 濤

（青島路橋建設集團有限公司 山東青島 266101）

監控量測是新奧法隧道施工的核心工作之一，對工程施工的結構穩定監測和結構優化設計具有重要作用。對不同地質條件和施工方法下的隧道工程，空間效應對施工工序和施工強度具有指導意義。以某隧道工程為例，對拱頂沉降和周邊收斂進行數據監測和分析，并分析典型截面的空間效應，評價圍巖變形特征。

監控量測；拱頂沉降；水平收斂；空間效應

0引言

新奧法方法認為，施工中巖體本身可承擔結構大部分荷載，因此應注意對周圍巖體結構強度的擾動，減少施工斷面。另外，允許巖體產生適當的結構變形在可控范圍內，在施工中應采用能與圍巖密貼、及時筑砌又能隨時加強的柔性支護結構；為敷設防水層或承擔后續荷載可采用復合式襯砌

1工程概況：

朝陽山隧道位于山東省青島市西海岸經濟新區濱海大道以北600米、東華山村以東，下穿靈海路和薛泰路之間朝陽山山體。進口端采用削竹式洞門，出口端采用端墻式洞門。隧道左線起止里程ZK7+930～ZK8+460，長530米；右線起止里程YK7+930～YK8+430，長500米，左右幅設計線間相距5.5～23.5m，屬中等隧道。

序號工程項目單位數量 1雙線正洞長度(含下邊3項)延長米1030 2雙線Ⅳ級圍巖延長米470 3雙線Ⅴ級圍巖延長米450 4雙線Ⅲ級圍巖延長米110

2必測項目及測點布置

根據相應工程概況，工程地質條件以及隧道周邊環境狀況，經過現場踏勘及收集資料，并結合國家、省、青島市有關規范及設計要求，確定工程監測的主要內容及工作量。

序號監測項目常用量測儀器備注測點布置 1洞內、外觀察現場觀測 數碼相機開挖后及初期支護后進行 2拱頂下沉全站儀每10~30m一個斷面，布設于隧道頂部 3凈空變化收斂儀 全站儀每10~30m一個斷面，布設于隧道腰部

2.2監測頻率

數據采集要求每處測點埋好后24小時內測取原始數據，以后測取數據的頻率不少于規范要求，同時滿足數據分析和工程需要。參考文獻[1],根據測點的距開挖面的距離及位移速度分別選取適當的檢測頻率，收集數據

3數據處理及分析

3.1數據收集

為保證施工安全，對監控量測實施三級管理，通過極限位移值、位移速度、位移速度變化率等綜合考慮，無論哪種方法，一旦達到Ⅰ級管理狀必須停止須立即停止掌子面掘進施工[2]

累計天數拱頂沉降值水平收斂值累計天數拱頂沉降值水平收斂值 00.000.001115.1517.93 12.172.211214.6117.44 24.194.291315.5617.52 33.586.251416.4017.54 45.468.111517.1617.63 57.219.861619.3917.68 68.8411.501719.4217.72 710.3413.021820.2817.76 811.7214.431921.0217.82 912.9815.722021.6417.86 1014.1316.892122.0617.85

3.2拱頂沉降與水平收斂量測數據分析

結合文獻[3]可知，實測位移值介于最大允許位移值的1/2與2/3之間，在三級管理中屬于二級；拱頂沉降與水平收斂值變化速度在0.2mm/d～5.0mm/d之間，結合位移速度管理，屬于二級；位移時態曲線未顯示出穩定跡象。因此，應對該斷面應加強監測和支護強度，確保施工安全

4隧道施工圍巖變形空間效應研究

隧道施工圍巖變形空間效應是指隧道開挖之后，由于受掌子面“噓擬”[4]支撐作用和初期支護作用的影響，隨著掌子面的不斷推進,圍巖變形逐漸釋放直至趨穩的特征效應。

ZK7+980斷面(進口段)斷面與左線ZK7+950斷面拱頂下沉空間效應曲線皆呈“似臺階”型增長，起初拱頂下沉位移釋放緩慢，距掌子面的距離為13m（一倍洞徑）時為25%，在距掌子面的距離為17m時，位移釋放率突然增加，至距離為26m時(兩倍洞徑)，拱頂下沉位移釋放率增加至75%。隨后在距離為30m時，釋放率增加至100%。圍巖變形已經穩定,可以施作二次襯砌；后者在距掌子面的距離為13m時(一倍洞徑)，拱頂下沉位移釋放率已達到75%。隨后暫時穩定，在距掌子面的距離為25m時(兩倍洞徑)，拱頂下沉位移釋放率增加至100%。圍巖變形穩定。

由圖可見該斷面周邊收斂空間效應曲線呈“S”型增長。起初位移釋放緩慢，在距掌子面的距離為10m時，周邊收斂位移釋放率僅為9.47%，逐漸增加，距離為13m時(一倍洞徑)，釋放率增至24.9%。之后繼續增加，在距離為26m時(兩倍洞徑)，周邊收斂位移釋放率達到70.2%。隨后釋放率逐漸減小，距離為29m時，周邊收斂釋放率達到84.9%，圍巖變形基本穩定，可以施作二次襯砌。

比較同一端面拱頂下沉與周邊收斂的空間效應曲線，可以發現二者都是建議都是在距掌子面的距離為兩倍洞徑時建議施作二次襯砌。

5結論

根據朝陽山隧道若干斷面圍巖變形的空間效應曲線，我們可以知道：

（1）隧道圍巖變形的空間效應曲線呈現出一定的規律性；

（2）在距掌子面的距離為兩倍洞徑時,隧道圍巖變形基本穩定；

[1]文德云.公路工程施工監理質量控制技術手冊.北京：人民交通出版社出版,2006，9（1）：12～16

[2]肖濤.高速公路隧道施工監控量測技術研究.華南理工大學碩士論文.2014

[3]高軍.對大跨度隧道初期支護穩定性分析.現代隧道技術,2002，9（1）：152～156

[4]崔玖江.隧道與地下工程修建技術.北京:科學出版社， 2005，5（1）:9~13

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1007-6344（2017）03-0020-01