基于新奥法的某隧道监控量测研究

黄宝帅 郭小童

摘要:隧道监控量测是隧道新奥法施工的重要组成部分,它对于及时了解开挖后的隧道变形状况,确定和研究隧道支护效果及隧道安全施工具有十分重要的意义。文章从以某隧道为工程实例,探讨了新奥法监控量测在某隧道中的应用。

关键词:隧道;监控量测;新奥法

中图分类号:U456文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)18-0141-01

1工程概况

该隧道按单向行车双洞双车道设计,左洞长653m,右洞长733m。隧道穿过基岩为白垩系上统砂岩,弱风化,褐红色,块状结构,层理近水平,围岩类别为Ⅲ类。施工中采用了锚杆加固、锚喷网、钢支撑等多种加固支护方法,根据地层情况,分别采用了台阶式开挖和全断面开挖两种方式施工,施工全过程进行监控量测。根据《公路隧道施工技术规范》的规定,需要将现场监控量测项目列入施工组织设计,掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈,以指导施工作业,而且通过对围岩和支护的变位、应力的量测,修改支护系统的设计,达到最优的目标。因此,作为隧道新奥法施工“三要素”之一的施工监测便显得非常重要。

本隧道为连拱隧道,为长期风化剥蚀的丘陵地貌区。吉首端洞门位于一冲沟南侧边坡上,汇水面积小,地表水沿冲沟汇集,对洞中排水有一定的影响,仰坡的自然坡度约35°,洞口与地形线呈15°斜交,岩层走向与线路呈小角度斜交;对出口段边、仰坡稳定不利。产状250°∠4°～6°,节理发育一般。洞口偏压严重。

基岩为白垩系上统砂岩, 开挖段为Ⅱ类围岩,强风化砂岩和硅质砂岩,中厚层,具碎石状压碎结构,稳定性差,掌子面较干燥,风干后易干裂。地表水不发育,地下水主要为基岩裂隙水,受大气降水补给,水量贫乏。

2监测项目及方法

{1}地质和支护状况观察。主要包括:预测开挖面前方的地质条件;为判断围岩、隧道的稳定性提供地质依据;③根据喷层表面状态及锚杆的工作状态,分析支护结构的可靠程度。{2}收敛位移量测。主要包括:周边位移是是隧道围岩应力状态变化的最直观反映,量测周边位移可判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息;根据变位速度判断隧道围岩的稳定程度为二次衬砌提供合理的支护时机;指导现场设计与施工。{3}地表下沉。位于Ⅰ-Ⅲ类围岩中且覆盖层厚度小于40m的隧道,应进行地表沉降量测。在预计破裂面以外3～4倍洞径处设置水准点,作为各观测点高程测量的基准,从而计算出各观测点的下沉量。拱顶下沉与水平收敛量测平均30m布置1个观测断面,根据围岩类型可作如下调整。Ⅳ类及以上围岩不大于40m;III类围岩不大于25m;II类围岩小于20m。各测点在避免爆破作业破坏测点的前提下,尽可能靠近工作面埋设。

3监测成果举例

3.1地质观察综述

隧道基岩为白垩系砂岩,单斜岩层,倾角较缓,产状345°∠4°,开挖面为薄层泥质砂岩与钙质砂岩互层,局部夹中厚层,上部岩层稍厚,具碎裂状、块状结构,节理裂隙较发育,掌子面局部有裂隙水渗出。已完成初期护段,喷层表面无裂缝,无裂隙及剥离现象,有钢格栅段格栅无压曲现象,洞身两侧无底鼓现象,喷射砼表面局部有少量裂隙水渗出。

3.2地表下沉

从监测结果来看,在线路中心线及左侧地表下沉量明显较大,说明目前隧道开挖对中线及左侧岩体存在的扰动作用较大。D4 、D5、 D6点在线路中线附近,其SM值较大,基本在4.8～5.6 mm之间,其它点SM值均在0.7～4.6 mm之间波动,相对收敛量0.007～0.06%,参照奥地利J.Golser博士对地表沉陷的建议来看,沉降值在允许值范围以内;从SM-T曲线来看, D5及D6点位变速率*(*变)M相对较大,在0.1 mm/d左右,其余各点*(*,)M值均在0.01～0.08 mm/d之间,较掘进初期的位变速率有明显的降低,表明随着隧道掘进的深入,目前地表变形及位移已经逐渐趋入稳定。

3.3收敛及拱顶下沉

ZK201+550断面,收敛及拱顶下沉曲线来看,a、b线及拱顶下沉累计收敛值UM在6.5～7.1 mm之间,相对收敛量0.07%,变位速率*(*位)M在0.01 mm/d左右,符合《锚杆喷射砼支护技术规范》(GBJ86-85)关于Ⅲ类围岩洞周容许相对收敛量的规定,同时各条曲线斜率随时间有变小趋势,表明随着掘进的深入,其收敛速度逐渐降低,对洞口拱门段的扰动逐渐减小。目前阶段洞内围岩变位速率0.1 mm/d左右,说明施工对洞门处的影响仍然存在,但是拱门段变形及位移基本已经达到稳定。

4结 语

实践证明,现场监控量测能够预报险情提供信息,为以后同类隧道设计与施工积累了第一手资料,还可以节省投资,达到科学设计和施工的目的。

参考文献:

[1] JTJ042-94,套路随道施工技术规范[S].