某隧道监控量测和空间效应探究

杨 涛

某隧道监控量测和空间效应探究

杨 涛

（青岛路桥建设集团有限公司 山东青岛 266101）

监控量测是新奥法隧道施工的核心工作之一，对工程施工的结构稳定监测和结构优化设计具有重要作用。对不同地质条件和施工方法下的隧道工程，空间效应对施工工序和施工强度具有指导意义。以某隧道工程为例，对拱顶沉降和周边收敛进行数据监测和分析，并分析典型截面的空间效应，评价围岩变形特征。

监控量测；拱顶沉降；水平收敛；空间效应

0引言

新奥法方法认为，施工中岩体本身可承担结构大部分荷载，因此应注意对周围岩体结构强度的扰动，减少施工断面。另外，允许岩体产生适当的结构变形在可控范围内，在施工中应采用能与围岩密贴、及时筑砌又能随时加强的柔性支护结构；为敷设防水层或承担后续荷载可采用复合式衬砌

1工程概况：

朝阳山隧道位于山东省青岛市西海岸经济新区滨海大道以北600米、东华山村以东，下穿灵海路和薛泰路之间朝阳山山体。进口端采用削竹式洞门，出口端采用端墙式洞门。隧道左线起止里程ZK7+930～ZK8+460，长530米；右线起止里程YK7+930～YK8+430，长500米，左右幅设计线间相距5.5～23.5m，属中等隧道。

序号工程项目单位数量 1双线正洞长度(含下边3项)延长米1030 2双线Ⅳ级围岩延长米470 3双线Ⅴ级围岩延长米450 4双线Ⅲ级围岩延长米110

2必测项目及测点布置

根据相应工程概况，工程地质条件以及隧道周边环境状况，经过现场踏勘及收集资料，并结合国家、省、青岛市有关规范及设计要求，确定工程监测的主要内容及工作量。

序号监测项目常用量测仪器备注测点布置 1洞内、外观察现场观测 数码相机开挖后及初期支护后进行 2拱顶下沉全站仪每10~30m一个断面，布设于隧道顶部 3净空变化收敛仪 全站仪每10~30m一个断面，布设于隧道腰部

2.2监测频率

数据采集要求每处测点埋好后24小时内测取原始数据，以后测取数据的频率不少于规范要求，同时满足数据分析和工程需要。参考文献[1],根据测点的距开挖面的距离及位移速度分别选取适当的检测频率，收集数据

3数据处理及分析

3.1数据收集

为保证施工安全，对监控量测实施三级管理，通过极限位移值、位移速度、位移速度变化率等综合考虑，无论哪种方法，一旦达到Ⅰ级管理状必须停止须立即停止掌子面掘进施工[2]

累计天数拱顶沉降值水平收敛值累计天数拱顶沉降值水平收敛值 00.000.001115.1517.93 12.172.211214.6117.44 24.194.291315.5617.52 33.586.251416.4017.54 45.468.111517.1617.63 57.219.861619.3917.68 68.8411.501719.4217.72 710.3413.021820.2817.76 811.7214.431921.0217.82 912.9815.722021.6417.86 1014.1316.892122.0617.85

3.2拱顶沉降与水平收敛量测数据分析

结合文献[3]可知，实测位移值介于最大允许位移值的1/2与2/3之间，在三级管理中属于二级；拱顶沉降与水平收敛值变化速度在0.2mm/d～5.0mm/d之间，结合位移速度管理，属于二级；位移时态曲线未显示出稳定迹象。因此，应对该断面应加强监测和支护强度，确保施工安全

4隧道施工围岩变形空间效应研究

隧道施工围岩变形空间效应是指隧道开挖之后，由于受掌子面“嘘拟”[4]支撑作用和初期支护作用的影响，随着掌子面的不断推进,围岩变形逐渐释放直至趋稳的特征效应。

ZK7+980断面(进口段)断面与左线ZK7+950断面拱顶下沉空间效应曲线皆呈“似台阶”型增长，起初拱顶下沉位移释放缓慢，距掌子面的距离为13m（一倍洞径）时为25%，在距掌子面的距离为17m时，位移释放率突然增加，至距离为26m时(两倍洞径)，拱顶下沉位移释放率增加至75%。随后在距离为30m时，释放率增加至100%。围岩变形已经稳定,可以施作二次衬砌；后者在距掌子面的距离为13m时(一倍洞径)，拱顶下沉位移释放率已达到75%。随后暂时稳定，在距掌子面的距离为25m时(两倍洞径)，拱顶下沉位移释放率增加至100%。围岩变形稳定。

由图可见该断面周边收敛空间效应曲线呈“S”型增长。起初位移释放缓慢，在距掌子面的距离为10m时，周边收敛位移释放率仅为9.47%，逐渐增加，距离为13m时(一倍洞径)，释放率增至24.9%。之后继续增加，在距离为26m时(两倍洞径)，周边收敛位移释放率达到70.2%。随后释放率逐渐减小，距离为29m时，周边收敛释放率达到84.9%，围岩变形基本稳定，可以施作二次衬砌。

比较同一端面拱顶下沉与周边收敛的空间效应曲线，可以发现二者都是建议都是在距掌子面的距离为两倍洞径时建议施作二次衬砌。

5结论

根据朝阳山隧道若干断面围岩变形的空间效应曲线，我们可以知道：

（1）隧道围岩变形的空间效应曲线呈现出一定的规律性；

（2）在距掌子面的距离为两倍洞径时,隧道围岩变形基本稳定；

[1]文德云.公路工程施工监理质量控制技术手册.北京：人民交通出版社出版,2006，9（1）：12～16

[2]肖涛.高速公路隧道施工监控量测技术研究.华南理工大学硕士论文.2014

[3]高军.对大跨度隧道初期支护稳定性分析.现代隧道技术,2002，9（1）：152～156

[4]崔玖江.隧道与地下工程修建技术.北京:科学出版社， 2005，5（1）:9~13

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1007-6344（2017）03-0020-01