sAAA長大淺埋隧道的施工監(jiān)測

1、結(jié)合青蘭高速公路馬鞍山長大隧道施工過程,通過對該隧道的圍巖變形進行現(xiàn)場監(jiān)測與分析,獲得了隧道圍巖在復雜地質(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。在施工過程中對隧道的現(xiàn)場測試與分析,不僅為隧道的支護體系設(shè)計優(yōu)化提供依據(jù),而且起到了指導隧道現(xiàn)場施工的作用。長大隧道；淺埋；施工監(jiān)測； n馬鞍山隧道左線長4320 m，右線長4370m，隧道最大埋深307m。隧道進口段為淺埋段，左右線淺埋段共長約900 m，最小埋深為2.5 m。隧道設(shè)計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，長山組和風山組地層，出口處局部為第四系沉積層，巖性相當復雜，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惡劣。n鑒于隧道斷面大、隧道長、地質(zhì)條件復雜、在施工中采取反饋設(shè)計與信息化施工手段進行隧道開挖，將新奧法(natm)思想融入設(shè)計、施工、監(jiān)理、監(jiān)測、管理的各個方面，將施工過程中捕獲的各種信息及時反饋、分析和處理，以對原設(shè)計和施工方法、支護參數(shù)進行跟蹤監(jiān)控,遇有不適當之處及時進行修改調(diào)整,并總結(jié)經(jīng)驗。n在

3、隧道開挖與圍巖支護等環(huán)節(jié)中，可能會出現(xiàn)各種不可預見的因素，對施工進度與人員安全造成影響。因此，加強隧道施工全過程的監(jiān)控量測，實現(xiàn)信息化施工，及時掌握圍巖與支護動態(tài)，確保隧道施工過程中圍巖穩(wěn)定與支護安全；同時為二次襯砌支護合理時間的選擇、驗證支護結(jié)構(gòu)形式及支護參數(shù)，評價支護結(jié)構(gòu)與施工方法的合理性，并為優(yōu)化設(shè)計參數(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)境的實際情況選擇監(jiān)測項目，并充分利用監(jiān)測成果，應用信息化施工技術(shù)，乃項目部提高工程質(zhì)量“ 降低工作成本” 保證安全和工期的重要舉措。隧道動態(tài)反饋設(shè)計與信息化施工工作流程圖，如下圖1.1

4、n 圖1.1 隧道動態(tài)反饋設(shè)計與信息化施工工作流程圖n信息化設(shè)計與施工的關(guān)鍵是收集信息，監(jiān)測技術(shù)是信息獲得的主要手段。信息的來源主要分2個階段：一是勘察階段，通過勘察信息確定初步設(shè)計方案和施工方法；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，必要時修正初步設(shè)計方案和施工方法，達到最優(yōu)化的設(shè)計和施工方案。n隧道監(jiān)測的內(nèi)容較多,包括地質(zhì)條件、應力、應變和位移等監(jiān)測,目前在隧道工程中主要進行監(jiān)測的隧道內(nèi)現(xiàn)場觀察、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、簡便經(jīng)濟等優(yōu)點。在復雜的地質(zhì)條件下進行隧道工程建設(shè)，應該加強多方面的監(jiān)測，如地表沉降、圍巖內(nèi)部位移、支護結(jié)構(gòu)受力與變

5、形等。n馬鞍山隧道切實有效地控制好隧道監(jiān)測中必測項目，已能滿足大部分隧道項目施工的需要。n3.2.1 地質(zhì)及支護狀況觀察n隧道每次爆破后通過肉眼對掌子面圍巖進行觀察，同時通過地質(zhì)羅盤量測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、巖石堅硬程度、風化程度、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，從而判斷圍巖級別是否與設(shè)計相符，進行拍照記錄和地下水滲水量測量。n初期支護施作后對噴層支護狀態(tài)和錨桿工作狀態(tài)進行觀察，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)異常情況及時進行記錄和反饋。n3.2.2 地表沉降觀測n本項目隧道進口埋深較淺，開挖時可能引起地層

6、深陷，量測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的規(guī)律；n、地表及地中下沉穩(wěn)定的時間。n在選定的量測斷面區(qū)域內(nèi)，首先設(shè)一個通視條件較好、測量方便、牢固的基準點(基準點布置地表沉降影響區(qū)以外)，然后在各個斷面埋設(shè)地表沉降測樁，測樁采用16鋼筋制作而成，并用水泥砂漿埋設(shè)牢固。每個斷面設(shè)7個測點，測量斷面沿隧道縱向延伸（如圖1.2）。n地表下沉量測采用水準儀進行量測，測量精度為1mm，標高采用絕對標高或相對標高。對于淺埋隧道地面沉降以及沉降的發(fā)展趨勢是判斷隧道圍巖穩(wěn)定性的一個重要標志。n 圖1.2 地表沉降觀測點布置圖地 面 沉 降 量 測n3.2.3 周邊

7、收斂量測n圍巖周邊各點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主要是指對隧道內(nèi)壁面兩點間連線方向的位移的量測，此項量測稱為“收斂”量測。收斂量測是隧道施工監(jiān)控量測的重要項目，收斂值是最基本的量測數(shù)據(jù)，是判斷圍巖動態(tài)最主要的量測項目，必須量測準確。隧道工程施工比較強調(diào)圍巖變形，因為巖體變形是應力性態(tài)變化的最直觀反映，是隧道開挖時圍巖動態(tài)、圍巖條件、支護效果的綜合體現(xiàn)，是在隧道全長進行的重要量測項目。此項目的量測結(jié)果可用以判斷：周邊圍巖的穩(wěn)定性；確定支護時間、推算位移速率、最終位移值、初期支護的妥當與否及襯砌、仰拱的澆筑時間等。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

8、樁，測樁的埋設(shè)方法與拱頂下沉測樁埋設(shè)方法相同。為了便進行數(shù)據(jù)分析，周邊收斂與拱頂下沉測樁布置在同一斷面。若隧道采用臺階分步開挖，需布設(shè)1、2、3三條量測基線，其基線在上臺階開挖后布設(shè)，主要量測上臺階開挖后圍巖及支護的變形；下臺階開挖后需及時在同一斷面布設(shè)4、5、6基線，主要量測下臺階開挖后圍巖及支護變形。n隧道周邊收斂測點布置如圖1.3所示。采用jss30a型系列數(shù)顯收斂計進行量測，量測時先用溫度計測度環(huán)境溫度用于鋼尺溫度變形修正，從收斂計鋼尺上讀出整讀數(shù)，從數(shù)顯計上讀出微讀數(shù)，兩者之和即為基線的長度，每次量測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點布置示意圖gab

9、dc123456拱 頂 下 沉 量 測1,2,3,4,5,6為 收 斂 量 測n3.2.3 拱頂下沉量測n隧道拱頂內(nèi)壁的絕對下沉量稱為拱頂下沉值，單位時間內(nèi)拱頂下沉值稱為拱頂下沉速度。拱頂下沉量測也屬位移量測，對于埋深較淺、固結(jié)程度低的地層，水平成層的場合，這項量測比收斂值量測更為重要，其量測數(shù)據(jù)是判斷支護效果，指導施工工序，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)置帶掛鉤的預埋件作為拱頂下沉量測測樁(如圖所1.3示)，埋設(shè)前先用小型機具在待測部位鉆孔，然后將測樁放入孔內(nèi)，用快凝水泥或早強錨固劑固定，在施工易破壞的位置用紅色油漆做好標記并在測樁頭設(shè)保護罩。對于較差的圍巖，測樁可

10、在初期支護施作后布置。采用精密水準儀(精度0.1mm)和銦瓦水準尺從洞外或洞內(nèi)基準點轉(zhuǎn)點至量測斷面附近(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)，由此可得拱頂對基準點的相對高程，相隔一定時間后用同樣的方法可得拱頂?shù)南鄬Ω叱?，則即為該段時間的拱頂沉降值。下沉量拱頂掛鉤鋼尺精密水準儀基準點因瓦水準尺aapbbpn4.1地質(zhì)及支護狀況觀察情況n以馬鞍山隧道左洞為例：左洞洞口為弱風化灰?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，應注意初期支護時機及層間滑移產(chǎn)生的側(cè)壓力。n4.2 馬鞍山隧道左線地表量測數(shù)據(jù)分析n在隧道左線進口淺埋段沿隧道軸線方向布設(shè)5個量測斷面，隧道右線進口淺埋段沿隧道軸線方向布設(shè)7個量測斷面。隧道上部測點間距5 m，隧道兩側(cè)測點間距5m。 n 圖1.5 zk153+390斷面各測點地表沉降時態(tài)曲線n根據(jù)量測結(jié)果可以看出：n(1) zk153+390斷面2點地表沉降值較大，為74mm，其余各點地表沉降值均在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，上臺階開挖引起的地表沉降最大；n（4）從位移-時間曲線圖看，圍巖變形表現(xiàn)為大速率，暫時穩(wěn)定，再急劇變形，并逐漸趨于穩(wěn)定。當開挖掌子面到達zk153+390附近時，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數(shù)據(jù)分析n從拱頂下沉時態(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)定時間約2030天。 n(2) 隧道開挖初期拱頂下沉速率較大，當隧道開挖通過一定距離，前方

13、隧道開挖對后方已支護斷面影響不大以后，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數(shù)據(jù)分析n周邊收斂量測結(jié)果中負值表示向內(nèi)收斂，正值表示向外擴張。n從周邊收斂時態(tài)曲線可看出：n（1）從監(jiān)測開始到掌子面掘進10m的范圍內(nèi)，位移呈直線增長，此階段位移量達總量的70%-80%；n（2）位移經(jīng)過初期較快的增長后，速率減小，可見周邊收斂受掌子面推進的影響明顯變小。同時位移出現(xiàn)波動，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） 但掌子面推進到30m，即大約2倍洞徑時，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、映出初期支護在開挖后6天左右進行最理想(急劇變形期之后)，但由隧道圍巖完整性較差，斷面較大，所以初期支護在隧道開挖后及時進行施作。n1、由于大跨徑淺埋隧道圍巖應力和變形具有多變的特點，采取量測手段，跟蹤掌握圍巖應力和變形，及時調(diào)整支護參數(shù)，是長大隧道施工技術(shù)工作的一項重要內(nèi)容。施工中應當自始至終地堅持“勤量測”的原則，以實現(xiàn)支護結(jié)構(gòu)的合理性隧道施工和監(jiān)控量測工作要放在首要位置，準確掌握圍巖沉降、收斂規(guī)律以及支護壓力，便于及時調(diào)整施工參數(shù)。同時也為二次襯砌施作時間提供了準確的信息依據(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。在進行現(xiàn)場監(jiān)控量測工作時應密切注意各種監(jiān)控

15、信息的變化，及時進行分析研究找出其內(nèi)在原因，并及時反饋給施工與監(jiān)理單位；以便于及時發(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:n1夏才初.地下工程測試理論與監(jiān)測技術(shù)m. .同濟大學出版社.n2 李曉紅.隧道新奧法及其量測技術(shù). m北京.科學出版社.2001n3朱漢華.公路隧道設(shè)計與施工新法m.北京:人民交通出版n4徐林生.公路隧道圍巖變形量測及應用.公路隧道。2002n5中華人民共和國行業(yè)標準編寫組. 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“全國十大考古新發(fā)現(xiàn)”之一