隧道施工監(jiān)測(cè)方案及應(yīng)用淺析
2015-06-15
1隧道監(jiān)測(cè)的目的和意義
隧道施工中的監(jiān)控量測(cè)是保障工程建設(shè)的安全、質(zhì)量、地面車輛以及沿線建筑和管線正常運(yùn)行的重要手段。
監(jiān)測(cè)目的大致分為：
?。?）掌握監(jiān)測(cè)工程對(duì)周圍環(huán)境的影響，主要為地表沉降，地上建筑物沉陷等。
?。?）掌握圍巖在施工中的動(dòng)態(tài)，控制圍巖變形，指導(dǎo)施工作業(yè)。
?。?）確認(rèn)支護(hù)參數(shù)和施工方法的合理性、準(zhǔn)確性，為初期支護(hù)和二次襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)的調(diào)整提供依據(jù)，驗(yàn)證支護(hù)結(jié)構(gòu)效果。以便及時(shí)確定施工對(duì)策和措施，以確保安全地施工。
?。?）校核地下工程理論計(jì)算結(jié)果，為理論解析、數(shù)值分析提供計(jì)算數(shù)據(jù)與對(duì)比指標(biāo)；為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)，保證隧道既穩(wěn)定又經(jīng)濟(jì)。通過量測(cè)了解該工程條件下所表現(xiàn)、反映出來的一些地下工程規(guī)律和特點(diǎn)，為今后類似工程或工法本身發(fā)展提供借鑒、依據(jù)和指導(dǎo)作用。
2隧道監(jiān)測(cè)內(nèi)容
隧道監(jiān)控量測(cè)的工作內(nèi)容總體上有地層沉降監(jiān)測(cè)、水平位移監(jiān)測(cè)、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)（包括支護(hù)體系的沉降、水平位移和撓曲變形）、支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力監(jiān)測(cè)（包括支撐桿件的軸力監(jiān)測(cè)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的彎距監(jiān)測(cè)）、地下水土壓力和變形的監(jiān)測(cè)（包括土壓力監(jiān)測(cè)和孔隙水壓力監(jiān)測(cè)、地下水位監(jiān)測(cè)、深層土體位移監(jiān)測(cè)、基坑回彈監(jiān)測(cè)）、建筑物或橋梁的變形監(jiān)測(cè)（沉降監(jiān)測(cè)、水平位移監(jiān)測(cè)、傾斜監(jiān)測(cè)和裂縫監(jiān)測(cè)）、地下管線變形等監(jiān)測(cè)。
3工程實(shí)例
3.1工程概況
三叉嶺隧道位于既有西寧車站出站，進(jìn)口端里程為DK192+160，出口端里程為DK197+860，全長(zhǎng)5.7公里。隧道在進(jìn)口端DK192+160-DK193+528段穿行于湟水河階地地表下，埋深約12～25m；自DK193+528左右進(jìn)入北山山體，穿行于三叉嶺中。
3.2工程環(huán)境
三叉嶺隧道洞身穿越一低中山山體，地勢(shì)上隧道進(jìn)、出口兩端低而洞身部位高，地形起伏大，相對(duì)高差可達(dá)100m以上。該山體脊部高程約2548.7m，進(jìn)、出口段地面高程多在2260～2300m之間。
3.3 隧道圍巖分級(jí)
根據(jù)隧道洞身巖性特點(diǎn)及地下水發(fā)育情況對(duì)隧道巖體工程地質(zhì)條件、圍巖級(jí)別劃分見表1。隧道總長(zhǎng)5700m，其中Ⅵ級(jí)圍巖長(zhǎng)1330m，占23.33%；Ⅴ級(jí)圍巖長(zhǎng)1840m，占32.28%；Ⅳ級(jí)圍巖長(zhǎng)2530m，占44.39%。
3.4 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目
（1）地表下沉量測(cè)；
?。?）拱頂下沉量測(cè)；
?。?）水平相對(duì)凈空變化值的量測(cè)；
?。?）隧道圍巖變形量測(cè)、應(yīng)力～應(yīng)變量測(cè)、初期支護(hù)內(nèi)力、二襯內(nèi)力等為主、圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)效果分析為選測(cè)項(xiàng)目。
3.5 地表下沉監(jiān)測(cè)
西寧隧道淺埋段埋深約20m，隧道開挖寬度約18m，故按《鐵路隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù)規(guī)程》每個(gè)斷面埋設(shè)約15個(gè)點(diǎn)。本次穿越高速公路計(jì)劃布設(shè)2-3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面。但由于其下穿高速公路，而高速公路路基寬度約35m，此范圍內(nèi)不允許埋樁，故只能在路肩及坡腳埋設(shè)估測(cè)標(biāo)志。
在淺埋隧道段的重點(diǎn)部位選擇三個(gè)工點(diǎn)：（1）隧道進(jìn)口段下穿高速公路處；（2）豎井部分；（3）地面有建筑物部分。
地表沉降測(cè)點(diǎn)橫向間距為2-5m，在隧道中線附近測(cè)點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)加密，隧道中線兩測(cè)量測(cè)范圍不應(yīng)小于H0+B（H0為隧道埋深，B為隧道開挖寬度）。
隧道淺埋段埋深約20m，隧道開挖寬度約18m，故按《鐵路隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù)規(guī)程》每個(gè)斷面埋設(shè)約15個(gè)點(diǎn)。本次穿越高速公路計(jì)劃布設(shè)2-3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面。但由于其下穿高速公路，而高速公路路基寬度約35m，此范圍內(nèi)不允許埋樁，故只能在路肩及坡腳埋設(shè)估測(cè)標(biāo)志。
3.6隧道內(nèi)必測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)
3.6.1隧道拱頂下沉觀測(cè)
淺埋地段隧道地表下沉量測(cè)斷面布置宜與洞內(nèi)水平凈空變化和拱頂下沉觀測(cè)點(diǎn)在同一橫斷面內(nèi)，當(dāng)?shù)乇碛薪ㄖY(jié)構(gòu)物時(shí)，應(yīng)在結(jié)構(gòu)物周圍增設(shè)下沉觀測(cè)點(diǎn)。
觀測(cè)方法一：采用水準(zhǔn)測(cè)量求出設(shè)在拱部的測(cè)量標(biāo)志相對(duì)高程的變化，來確定隧道拱部下沉量；
觀測(cè)方法二：全站儀配合反光板，通過三角高程的方法測(cè)定標(biāo)志的相對(duì)高程變化來確定隧道拱部下沉量。起始讀數(shù)宜在3-6小時(shí)內(nèi)完成。測(cè)點(diǎn)應(yīng)牢固可靠、易于識(shí)別，并注意保護(hù)，嚴(yán)防爆破損壞。
3.6.2隧道收斂觀測(cè)
由于本次采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，用收斂?jī)x器觀測(cè)有一定的不便，故采用全站儀配合反光板，通過兩次觀測(cè)結(jié)果來進(jìn)行計(jì)算比較。
3.6.3監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置
監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置見圖1。
3.6.4量測(cè)斷面間距及頻率
凈空水平收斂量測(cè)和拱頂下沉量測(cè)采用相同的量測(cè)頻率。量測(cè)斷面間距和量測(cè)頻率見表1，2。
4監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理及應(yīng)用
以位移—時(shí)間曲線為基礎(chǔ)，當(dāng)位移急劇增加，或位移-時(shí)間曲線出現(xiàn)反彎點(diǎn)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，通知現(xiàn)場(chǎng)施工密切注意支護(hù)結(jié)構(gòu)的變化。當(dāng)位移—時(shí)間曲線趨于平緩時(shí)，進(jìn)行回歸分析，推算最終位移值，并總結(jié)出圍巖位移變化的動(dòng)態(tài)規(guī)律，指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工。主要從以下方面：判斷危險(xiǎn)狀態(tài)、調(diào)整開挖作業(yè)程序、調(diào)整支護(hù)參數(shù)選擇經(jīng)濟(jì)合理的最佳支護(hù)系統(tǒng)以及判定支護(hù)穩(wěn)定狀態(tài)確定防水層、砼襯砌最佳時(shí)間。
通過綜合分析、評(píng)價(jià)及時(shí)修正設(shè)計(jì)、調(diào)整支護(hù)參數(shù)，對(duì)施工及時(shí)提供建議和措施。
