某山隧道施工監(jiān)控量測與圍巖穩(wěn)定

雪峰山隧道施工監(jiān)控量測與圍巖穩(wěn)定分析1、工程概況雪峰山隧道為上下行分離的雙洞隧道，左線隧道全長6946m，右線隧道全長6956m，為邵懷高速公路上最大的控制工程，隧道的開通可縮短公路里程約30km，隧道進(jìn)口（邵陽端）距邵陽市洞口縣江口鎮(zhèn)約3km，位于懷化市洪江市塘灣鄉(xiāng)蘭家村，出口（懷化端）位于洪江市鐵山鄉(xiāng)小溪村，隧道穿過的山體為單脊山峰―中間最高，兩端逐漸變低，隧道最大埋深約850m。雪峰山隧道左右洞室凈距在洞口段控制在15~20m左右，洞身深埋地段控制在35m左右。左右線隧道縱坡均為人字坡：進(jìn)口段為+1.14%的上坡，長約400m，其余地段為-0.95%的下坡。隧道橫穿雪峰山主脈，屬侵蝕深切中山地貌，隧道與山脊線近于正交。東側(cè)山坡整體坡度約22°，西側(cè)山坡整體坡度約27°，兩側(cè)山坡略呈臺階狀，主要溪溝有5條，大致與隧道軸線平行或小角度斜交。坡面植被發(fā)育，以喬木為主。隧道主要地層巖性為：亞粘土分布在較平緩的地段，碎石、塊石土在山坡上及小的溪溝中廣泛分布，漂石土主要分布在5條主溪溝中，灰綠色，中~厚層狀或塊狀硅化砂質(zhì)板巖，變質(zhì)砂巖分布于隧道內(nèi)，巖石堅硬，構(gòu)造片巖、構(gòu)造角礫巖、糜棱巖、構(gòu)造石英巖、碎裂巖分布于斷層帶中。隧道區(qū)內(nèi)地下水主要為孔隙水、基巖裂隙水、構(gòu)造裂隙水，主要受大氣降水補(bǔ)給，除全~弱風(fēng)化基巖及構(gòu)造帶的局部為弱透水，大部分為微透水層或不透水。隧道區(qū)有山頂?shù)罐D(zhuǎn)背斜、王公店―鍋塘沖復(fù)式向斜兩個大的褶皺，規(guī)模較大的斷層共有8條，對隧道有影響的共有5條，均為逆斷層，主要有五組節(jié)理，其中四組與隧道軸線平行或大角度相交的剪節(jié)理，延伸長度大，一組與隧道平行或小角度相交的張節(jié)理，將影響隧道圍巖的穩(wěn)定性。2、量測項目監(jiān)控量測可以及時提供地下結(jié)構(gòu)的變形和受力情況等信息，判斷施工工藝的可行性、設(shè)計參數(shù)的合理性，提出更加恰當(dāng)?shù)氖┕し椒ê秃侠淼闹ёo(hù)措施，實現(xiàn)隧道信息化動態(tài)施工控制，達(dá)到既能安全快速施工，又能節(jié)省工程造價的目的。根據(jù)規(guī)范要求，結(jié)合雪峰山隧道施工的實際工程情況，開展了以下的現(xiàn)場監(jiān)控量測工作：必測項目：（1）地質(zhì)和支護(hù)觀察、（2）周邊收斂量測、（3）拱頂下沉量測、（4）錨桿內(nèi)力量測。必測項目量測方法簡單，量測密度大，量測信息直觀可靠，貫穿在整個施工過程中。選測項目：（1）地表下沉量測、（2）圍巖內(nèi)部位移量測、（3）圍巖與噴射混凝土間接觸壓力量測、（4）噴射混凝土與二次襯砌間接觸壓力量測、（5）噴射混凝土內(nèi)應(yīng)力量測、（6）二次襯砌內(nèi)應(yīng)力量測、（7）鋼支撐內(nèi)力量測。埋設(shè)選測項目斷面遵循的原則是①地質(zhì)惡劣，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石破碎；②圍巖類別漸變；③隧道埋深較淺；④偏壓嚴(yán)重；⑤斷層破碎帶；⑥施工方案變更時所處斷面。以便更深入地掌握圍巖穩(wěn)定狀態(tài)與支護(hù)效果，對支護(hù)措施有效監(jiān)控，作出安全性評價，指導(dǎo)施工。圖1.必測項目測點布置圖圖2.選測項目測點布置圖現(xiàn)場監(jiān)控量測工作根據(jù)隧道工程的實際進(jìn)展開展，在隧道的施工中，及時根據(jù)圍巖的變化情況埋設(shè)量測斷面，尤其對圍巖穩(wěn)定性差、易發(fā)生塌方事故的地段，在同一斷面埋設(shè)選測和必測項目，便于各量測項目進(jìn)行相互對照、印證，全面分析圍巖的變形和支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力情況，對圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性作出準(zhǔn)確的判斷。量測斷面的埋設(shè)根據(jù)實際的工程進(jìn)展和工程情況進(jìn)行，如雪峰山隧道左線進(jìn)口，考慮到該段為淺埋偏壓地段，洞內(nèi)開挖對圍巖的擾動很大，圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性很差，極易發(fā)生塌方事故，因此對地表下沉量測斷面進(jìn)行了適當(dāng)?shù)募用?，該段共埋設(shè)了3個地表下沉量測斷面。3、數(shù)據(jù)采集和分析為保證量測數(shù)據(jù)采集的真實可靠及連續(xù)性，采取了以下措施：量測儀器專人保管；量測設(shè)備、傳感器等各種器件校準(zhǔn)合格后方可投入使用；在監(jiān)測過程中嚴(yán)格遵守實施細(xì)則；量測數(shù)據(jù)的存儲計算管理均采用計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行；現(xiàn)場量測的測點埋設(shè)、數(shù)據(jù)采集，圍巖及相關(guān)信息采用專門表格記錄，全部實行表格化管理等?，F(xiàn)場監(jiān)控量測人員按規(guī)范和監(jiān)控量測大綱規(guī)定的頻率堅持每天到洞內(nèi)采集數(shù)據(jù)和進(jìn)行地質(zhì)跟蹤調(diào)查，如發(fā)現(xiàn)量測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常變化或圍巖地質(zhì)情況變差，則及時分析引起變化的原因并通知有關(guān)各方，使問題得到及時處理，同時量測頻率在規(guī)范規(guī)定的基礎(chǔ)上增加。監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析和處理采用自行開發(fā)的專門用于隧道圍巖監(jiān)控量測的軟件：“隧道圍巖監(jiān)控量測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”，該系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)實現(xiàn)了對監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的儲存和管理，保證了數(shù)據(jù)的完整和準(zhǔn)確性，系統(tǒng)具有查詢、添加、修改、刪除數(shù)據(jù)等功能，能夠生成應(yīng)力、變形隨時間、空間變化而形成的時間效應(yīng)、空間效應(yīng)曲線，全面分析隧道施工中的時間效應(yīng)和空間效應(yīng)，同時對深孔量測項目生成圍巖內(nèi)部分布圖，判斷出圍巖內(nèi)部的松動范圍，圍巖內(nèi)部變位的分布情況，支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀況，為確定正確的施工方案提供依據(jù)，對隧道分步開挖圍巖穩(wěn)定情況和支護(hù)的受力情況進(jìn)行分析，及時預(yù)報圍巖軟弱段的變形發(fā)展趨勢。隧道圍巖監(jiān)控量測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)所生成的時間空間效應(yīng)曲線和深孔量測項目圍巖內(nèi)部分布圖，在一張圖紙上綜合反映了量測斷面樁號、量測斷面隧道埋深、施工方法、工程進(jìn)度、測點位置等信息，能夠全面地分析隨著時間的推移和掌子面的向前推進(jìn)，量測斷面的圍巖變形和支護(hù)結(jié)構(gòu)受力的大小和發(fā)展趨勢，準(zhǔn)確判斷圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，圍巖內(nèi)部的松動范圍，對每一個斷面的各量測項目分別進(jìn)行分析，判斷變形和應(yīng)力是已趨于穩(wěn)定或是有繼續(xù)發(fā)展的趨勢，給出一個明確的判斷，對隧道施工起到了積極的指導(dǎo)作用。4、典型斷面圍巖穩(wěn)定性分析趟4.1稀ZK95唱+89派3罵斷面夫ZK95皮+893雁斷面量測插位于合F涼8腰斷層破碎尤帶和沖溝渡淺埋段內(nèi)撕，斷面巖孔性為灰色山、褐黃色植薄奇~笨中層狀含軟砂泥質(zhì)板從巖，巖石禍板理發(fā)育武，巖石質(zhì)械軟，破碎患，局部為祥褐灰色粘代土層，粘僑土固結(jié)差偽、松散，射斷面巖石錦自穩(wěn)能力舍極差，易哲掉塊或坍鄭塌。破碎崇帶中角礫摘巖和節(jié)理山裂隙發(fā)育喪，角礫巖剝成分為砂唐巖，角礫抗形狀呈扁己平狀、次踐園狀等，益裂隙面光兩滑、平直瘦，見泥質(zhì)曾充填物。蛛施工采用促上下導(dǎo)坑聰法開挖，廈其中上導(dǎo)調(diào)坑預(yù)留核原心土、弧擇形導(dǎo)坑法裹開挖。主師要支護(hù)參粒數(shù)如為新：絹1杠、初期支濃護(hù)：接（荷1廣）秘C2沒0膛噴射混凝賣土最厚滿26c瘡m錯。騙（肉2查）典Ⅰ紋1祝8跌工字鋼鋼摧拱架，間豎距撐75c蠻m梳。興（榨3喝）場D2紗5斬中空注漿鑄錨桿展，丘L=30射0c研m督，間漁距境75c秀m掩（縱占）糠x100婆c攔m羞（環(huán)），默按核梅花形布飽置。故（堅4看）祖Ф班8塔雙層鋼筋塌網(wǎng)，間露距勇20cm拌x20c舞m鑒。額2仍、二次襯范砌憲：塊C2自5塘鋼筋混凝珍土砼襖厚截45c曬m喉。地表采他用砂漿錨凱桿加固，繡洞內(nèi)輔助抱施工措施撐采用超前貪長管棚。期地表下沉岔：其變化勢曲線呈現(xiàn)侮出一定的登規(guī)律性，腐從時間空牌間變化曲行線進(jìn)行分俘析，總體戒上分三個矩階段嘉（嫂1遵）緩慢增薄長階段，智從洞內(nèi)開釋挖逐步靠友近本量測撥斷面開始任，直到開具挖面距離碌本量測斷界面贏為極5糕m三，平均變降形速率在霧0.06穿1啊~0.1化9商4mm罵/筋d品之間；稻（威2惡）快速增燕長階段，份從開挖面斑距離本量落測斷妄面碰5嗽m綠開始，直廢到開挖面禮離開本量忠測斷尖面綁10逃m惡，平均變發(fā)形速率在夏0.92悼5判~4.9稻3線mm/d謹(jǐn)之間，該雕階段下沉饅完成總下這沉量兔的昂85渣%敵以上；釣（旦3兆）緩慢增膛長速--滑-獸逐漸趨穩(wěn)臨階段，為柱開挖面離芬開本量測刪斷訪面潑10謹(jǐn)m淺以后，平蛛均變形速臘率在蹲0.15刻~0.3趕5瓜mm/d充之間之間繞。機(jī)5限個測點的爺?shù)乇硐鲁伶湻€(wěn)定值分塞別為楊：殲44瀉mm至、圣60mm色、忌64貿(mào)mm延、熟37mm娃、辟16mm肉，呈現(xiàn)出進(jìn)明顯的左援側(cè)下沉大綱、右側(cè)下怖沉小的狀脹態(tài)，與本晃地段偏壓患的狀態(tài)吻鍵合向。瘋豈圖疾3.ZK除95+8部93虧斷面地表泳下沉曲線摧圖晨蛾基植圖廢4.ZK描95+8看93曉斷面噴砼題內(nèi)部應(yīng)力面曲線謙圖餓基拱頂下沉奧：本斷面段的拱頂下找沉波動較題大，三個煙測點的變蘋化趨勢基術(shù)本一致，廚測點埋設(shè)怠初期，在絨左側(cè)偏壓摔的作用下刃，拱頂下三沉測點先貌向上移動續(xù)，三個測旨點的最大蓄量測值分識別完為筋-2敢mm逗、律-7租mm抖、打-9趕mm宏，上臺階坦開挖面逐殼漸遠(yuǎn)離本平斷面后，槐測點逐漸現(xiàn)向下移動停，穩(wěn)定下他沉值分別進(jìn)為讀6痕mm厭、正2氧mm堂、幣-2夜mm陡，圍巖變饞形較小，皺處于比較隔穩(wěn)定的狀勝態(tài)。還周邊收斂墳：拱腰的灑周邊收斂扇逐漸增大餅，總體上鞋分兩個階詞段，上臺停階開挖初偽期，拱腰拼的周邊收選斂增加速暖度較快，游后逐漸減欺緩，下臺晴階開挖時趣，拱腰的榮周邊收斂腥又短暫地漫有所增加啊，其穩(wěn)定匪收斂值凍為赤12.4曾mm宗，邊墻的虹的周邊收蔥斂量測值掏很小。糞接觸壓力股：圍巖與遵噴射混凝流土接觸壓氏力呈中間停大兩側(cè)小申地狀態(tài)，策拱頂測點怒的接觸壓凍力最大，窩接觸壓力匯達(dá)誰到器0憐.織433M酒p語a刺，挑3焦0獨天后則趨臣于穩(wěn)定，功噴砼與二博次襯砌接川觸壓力很放小，處于坐穩(wěn)定狀態(tài)寶。噴內(nèi)部應(yīng)力完：噴射混租凝土內(nèi)部箭應(yīng)力呈現(xiàn)詢出左側(cè)受棕拉右側(cè)受春壓的狀態(tài)帥，與本斷冷面左側(cè)埋秩深大右側(cè)墾埋深小，化呈偏壓狀械態(tài)吻合，攜真實地反描映了的結(jié)獸構(gòu)的真實鳥受力狀態(tài)皮。其鎮(zhèn)中右側(cè)拱驗腰的噴射江混凝土內(nèi)暈部應(yīng)力較堆大，測點凳埋設(shè)初期萌增加較快給，量隔測嘴2鋸0沒天后受力狠趨于穩(wěn)定滾，其穩(wěn)定回量測值始為飛1佛.朗9Mp蜂a掀，二次襯錦砌內(nèi)部應(yīng)恰力較小，析量測值小肉于手0壤.層4Mp懼a篇。賢鋼支撐內(nèi)議力：拱頂康測點的鋼仰支撐內(nèi)力株最大，測顆點埋設(shè)后敬的變化很載快蜻，蒙3嶼0費天后拱頂具測點的鋼文支撐內(nèi)力缺已逐漸趨守于穩(wěn)定，對穩(wěn)定量測搖值律為理21K劣N同，其余測起點的量測酒值很小。蒜圍巖內(nèi)部難位移：本蘆斷面的圍屆巖內(nèi)部位嬸移較大，掀表明隧道忠施工開挖曬對圍巖有永所擾動，宿其中左側(cè)秘拱腰圍巖混壁面和圍稼巖內(nèi)偏部鑼0公.憶7拔m聾處的位移懇最大，量曠測值分別賞為歪10榨mm皺、啦8萌.羊5編mm想，均為向逝隧道內(nèi)空貌移動，右豬側(cè)拱腰圍但巖內(nèi)段部駛2須.著1魯m勵處的位移詢最大，量劈測值等為禮6洽mm鏈，為向隧飾道外移動茂，分析表脫明在偏壓貞的作用下予，圍巖和恒隧道結(jié)構(gòu)鋪有向右移乞動的現(xiàn)象煌。環(huán)錨桿軸力擦：本斷面詞的錨桿軸握力以受壓費為主，基查本上都呈授現(xiàn)出往圍食巖內(nèi)部軸恢力逐漸減情小的狀態(tài)欲，穩(wěn)定量叉測值均小拳于值8K危N接，分析表唐明錨桿的語作用尚未牢充分發(fā)揮階出來，因僵此，可適跳當(dāng)增加錨庫桿的長度疾?？?.2脾YK96吹+69宿0舒斷面?zhèn)儽緮嗝嫖欢Y于雪峰山躁隧道邵陽埋端涌水處飯治地段，申該段裂隙板水很大，謎呈股狀、塘線狀的涌具水點多達(dá)禽幾十處。備施工采用賄全斷面法精開挖。采棚用局部注據(jù)漿堵水、運排堵結(jié)合撐。國斷面巖石式為深灰色史厚層狀硅蒙化砂質(zhì)板膀巖，巖石箭板理發(fā)育蓋，板理戀厚售0.3~化0.7c指m貞，巖石堅駱硬、性脆啟、完整性事好，自穩(wěn)由能力強(qiáng)。場斷面內(nèi)節(jié)煮理較發(fā)育率，裂隙不帳發(fā)育，節(jié)蟲理與開挖造方向斜交暖或垂直。伯拱頂下沉外：本斷面徹的拱頂下摸沉不大，害量測值緩蔑慢增大，削左側(cè)、拱營頂、右側(cè)蒙點的量測找值分別依為窄2.9m犁m抹、澤2.54天m菠m址、虛2.45就m肉m笨。揀周邊收斂昏：本斷面摧的周邊收節(jié)斂值緩慢嘉增大，拱饑腰、邊墻艱的量測值告分別謊為山1.9m足m扒、特1.71染m挖m筍，本斷面梨的周邊收潑斂已穩(wěn)定找。屢接觸壓力繞：本斷面烈的圍巖與線噴射混凝囑土接觸壓倦力值很小浮，各測點鴉的接觸壓吩力均小喘于鈔0.1M噸P監(jiān)，且變化螺不大，從宗接觸壓力滴的時間空胡間曲線分估析，本斷搏面的接觸蘇壓力已穩(wěn)她定。噴混義凝土與二怎次襯砌接從觸壓力很擱小，均小盆于讀0.1M森P限a曠，處于穩(wěn)錘定狀態(tài)。墾內(nèi)部應(yīng)力僅：二次襯芝砌內(nèi)部應(yīng)鎮(zhèn)力不大，顫其中左側(cè)目邊墻、左曾側(cè)拱腰和光右側(cè)邊墻奉的二次襯田砌內(nèi)部應(yīng)竿力為拉力價，最大值默為耀0.4M溜p惹a從，拱頂和六右側(cè)拱腰刑為壓力，拜內(nèi)部應(yīng)力陷最大值議為勿0.24脂Mp惠a己的壓力，貢二次襯砌撐內(nèi)部應(yīng)力厘基本穩(wěn)定滲。拴圍巖內(nèi)部融位移：本堆斷面左側(cè)嗚邊墻的圍懷巖為向隧殼道外移動率，其中圍辛巖內(nèi)滲部犧1.4倒m國和屆2.1歌m山處的位移悉最大，量碌測值分別善為驢1重.鎮(zhèn)9堅mm膊、豪1.6m弟m拌，左側(cè)拱衫腰的圍巖殿也是向隧暫道外移動按，圍巖內(nèi)刃部法1礙.鄉(xiāng)4催m樣處的位移擁最大，量吩測值濃為景8劑.渴9鹽mm腔，其余測早點的量測蛇值小川于渾6瞞mm瓣，右側(cè)邊個墻的圍巖套位移較大稠，其中圍興巖內(nèi)牛部苗1結(jié).小4皇m裝處的位移豐最大，達(dá)奪到圣5押.經(jīng)2綿mm未，為向隧細(xì)道外移動南，其余測箱點的量測您值小遣于錄4陽mm掉，從量測躁成果分析埋，圍巖松缸動范圍漫在逼1年.封4~2.仇1辟m趁，圍巖主茫要向隧道合外移動，疑表明注漿茶加固發(fā)揮雨了作用。耽圖監(jiān)5命.YK9躍6+69峽0濱左側(cè)拱腰暗圍巖內(nèi)部若位移曲線新圖擾屆掉式圖月6級.絡(luò)Z都K97+蟻195頂拱頂下沉也曲線圖油4.3逼ZK97狹+19桌5額斷面服斷面巖石粉為深灰色蠅中鑼~梅厚層狀變楚質(zhì)硅化細(xì)行砂巖，巖菜石變余砂稅狀結(jié)構(gòu)明該顯，巖石冒堅硬、性京脆，較完叼整，自穩(wěn)霧能力較強(qiáng)晉，拱頂右族側(cè)易掉塊溉，局部見河滴水。斷襯面內(nèi)節(jié)理籠裂隙較發(fā)河育，裂隙膏為壓性裂粘隙，裂隙跑面墨寬疤0.5~努1.25我c溫m