西華山隧道中監(jiān)控量測(cè)應(yīng)用及成果分析

1、西華山隧道中監(jiān)控量測(cè)應(yīng)用及成果分析    摘要：本文作者致力于隧道現(xiàn)場(chǎng)工作，文章以正在施工中的西華山隧道為例，比較全面地闡述隧道新奧法施工中監(jiān)控量測(cè)的必要性、監(jiān)測(cè)任務(wù)和方法以及常見問題等，并通過對(duì)代表性數(shù)據(jù)的回歸分析以及不同數(shù)據(jù)間的對(duì)比，得到相應(yīng)結(jié)論，來(lái)指導(dǎo)施工，為今后類似的工程問題提供可借鑒經(jīng)驗(yàn)。 關(guān)鍵詞：新奧法監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析 中圖分類號(hào)：U45文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 新奧法以其適應(yīng)性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好在山嶺隧道中被廣泛接受，其核心內(nèi)容是充分發(fā)揮圍巖的自身承載能力，允許圍巖合理范圍內(nèi)的變形，并通過監(jiān)控量測(cè)，動(dòng)態(tài)修正設(shè)計(jì)參數(shù)、變動(dòng)施工方法，以求控制圍巖變

2、形，在經(jīng)濟(jì)和安全上到達(dá)平衡。因此，監(jiān)控量測(cè)在新奧法施工中至關(guān)重要，正確地分析信息對(duì)施工過程和施工效果都有很大影響。 一、工程概況 新建西華山隧道采用新奧法進(jìn)行施工，工程隧道段為單向雙車道中長(zhǎng)隧道，為省道S101線恩陽(yáng)至巴中城區(qū)穿越西華山的左幅隧道，全長(zhǎng)950m其中。線路設(shè)計(jì)起點(diǎn)互通立交廣巴高速連接線與S101線，設(shè)計(jì)終點(diǎn)與省道S101線順接。 西華山隧道屬低山侵蝕地貌，進(jìn)口端地形陡峭，坡面植被較為茂密。上覆第四系全新統(tǒng)坡崩積層粉質(zhì)黏土及塊石土、坡殘積層粉質(zhì)黏土、坡洪積粉質(zhì)黏土；下伏基巖為白堊系下統(tǒng)蒼溪組砂巖夾泥巖。隧址區(qū)為低山丘陵地形，構(gòu)造剝蝕地貌為主，上覆殘積的粘性土，厚度為3m，部分地區(qū)有

3、0.5m左右的耕植土，下覆白堊系下統(tǒng)白龍組泥質(zhì)砂巖、砂巖、顏色為灰褐色為主，部分呈青灰色，山嶺為測(cè)區(qū)主要的近東西分水嶺，其兩翼為相對(duì)平緩，由紅層構(gòu)成的平行的槽谷，山坡呈陡崖、緩坡疊復(fù)出現(xiàn)的形態(tài)，沿線溝谷發(fā)育，溝谷積斜坡植被良好，多分布喬木積灌叢。 二、隧道施工監(jiān)測(cè)的重要性 隧道現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)作為新奧法施工中的重要一環(huán)，是認(rèn)識(shí)和了解圍巖體開挖和支護(hù)過程中變形動(dòng)態(tài)的重要途徑，為施工過程中圍巖體的穩(wěn)定性和支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性提供判釋依據(jù)，從而預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)，提高隧道施工的安全性?？偟膩?lái)說，隧道監(jiān)控量測(cè)的作用可歸結(jié)為以下幾點(diǎn)： 監(jiān)測(cè)洞體的穩(wěn)定情況，及時(shí)了解圍巖和支護(hù)的變形情況，判定圍巖穩(wěn)定性，及時(shí)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，確保施

4、工安全進(jìn)行。 觀察圍巖和支護(hù)體系是否達(dá)到規(guī)定行為，判斷支護(hù)的實(shí)際效果，確定合適的二襯施做時(shí)間。 監(jiān)測(cè)工程運(yùn)行情況，以安全施工為前提，采取相關(guān)措施，加快施工進(jìn)度。 了解圍巖和支護(hù)體系的工作狀況，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)、施工方法的合理性和安全性，為變更設(shè)計(jì)方案、調(diào)整支護(hù)參數(shù)、改善施工方法提供信息和依據(jù)。 積累工程資料，為今后的類似工程提供參考，為提高隧道設(shè)計(jì)水平提供數(shù)據(jù)支持。 三、監(jiān)控量測(cè)內(nèi)容和方法 (1)洞內(nèi)外現(xiàn)狀觀測(cè)： 由于地下巖體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，通常，隧道開挖前的地質(zhì)勘查工作所提供的信息不是非常準(zhǔn)確，而對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的處理和分析又往往滯后且不夠直觀，為了快速獲取有效信息，指導(dǎo)安全施工，每天必須對(duì)洞內(nèi)外以下內(nèi)

5、容進(jìn)行觀測(cè)： 每次爆破后檢查掌子面基本情況，包括圍巖巖性、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、巖體風(fēng)化程度、節(jié)理裂隙發(fā)育情況、地下水發(fā)育情況等，并做好詳細(xì)記錄。 檢查支護(hù)結(jié)構(gòu)有無(wú)異常，包括初支和二襯有無(wú)裂縫及裂縫發(fā)展情況、有無(wú)滴水漏水現(xiàn)象、有無(wú)錨桿拉動(dòng)或松動(dòng)、鋼架有無(wú)壓彎或屈服現(xiàn)象、支護(hù)結(jié)構(gòu)或洞底有無(wú)凸起等。 觀察中，如果出現(xiàn)異常情況如裂隙或凸起，要及時(shí)補(bǔ)救，并在問題點(diǎn)附近加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，追蹤問題發(fā)展，確保施工安全。 洞外觀測(cè)主要包括地表徑流和滲透情況、邊仰坡穩(wěn)定等情況。 (2)洞內(nèi)變形量測(cè)(拱頂下沉測(cè)量和邊墻收斂測(cè)量)： 測(cè)點(diǎn)布設(shè)： 測(cè)點(diǎn)布設(shè)的數(shù)量應(yīng)根據(jù)施工方法來(lái)最終確定。開挖采用全斷面法施工段，每個(gè)測(cè)量斷面應(yīng)設(shè)置三個(gè)拱

6、頂沉降測(cè)量點(diǎn)和兩個(gè)水平收斂測(cè)點(diǎn)，拱頂測(cè)點(diǎn)分別在拱頂軸線處和距軸線兩邊2m的地方，水平測(cè)點(diǎn)盡量保持在一個(gè)高度上；兩臺(tái)階法施工段，每個(gè)斷面設(shè)置了三個(gè)拱頂沉降沉降測(cè)量和四個(gè)水平收斂測(cè)點(diǎn)，其中，拱頂測(cè)點(diǎn)與全斷面開挖法一樣布設(shè)，水平測(cè)點(diǎn)分別在拱肩部位和下臺(tái)階距地面1.5m左右處各一組。 測(cè)量方法 拱頂下沉采用精密水準(zhǔn)儀+測(cè)微器，配合鋼掛尺進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量中，應(yīng)在仰拱處設(shè)置穩(wěn)定基點(diǎn)，在測(cè)點(diǎn)區(qū)域滾動(dòng)設(shè)置兩個(gè)基點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，每隔一定時(shí)間或數(shù)據(jù)明顯偏差時(shí)對(duì)基點(diǎn)及時(shí)復(fù)合，確保數(shù)據(jù)有效。 邊墻收斂采用數(shù)顯收斂計(jì)進(jìn)行測(cè)量，每組測(cè)三個(gè)數(shù)據(jù)，詳細(xì)記錄，并取平均值為有效數(shù)據(jù)。 (3)錨桿測(cè)量 在臺(tái)階法施工中，錨桿對(duì)上臺(tái)階初支提

7、供支撐力，而且深入圍巖，將噴層結(jié)構(gòu)與圍巖體連成整體，對(duì)錨桿的監(jiān)測(cè)，可以判斷圍巖變形趨勢(shì)，估計(jì)圍巖擾動(dòng)深度。同時(shí)，由于錨桿的受理過程復(fù)雜，影響因素眾多，目前的計(jì)算理論和設(shè)計(jì)理念不是很完善，往往設(shè)計(jì)偏于保守，造成經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，有必要對(duì)錨桿進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而調(diào)整錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)，確保工程安全性、經(jīng)濟(jì)性。 選擇典型斷面處(盡量靠近拱頂和邊墻量測(cè)斷面，有利于數(shù)據(jù)對(duì)照)，在拱頂、拱肩、拱腰部設(shè)量測(cè)錨桿，每根錨桿的1/4處、1/2處、3/4處分別裝上壓力盒，一般兩天左右開始每天讀數(shù)并記錄。 四、需要注意的問題及工程應(yīng)對(duì)措施： (1)根據(jù)實(shí)際情況，下臺(tái)階所布水平收斂測(cè)點(diǎn)相對(duì)于上臺(tái)階測(cè)點(diǎn)往往布的遲，又過早地被防水板遮擋，一

8、般每組數(shù)據(jù)比較量比較少，而且變化范圍不大。鑒于此，操作中很多監(jiān)控量測(cè)不注重下臺(tái)階的監(jiān)控，這種做法很不合理，施工中必須對(duì)下臺(tái)階進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測(cè)，尤其在特殊地質(zhì)環(huán)境下和關(guān)鍵路段。因?yàn)橄屡_(tái)階數(shù)據(jù)對(duì)短期內(nèi)局部穩(wěn)定性有很好的反映，當(dāng)圍巖內(nèi)部發(fā)生急劇變化時(shí)，具有很高的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。也上臺(tái)階測(cè)量數(shù)據(jù)的補(bǔ)充，二者組成一個(gè)整體，共同反映該斷面的圍巖變形情況。而且，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，很多隧道塌方都是發(fā)生在下臺(tái)階開挖的過程中的。 (2)布置斷面注重時(shí)效。由于掌子面的施工影響，在監(jiān)控量測(cè)過程中普遍存在斷面布置不及時(shí)的現(xiàn)象。在開挖過程中，尤其在軟弱圍巖中，開挖最初的圍巖變形是非常大的，因此，該數(shù)據(jù)的缺失對(duì)斷面累計(jì)變形結(jié)果

9、影響很大，使得數(shù)據(jù)對(duì)于隧道施工風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)作用也大打折扣。在二臺(tái)階法施工過程中，拱頂測(cè)鉤可在上臺(tái)階拱部開挖時(shí)做好，邊墻測(cè)鉤可在下一循環(huán)噴混凝土環(huán)節(jié)中及時(shí)補(bǔ)上，以保證最快速度獲得有效數(shù)據(jù)。 (3)保護(hù)測(cè)鉤。測(cè)鉤布置好后，邊墻測(cè)鉤可能會(huì)妨礙到施工人員的某些操作而被有意無(wú)意地拔掉或敲彎，這類問題可與施工隊(duì)領(lǐng)班協(xié)調(diào)避免；開挖和出渣往往需要挖機(jī)作業(yè)，作業(yè)過程中常會(huì)破壞測(cè)鉤，這類問題應(yīng)與挖機(jī)指揮員協(xié)調(diào)解決。如果測(cè)鉤被破壞，要及時(shí)補(bǔ)上，并加強(qiáng)測(cè)量，將所缺數(shù)據(jù)內(nèi)插補(bǔ)上，保證測(cè)量數(shù)據(jù)的完整性和連續(xù)性。 另外應(yīng)注意，測(cè)鉤應(yīng)深入圍巖體內(nèi)，為確保測(cè)鉤穩(wěn)定，可將測(cè)鉤用錘子敲彎后擊入鉆孔，用錨固劑固定，不能將測(cè)鉤焊接在鋼拱架

10、上。 五、數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用 在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)過程中，由于監(jiān)測(cè)環(huán)境、施工以及監(jiān)測(cè)人員自身的問題，所得數(shù)據(jù)難免存在偶然誤差，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定處理，才能更科學(xué)地體現(xiàn)其規(guī)律性。本文采用指數(shù)函數(shù),對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析(2),通過Excel來(lái)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)選取部分?jǐn)嗝?洞口段Zk0+365和洞身處Zk1+235斷面，分別為級(jí)圍巖和級(jí)圍巖)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析： 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)列舉表 通過分析和對(duì)比，得出以下幾點(diǎn)： 通過對(duì)拱頂和邊墻的變形測(cè)量，可以較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道施工過程的監(jiān)測(cè)。 用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)回歸分析，回歸曲線與實(shí)測(cè)值吻合較好，斷面穩(wěn)定時(shí)，變形量在0.2mm/d以內(nèi)，達(dá)到規(guī)定要求，可以進(jìn)行二襯施做。 洞內(nèi)變形量在第一周內(nèi)增長(zhǎng)明顯，然后開始出現(xiàn)減緩趨勢(shì)。 洞內(nèi)變形量受圍巖擾動(dòng)影響，10天左右時(shí)由于下臺(tái)階開挖，拱頂和邊墻變形均有增大現(xiàn)象，而且，對(duì)拱頂?shù)挠绊懕冗厜σ蟆?洞口段的變形明顯大于洞身段，穩(wěn)定時(shí)間也較洞身段長(zhǎng)，可見，對(duì)洞口加強(qiáng)監(jiān)測(cè)是非常有必要的。 六 結(jié)語(yǔ) 實(shí)踐證明，隧道的監(jiān)控量測(cè)可以為風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)提供有效信息，信息反饋對(duì)隧道的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，其所得數(shù)據(jù)為同類隧道的設(shè)計(jì)與施