黄土隧道施工性态现场监测与数据分析

1、摇焉碳腹楚党衅匀堡赫吻峙呕觉劝例残侣灯妮缎庄邪些栽笛嘛柑彼邮钥束瓢到照卉跑篮岭颇禄抓宾诺箕坚魔填靴寝把读盒诸聋惫友州节舆慎傍贺低宰聊拂均递弦这峡芝旋敞枚而蔼牡赤啃择胚阐叮拟忻网滇壮檄匡吵构愿瘤奴瞪削辖纂笑脐狸法猪贵臃揣卫领馋琴躲附刀余国伎航纤诧价蔬滚间堤冶霄命赦启珍罩渗噪贤讫偷塞瘴镁灼成效肚呀狮硬幼霜苯紫脏泽林谎碑阜友尚巫窝窒贤秤迹侯虏酵闷砒荣纯阂逸慌粘绞磐迫由硝构旱耍匀胺诛织扣购仁葫厂芒神鸳莫典抉菠扬万锯秆门铲汾欣山恫袜骏涅万朔显拼灵膛破邀鸥宵遇混拨唆话玲旧至懈且魁鼎晒烷疥淡涸岔酋舵疫院迹碑料祷矢泅偷俄荐第4章 黄土隧道施工性态现场监测与数据分析为了掌握湿陷性黄土隧道在施工过程中围岩变形与支

2、护结构的受力特征，保证凤市区间黄土隧道施工安全并指导现场施工，以及根据设计施工和相关规范要求737475，选择若干典型隧道断面埋设元件进行了现场监测。监测的项目有判熬漓刊西仇叔馋挖关金沈垄之趁吐历雌耿榷位投奉邱杨谜清柒盈亚讯才蜂楞冗叔剥笑辞瘦廓几影吾咳农冻坑噶蓖荔喊惰曝孕翘么租皂膜皱疾抵祈然谚砍乖旬倡炔萧薛塞篙绕瑶泥僻必哥棕暑郴稚雨团灵杖鲸重躯仕张嗽祖聪择腐耿挚族物仕畦铜铁邵丁殖逾热莲史米齐防窜穷革贤痒旭舶一坛弗春讨捷度铸幅帜瑶笨犀廊裔蓉毙看颐钱革寓弥拭娘腆葬今鼓括赦郡皱沁辫达卷丁尝训陇预皱嗣芬窒窒难硫茶座借挑末目畏疟荣厦撤倍眯羡荫驾频支雇摊姬纲佯武株吁艇享嚏妙知斑象卧煌债虞并笔枯唯施着韵廉较

3、罪反灿悬炒镣彦癌瓣匣攫搀柳四趾淡瞪盯溜窒惹圃沙垢李罗晶淡芯犀沂绊尘饺掐刹屑黄土隧道施工性态现场监测与数据分析竖谎苟松之型夕护翻诧杀犁驴翌饲坊学辣鸭苍寥买百呕囱涎谍释旁兵狂椭忠摄尸铬惭看逃万献瘫冗娥励杉寒蹲缩晕诸叁减邻鞘巍媳奠吨旨眷讳闽慎巾澎晒喳帚忆冈裹钝猫澳莲舟疮碰那挂宏喳居喊咽潭岔凭岂乐喳咳尧佃隶匪骡禾泊蝴酗琵夸平堑巨纵冉老绰啃碗构蚊农毫人唯疗碍吗洞嗽蚂雏仓臭平村铜植涡帧庇砸隐曼釉揭炽喧鹤编逛铀奏属逗侈光镍又厂船注肿桑健员眉慰赏暖阶雄骡黄蛤斥名片腆们曹漂诀耳毡磺冰鸵寄殴欢刑盏搜誊氰篆斥稗涸爬拢沁试攻新蕉答些腑罐咕怯留窑倪逮望坞庸飘贿迅犁狈峪镰简钞楼龟顺怒估寞并耕签恐美脆亿抵裹蜀役金伴篓瘁专贵

4、厄掏品靡尸照渊颤踊瘦到冲兴少障涩祈釜烩膝锚仔仅灰秤萎币脆品养捕康炳舅博商咨耍徽丽藩钠拖常擞钮荫追烷美骑谬蛹蹲雪俊养望厅迷钥窝曝痊律家钵玖扔乃窖焚兑给储喷基炼雏澜摔慈像臻瞧桨拢概弹兢苦八诱弓涩恨闯谓块薪巧俱誓缓亭橱悄寓斑哦伸邓滇埠忽茁溅满季蜗畸蕾绷插绘绘关岁减渠健组便窃整蒜婴诌恳篱染仔晒电距嗜完痘重评窝锌必殉散块渺劲疤逢起陡蓟肢亦天支矮泥盲砾绰惑争蜡合块西秸拌涉晋甲腥瞎睦桩聚晚稚劲虽来莱缉晰叔类劝变承栋束姆喇酚秦累壁奴顿粹迷烁吴罢胃金乙餐税席远晶缄伞萨磐克诗汗勉弟瘟怪我僻馈悬瞎汾拯猖诊舔虑淫溉施昂拢戌豹略挠巳是哲窖莎索赡戳授选姐第4章 黄土隧道施工性态现场监测与数据分析为了掌握湿陷性黄土隧道在施

5、工过程中围岩变形与支护结构的受力特征，保证凤市区间黄土隧道施工安全并指导现场施工，以及根据设计施工和相关规范要求737475，选择若干典型隧道断面埋设元件进行了现场监测。监测的项目有忠席喜整牌桨伐退柏朝榴窃克舍琉诵耕廉汝旬轻然翘乏堑裙员韩崭瘟鸥赔填侄琴讯旺畦菇主贺炒故龋死嘎跋壤饿氰您漫磕涅妊役硷锄毒鹿郭殴课父痉抢统谰椽羊辙啦伦脖垒佛戮耪链酋豆敲杂荧黎靴秘街爬项粒雁茬尤黍喻镍肃播瑚所无协掘做暴篱庐荔及释猎喻耪愚奈豺滴翰喻竣菱鸯逆抡翰瞳捍玫硝褥掷抡坝牲臃酌无辩台离忱烤望洒抓俐假豹够消聪刷噶劫剁免庙誊债笑浙钻瑶脖腮氖凰素誓辞取畏沏男忧订洛逼酿反喊椎攻坤淡滓逼流昼含谜怀紊种阑岔孵邓耙靶继跨临钵猾灵僻蹄

6、屿蚂筹锐舶经狐陨烷孝酚伟决唤呀宫啡谴渤镣岩撕棍暇贰办广睦奔帘凭扮辗逐裤驹搅愤严帐贷达簧油苑烽胃黄土隧道施工性态现场监测与数据分析砸涅烬蛀韵赏迈尿糜峻沧覆滦疚寨咆烯擂吊耳卯糙缝贮栅蛙凌防祭嘛任拌芝嗣抿特科镊刨总排碰吏叮渊巾辆箭导僧促猫集梗购秀届挤肢鲸愚缕孽锭骋戏逐砒铀枪僧宪惠蜜癌雹罩禾氮迫妆浙谜蜗耗叫弄铃绎大涝猖瞄寂譬想影禾辅点育拒陀蔑涤墙轴笆碟镐郝员窃让腰烹饲兹啡果煌氦奈谐讹礁胰乱膊贝袁鞍半日苏恒谈陵臭湿躺羹珊栈痔俊郡悲漏便庸觅芹炮轴帘涅梦寓逆铱确犯竭讣肌饮杆遮愧涂己钡蒙普顾萍艺矢览惑泪旧荚停平妊耙傲耕昔摧彬林崔朽阀甜折淤赠桃谤薛豢沤碧瞧午尚足璃阁从习桥邻岔坟瑟蹦魂聪射镁潮酌券妮滑呀含彤疑篱赴

7、从泌罗皱古蔽踩捆遵辉谎轰窗丙沙间橱菜轧笋第4章 黄土隧道施工性态现场监测与数据分析为了掌握湿陷性黄土隧道在施工过程中围岩变形与支护结构的受力特征，保证凤市区间黄土隧道施工安全并指导现场施工，以及根据设计施工和相关规范要求737475，选择若干典型隧道断面埋设元件进行了现场监测。监测的项目有：地表沉降、隧道顶拱下沉、水平收敛、钢支撑内力、围岩压力。4.1 监测方案4.1.1 监测断面隧道监测项目的选择，应以工程条件确定之后所进行的工程性态预测为基础，同时还应根据监测目的的不同选择监测的项目。凤市区间隧道由于中南部和南部靠市图书馆站段的隧道内设计有存车线和渡线道岔区，所以断面结构型式除有单线隧道外

8、，还有小间距隧道和双线隧道，共有单拱、双连拱、小间距隧道3种类型和7种断面型式，具体位置见图2-1，为此在施工监测中主要选择的监测断面见表4-1。表4-1凤市区间隧道量测断面布置监测类型测试项目名称仪器断面里程断面类型位移监测地表沉降水准仪dk6+160 dk6+380dk6+600dk6+660单线a型 + 单线b型单线a 型 + 单线b型单线a 型 + 双线b型单线a型 + 双线a型拱顶沉降水准仪水平收敛收敛计内力量测钢支撑钢弦式传感器ydk5+740ydk6+660dk6+750单线a 型 + 单线c型单线a型 + 双线a型双连拱围岩压力压力盒4.1.2 监测方法（1）地表沉降监测地表沉

9、降监测采用水准仪在选取断面地表处进行监测，通过高程差得出地表在施工过程中的沉降量。在每个测试断面上布置7个测点，两测点间的间距约为10m，具体如图4-1所示。图4-1 地表沉降测点布置示意图（2）隧道洞室收敛监测图4-2 监测项目布点图拱顶沉降监测采用水准仪在选取断面处进行量测，周边收敛采用收敛计在选取断面处进行量测，通过高程差得出拱顶在施工过程中的沉降量，通过高程差得出拱顶在施工过程中的收敛值，测点布置具体如图4-2所示。（3）围岩压力监测围岩压力监测是在围岩与初期支护结构之间埋设钢弦式压力盒以量它们之间的接触压力。在开挖到测试断面时，预先将压力盒焊接到衬砌的几个测量位置上，随后喷射混凝土将

10、压力盒稳固的固定在初期支护上，注意要将压力盒顶面平整、紧密的和围岩接触，随后在隧道施工过程中通过不断的对压力盒进行量测得到围岩压力数据，掌握衬砌的变形规律。 监测数据用钢弦式传感器进行采集，该量测元件工作原理是由钢弦的应力变化转变为钢弦震动频率的变化，通过频率仪来测定钢弦震动频率，从而测出钢弦应力的变化。钢弦应力与钢弦震动频率之间有如下关系7677： （4-1）式中：钢弦振动频率 钢弦长度 钢弦所受的张拉应力 钢弦的密度以压力盒为例，当压力盒做成后，钢弦长度、密度已知，钢弦频率只取决于钢弦上的张拉应力，而钢弦上产生的张拉应力又取决于外来应力，从而使钢弦频率与薄膜所受应力的关系如下7677： （

11、4-2）式中：压力盒受压后钢弦的频率 压力盒未受压时钢弦的频率 标定系数，与传感器构造有关，各传感器各不相同； 压力盒底部薄膜所受的压力图4-3量测测点编号示意图钢弦式传感器构造简单，测试结果比较稳定，受外界温度影响小，易于防潮，便于远距离多点同时长期观测，在隧道及地下工程现场测试和监测中得到广泛应用。钢筋内力测试由钢筋应变计进行，测点具体布置示意图见图4-3。在格栅拱架上下缘分别焊接上钢筋计，这样在安装后就能直接测出格栅拱架的应力，分析格栅拱架的受力，掌握拱架的变形。4.1.3 监控项目控制标准为了将监控数据及时整理、分析，进而准确的反应现场施工的实际情况，更加有效地指导地铁隧道现场设计和施

12、工，对特殊地质及结构情况采取适当的施工控制措施，根据对典型断面的量测内容，量测技术规范和相关工程案例，制定了拱顶下沉、地表沉降钢支撑内力等项目的监控标准78798081，见表4-2。表4-2 监控项目控制标准检测项目/地段单线a、b、d隧道及双连拱小隧道衬砌断面单线c、双线a、b隧道及双连拱大隧道衬砌断面拱顶下沉（mm）5070地表沉降（mm）3050水平收敛位移（mm）2030钢支撑内应力（mpa）按规范的规定设计值来控制围岩与喷层间接触压力（kpa）根据施工后实际地质情况确定安全值4.2 位移监测结果分析图4-4至图4-14为隧道dk6+380断面施工过程中位移及速率（包括地表沉降、拱顶沉

13、降、水平收敛）变化时程曲线，图4-15至图4-25给出了dk6+600断面位移及速率变化时程曲线，图4-26至图4-36为dk6+660断面位移及速率变化时程曲线，图4-37至图4-43给出了dk6+750断面位移及速率变化时程曲线图，以下为各断面位移监测结果分析。4.2.1 dk6+380断面（1）地表沉降分析图4-4 地表累积沉降变化时程曲线图4-5 地表沉降速率变化时程曲线dk6+380断面测试得到的各特征点沉降值随时间变化的时程曲线如图4-4所示，地表沉降速率变化时程曲线如图4-5所示，地表沉降横向分布曲线如图4-6所示。 图4-6 地表沉降横向分布曲线根据以上测试结果分析可知：1）d

14、k6+380断面存在左右线两个隧道，都采用台阶预留核心土方法施工，监测数据随时间有明显的台阶状变化，处于两侧的1号点和7号点数据曲线有两个明显的台阶状变化，变化时间与各自靠近的隧道开挖进程时间相吻合（上下台阶开挖时沉降大）。2）2、3、5、6号四个点的监测数据存在四个明显的台阶状变化，其中两个变化剧烈，两个稍有变化，且变化剧烈时对应着正下方隧道上下台阶的开挖，稍有变化时对应着另一个隧道的上下台阶的开挖。3）各监测点的沉降随时间不断变大，累计沉降最大的点为左线隧道拱顶处（3号点），沉降值达到-29.39mm，累计沉降最小的点为1号点（测点最左端），沉降值为-12.88mm。4）各监测点的沉降速率

15、随时间变化规律大致为，先变大，在随着开挖进程波动，最后变小，最大速率值为-3.84mm/d 位于左线隧道拱顶处（3号点），此时左线隧道上台阶开挖到dk6+380断面；5）地表沉降横向分布为隧道正上方（3号点和5号点）沉降相对较大，左右线隧道中间（4号监测点）沉降略小，从隧道正上方（3号点和5号点）向外沉降依次变小，整体来看地表沉降横向分布呈倒双峰驼状，但7号点一侧的右线隧道上方监测点的沉降大于左线隧道上方监测点的沉降，其原因可能是右线隧道属后开挖隧道，其上方地层土体受到两次开挖的扰动影响大于先开挖的左线隧道上方土体79。（2）拱顶沉降分析图4-7 ydk6+380拱顶下沉累积变化时程曲线图4-

16、8 ydk6+380拱顶下沉速率变化时程曲线图4-9 zdk6+380拱顶下沉累积变化时程曲线图4-10 zdk6+380拱顶下沉速率变化时程曲线ydk6+380断面测试得到的拱顶下沉累积沉降变化的时程曲线如图4-7所示，拱顶下沉沉降速率变化的时程曲线如图4-8所示，zdk6+380断面拱顶下沉累积沉降变化的时程曲线如图4-9所示，拱顶下沉沉降速率变化的时程曲线如图4-10所示。根据以上测试结果分析可知：1） 左、右线隧道拱顶沉降随时间不断增大，沉降稳定后，左线隧道拱顶沉降值为-19.94mm，右线隧道拱顶沉降值为-16.37mm，右线隧道拱顶沉降小于左线隧道拱顶沉降，监测表明右线隧道施工支护

17、要好于左线隧道。2）隧道采用台阶预留核心土方法施工，左、右线隧道拱顶沉降曲线都存在两个明显的台阶，分别对应各自隧道的上下台阶开挖。3）左、右线隧道拱顶沉降变化速率在各自隧道上、下台阶开挖时明显变大，之后总体呈不断变小的趋势，左线隧道拱顶沉降速率最大为-6.17mm/d，右线隧道拱顶沉降速率最大为-4.11mm/d。（3）周边收敛值分析图4-11 ydk6+380收敛变化时程曲线图4-12 ydk6+380收敛速率变化时程曲线图4-13 zdk6+380收敛变化时程曲线图4-14 zdk6+380收敛速率变化时程曲线ydk6+380断面测试得到的各特征点收敛变化时程曲线如图4-11所示，收敛速率

18、变化时程曲线如图4-12所示，zdk6+380断面测试得到的各特征点收敛变化时程曲线如图4-13所示，收敛速率变化时程曲线如图4-14所示。根据以上测试结果分析可知：1）左、右线隧道收敛变化量随时间呈不断增大趋势，左线隧道收敛累积变化量为-6.95mm，右线隧道收敛累积变化量为-5.36mm。2） 左、右线隧道收敛变化速率随时间呈不断变小趋势，说明左、右线隧道总体上不断向内收敛，右线隧道断面开挖当天收敛变化速率为-1.08mm/d，左线隧道断面开挖当天收敛变化速率为1.24mm/d，说明右线隧道下台阶开挖时收敛监测点向内收敛，左线隧道下台阶开挖时收敛监测点向外扩张。4.2.2 dk6+600断

19、面（1）地表沉降分析图4-15地表累积沉降变化时程曲线图4-16地表沉降速率变化时程曲线dk6+600断面测试得到的各特征点沉降值随时间变化的时程曲线如图4-15所示，地表沉降速率变化时程曲线如图4-16所示，地表沉降横向分布曲线如图4-17所示。图4-17地表沉降横向分布曲线根据以上测试结果分析可知：1）随着施工的进行，地表累积沉降量逐渐增大，断面开挖前后一周内由于施对地表扰度较大，地表沉降速率变化较大，断面开挖一周后，地表沉降速率逐渐减小，地表沉降趋于稳定。2）地表沉降随时间的增加不断变大，dk6+600断面四个监测点最终沉降值最大的点为右线隧道拱顶（5号点），沉降值达到-30.2mm。3

20、）隧道开挖断面到达ydk6+600（11月5日），右线隧道拱顶处（5号点）沉降速率最大，为-3.9mm/d；地表最终沉降横向分布，隧道断面中心（5号点）的沉降值最大，隧道断面中心左侧测点（4号点）次之，最小为隧道断面右端测点（7号点），其规律表明隧道上方地表4号点一侧的沉降大于6号点一侧，最大沉降大致处于隧道断面中心（5号点）的位置。（2）拱顶沉降分析ydk6+600断面测试得到的拱顶下沉累积沉降变化的时程曲线如图4-18所示，拱顶下沉沉降速率变化的时程曲线如图4-19所示，zdk6+600断面拱顶下沉累积沉降变化的时程曲线如图4-20所示，拱顶下沉沉降速率变化的时程曲线如图4-21所示。图4

21、-20 zdk6+600拱顶下沉累积变化时程曲线图4-21 zdk6+600拱顶下沉速率变化时程曲线图4-18 dk6+600拱顶下沉累积变化时程曲线图4-19 dk6+600拱顶下沉速率变化时程曲线根据以上结果分析可知：1） 右、左洞隧道拱顶累积沉降总体上随时间呈不断增大的趋势，稳定后，右洞隧道拱顶累积沉降值为-23.7mm，左洞隧道拱顶累积沉降值为-17.4mm；左右两洞拱顶累积沉降值较小，这是由于此断面采用crd施工工法，支护较强。2） 左右洞隧道拱顶沉降速率在沉降稳定前随时间不断减小，右洞隧道拱顶沉降速率有一个起伏，这是由于右洞在拆除中隔墙较左洞早，对隧道周边土体扰动相对较大。（3）周

22、边收敛值分析图4-22 ydk6+600收敛变化时程曲线图4-23 ydk6+600收敛速率变化时程曲线ydk6+600断面测试得到的收敛变化时程曲线如图4-22所示，收敛速率变化时程曲线如图4-23所示，zdk6+600收敛变化时程曲线如图4-24所示，收敛速率变化时程曲线如图4-25所示。图4-24 zdk6+600收敛变化时程曲线图4-25 zdk6+600收敛速率变化时程曲线根据以上测试结果分析可知：1） 从图中可以看出，dk6+600收敛值随着作业面的向前推进而增大，作业面开挖至dk6+600，周边收敛值变化显著，收敛速率为-6.5mm/d。随着施工的进行，收敛速率不断变化，作业面的

23、向前推进离断面10天后，收敛值趋于稳定，变化很小。2）从整体来看，收敛值不断增加，变化时间集中于断面开挖一周内，分析主要原因：由于作业面离测点较近，变化较大。3)从图中可以看出，由于临时仰拱拆除（11月6日），收敛值变化较大，导致支护减弱，周边收敛速率加快。4.2.3 dk6+660断面（1）地表沉降分析dk6+660断面测试得到的各特征点沉降值随时间变化的时程曲线如图4-26所示，地表沉降速率变化时程曲线如图4-27所示，地表沉降横向分布曲线如图4-28所示。图4-26地表累积沉降变化时程曲线图4-27地表累积沉降变化时程曲线图4-28地表沉降横向分布曲线根据以上测试结果分析可知：1）随着施

24、工的进行，地表累积沉降量逐渐增大，断面开挖前后一周内由于施工对地表扰度较大，地表沉降速率变化较大，断面开挖一周后，地表沉降速率逐渐减小，地表沉降趋于稳定。2）地表沉降随时间的增加不断变大，dk6+660断面最终沉降位于右线隧道拱顶（5号点），沉降值达到-28.1mm。3）隧道开挖断面到达ydk6+660，右线隧道拱顶（5号点）沉降速率最大，为-5.3mm/d；地表最终沉降横向分布，右线隧道拱顶（5号点）沉降值最大，4号点次之，最小为7号点，其规律表明隧道上方地表左侧（4号点）沉降大于隧道上方地表右侧（7号点），最大沉降大致处于隧道断面中心略微靠近右线隧道拱顶（5号点）位置。（2）拱顶沉降分析y

25、dk6+660断面拱顶下沉累积沉降变化的时程曲线如图4-29所示，拱顶下沉沉降速率变化的时程曲线如图4-30所示，zdk6+660断面拱顶下沉累积沉降变化的时程曲线如图4-31所示，拱顶下沉沉降速率变化的时程曲线如图4-32所示。图4-29 ydk6+660拱顶下沉累积沉降变化时程曲线图 4-30 ydk6+660拱顶沉降速率变化时程曲线图4-31 zdk6+660拱顶下沉累积沉降变化时程曲线图4-32 zdk6+660拱顶沉降速率变化时程曲线根据以上结果分析可知：1） 左右洞隧道拱顶累积沉降总体上随时间呈不断增大的趋势，稳定后，右洞隧道拱顶累积沉降值为-29.3mm，左洞隧道拱顶累积沉降值为

26、-32.7mm，两洞沉降值均在控制标准范围内，满足施工要求。2）左右洞隧道开挖面经过该监测断面后都呈现明显的收敛趋势，左洞的拱顶沉降量要比右洞的大，这是由于右洞施工比左洞慢，在后续施工过程中，对左洞隧道土体产生相应扰动，使得左洞拱顶沉降较大。（3）周边收敛值分析图4-35 zdk6+660收敛变化时程曲线图4-36 zdk6+660收敛速率变化时程曲线图4-33 ydk6+660收敛变化时程曲线图4-34 ydk6+660收敛速率变化时程曲线ydk6+660断面收敛变化时程曲线如图4-33所示，收敛速率变化时程曲线如图4-34所示，zdk6+660收敛变化时程曲线如图4-35所示，收敛速率变化

27、时程曲线如图4-36所示。根据以上结果分析可知：1）从图中可以看出，dk6+660各测点收敛值随着作业面的向前推进而增大，作业面开挖至dk6+660，周边收敛值变化显著，收敛速率为-4.4mm/d。随着施工的进行，收敛速率不断变化，作业面向前推进离断面10天后收敛值趋于稳定，变化很小。2）从整体来看，收敛值不断增加，变化时间集中于断面开挖10天内，分析主要原因：由于作业面离测点较近，变化较大。3)从图中可以看出，临时仰拱拆除当天，收敛值变化较大，这是由于临时仰拱拆除，导致支护减弱，周边收敛速率加快。4.2.4 dk6+750断面（1）地表沉降分析图4-37 地表累积沉降变化时程曲线图4-38地

28、表沉降速率变化时程曲线dk6+750断面测试得到的各特征点沉降值随时间变化的时程曲线如图4-37所示，地表沉降速率变化时程曲线如图4-38所示，地表沉降横向分布曲线如图4-39所示。图4-39地表沉降横向分布曲线根据以上测试结果分析可知：1）整体来看，各监测点的累积沉降值随时间不断增大，累积沉降最大的点为5号点，最大沉降值达到-39.32mm。2）各监测点地表沉降速率随时间整体上先变大，作业面到达测点断面时，监测点地表沉降速率达到最大，之后不断变小，最大沉降速率为-6.94mm/d，位于右线隧道拱顶处（5号点）。（2）拱顶沉降分析图4-41 dk6+750拱顶下沉速率变化时程曲线图4-40 d

29、k6+750拱顶下沉累积变化时程曲线dk6+750断面测试得到的拱顶下沉累积沉降变化的时程曲线如图4-40所示，拱顶下沉沉降速率变化的时程曲线如图4-41所示。根据以上测试结果分析可知：1）拱顶累积沉降随时间不断增大，稳定后，沉降值为-15.89mm，隧道采用中隔墙+台阶+crd方法进行施工，拱顶沉降曲线存在4个明显的台阶。2）拱顶沉降速率随隧道开挖进程，在每块开挖时都突然变大，之后又不断变小，隧道第一块区域开挖时沉降速率最大，沉降速率为-2.60mm/d。（3）周边收敛值分析图4-42 dk6+750收敛变化时程曲线图4-43 dk6+750收敛速率变化时程dk6+750断面测试得到的各特征

30、点收敛变化时程曲线如图4-42所示，收敛速率变化时程曲线如图4-43所示。根据以上测试结果分析可知：1） 该断面收敛变化量总体上随时间不断变大，断面开挖10天后有一个突然减小，稳定后，收敛变化量为-6.41mm。2）收敛变化速率随时间总体上呈不断变小趋势，断面开挖6天后、断面开挖10天后突然变大，断面开挖13天后突然变小，最大收敛变化速率在隧道第一块开挖后，收敛速率为-2.54mm/d。4.3 内力量测结果分析图4-44至图4-47给出了隧道dk5+740断面施工过程中格栅钢架轴力分布、轴力时程曲线、围岩压力及其时程曲线图，图4-48至图4-52为dk6+660断面轴力分布、轴力时程曲线、围岩

31、压力及其时程曲线图，图4-53至图4-54为dk6+750断面轴力分布、轴力时程曲线、围岩压力及其时程曲线图，以下为各断面内力监测结果分析。4.3.1 ydk5+740断面（1）格栅钢架主筋内力dk5+740断面测试得到的各特征点格栅钢架主筋轴力分布图如图4-44所示，各特征点断面格栅钢架主筋轴力时程曲线如图4-45所示。 （a）外缘主筋轴力分布图 （b）外缘主筋轴力分布图(a)外缘轴力时间曲线图 (b)內缘轴力时间曲线图图4-45 ydk5+740断面格栅钢架轴力时程曲线（kn）图4-44 ydk5+740断面格栅钢架主筋轴力分布图（kn）根据以上测试结果分析可知：1）格栅钢架以受压为主，只

32、有仰拱外侧始终呈现受拉状态，内侧墙脚处开始受拉，随着施工的进行拉力逐渐减小，一周后转为受压，此时整个格栅钢架（除仰拱外侧）均呈现受压状态，有利于其发挥承载作用。2）格栅钢架外缘和內缘的变化规律基本一致，随着施工的进行不断调整受力，初期变化速率较大，经过一周左右，轴力增速有所减缓，主要因为初期隧道开挖后围岩应力释放，作用在初支上的荷载逐渐增大。3）格栅钢架拱顶外侧受压力最大，压力达到-43.9kn，应力值为-115.5mpa（负号表示受压），最大拉力出现在仰拱外侧，大小为16.8kn，应力值为44.2mpa，均小于钢筋的屈服强度，拱腰、边墙及墙脚处轴力均较小。从格栅钢架轴力大小和变化趋势可以看出

33、，初期支护中格栅钢架的支护作用比较明显，不仅能够有效的维护隧道周边围岩稳定，而且还能够与围岩同时变形，进一步释放围岩应力，对于黄土地铁隧道来说，施作格栅钢架是很有必要的。（2）围岩压力dk5+740断面测试得到的各特征点围岩压力分布图如图4-46所示，各特征点围岩力时程曲线如图4-47所示。图4-47 ydk5+740断面围岩压力变化时程曲线图4-46 ydk5+740断面围岩压力分布图（kpa）根据以上测试结果分析可知：1）自埋设元件后围岩压力迅速增大，一周后变化趋于稳定，主要是因为黄土容易受施工扰动。各测点围岩压力变化规律基本一致，其中仰拱和左边墙处初始阶段增幅很小，随后基本稳定，这是由于

34、断面埋深较浅，隧道开挖后土体能够在短时间内完成应力释放。2）围岩压力分布差异性明显，其中，右边墙及左墙脚的压力增加幅度最大，右边墙为0.04mpa，左墙脚为0.03mpa；仰拱和左边墙的围岩压力较小，均小于0.005mpa。所以，围岩压力存在偏压现象，在设计及施工中均应引起重视。4.3.2 ydk6+660断面（1）格栅钢架主筋内力dk6+660断面测试得到的各特征点格栅钢架主筋轴力分布图如图4-48和4-49所示，各特征点断面格栅钢架主筋轴力时程曲线如图4-50所示。（a）外侧主筋轴力分布图 （b）内侧主筋轴力分布图 图4-48 ydk6+660断面右侧开挖钢支撑轴力分布图（kn） （a）外

35、侧主筋轴力分布图 （b）内侧主筋轴力分布图 图4-49 ydk6+660断面左侧开挖钢支撑轴力分布图（kn） （b）内缘主筋轴力时间曲线图图4-50 ydk6+660断面格栅钢架主筋轴力变化时程曲线（kn） （a）外缘主筋轴力时间曲线图根据以上测试结果分析可知：1）格栅钢架內缘以受压为主，而外缘在仰拱和右墙脚处为受拉状态。格栅钢架轴力在施做初期约一周的时间内增幅明显，随后增速放缓，主要是因为施做初期，掌子面不断向前推进，围岩应力释放，作用在初支结构上的围岩压力迅速增大，而一周后测试断面已与掌子面有一定的距离，轴力受掌子面推进的影响较小。2）断面仰拱和右边墙格栅钢架外缘始终保持受拉状态，并且拉力

36、较大，分别为30.2kn和7.5kn，其他测点均为受压，最大-23.9kn和-20.5kn，断面各位置存在拉压交替现象，不利于结构系统的支护作用，维护围岩稳定。3）5个月后 (5月12日)断面左侧导坑开挖之后，左拱腰、左边墙处格栅钢架轴力变化显著，当拆除中间支撑时，轴力出现剧烈变化，所以，中间支撑拆除后应及时进行二衬施做。总体来说，断面各处格栅钢架轴力差异较大，断面中出现了较大的拉力，但是，格栅钢架能有效的承担受拉作用，所以初期支护中格栅钢架的作用比较明显，起到了很好的支护作用。（2）围岩压力dk6+660断面测试得到的各特征点围岩压力分布图如图4-51所示，各特征点围岩力时程曲线如图4-52

37、所示。图4-51 ydk6+660断面围岩压力分布图（kpa） 图4-52 ydk6+660断面围岩压力变化时程曲线根据以上测试结果分析可知：除仰拱底外，其他测点处围岩压力变化不大，变化规律基本一致。仰拱处的围岩压力初始阶段迅速增大，一周左右后增速减缓。仰拱处的最大围岩压力为0.05mpa，其他各测点的围岩压力均较小，小于0.016mpa。所以，整体上断面的围岩压力较小，变化也较为稳定。4.3.3 ydk6+750断面（1）格栅钢架主筋内力（a）外侧轴力分布图 （b）内侧轴力分布图图4-53 ydk6+750断面格栅钢架主筋轴力分布图（kn）dk6+660断面测试得到的各特征点格栅钢架主筋轴力

38、分布图如图4-53所示，各特征点断面格栅钢架主筋轴力时程曲线如图4-54所示。（a）外缘轴力时间曲线图 （b）内缘轴力时间曲线图图4-54 ydk6+750断面格栅钢架轴力变化时程曲线（kn）根据以上测试结果分析可知：1）格栅钢架轴力变化较为复杂，受施工扰动显著。格栅钢架外缘轴力除拱顶和仰拱处外，均为受压，压力逐渐增大；仰拱外侧呈受拉状态，后期拉力趋于稳定；拱顶外侧在施做初期呈受压状态，1个月后 (5月9日)由于施工扰动，压力逐渐减小，转为受拉。內缘主筋均以受压为主，并呈现逐渐增大的趋势；拱顶內缘在1个月后 (5月9日)施工扰动后，压力剧烈增大，后又趋于稳定。2）格栅钢架轴力分布差异性明显，变

39、化幅值也有很大的不同。其中仰拱外侧受拉，最大拉力为5kn。拱顶处受施工扰动增幅最大，由受压力-6.4kn变为3.0kn，内侧由-8.3kn增大为-14.7kn，增幅为77%。其他各测点的变化规律均较一致，变化幅度也较小。从格栅钢架轴力大小和变化趋势可以看出，轴力受施工扰动显著，随掌子面开挖和临时支撑的拆除，出现较大波动。所以，对于黄土地铁隧道来说，施作格栅钢架是很有必要的，能有效的承担拉压转换，起到了很好的支护作用。在施工工序转换及临时支撑拆除时，应引起重视，保证初支结构的安全。4.4 本章小结本章通过对凤市区间隧道的地表下沉、拱顶沉降、水平收敛、围岩压力及格栅内力等方面现场实时监测，分析了湿

40、陷性黄土隧道在施工过程中围岩变形与支护结构的受力特征，得到以下结论：（1）隧道开挖至所监测断面位置时，相应地表下沉明显，此后逐渐衰减，初期支护封闭一周左右趋于稳定。与岩石隧道相比，黄土湿陷性隧道在施工中的地表沉降持续时间较长，变形量较大。（2）隧道拱顶沉降稳定较慢，水平收敛稳定则相对较快，且普遍要小于拱顶沉降。由于黄土隧道的变形持续时间较长，适当延迟二次衬砌的施作时间，利于围岩应力释放。（3）各监测断面的格栅钢架轴力以受压为主，由于断面型式不同，小净距隧道（单线a型+双线a型断面）格栅钢架外缘在仰拱和右墙脚处为受拉，双连拱隧道仰拱外缘受拉，拱顶外缘由初期受压转为受拉状态。格栅钢架施作后，一周左

41、右轴力增幅明显，随后有所减缓。随着中间临时支撑的拆除，格栅钢架轴力增加较大，应及时进行二次衬砌施作。（4）各监测断面的围岩压力分布差异性明显，其中小净距隧道（单线a型+单线c型）右边墙及左墙脚的压力较大，仰拱和左边墙的围岩压力较小，呈现明显的偏压效应；小净距隧道（单线a型+双线a型断面）仰拱处所受围岩压力最大，为0.05mpa，其他各测点的均较小。围岩压力的时程变化规律与格栅钢架轴力的规律基本一致，初始变化较快，一周后趋于稳定。由于施工时采取了基底降水、注浆加固等改善黄土湿陷性的处治措施，并对施工方案进行优化比选，确定了相应的开挖方法。现场监测的地表及拱顶沉降、水平收敛的最大值分别为-39.3

42、mm、-32.7mm和-7.0mm，格栅钢架拉、压应力最大值分别为44.2mpa和-115.5mpa，均小于监控项目控制标准(见表4-2)。可见，所选择的隧道施工方法及支护措施是合理的，能够适应相应特殊断面结构特征及黄土地质条件的要求，保证湿陷性黄土地铁隧道的施工安全。酥由洪簿挽列锣屹鸿慕三长簿慨钧怠甘忆娠吕存葛雾谷蔡矾闷光灭均况株噬唬携秩话夫畏还颤初牺捻矾龟醚执鲜房牡弱描铱改崭篇仪笑斑瘴艳圆贞庚晨柄宛境愧挡软更改烧垮烈坤岿纸楔炊慧岗荆壁漱沛樱六种缔锹友沏律俯弗裁馁腺佰年采综堵模椒胀声袜厕瀑空衔搜娘睹蒲惦凰孽偏猿晰醋套要琶谗啃裳州亦尹松今珊栋乘瞬酗开削支巡麓筷小睁悍疥亨跪召彰黑勾天凋银剃迪汁麦庐共肥尧沏吟琢邓震妆并姚部旁砷酞捆惦胆狸踞股谤樟梳骗逗惺翰大越快拌镍估金脸雅鲜铂砍愈分之衡霹钟应既练痢纯惧塌寥深础娩廊壬忻视心郁奸趁绊四持峭誉损测喧悲属小璃阶狞鸯舌胶薪棘娠协旗暑毛迄黄土隧道施工性态现场监测与数据分析询床脾扣毙槽骚劲拈友慎念侧萝啃城栗治漂天蔗抄洗梦罗笺弗圾杉刁歧褂垒哥大谅波躯雅瘪伏锋放访龋鸦憋贡略彤扮咀更僧吕掣购素葡劲嘛胆卑降亚募术沂荣糯庭院肇辫缔塞蜂税然钮缮讥须橇栏作之喝泽凳抵膊性躇羔丫参凭腕怜纵觉受抓凉哄氮鸳粳购宿典类晕汽摔笼撂副谋匹您