某山隧道施工監(jiān)控量測與圍巖波動

PAGE雪峰山隧道施工監(jiān)控量測與圍巖穩(wěn)定分析1、工程概況雪峰山隧道為上下行分離的雙洞隧道，左線隧道全長6946m，右線隧道全長6956m，為邵懷高速公路上最大的控制工程，隧道的開通可縮短公路里程約30km，隧道進口（邵陽端）距邵陽市洞口縣江口鎮(zhèn)約3km，位于懷化市洪江市塘灣鄉(xiāng)蘭家村，出口（懷化端）位于洪江市鐵山鄉(xiāng)小溪村，隧道穿過的山體為單脊山峰―中間最高，兩端逐漸變低，隧道最大埋深約850m。雪峰山隧道左右洞室凈距在洞口段控制在15~20m左右，洞身深埋地段控制在35m左右。左右線隧道縱坡均為人字坡：進口段為+1.14%的上坡，長約400m，其余地段為-0.95%的下坡。隧道橫穿雪峰山主脈，屬侵蝕深切中山地貌，隧道與山脊線近于正交。東側(cè)山坡整體坡度約22°，西側(cè)山坡整體坡度約27°，兩側(cè)山坡略呈臺階狀，主要溪溝有5條，大致與隧道軸線平行或小角度斜交。坡面植被發(fā)育，以喬木為主。隧道主要地層巖性為：亞粘土分布在較平緩的地段，碎石、塊石土在山坡上及小的溪溝中廣泛分布，漂石土主要分布在5條主溪溝中，灰綠色，中~厚層狀或塊狀硅化砂質(zhì)板巖，變質(zhì)砂巖分布于隧道內(nèi)，巖石堅硬，構(gòu)造片巖、構(gòu)造角礫巖、糜棱巖、構(gòu)造石英巖、碎裂巖分布于斷層帶中。隧道區(qū)內(nèi)地下水主要為孔隙水、基巖裂隙水、構(gòu)造裂隙水，主要受大氣降水補給，除全~弱風化基巖及構(gòu)造帶的局部為弱透水，大部分為微透水層或不透水。隧道區(qū)有山頂?shù)罐D(zhuǎn)背斜、王公店―鍋塘沖復式向斜兩個大的褶皺，規(guī)模較大的斷層共有8條，對隧道有影響的共有5條，均為逆斷層，主要有五組節(jié)理，其中四組與隧道軸線平行或大角度相交的剪節(jié)理，延伸長度大，一組與隧道平行或小角度相交的張節(jié)理，將影響隧道圍巖的穩(wěn)定性。2、量測項目監(jiān)控量測可以及時提供地下結(jié)構(gòu)的變形和受力情況等信息，判斷施工工藝的可行性、設計參數(shù)的合理性，提出更加恰當?shù)氖┕し椒ê秃侠淼闹ёo措施，實現(xiàn)隧道信息化動態(tài)施工控制，達到既能安全快速施工，又能節(jié)省工程造價的目的。根據(jù)規(guī)范要求，結(jié)合雪峰山隧道施工的實際工程情況，開展了以下的現(xiàn)場監(jiān)控量測工作：必測項目：（1）地質(zhì)和支護觀察、（2）周邊收斂量測、（3）拱頂下沉量測、（4）錨桿內(nèi)力量測。必測項目量測方法簡單，量測密度大，量測信息直觀可靠，貫穿在整個施工過程中。選測項目：（1）地表下沉量測、（2）圍巖內(nèi)部位移量測、（3）圍巖與噴射混凝土間接觸壓力量測、（4）噴射混凝土與二次襯砌間接觸壓力量測、（5）噴射混凝土內(nèi)應力量測、（6）二次襯砌內(nèi)應力量測、（7）鋼支撐內(nèi)力量測。埋設選測項目斷面遵循的原則是①地質(zhì)惡劣，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石破碎；②圍巖類別漸變；③隧道埋深較淺；④偏壓嚴重；⑤斷層破碎帶；⑥施工方案變更時所處斷面。以便更深入地掌握圍巖穩(wěn)定狀態(tài)與支護效果，對支護措施有效監(jiān)控，作出安全性評價，指導施工。圖1.必測項目測點布置圖圖2.選測項目測點布置圖現(xiàn)場監(jiān)控量測工作根據(jù)隧道工程的實際進展開展，在隧道的施工中，及時根據(jù)圍巖的變化情況埋設量測斷面，尤其對圍巖穩(wěn)定性差、易發(fā)生塌方事故的地段，在同一斷面埋設選測和必測項目，便于各量測項目進行相互對照、印證，全面分析圍巖的變形和支護結(jié)構(gòu)的受力情況，對圍巖和支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性作出準確的判斷。量測斷面的埋設根據(jù)實際的工程進展和工程情況進行，如雪峰山隧道左線進口，考慮到該段為淺埋偏壓地段，洞內(nèi)開挖對圍巖的擾動很大，圍巖和支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性很差，極易發(fā)生塌方事故，因此對地表下沉量測斷面進行了適當?shù)募用?，該段共埋設了3個地表下沉量測斷面。3、數(shù)據(jù)采集和分析為保證量測數(shù)據(jù)采集的真實可靠及連續(xù)性，采取了以下措施：量測儀器專人保管；量測設備、傳感器等各種器件校準合格后方可投入使用；在監(jiān)測過程中嚴格遵守實施細則；量測數(shù)據(jù)的存儲計算管理均采用計算機系統(tǒng)進行；現(xiàn)場量測的測點埋設、數(shù)據(jù)采集，圍巖及相關(guān)信息采用專門表格記錄，全部實行表格化管理等?，F(xiàn)場監(jiān)控量測人員按規(guī)范和監(jiān)控量測大綱規(guī)定的頻率堅持每天到洞內(nèi)采集數(shù)據(jù)和進行地質(zhì)跟蹤調(diào)查，如發(fā)現(xiàn)量測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常變化或圍巖地質(zhì)情況變差，則及時分析引起變化的原因并通知有關(guān)各方，使問題得到及時處理，同時量測頻率在規(guī)范規(guī)定的基礎(chǔ)上增加。監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析和處理采用自行開發(fā)的專門用于隧道圍巖監(jiān)控量測的軟件：“隧道圍巖監(jiān)控量測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”，該系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)實現(xiàn)了對監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的儲存和管理，保證了數(shù)據(jù)的完整和準確性，系統(tǒng)具有查詢、添加、修改、刪除數(shù)據(jù)等功能，能夠生成應力、變形隨時間、空間變化而形成的時間效應、空間效應曲線，全面分析隧道施工中的時間效應和空間效應，同時對深孔量測項目生成圍巖內(nèi)部分布圖，判斷出圍巖內(nèi)部的松動范圍，圍巖內(nèi)部變位的分布情況，支護結(jié)構(gòu)的受力狀況，為確定正確的施工方案提供依據(jù)，對隧道分步開挖圍巖穩(wěn)定情況和支護的受力情況進行分析，及時預報圍巖軟弱段的變形發(fā)展趨勢。隧道圍巖監(jiān)控量測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)所生成的時間空間效應曲線和深孔量測項目圍巖內(nèi)部分布圖，在一張圖紙上綜合反映了量測斷面樁號、量測斷面隧道埋深、施工方法、工程進度、測點位置等信息，能夠全面地分析隨著時間的推移和掌子面的向前推進，量測斷面的圍巖變形和支護結(jié)構(gòu)受力的大小和發(fā)展趨勢，準確判斷圍巖和支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，圍巖內(nèi)部的松動范圍，對每一個斷面的各量測項目分別進行分析，判斷變形和應力是已趨于穩(wěn)定或是有繼續(xù)發(fā)展的趨勢，給出一個明確的判斷，對隧道施工起到了積極的指導作用。4、典型斷面圍巖穩(wěn)定性分析盜4.1透ZK快95+灑89頓3擋斷面探ZK9圍5+8盾93緞斷面量稀測位于墊F己8刃斷層破足碎帶和營沖溝淺搬埋段內(nèi)黑，斷面萄巖性為摘灰色、圍褐黃色第薄勉~言中層狀持含砂泥蘋質(zhì)板巖涼，巖石威板理發(fā)領(lǐng)育，巖獨石質(zhì)軟達，破碎揮，局部求為褐灰汗色粘土您層，粘偷土固結(jié)神差、松敬散，斷險面巖石座自穩(wěn)能禽力極差看，易掉民塊或坍撓塌。破偷碎帶中帆角礫巖妹和節(jié)理噸裂隙發(fā)三育，角插礫巖成蟻分為砂司巖，角捉礫形狀喪呈扁平陶狀、次判園狀等贊，裂隙躬面光滑興、平直干，見泥為質(zhì)充填獅物。僚施工采早用上下且導坑法香開挖，政其中上完導坑預點留核心贈土、弧語形導坑闖法開挖驚。主要躁支護參思數(shù)如為慈：和1谷、初期斗支護：嗚（沒1替）觀C2貝0遭噴射混迫凝土主厚貼26c旱m驗。里（描2拒）金Ⅰ斑1耕8黎工字鋼培鋼拱架鑰，間責距規(guī)75c禁m椒。聲（罰3襲）眨D2葬5干中空注記漿錨桿歌，物L=3康00c磁m性，間躍距燭75c傻m糞（縱盞）短x10隆0c年m帳（環(huán)）如，按匹梅花形鋸布置。扭（握4品）巾Ф泛8席雙層鋼殖筋網(wǎng)，傘間輛距哄20c攝mx2蠅0c情m縮。碧2呆、二次變襯砌饅：括C2崖5印鋼筋混峰凝土砼恢厚爪45c糊m餐。地表掃采用砂漢漿錨桿鐘加固，耕洞內(nèi)輔私助施工占措施采泡用超前挪長管棚誠。際地表下悟沉：其炕變化曲筋線呈現(xiàn)渴出一定劍的規(guī)律役性，從沈時間空束間變化糾曲線進導行分析途，總體蠅上分三另個階段殖（慶1浪）緩慢磚增長階除段，從雄洞內(nèi)開冊挖逐步玉靠近本昂量測斷萍面開始喘，直到授開挖面免距離本宣量測斷跳面氏為降5象m錘，平均普變形速剖率在棒0.0薪61搏~0.放19崗4mm氏/寄d飾之間；勤（吼2種）快速尼增長階包段，從泛開挖面田距離本碑量測斷擺面瓶5發(fā)m里開始，撕直到開項挖面離佩開本量調(diào)測斷極面隱10武m化，平均翁變形速器率在按0.9扛25日~4.汗93占mm/伯d施之間，攏該階段收下沉完謹成總下刺沉量乞的喊85去%省以上；遭（巨3搖）緩慢歌增絹長券--色-士逐漸趨樓穩(wěn)階段童，為開藍挖面離材開本量佩測斷第面巷10霉m令以后，鄭平均變流形速率拐在德0.1尤5再~0.光35于mm/客d禿之間之艇間矛。必5摟個測點譯的地表鉆下沉穩(wěn)反定值分橫別為遠：妥44灰mm友、臟60m趨m央、玉64表mm墳、伶37m巧m損、習16m開m薦，呈現(xiàn)棋出明顯印的左側(cè)難下沉大餅、右側(cè)雷下沉小來的狀態(tài)掃，與本為地段偏晚壓的狀比態(tài)吻合凳。另亂圖障3.Z賀K95覆+89掌3陽斷面地熄表下沉盛曲線體圖潤取俗綁圖菜4.Z降K95童+89液3巡斷面噴堡砼內(nèi)部姓應力曲榜線杏圖憐谷拱頂下瞞沉：本嫁斷面的菜拱頂下數(shù)沉波動拖較大，瀉三個測靈點的變聰化趨勢番基本一固致，測濱點埋設未初期，虛在左側(cè)薄偏壓的載作用下蛙，拱頂岔下沉測眼點先向挽上移動書，三個削測點的倒最大量下測值分刑別乳為衡-2膽mm液、襪-7氧mm傾、煤-9鏈mm巾，上臺皺階開挖殿面逐漸值遠離本座斷面后竭，測點倆逐漸向兵下移動僅，穩(wěn)定薯下沉值愧分別日為衰6盈mm堆、頸2襲mm沉、霞-2騙mm堪，圍巖飯變形較索小，處筑于比較紗穩(wěn)定的洞狀態(tài)。松周邊收徒斂：拱閃腰的周買邊收斂諸逐漸增句大，總姑體上分鋼兩個階燙段，上犯臺階開按挖初期第，拱腰廚的周邊但收斂增瓣加速度粒較快，妙后逐漸宵減緩，析下臺階集開挖時知，拱腰蘆的周邊需收斂又盡短暫地捏有所增腎加，其渴穩(wěn)定收慕斂值吼為耽12.色4門mm日，邊墻理的的周物邊收斂飄量測值靠很小。腿接觸壓識力：圍瓜巖與噴乖射混凝掘土接觸旋壓力呈鈔中間大綠兩側(cè)小顆地狀態(tài)帥，拱頂素測點的攏接觸壓腿力最大訊，接觸踩壓力達均到篇0災.鹽433暖Mp煉a儀，缸3匯0迫天后則臨趨于穩(wěn)養(yǎng)定，噴螺砼與二筑次襯砌執(zhí)接觸壓喇力很小架，處于款穩(wěn)定狀辱態(tài)。曲內(nèi)部應雄力：噴唉射混凝且土內(nèi)部朗應力呈脂現(xiàn)出左扶側(cè)受拉芝右側(cè)受抹壓的狀拒態(tài)，與遮本斷面鑄左側(cè)埋國深大右覽側(cè)埋深護小，呈衡偏壓狀都態(tài)吻合偵，真實鞋地反映宏了的結(jié)朝構(gòu)的真姓實受力輩狀態(tài)。艇其慘中右側(cè)防拱腰的設噴射混久凝土內(nèi)川部應力棒較大，惠測點埋俘設初期勿增加較她快，量袋測糠2揮0副天后受蒼力趨于被穩(wěn)定，鍵其穩(wěn)定堅量測值佳為姜1姥.墨9Mp班a鐵，二次碼襯砌內(nèi)或部應力拔較小，康量測值千小僚于閉0概.落4Mp勾a惹。耕鋼支撐蛛內(nèi)力：錯拱頂測面點的鋼捆支撐內(nèi)頑力最大園，測點屬埋設后吵的變化趁很快豎，圾3塌0做天后拱礎(chǔ)頂測點樹的鋼支嫩撐內(nèi)力痕已逐漸減趨于穩(wěn)麥定，穩(wěn)制定量測學值茄為茂21K洋N聰，其余盆測點的遣量測值糕很小。熟圍巖內(nèi)勿部位移鬼：本斷朝面的圍案巖內(nèi)部念位移較雕大，表由明隧道第施工開盒挖對圍酒巖有所決擾動，拒其中左代側(cè)拱腰令圍巖壁圖面和圍烤巖內(nèi)搬部訪0蛾.脾7另m始處的位飲移最大慶，量測家值分別家為毫10餅mm染、焰8瑞.測5巷mm丙，均為佩向隧道慢內(nèi)空移皺動，右奪側(cè)拱腰煤圍巖內(nèi)天部存2瞎.剩1摧m倘處的位課移最大側(cè)，量測蟻值她為桌6贏mm斗，為向微隧道外料移動，手分析表孟明在偏赴壓的作性用下，遺圍巖和冶隧道結(jié)干構(gòu)有向折右移動屑的現(xiàn)象派。嚼錨桿軸飲力：本密斷面的細錨桿軸焦力以受禮壓為主奸，基本虎上都呈勵現(xiàn)出往澡圍巖內(nèi)序部軸力損逐漸減藏小的狀這態(tài)，穩(wěn)晨定量測當值均小駁于霧8K金N席，分析政表明錨巾桿的作梨用尚未液充分發(fā)培揮出來雙，因此乒，可適買當增加國錨桿的異長度。施4.2愛YK扛96+爬69攪0劑斷面勿本斷面大位于雪下峰山隧蝶道邵陽繳端涌水提處治地鼻段，該最段裂隙采水很大描，呈股渴狀、線擱狀的涌隙水點多礦達幾十已處。施蓋工采用紀全斷面貨法開挖斬。采用捧局部注校漿堵水戚、排堵燥結(jié)合。奪斷面巖造石為深粥灰色厚哨層狀硅稱化砂質(zhì)較板巖，磁巖石板悔理發(fā)育劈，板理斑厚闖0.3秤~0.互7c圓m膏，巖石廉堅硬、刻性脆、惡完整性甜好，自健穩(wěn)能力掉強。斷慚面內(nèi)節(jié)士理較發(fā)禁育，裂爪隙不發(fā)勺育，節(jié)掛理與開覆挖方向告斜交或縣垂直。角拱頂下燦沉：本艇斷面的狗拱頂下舞沉不大征，量測渡值緩慢止增大，店左側(cè)、喝拱頂、顏右側(cè)點擾的量測仙值分別外為刺2.9丟m梅m盡、漆2.5昌4m孤m雨、燒2.4霜5m跡m諒。啄周邊收撈斂：本睡斷面的屆周邊收尤斂值緩榴慢增大憤，拱腰課、邊墻挽的量測背值分別尺為膏1.9脫m汁m亡、秧1.7兔1m已m赴，本斷夜面的周裙邊收斂左已穩(wěn)定頓。鄰接觸壓搖力：本筆斷面的紅圍巖與更噴射混框凝土接抄觸壓力敗值很小太，各測閘點的接禁觸壓力輝均小星于禾0.1唯M但P泰，且變構(gòu)化不大碌，從接殲觸壓力訊的時間業(yè)空間曲峽線分析橫，本斷成面的接針觸壓力遺已穩(wěn)定令。噴混判凝土與普二次襯世砌接觸嶺壓力很自小，均共小淹于隨0.1期MP筐a弄，處于筑穩(wěn)定狀頌態(tài)。即內(nèi)部應能力：二壓次襯砌鋒內(nèi)部應脆力不大枝，其中辣左側(cè)邊習墻、左折側(cè)拱腰嗓和右側(cè)酸邊墻的幅二次襯調(diào)砌內(nèi)部鬼應力為供拉力，澇最大值潤為分0.4將Mp郵a零，拱頂慧和右側(cè)服拱腰為緊壓力，怎內(nèi)部應朋力最大盼值腥為宰0.2牛4Mp捆a牢的壓力疾，二次繁襯砌內(nèi)栽部應力統(tǒng)基本穩(wěn)籃定。雨圍巖內(nèi)鋤部位移索：本斷漏面左側(cè)摸邊墻的性圍巖為鬧向隧道蒙外移動美，其中懇圍巖內(nèi)側(cè)部殘1.4震m勞和拜2.1怖m(xù)芳處的位害移最大鉤，量測滴值分別滾為膨1臂.旱9資mm拋、捕1.6諸m霉m偏，左側(cè)貼拱腰的億圍巖也源是向隧陡道外移高動，圍粥巖內(nèi)覆部召1尿.填4告m吼處的位撕移最大殺，量測克值挺為較8們.友9村mm炭，其余鎖測點的那量測值街小束于膨6浩mm恭，右側(cè)六邊墻的年圍巖位余移較大流，其中奴圍巖內(nèi)豎部慨1罷.碧4誦m拐處的位瘋移最大瓶，達鏟到殘5堆.隆2死m(xù)m踢，為向旅隧道外御移動，營其余測使點的量渡測值小抽于撲4許mm攔，從量秩測成果智分析，鳥圍巖松踢動范圍圖在癥1饞.塔4~2洋.1亡m周，圍巖滾主要向稅隧道外勻移動，列表明注糊漿加固籮發(fā)揮了到作用。槳圖駐5監(jiān).YK泄96+昌690恭左側(cè)拱愁腰圍巖離內(nèi)部位凱移曲線現(xiàn)圖非顏冰贏喉圖佩6音.販Z床K97綢+19拐5州拱頂下愿沉曲線授圖制4.3喬ZK身97+瓜19孫5筋斷面疾斷面巖拍石為深聽灰色博中鄉(xiāng)~票厚層狀杜變質(zhì)硅挑化細砂誕巖，巖尾石變余予砂狀結(jié)詞構(gòu)明顯有，巖石茂堅硬、鐮性脆，杯較完整饑，自穩(wěn)川能力較圖強，拱市頂右側(cè)州易掉塊蠶，局部須見滴水費。斷面鈔內(nèi)節(jié)理嘆裂隙較精發(fā)育，巷裂隙為乞壓性裂斗隙，裂拒隙面勿寬兄0.5獅~1.怠25c秋m貧，較光朗滑、平壺直，裂躍隙內(nèi)充掃填物為而