淺埋偏壓隧道變形監測方法及變形規律研究

劉志強

摘要：為研究淺埋偏壓斷層公路隧道洞口段變形觀測方法及變形規律，采用全站儀對邊測量及高差測量的方法，對雅溪沖隧道進口地表沉降、圍巖收斂及拱頂下沉進行變形監測，得出如下結論：①淺埋偏壓斷層公路隧道洞口段圍巖變形分為急劇變形、緩慢變形及基本穩定三個階段;②周邊位移、拱頂下沉及地表下沉變形趨勢同步;③圍巖穩定性，可通過變形速率、變形-時間曲線的變化趨勢來綜合判定;④采用環形開挖預留核心土施工的隧道，可采用全站儀進行觀測。

Abstract： In order to research on the method of deformation monitoring and deformation law of tunnel portal section of fault tunnel of highway shallow buried bias pressure， the means of total-station instrument for opposite side measurement and elevation difference measurement was utilized. After monitoring the ground settlement， convergence of surrounding rocks and dome sinking of the Yaxichong tunnel， I got the conclusions drawn as follows： First， the surrounding rock deformation of tunnel portal section of fault highway tunnel of shallow buried bias pressure was divided into three stages： dramatical deformation， slow deformation and basic stability. Second， there was a synchronic trend of peripheral displacement， dome sinking and surface submerging and deformation. Third， the stability of surrounding rocks could be judged comprehensively by the tendency of deformation rate and deformation-time curve. Fourth， I found that it was accessible to observe tunnels conducted by construction with circular excavation and core soil reservation by total-station.

關鍵詞：高速公路;隧道監控量測;淺埋偏壓;洞口;變形規律

Key words： highway;tunnel monitoring and measurement;shallow buried bias pressure;tunnel portal;law of deformation

中圖分類號：U452.1+1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）25-0179-02

0? 引言

公路隧道監控量測是新奧法施工的重要一環，其監測數據為設計變更提供依據[1-3]。監控量測項目分為選測項目和必測項目兩種。其中，必測項目包括洞內外觀察、地表下沉、拱頂下沉及周邊位移四種[4-8]。隧道埋深較淺則圍巖自穩能力差，地形不對稱則隧道支護結構受力不對稱而形成偏壓，斷層則隧道圍巖較破碎，穩定性差。因此，對公路淺埋偏壓斷層隧道洞口段變形監測方法及變形規律的研究具有重要的科研價值和現實意義。

1? 工程概況

1.1 工程簡介

G209、G319吉首繞城公路一期工程，起于起于乾州二炮臺，經水廠路，止于林木山，與S229相接，全長19.316公里。雅溪沖隧道全長2645m，中線最大埋深173m，屬二級公路長隧道，洞身凈寬12m。

1.2 工程地質條件

雅溪沖隧道地處低山丘陵工程地質區，隧道進口端位于南向山坡，坡角約34°，山勢較陡，隧道軸線與等高線右交角約43°，洞口軸線與地形的關系屬坡面斜切入型，橫向地形變化較大，前進方向右側偏壓較大。隧道進口端發育一斷層F，斷層F與路線相交于K8+246附近，斷層規模較小，發育于向斜南端，走向長小于300m，走向318°，傾向48°，傾角20～25°，破碎帶寬度0.2～0.5m，斷層下盤為寒武系上統西陽山組灰巖，上盤為奧陶系下統灰巖夾泥質灰巖。

K8+220～K8+255洞口淺埋段，最大埋深為10m，圍巖為寒武系上統西陽山組灰巖，夾薄層泥質灰巖，較堅硬，節理裂隙發育，巖體較破碎，碎塊狀結構，地表溶蝕發育，薄層薄層第四系殘坡積土，圍巖自穩性較差，V級圍巖。

1.3 水文地質條件

雅溪沖隧道所在區域屬亞熱帶濕潤氣候，四季分明，降雨充沛，年平均降雨量1391.7mm。地表水為季節性水流，受降水影響明顯，對隧道建設影響較小。地下水主要有松散堆積層孔隙水、基巖裂隙-巖溶水。

1.4 施工及加固方法

淺埋偏壓段洞口設置偏壓擋墻并結合超前管棚進行預加固，同時采用鋼筋混凝土襯砌結構形式確保隧道結構穩定、安全，施工時盡快完成仰拱施作，與拱墻及早形成封閉承載體系，避免因施工工藝不當導致地面下沉、開裂和二襯產生裂縫。地表采用注漿加固，洞口端邊、仰坡采用早強藥卷錨桿掛網噴射混凝土支護，加固土體，減少地表及邊仰坡變形。

洞口段V級圍巖采用環形開挖預留核心土法開挖，按拱頂、左拱腰、右拱腰順序環形開挖上斷面，施作初期支護，然后開挖上端面核心土，下端面左、右側跳槽開挖，并施作相應初期支護。

2? 變形監測方案設計

2.1 變形控制標準

2.2 觀測頻次要求

2.3 測點布設

2.4 觀測方法

由于洞口段V級圍巖采用環形開挖預留核心土法開挖，作業面狹小，傳統監測方式收斂計及水準測量已不適應周邊位移及拱頂下沉監測，故采用全站儀對邊測量及高差測量的方式配合反射片進行周邊位移及拱頂下沉監測。地表沉降采用水準測量進行觀測。

2.5 觀測結果分析

采集數據后及時繪制周邊位移、拱頂下沉、地表下沉-時間曲線圖，如圖1。從K8+230監測數據來看，淺埋偏壓斷層公路隧道洞口段圍巖變形分為急劇變形、緩慢變形及基本穩定三個階段。隧道開挖后10天內（6.17-6.26）變形速率>1mm/d，為急劇變形狀態，變形量呈線性增長;開挖后11～30天（6.27-7.16）變形速率1.0～0.2mm/d，為緩慢變形狀態;開挖30天后圍巖變形速率<0.2mm/d，處于基本穩定。周邊位移、拱頂下沉及地表下沉變形趨勢同步，累計變形量<25mm，其中，周邊位移累計最大變形值為20.6mm（水平測線C線），為收斂變形，拱頂下沉累計沉降量為22.17mm，地表下沉累計沉降量為23.47mm。

3? 結語

本文通過對雅溪沖隧道淺埋偏壓洞口段監測數據的分析，得出以下結論：

①淺埋偏壓斷層公路隧道洞口段圍巖變形分為急劇變形、緩慢變形及基本穩定三個階段。隧道開挖后10天內變形速率>1mm/d，為急劇變形狀態，變形量呈線性增長;開挖后11～30天變形速率1.0～0.2mm/d，為緩慢變形狀態;開挖30天后圍巖變形速率<0.2mm/d，處于基本穩定。

②周邊位移、拱頂下沉及地表下沉變形趨勢同步，累計變形量<25mm。

③淺埋偏壓斷層公路隧道洞口段圍巖穩定性，可通過變形速率、變形-時間曲線的變化趨勢來綜合判定。當處于急劇變形時應增加觀測頻率，必要時調整支護設計，采取加固措施。

④采用環形開挖預留核心土施工的隧道，其周邊位移及拱頂下沉可采用全站儀對邊測量及高差測量的方式進行觀測。

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