粉细沙地层隧道现场监测及分析

赵克明 严 冰

(1.西安建筑科技大学土木工程学院 陕西 西安 710055)(2.中国电建西北勘测设计研究院有限公司 陕西 西安 710055)

粉细沙地层隧道现场监测及分析

赵克明 严 冰

(1.西安建筑科技大学土木工程学院 陕西 西安 710055)(2.中国电建西北勘测设计研究院有限公司 陕西 西安 710055)

结合桃树坪隧道工程，通过对粉细砂地层隧道施工中围岩压力的分析，研究粉细砂地层隧道施工时围岩的变化特点。研究的方法、分析和结论可为类似条件下隧道工程的设计、施工、和监测提供参考和借鉴。

粉细砂地层；监测；围岩压力

一、工程概况

桃树坪隧道位于兰州东站站端，隧道起讫里程DK3+435～DK6+655，全长3220m，设计为双线隧道。穿行于黄河高阶段地下部，地势上隧道进口低，洞身出口高，地势起伏大，相对高差达200m以上，隧道最小埋深约12m，地表上沟谷发育，下切相对较深。除进出口及沟谷地段地表分布有圆砾土外，其余地段地表大都覆盖黄土，山上植被较稀疏[1,2]。

围岩主要为第三系富水粉细砂岩，含水量大，应为Ⅵ级软岩。围岩自稳困难，流动性大，沉降、变形量大，易坍塌，施工难度大[3]。

二、监控量测数据分析

对现场所测得的数据进行整理分析之后，DK5+339断面各个测点位置的围岩压力随时间变化如图1所示。

图1 围岩压力图

根据左、右线最大跨度处部位的监测数据可知：从开挖到第50天，左最大跨度处围岩压力呈一次函数缓慢增加，接着围岩压力出现突变，这是由于左最大跨度处测点被损坏，故补装压力盒，重新继续监测。右最大跨度处围岩压力持续增加，说明围岩与初期支护所形成的结构体系还没达到稳定状态，后续施工对其产生的影响较大。后续的开挖使一部分应力得到释放，导致作用在初期支护上的压力得以减小。最后围岩压力持续小速率缓慢增加，变化值不是很大，围岩压力呈现出收敛的趋势。

根据左、右线拱腰部位的监测数据可知，左拱腰处围岩压力自布设以来到监测日期的第3天出现负值应力，推测认为，这是由于初支钢拱架与围岩出现脱空的现象，从而造成应力小于初始的应力的情况。围岩压力以平稳的速率持续增加，达到了目前监测的最大值86.85Kpa。右拱腰处围岩压力自布设以来到监测日期的第55天出现负值应力，这是由于初支钢拱架与围岩出现脱空的现象，钢架悬空，从而造成应力小于初始的应力的情况。监测的围岩压力最大值为4.08Kpa。

根据拱顶处监测数据可知：初期出现应力负值，应该是拱架与初喷砼脱空，后期应力迅速增大的原因，一个是开挖后的地应力释放，另一个是施工中排水造成的有效应力的增加。同时建议，做好施工中的防排水，加强施工监测。目前监测的最大值为138.87Kpa。

总体来说，在监测四个月之后，测点的围岩压力基本都呈现了收敛的趋势，逐渐趋于稳定的状态。

三、结论

隧道开挖对围岩扰动较大，因此围岩压力随着施工有着一定程度的波动，但受到开挖干扰影响的大小各不相同。开挖面距离观测断面越近，观测断面受到的影响就越大。随着掌子面的前移和时间的推移，围岩压力变化速率变缓，基本处于稳定状态。

[1]罗平.含水弱胶结砂岩隧道地层特性及施工技术研究[D].北京：北京交通大学，2011.

[2]贾军委，李亚子，等.富水粉细沙层隧道施工应力监测与分析[J].低温建筑技术，2013，(12):126-128.

[3]刘泉声，等.基于现场监控量测的龙潭隧道施工期围岩稳定性研究[J].岩石力学与工程学报，2007，(10).

赵克明(1991-)，男，主要从事隧道与地下工程方面的研究工作。