sAAA長(zhǎng)大淺埋隧道的施工監(jiān)測(cè)

1、結(jié)合青蘭高速公路馬鞍山長(zhǎng)大隧道施工過程,通過對(duì)該隧道的圍巖變形進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與分析,獲得了隧道圍巖在復(fù)雜地質(zhì)條件下,各施工階段的地表沉降、拱頂下沉和水平收斂情況,有效地控制了隧道圍巖變形。在施工過程中對(duì)隧道的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與分析,不僅為隧道的支護(hù)體系設(shè)計(jì)優(yōu)化提供依據(jù),而且起到了指導(dǎo)隧道現(xiàn)場(chǎng)施工的作用。長(zhǎng)大隧道；淺埋；施工監(jiān)測(cè)； n馬鞍山隧道左線長(zhǎng)4320 m，右線長(zhǎng)4370m，隧道最大埋深307m。隧道進(jìn)口段為淺埋段，左右線淺埋段共長(zhǎng)約900 m，最小埋深為2.5 m。隧道設(shè)計(jì)采用分離的雙洞單向三車道隧道，隧道最大寬度約16.81m，開挖高度約11.75m，隧道襯砌采用復(fù)合式襯砌斷面。n隧道穿越地層主

2、要為古生界寒武系中統(tǒng)徐莊組，張夏組及上統(tǒng)崮山組，長(zhǎng)山組和風(fēng)山組地層，出口處局部為第四系沉積層，巖性相當(dāng)復(fù)雜，變化頻繁，從硬質(zhì)灰?guī)r到軟巖體如砂巖，無粘結(jié)力的碎石土，節(jié)理裂隙發(fā)育，地下含水以基巖裂隙水分布最為廣泛。因此，無論從自然地理、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、水文地質(zhì)條件各方面來說，隧道的施工條件都相當(dāng)惡劣。n鑒于隧道斷面大、隧道長(zhǎng)、地質(zhì)條件復(fù)雜、在施工中采取反饋設(shè)計(jì)與信息化施工手段進(jìn)行隧道開挖，將新奧法(natm)思想融入設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、監(jiān)測(cè)、管理的各個(gè)方面，將施工過程中捕獲的各種信息及時(shí)反饋、分析和處理，以對(duì)原設(shè)計(jì)和施工方法、支護(hù)參數(shù)進(jìn)行跟蹤監(jiān)控,遇有不適當(dāng)之處及時(shí)進(jìn)行修改調(diào)整,并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。n在

3、隧道開挖與圍巖支護(hù)等環(huán)節(jié)中，可能會(huì)出現(xiàn)各種不可預(yù)見的因素，對(duì)施工進(jìn)度與人員安全造成影響。因此，加強(qiáng)隧道施工全過程的監(jiān)控量測(cè)，實(shí)現(xiàn)信息化施工，及時(shí)掌握圍巖與支護(hù)動(dòng)態(tài)，確保隧道施工過程中圍巖穩(wěn)定與支護(hù)安全；同時(shí)為二次襯砌支護(hù)合理時(shí)間的選擇、驗(yàn)證支護(hù)結(jié)構(gòu)形式及支護(hù)參數(shù)，評(píng)價(jià)支護(hù)結(jié)構(gòu)與施工方法的合理性，并為優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，調(diào)整施工工藝提供最直接、最有效的原始數(shù)據(jù)至關(guān)重要。n量測(cè)工作是新奧法構(gòu)筑隧道非常重要的一環(huán)，根據(jù)施工環(huán)境的實(shí)際情況選擇監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，并充分利用監(jiān)測(cè)成果，應(yīng)用信息化施工技術(shù)，乃項(xiàng)目部提高工程質(zhì)量“ 降低工作成本” 保證安全和工期的重要舉措。隧道動(dòng)態(tài)反饋設(shè)計(jì)與信息化施工工作流程圖，如下圖1.1

4、n 圖1.1 隧道動(dòng)態(tài)反饋設(shè)計(jì)與信息化施工工作流程圖n信息化設(shè)計(jì)與施工的關(guān)鍵是收集信息，監(jiān)測(cè)技術(shù)是信息獲得的主要手段。信息的來源主要分2個(gè)階段：一是勘察階段，通過勘察信息確定初步設(shè)計(jì)方案和施工方法；二是施工階段，收集施工期間的地質(zhì)、施工方法信息，反饋分析，必要時(shí)修正初步設(shè)計(jì)方案和施工方法，達(dá)到最優(yōu)化的設(shè)計(jì)和施工方案。n隧道監(jiān)測(cè)的內(nèi)容較多,包括地質(zhì)條件、應(yīng)力、應(yīng)變和位移等監(jiān)測(cè),目前在隧道工程中主要進(jìn)行監(jiān)測(cè)的隧道內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)觀察、拱頂下沉、周邊收斂、錨桿拉拔力等,其具有穩(wěn)定可靠、反映直接、簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。在復(fù)雜的地質(zhì)條件下進(jìn)行隧道工程建設(shè)，應(yīng)該加強(qiáng)多方面的監(jiān)測(cè)，如地表沉降、圍巖內(nèi)部位移、支護(hù)結(jié)構(gòu)受力與變

5、形等。n馬鞍山隧道切實(shí)有效地控制好隧道監(jiān)測(cè)中必測(cè)項(xiàng)目，已能滿足大部分隧道項(xiàng)目施工的需要。n3.2.1 地質(zhì)及支護(hù)狀況觀察n隧道每次爆破后通過肉眼對(duì)掌子面圍巖進(jìn)行觀察，同時(shí)通過地質(zhì)羅盤量測(cè)及錘擊等手段描述和記錄圍巖地質(zhì)情況，包括圍巖的巖性、巖石堅(jiān)硬程度、風(fēng)化程度、巖層產(chǎn)狀、裂隙發(fā)育程度、地質(zhì)結(jié)構(gòu)面、地下水情況等，從而判斷圍巖級(jí)別是否與設(shè)計(jì)相符，進(jìn)行拍照記錄和地下水滲水量測(cè)量。n初期支護(hù)施作后對(duì)噴層支護(hù)狀態(tài)和錨桿工作狀態(tài)進(jìn)行觀察，觀察噴層是否出現(xiàn)脫落、開裂以及脫落、開裂程度，錨桿工作是否正常等，若發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)進(jìn)行記錄和反饋。n3.2.2 地表沉降觀測(cè)n本項(xiàng)目隧道進(jìn)口埋深較淺，開挖時(shí)可能引起地層

6、深陷，量測(cè)的目的是在于了解以下內(nèi)容：n、地表下沉范圍、量值；n、地表及地中下沉隨工作面推進(jìn)的規(guī)律；n、地表及地中下沉穩(wěn)定的時(shí)間。n在選定的量測(cè)斷面區(qū)域內(nèi)，首先設(shè)一個(gè)通視條件較好、測(cè)量方便、牢固的基準(zhǔn)點(diǎn)(基準(zhǔn)點(diǎn)布置地表沉降影響區(qū)以外)，然后在各個(gè)斷面埋設(shè)地表沉降測(cè)樁，測(cè)樁采用16鋼筋制作而成，并用水泥砂漿埋設(shè)牢固。每個(gè)斷面設(shè)7個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)量斷面沿隧道縱向延伸（如圖1.2）。n地表下沉量測(cè)采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行量測(cè)，測(cè)量精度為1mm，標(biāo)高采用絕對(duì)標(biāo)高或相對(duì)標(biāo)高。對(duì)于淺埋隧道地面沉降以及沉降的發(fā)展趨勢(shì)是判斷隧道圍巖穩(wěn)定性的一個(gè)重要標(biāo)志。n 圖1.2 地表沉降觀測(cè)點(diǎn)布置圖地 面 沉 降 量 測(cè)n3.2.3 周邊

7、收斂量測(cè)n圍巖周邊各點(diǎn)趨向隧道中心的變形稱為“收斂”，所謂圍巖周邊收斂位移量測(cè)主要是指對(duì)隧道內(nèi)壁面兩點(diǎn)間連線方向的位移的量測(cè)，此項(xiàng)量測(cè)稱為“收斂”量測(cè)。收斂量測(cè)是隧道施工監(jiān)控量測(cè)的重要項(xiàng)目，收斂值是最基本的量測(cè)數(shù)據(jù)，是判斷圍巖動(dòng)態(tài)最主要的量測(cè)項(xiàng)目，必須量測(cè)準(zhǔn)確。隧道工程施工比較強(qiáng)調(diào)圍巖變形，因?yàn)閹r體變形是應(yīng)力性態(tài)變化的最直觀反映，是隧道開挖時(shí)圍巖動(dòng)態(tài)、圍巖條件、支護(hù)效果的綜合體現(xiàn)，是在隧道全長(zhǎng)進(jìn)行的重要量測(cè)項(xiàng)目。此項(xiàng)目的量測(cè)結(jié)果可用以判斷：周邊圍巖的穩(wěn)定性；確定支護(hù)時(shí)間、推算位移速率、最終位移值、初期支護(hù)的妥當(dāng)與否及襯砌、仰拱的澆筑時(shí)間等。n隧道開挖爆破以后，沿隧道周邊拱腰和邊墻部位分別埋設(shè)測(cè)

8、樁，測(cè)樁的埋設(shè)方法與拱頂下沉測(cè)樁埋設(shè)方法相同。為了便進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，周邊收斂與拱頂下沉測(cè)樁布置在同一斷面。若隧道采用臺(tái)階分步開挖，需布設(shè)1、2、3三條量測(cè)基線，其基線在上臺(tái)階開挖后布設(shè)，主要量測(cè)上臺(tái)階開挖后圍巖及支護(hù)的變形；下臺(tái)階開挖后需及時(shí)在同一斷面布設(shè)4、5、6基線，主要量測(cè)下臺(tái)階開挖后圍巖及支護(hù)變形。n隧道周邊收斂測(cè)點(diǎn)布置如圖1.3所示。采用jss30a型系列數(shù)顯收斂計(jì)進(jìn)行量測(cè)，量測(cè)時(shí)先用溫度計(jì)測(cè)度環(huán)境溫度用于鋼尺溫度變形修正，從收斂計(jì)鋼尺上讀出整讀數(shù)，從數(shù)顯計(jì)上讀出微讀數(shù)，兩者之和即為基線的長(zhǎng)度，每次量測(cè)值之間的差值即為隧道的周邊收斂值。n圖1.3 拱頂下沉及周邊收斂測(cè)點(diǎn)布置示意圖gab

9、dc123456拱 頂 下 沉 量 測(cè)1,2,3,4,5,6為 收 斂 量 測(cè)n3.2.3 拱頂下沉量測(cè)n隧道拱頂內(nèi)壁的絕對(duì)下沉量稱為拱頂下沉值，單位時(shí)間內(nèi)拱頂下沉值稱為拱頂下沉速度。拱頂下沉量測(cè)也屬位移量測(cè)，對(duì)于埋深較淺、固結(jié)程度低的地層，水平成層的場(chǎng)合，這項(xiàng)量測(cè)比收斂值量測(cè)更為重要，其量測(cè)數(shù)據(jù)是判斷支護(hù)效果，指導(dǎo)施工工序，保證施工質(zhì)量和安全的最基本的資料n隧道開挖后在毛洞拱頂設(shè)置帶掛鉤的預(yù)埋件作為拱頂下沉量測(cè)測(cè)樁(如圖所1.3示)，埋設(shè)前先用小型機(jī)具在待測(cè)部位鉆孔，然后將測(cè)樁放入孔內(nèi)，用快凝水泥或早強(qiáng)錨固劑固定，在施工易破壞的位置用紅色油漆做好標(biāo)記并在測(cè)樁頭設(shè)保護(hù)罩。對(duì)于較差的圍巖，測(cè)樁可

10、在初期支護(hù)施作后布置。采用精密水準(zhǔn)儀(精度0.1mm)和銦瓦水準(zhǔn)尺從洞外或洞內(nèi)基準(zhǔn)點(diǎn)轉(zhuǎn)點(diǎn)至量測(cè)斷面附近(見圖1.4)，然后將鋼尺垂直懸掛在拱頂掛鉤上，通過水準(zhǔn)儀前視鋼尺讀數(shù)，通過溫度修正后可得鋼尺讀數(shù)，由此可得拱頂對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)高程，相隔一定時(shí)間后用同樣的方法可得拱頂?shù)南鄬?duì)高程，則即為該段時(shí)間的拱頂沉降值。下沉量拱頂掛鉤鋼尺精密水準(zhǔn)儀基準(zhǔn)點(diǎn)因瓦水準(zhǔn)尺aapbbpn4.1地質(zhì)及支護(hù)狀況觀察情況n以馬鞍山隧道左洞為例：左洞洞口為弱風(fēng)化灰?guī)r，致密結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造，條帶寬13cm，夾灰黑色泥質(zhì)條帶，層間結(jié)合一般，裂隙較發(fā)育，一般間距0.25-0.4m,裂面較粗糙，不規(guī)則，延伸較短，巖體層間干燥，隧道軸

11、線與巖層走向近于正交，與主要裂隙呈小銳角相交，弱風(fēng)化的薄層巖層與較發(fā)育的裂隙交切，易產(chǎn)生層間滑移、拱頂剝落、掉塊等巖體局部失穩(wěn)現(xiàn)象，應(yīng)注意初期支護(hù)時(shí)機(jī)及層間滑移產(chǎn)生的側(cè)壓力。n4.2 馬鞍山隧道左線地表量測(cè)數(shù)據(jù)分析n在隧道左線進(jìn)口淺埋段沿隧道軸線方向布設(shè)5個(gè)量測(cè)斷面，隧道右線進(jìn)口淺埋段沿隧道軸線方向布設(shè)7個(gè)量測(cè)斷面。隧道上部測(cè)點(diǎn)間距5 m，隧道兩側(cè)測(cè)點(diǎn)間距5m。 n 圖1.5 zk153+390斷面各測(cè)點(diǎn)地表沉降時(shí)態(tài)曲線n根據(jù)量測(cè)結(jié)果可以看出：n(1) zk153+390斷面2點(diǎn)地表沉降值較大，為74mm，其余各點(diǎn)地表沉降值均在35mm以內(nèi)；n(2) 地質(zhì)條件越差，隧道施工引起的地表沉降越大，

12、 zk153+390斷面左側(cè)為松散土層，出現(xiàn)小面積的塌方，地質(zhì)條件比其他部位差，地表沉降也明顯其他部位大；n (3) 在隧道開挖過程中，上臺(tái)階開挖引起的地表沉降最大；n（4）從位移-時(shí)間曲線圖看，圍巖變形表現(xiàn)為大速率，暫時(shí)穩(wěn)定，再急劇變形，并逐漸趨于穩(wěn)定。當(dāng)開挖掌子面到達(dá)zk153+390附近時(shí)，地表沉降出現(xiàn)明顯的變化。n4.3 馬鞍山隧道左線拱頂沉降量測(cè)數(shù)據(jù)分析n從拱頂下沉?xí)r態(tài)曲線可看出：n (1)馬鞍山隧道拱頂下沉值在公路隧道施工技術(shù)規(guī)范(jtj042-94)允許范圍內(nèi)，該斷面拱頂下沉值約13mm，穩(wěn)定時(shí)間約2030天。 n(2) 隧道開挖初期拱頂下沉速率較大，當(dāng)隧道開挖通過一定距離，前方

13、隧道開挖對(duì)后方已支護(hù)斷面影響不大以后，拱頂沉降下沉速率逐步減小并最終趨于穩(wěn)定。n4.3 馬鞍山隧道左線收斂量測(cè)數(shù)據(jù)分析n周邊收斂量測(cè)結(jié)果中負(fù)值表示向內(nèi)收斂，正值表示向外擴(kuò)張。n從周邊收斂時(shí)態(tài)曲線可看出：n（1）從監(jiān)測(cè)開始到掌子面掘進(jìn)10m的范圍內(nèi)，位移呈直線增長(zhǎng)，此階段位移量達(dá)總量的70%-80%；n（2）位移經(jīng)過初期較快的增長(zhǎng)后，速率減小，可見周邊收斂受掌子面推進(jìn)的影響明顯變小。同時(shí)位移出現(xiàn)波動(dòng)，說明收斂受施工因素的影響，如噴混凝土、立工字鋼、打錨桿等；n（3） 但掌子面推進(jìn)到30m，即大約2倍洞徑時(shí)，位移基本收斂，不再發(fā)生變化，可見該隧道的空間影響大約為2倍洞徑。n（4）從理論上講，曲線反

14、映出初期支護(hù)在開挖后6天左右進(jìn)行最理想(急劇變形期之后)，但由隧道圍巖完整性較差，斷面較大，所以初期支護(hù)在隧道開挖后及時(shí)進(jìn)行施作。n1、由于大跨徑淺埋隧道圍巖應(yīng)力和變形具有多變的特點(diǎn)，采取量測(cè)手段，跟蹤掌握圍巖應(yīng)力和變形，及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)，是長(zhǎng)大隧道施工技術(shù)工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容。施工中應(yīng)當(dāng)自始至終地堅(jiān)持“勤量測(cè)”的原則，以實(shí)現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)的合理性隧道施工和監(jiān)控量測(cè)工作要放在首要位置，準(zhǔn)確掌握圍巖沉降、收斂規(guī)律以及支護(hù)壓力，便于及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)。同時(shí)也為二次襯砌施作時(shí)間提供了準(zhǔn)確的信息依據(jù)。n2、與一般地段相比較，大跨徑隧道施工過程中圍巖變位受開挖的影響更大。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)工作時(shí)應(yīng)密切注意各種監(jiān)控

15、信息的變化，及時(shí)進(jìn)行分析研究找出其內(nèi)在原因，并及時(shí)反饋給施工與監(jiān)理單位；以便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，以免造成重大安全事故。n參考文獻(xiàn):n1夏才初.地下工程測(cè)試?yán)碚撆c監(jiān)測(cè)技術(shù)m. .同濟(jì)大學(xué)出版社.n2 李曉紅.隧道新奧法及其量測(cè)技術(shù). m北京.科學(xué)出版社.2001n3朱漢華.公路隧道設(shè)計(jì)與施工新法m.北京:人民交通出版n4徐林生.公路隧道圍巖變形量測(cè)及應(yīng)用.公路隧道。2002n5中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編寫組. 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范n(jtgd702004)m. 北京：人民交通出版社，2004寶山壁畫n寶山壁畫是引人注目的昂貴文物。此壁畫發(fā)現(xiàn)于阿魯科爾沁旗東沙布鄉(xiāng)境內(nèi)。1994年列為“全國(guó)十大考古新發(fā)現(xiàn)”之一