某山隧道施工监控量测与围岩稳定

PAGE雪峰山隧道施工监控量测与围岩稳定分析1、工程概况雪峰山隧道为上下行分离的双洞隧道，左线隧道全长6946m，右线隧道全长6956m，为邵怀高速公路上最大的控制工程，隧道的开通可缩短公路里程约30km，隧道进口（邵阳端）距邵阳市洞口县江口镇约3km，位于怀化市洪江市塘湾乡兰家村，出口（怀化端）位于洪江市铁山乡小溪村，隧道穿过的山体为单脊山峰―中间最高，两端逐渐变低，隧道最大埋深约850m。雪峰山隧道左右洞室净距在洞口段控制在15~20m左右，洞身深埋地段控制在35m左右。左右线隧道纵坡均为人字坡：进口段为+1.14%的上坡，长约400m，其余地段为-0.95%的下坡。隧道横穿雪峰山主脉，属侵蚀深切中山地貌，隧道与山脊线近于正交。东侧山坡整体坡度约22°，西侧山坡整体坡度约27°，两侧山坡略呈台阶状，主要溪沟有5条，大致与隧道轴线平行或小角度斜交。坡面植被发育，以乔木为主。隧道主要地层岩性为：亚粘土分布在较平缓的地段，碎石、块石土在山坡上及小的溪沟中广泛分布，漂石土主要分布在5条主溪沟中，灰绿色，中~厚层状或块状硅化砂质板岩，变质砂岩分布于隧道内，岩石坚硬，构造片岩、构造角砾岩、糜棱岩、构造石英岩、碎裂岩分布于断层带中。隧道区内地下水主要为孔隙水、基岩裂隙水、构造裂隙水，主要受大气降水补给，除全~弱风化基岩及构造带的局部为弱透水，大部分为微透水层或不透水。隧道区有山顶倒转背斜、王公店―锅塘冲复式向斜两个大的褶皱，规模较大的断层共有8条，对隧道有影响的共有5条，均为逆断层，主要有五组节理，其中四组与隧道轴线平行或大角度相交的剪节理，延伸长度大，一组与隧道平行或小角度相交的张节理，将影响隧道围岩的稳定性。2、量测项目监控量测可以及时提供地下结构的变形和受力情况等信息，判断施工工艺的可行性、设计参数的合理性，提出更加恰当的施工方法和合理的支护措施，实现隧道信息化动态施工控制，达到既能安全快速施工，又能节省工程造价的目的。根据规范要求，结合雪峰山隧道施工的实际工程情况，开展了以下的现场监控量测工作：必测项目：（1）地质和支护观察、（2）周边收敛量测、（3）拱顶下沉量测、（4）锚杆内力量测。必测项目量测方法简单，量测密度大，量测信息直观可靠，贯穿在整个施工过程中。选测项目：（1）地表下沉量测、（2）围岩内部位移量测、（3）围岩与喷射混凝土间接触压力量测、（4）喷射混凝土与二次衬砌间接触压力量测、（5）喷射混凝土内应力量测、（6）二次衬砌内应力量测、（7）钢支撑内力量测。埋设选测项目断面遵循的原则是①地质恶劣，节理裂隙发育，岩石破碎；②围岩类别渐变；③隧道埋深较浅；④偏压严重；⑤断层破碎带；⑥施工方案变更时所处断面。以便更深入地掌握围岩稳定状态与支护效果，对支护措施有效监控，作出安全性评价，指导施工。图1.必测项目测点布置图图2.选测项目测点布置图通现场监控量测类工作根据隧道别工程的实际进泪展开展，在隧蔑道的施工中，补及时根据围岩央的变化情况埋狭设量测断面，酸尤其对围岩稳布定性差、易发桌生塌方事故的炭地段，在同一馅断面埋设选测冤和必测项目，分便于各量测项孔目进行相互对远照、印证，全跪面分析围岩的变变形和支护结上构的受力情况末，对围岩和支堂护结构的稳定颂性作出准确的吼判断。量测断余面的埋设根据返实际的工程进党展和工程情况蒸进行，如雪峰崭山隧道左线进裂口，考虑到该贤段为浅埋偏压问地段，洞内开赵挖对围岩的扰仰动很大，围岩唱和支护结构的闸稳定性很差，焰极易发生塌方浇事故，因此对惰地表下沉量测弱断面进行了适报当的加密，该采段共埋设月了钥3床个地表下沉量皇测断面。懂3穴、数据采集和奶分析妈为保证量测数睛据采集的真实应可靠及连续性样，采取了以下嘱措施：量测仪织器专人保管；片量测设备、传贤感器等各种器裁件校准合格后抵方可投入使用篇；在监测过程库中严格遵守实均施细则；量测拣数据的存储计妻算管理均采用献计算机系统进不行；现场量测求的测点埋设、姓数据采集，围至岩及相关信息冷采用专门表格皇记录，全部实删行表格化管理丑等。埋现场监控量测批人员按规范和赶监控量测大纲吩规定的频率坚际持每天到洞内逆采集数据和进超行地质跟踪调绒查，如发现量熔测数据出现异傍常变化或围岩陕地质情况变差滚，则及时分析醉引起变化的原太因并通知有关市各方，使问题露得到及时处理蓄，同时量测频虎率在规范规定陆的基础上增加散。花监控量测数据萌分析和处理采伴用自行开发的何专门用于隧道派围岩监控量测毛的软件仅：密“狂隧道围岩监控京量测数据管理膊系姿统欺”放，该系统采用沃数据库技术实截现了对监控量个测数据的储存即和管理，保证巧了数据的完整子和准确性，系蛇统具有查询、权添加、修改、蚀删除数据等功样能，能够生成批应力、变形随朋时间、空间变早化而形成的时塌间效应、空间担效应曲线，全钓面分析隧道施坦工中的时间效颈应和空间效应不，同时对深孔佩量测项目生成卡围岩内部分布愧图，判断出围律岩内部的松动尿范围，围岩内炒部变位的分布落情况，支护结爸构的受力状况吃，为确定正确域的施工方案提桨供依据，对隧旨道分步开挖围品岩稳定情况和央支护的受力情瞒况进行分析，子及时预报围岩碍软弱段的变形许发展趋势。米隧道围岩监控今量测数据管理租系统所生成的冒时间空间效应渴曲线和深孔量誉测项目围岩内猾部分布图，在拥一张图纸上综瞎合反映了量测鼓断面桩号、量它测断面隧道埋稍深、施工方法素、工程进度、令测点位置等信算息，能够全面曾地分析随着时胆间的推移和掌晌子面的向前推验进，量测断面陡的围岩变形和殊支护结构受力快的大小和发展汁趋势，准确判甜断围岩和支护钓结构的稳定性挎，围岩内部的孩松动范围，对扛每一个断面的哥各量测项目分余别进行分析，票判断变形和应毯力是已趋于稳伙定或是有继续诱发展的趋势，馋给出一个明确帐的判断，对隧胡道施工起到了穿积极的指导作照用。唇4圾、典型断面围败岩稳定性分析卵4.1ZK枣95+89针3业断面阁ZK95+8生93姑断面量测位于芦F它8心断层破碎带和主冲沟浅埋段内酱，断面岩性为钱灰色、褐黄色烧薄识~佛中层状含砂泥驴质板岩，岩石屡板理发育，岩晨石质软，破碎尚，局部为褐灰激色粘土层，粘馆土固结差、松拨散，断面岩石徐自稳能力极差贝，易掉块或坍岛塌。破碎带中屋角砾岩和节理邪裂隙发育，角恳砾岩成分为砂慰岩，角砾形状练呈扁平状、次拌园状等，裂隙绣面光滑、平直玩，见泥质充填偏物。涌施工采用上下短导坑法开挖，解其中上导坑预蹄留核心土、弧坛形导坑法开挖托。主要支护参勿数如为娇：转1扁、初期支护：忌（娱1怖）纽C2快0她喷射混凝土厚涌26cm隔。消（枕2奶）胡Ⅰ分1补8敌工字钢钢拱架秧，间距坡75cm隶。锹（抗3猫）明D2预5页中空注浆锚杆植，寇L=研300cm铲，间距赴75cm概（纵侄）报x惠100cm略（环），按左梅花形布置。雕（占4谱）杏Ф催8搜双层钢筋网，受间故距偶20cmx糟20cm封。结2旺、二次衬砌培：消C2瞧5届钢筋混凝土砼辜厚在45cm别。地表采用砂侧浆锚杆加固，涉洞内辅助施工拜措施采用超前钉长管棚。舅地表下沉：其沉变化曲线呈现什出一定的规律旁性，从时间空组间变化曲线进鸽行分析，总体饶上分三个阶段秃（共1特）缓慢增长阶痰段，从洞内开搁挖逐步靠近本售量测断面开始厨，直到开挖面启距离本量测断易面为鼻5蒜m迟，平均变形速剃率在检0.061揉~搜0.19壁4mm元/聪d炊之间；烫（率2搬）快速增长阶派段，从开挖面肃距离本量测断侧面猎5幻m泳开始，直到开持挖面离开本量顿测断面桑10点m仇，平均变形速什率在厌0.925忙~妻4.93狸mm酸/d笋之间，该阶段摧下沉完成总下尸沉量挡的子85筹%叛以上；鸡（鞋3爽）缓慢增蚂长励--礼-讽逐渐趋稳阶段怒，为开挖面离诉开本量测断面体10践m来以后，平均变炕形速率在疾0.15卷~约0.35例mm刮/d盟之间之间灯。忆5工个测点的地表衔下沉稳定值分临别为：歪44伶mm忆、毙60mm坏、日64奴mm苹、宴37mm葛、知16mm面，呈现出明显透的左侧下沉大税、右侧下沉小德的状态，与本昼地段偏压的状浴态吻合匆。币携合图贸3.ZK95态+893典断面地表下沉衬曲线败图铃薯找告图状4.ZK95速+893咬断面喷砼内部厚应力曲线岂图耽旬拱顶下沉：本稻断面的拱顶下镜沉波动较大，敌三个测点的变贺化趋势基本一亏致，测点埋设截初期，在左侧堤偏压的作用下农，拱顶下沉测炼点先向上移动自，三个测点的惧最大量测值分都别为长-2甲mm丧、侦-7愧mm爬、矛-9微mm响，上台阶开挖翠面逐渐远离本舍断面后，测点度逐渐向下移动理，稳定下沉值劣分别为响6猜mm舞、炸2哭mm个、言-2对mm叮，围岩变形较调小，处于比较御稳定的状态。其周边收敛：拱拼腰的周边收敛茂逐渐增大，总有体上分两个阶严段，上台阶开省挖初期，拱腰歉的周边收敛增届加速度较快，芹后逐渐减缓，荡下台阶开挖时派，拱腰的周边出收敛又短暂地喷有所增加，其蓄稳定收敛值为绒12.4旗mm既，边墙的的周振边收敛量测值特很小。虽接触压力：围傲岩与喷射混凝塞土接触压力呈道中间大两侧小诵地状态，拱顶库测点的接触压纳力最大，接触避压力达泄到嫌0巩.贞433Mp捏a稿，毫3三0挂天后则趋于稳作定，喷砼与二常次衬砌接触压卡力很小，处于于稳定状态。案内部应力：喷因射混凝土内部笼应力呈现出左骗侧受拉右侧受狸压的状态，与姑本断面左侧埋际深大右侧埋深捷小，呈偏压状许态吻合，真实爹地反映了的结挠构的真实受力释状态。其诱中右侧拱腰的波喷射混凝土内燕部应力较大，扭测点埋设初期滔增加较快，量就测旗2民0纳天后受力趋于缝稳定，其稳定句量测值镇为料1向.却9Mp雹a掉，二次衬砌内君部应力较小，私量测值小它于漂0诉.仁4Mp膊a沙。获钢支撑内力：糟拱顶测点的钢额支撑内力最大偷，测点埋设后歼的变化很快供，拒3云0绩天后拱顶测点兽的钢支撑内力满已逐渐趋于稳删定，稳定量测腰值容为畏21K粮N皇，其余测点的德量测值很小。怒围岩内部位移粥：本断面的围劳岩内部位移较肺大，表明隧道扯施工开挖对围止岩有所扰动，宅其中左侧拱腰浩围岩壁面和围岔岩内部旁0柿.桥7挡m循处的位移最大怜，量测值分别房为双10锁mm饶、副8茅.励5些mm仁，均为向隧道乘内空移动，右欧侧拱腰围岩内园部蕉2里.景1派m跑处的位移最大蚕，量测值为干6让mm脑，为向隧道外袜移动，分析表圣明在偏压的作惕用下，围岩和胸隧道结构有向镇右移动的现象幻。撕锚杆轴力：本对断面的锚杆轴低力以受压为主猪，基本上都呈卖现出往围岩内症部轴力逐渐减膀小的状态，稳议定量测值均小廉于芒8K皂N棒，分析表明锚僻杆的作用尚未麦充分发挥出来务，因此，可适距当增加锚杆的愈长度。沃4.2YK赤96+69串0方断面食本断面位于雪程峰山隧道邵阳报端涌水处治地厌段，该段裂隙坛水很大，呈股颈状、线状的涌破水点多达几十逆处。施工采用触全断面法开挖或。采用局部注避浆堵水、排堵绒结合。膜断面岩石为深锹灰色厚层状硅鼻化砂质板岩，万岩石板理发育剃，板理昨厚屋0.3~营0.7cm岁，岩石坚硬、准性脆、完整性冬好，自稳能力晒强。断面内节怜理较发育，裂翼隙不发育，节挣理与开挖方向推斜交或垂直。须拱顶下沉：本宅断面的拱顶下帮沉不大，量测表值缓慢增大，续左侧、拱顶、欲右侧点的量测苦值分别为妥2.9mm脂、澡2.54mm英、岔2.45mm酿。秧周边收敛：本影断面的周边收垄敛值缓慢增大堂，拱腰、边墙免的量测值分别间为家1.9mm协、丝1.71mm稠，本断面的周绳边收敛已稳定榜。董接触压力：本粉断面的围岩与挖喷射混凝土接朗触压力值很小闲，各测点的接浴触压力均小役于圣0.1M学P嗓，且变化不大尊，从接触压力廉的时间空间曲榆线分析，本断良面的接触压力港已稳定。喷混调凝土与二次衬晕砌接触压力很舅小，均小稍于胆0.1MP个a轿，处于稳定状扑态。息内部应力：二陷次衬砌内部应施力不大，其中渡左侧边墙、左线侧拱腰和右侧橡边墙的二次衬抓砌内部应力为拖拉力，最大值娘为绝0.4Mp物a质，拱顶和右侧锹拱腰为压力，贡内部应力最大烫值资为坐0.24Mp跨a泼的压力，二次原衬砌内部应力雁基本稳定。环围岩内部位移英：本断面左侧容边墙的围岩为革向隧道外移动旱，其中围岩内厘部坛1.4欧m蝴和例2.1m须处的位移最大漂，量测值分别痛为映1黎.祖9侮mm重、鬼1.6mm诞，左侧拱腰的险围岩也是向隧忌道外移动，围冬岩内部蓝1毕.羽4另m蒸处的位移最大会，量测值为酒8显.夫9射mm执，其余测点的蚊量测值小于腰6舌mm醒，右侧边墙的算围岩位移较大羡，其中围岩内搏部晨1月.晶4粒m规处的位移最大砖，达到哀5慢.业2多mm太，为向隧道外茎移动，其余测及点的量测值小盲于榴4坊mm堡，从量测成果录分析，围岩松行动范围宏在刊1月.万4~会2.1旷m财，围岩主要向沉隧道外移动，骤表明注浆加固源发挥了作用。冒图组5披.YK96+绍690岂左侧拱腰围岩深内部位移曲线桶图锯壮作线图且6嘉.养Z娇K97+19纸5昏拱顶下沉曲线系图社4.3ZK亚97+19馒5特断面夸断面岩石为深董灰色迅中坛~预厚层状变质硅息化细砂岩，岩骑石变余砂状结盏构明显，岩石反坚硬、性脆，锣较完整，自稳席能力较强，拱默顶右侧易掉块赛，局部见滴水安。断面内节