湖北省十白高速公路汪家溝隧道施工監(jiān)測(cè)盲區(qū)問(wèn)題研究
2015-05-20
工程概況
十白高速公路是國(guó)家規(guī)劃的“7918”網(wǎng)中東西向橫線之一——福州至銀川高速公路十天聯(lián)絡(luò)線（編號(hào)為G7011）途經(jīng)湖北西北部的一段。路線位于湖北省西北部的十堰市境內(nèi)，與316國(guó)道和襄渝鐵路并行，全長(zhǎng)58.398千米，設(shè)計(jì)速度80 Km/h，設(shè)計(jì)年限20年。其中隧道22370米/37座。
隧道施工監(jiān)控量測(cè)第三合同段共負(fù)責(zé)雙洞11座隧道的施工監(jiān)測(cè)工作。隧道單洞總長(zhǎng)度16.245千米，其中汪家溝隧道為分離式隧道，洞門均為臺(tái)階式。進(jìn)口位于十堰市鄖縣鮑峽鎮(zhèn)舒家村五組西北側(cè)，出口位于十堰市鄖縣鮑峽鎮(zhèn)大溝東側(cè)，軸線方向約270°，呈近東西向展布。左洞全長(zhǎng)415m，最大埋深約95m；右洞全長(zhǎng)398m，最大埋深約91m。
地質(zhì)條件
本合同段內(nèi)隧道多位于風(fēng)化剝蝕中低山、構(gòu)造剝蝕低中山區(qū)，基巖在不同程度上受區(qū)域斷裂的影響，存在軟弱破碎巖層。隧道穿越地層以武當(dāng)山群片巖為主，少量輝綠巖，節(jié)理發(fā)育，斷層破碎帶不同程度存在，且強(qiáng)度較低，穩(wěn)定性較差，對(duì)隧道施工有一定影響。
區(qū)域地表水系不發(fā)育，主要受季節(jié)性大氣降水影響；地下水主要賦存于第四系松散堆積物及基巖裂隙中，受大氣降水補(bǔ)給，水量較貧乏，對(duì)隧道正洞施工影響較小。
汪家溝隧道左洞起止樁號(hào)ZK30+027～ZK30+442，其中左洞（接近出口）ZK30+375～ZK30+404段長(zhǎng)29米，圍巖為中風(fēng)化輝綠巖及片巖，級(jí)別為Ⅳ級(jí)，穩(wěn)定性較差，支護(hù)設(shè)計(jì)為Z4型復(fù)合襯砌。洞口（出口）ZK30+404～ZK30+442段長(zhǎng)38米，圍巖為強(qiáng)～中風(fēng)化片巖，埋深淺，級(jí)別為Ⅴ級(jí)，穩(wěn)定性較差，支護(hù)設(shè)計(jì)為Z5型復(fù)合襯砌。地下水主要為基巖裂隙水，水量受季節(jié)性降水影響。
施工及塌方概況
汪家溝隧道施工從十堰端單向掘進(jìn)，Ⅳ級(jí)圍巖區(qū)段采用短臺(tái)階法開(kāi)挖，施工采用上半斷面留核心土短臺(tái)階法開(kāi)挖。4月23日施工至ZK30+390時(shí)發(fā)現(xiàn)，圍巖為強(qiáng)風(fēng)化黃褐色片巖，巖體結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，節(jié)理、裂隙發(fā)育，結(jié)構(gòu)面張開(kāi)，泥質(zhì)充填，提前出現(xiàn)Ⅴ級(jí)圍巖。各方會(huì)商按Ⅴ級(jí)圍巖施工，并在ZK30+385斷面設(shè)置了監(jiān)測(cè)點(diǎn)開(kāi)始監(jiān)測(cè)。
7月21日施工方開(kāi)始換拱，7月26日下午3：00施工區(qū)域普降強(qiáng)雨，換拱區(qū)域圍巖發(fā)生透水現(xiàn)象。27日臨晨發(fā)生塌方事故。檢查發(fā)現(xiàn)：洞頂?shù)乇沓霈F(xiàn)直徑6m，深4m的塌陷坑，塌陷坑位置覆蓋厚度約33m；洞內(nèi)塌方起止樁號(hào)為ZK30+381～ZK30+388。塌方時(shí)，上半斷面開(kāi)挖至ZK30+404、下半斷面開(kāi)挖至ZK30+394、仰拱及仰拱填充施工至ZK30+394、二襯施工至ZK30+375。
監(jiān)測(cè)過(guò)程及數(shù)據(jù)判讀
期間發(fā)現(xiàn)ZK30+375～ZK30+390區(qū)段初期支護(hù)出現(xiàn)開(kāi)裂、起鼓，但由于ZK30+385斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)遭到破壞，沒(méi)有采取補(bǔ)救措施，只依據(jù)開(kāi)裂、起鼓情形發(fā)出了口頭報(bào)警，施工仍然繼續(xù)進(jìn)行。5月2日施工至ZK30+400，并開(kāi)始監(jiān)測(cè)。
期間繼續(xù)ZK30+375～ZK30+390區(qū)段觀測(cè)，其開(kāi)裂、起鼓現(xiàn)象繼續(xù)發(fā)展，至6月22日Z(yǔ)K30+385斷面初期支護(hù)最大變形量很快達(dá)到約25cm，監(jiān)理、業(yè)主均要求施工單位及時(shí)換拱。同時(shí)ZK30+400斷面水平收斂值超過(guò)87mm；及時(shí)發(fā)出了Ⅱ級(jí)報(bào)警。6月29日，拱頂下沉達(dá)到119.50mm，水平收斂達(dá)到98.10mm，隨即發(fā)出了Ⅰ級(jí)報(bào)警。至7月17日，ZK30+400斷面拱頂下沉達(dá)到325.50mm，水平收斂達(dá)到239.91mm；ZK30+385斷面變形量達(dá)到54cm，并有地下水滲出。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如下：
塌方原因分析及盲區(qū)問(wèn)題
洞內(nèi)觀察到：塌方區(qū)段巖體比較破碎，巖體潮濕，風(fēng)化嚴(yán)重，呈土狀，圍巖穩(wěn)定性差；換拱過(guò)程中正遇上強(qiáng)降雨，致使巖體粘結(jié)力被破壞，圍巖自穩(wěn)能力急劇下降，這是發(fā)生塌方的客觀原因。
6月20日監(jiān)測(cè)首先發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，拱頂測(cè)點(diǎn)A不沉降反而上升，同時(shí)水平測(cè)線D-E收斂速率猛增至13.1mm/天，ZK30+375～ZK30+390區(qū)段初期支護(hù)出現(xiàn)開(kāi)裂、起鼓。此后第3天就超過(guò)Ⅱ級(jí)報(bào)警值。表明水平方向擠壓導(dǎo)致拱頂上抬。監(jiān)測(cè)、監(jiān)理和業(yè)主都要求采取加固措施。但施工方?jīng)]有及時(shí)采取加固措施。到第9天，拱頂下沉值又再次猛增至119.5mm，同時(shí)伴隨著裂縫急著加大，多處起鼓、脫落。表明初期支護(hù)已經(jīng)失效，隨時(shí)就會(huì)坍塌。各方都要求先加固后換拱。但施工方直到7月21日才在沒(méi)有加固的條件下就匆忙進(jìn)行換拱作業(yè)。26日正遇上強(qiáng)降雨，就發(fā)生了塌方。表明施工方仍然沒(méi)有認(rèn)識(shí)到大變形和換拱作業(yè)的危險(xiǎn)性，顯示出其施工經(jīng)驗(yàn)不足和管理失效，以致于發(fā)生塌方。雖然塌方規(guī)模不大，但教訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)具有很強(qiáng)的代表性。
ZK30+385斷面因監(jiān)測(cè)點(diǎn)遭到破壞，致使中斷該斷面的監(jiān)測(cè)，有效監(jiān)測(cè)斷面間距達(dá)到30m，形成了監(jiān)測(cè)盲區(qū)。但監(jiān)測(cè)方?jīng)]有采取其它補(bǔ)救措施，僅依據(jù)對(duì)該區(qū)段初期支護(hù)裂縫的觀測(cè)，以及ZK30+400斷面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作出的判斷予以報(bào)警。但是相鄰監(jiān)測(cè)斷面的變形也肯定是滯后于塌方區(qū)的，并不能及時(shí)反應(yīng)出應(yīng)測(cè)斷面的變形情況，而且對(duì)裂縫的觀察及經(jīng)驗(yàn)性判斷的說(shuō)服力較低。因此，這種報(bào)警難以引起施工方的足夠重視，相反在一定程度上加劇了施工方對(duì)危險(xiǎn)性判斷的麻痹和僥幸心理的強(qiáng)化。
結(jié)論與建議
在實(shí)際監(jiān)測(cè)工作中，應(yīng)堅(jiān)決按計(jì)劃設(shè)置監(jiān)測(cè)斷面，必要時(shí)應(yīng)加密監(jiān)測(cè)斷面；應(yīng)嚴(yán)格要求施工方保護(hù)好監(jiān)測(cè)點(diǎn)，避免因遭到破壞而形成“監(jiān)測(cè)盲區(qū)”。當(dāng)測(cè)點(diǎn)遭到破壞，應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)救措施，如重新布點(diǎn)和數(shù)據(jù)接續(xù)，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)初期支護(hù)裂縫的觀察和對(duì)變形速率的判讀，綜合判斷圍巖變形狀態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)。
如何保證在測(cè)點(diǎn)遭到破壞后，仍然可以恢復(fù)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)接續(xù)，是值得進(jìn)一步研究的問(wèn)題。
