隧道監(jiān)控量測與超前地質(zhì)預(yù)報分析

曹琪　馬學(xué)寧

摘 要：楊溪隧道的地質(zhì)問題比較集中，包括隧道下穿碎裂帶以及豐富的地下水可能出現(xiàn)的涌水。在楊溪隧道施工過程中，預(yù)警措施采用監(jiān)控量測與地質(zhì)超前預(yù)報相結(jié)合的方式，比較準(zhǔn)確地判斷圍巖的變化及不良地質(zhì)的性質(zhì)，以詳細(xì)的技術(shù)資料保證了施工的安全，并為工程變更提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：隧道施工；地質(zhì)超前預(yù)報；監(jiān)控量測；數(shù)據(jù)分析

前言

隨著科技的進(jìn)步和工程技術(shù)的發(fā)展，人們對地下空間的利用將得到更多重視。隧道作為山嶺地區(qū)公路、鐵路建設(shè)不可缺少的一部分，將會起著越來越重要的作用。盡管前期勘察進(jìn)行了地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)鉆探，但由于隧道位于地層之中，對周圍地質(zhì)環(huán)境的變化很敏感，無法完全掌握隧道所在地質(zhì)條件。這就需要在隧道工程施工過程中加強現(xiàn)場監(jiān)控量測，從而判斷圍巖和隧道的穩(wěn)定狀態(tài)、以保證施工安全進(jìn)行。文章以廣樂高速公路楊溪隧道為例，總結(jié)和提出了監(jiān)控量測及信息反饋分析研究方法，對工程實踐與研究具有一定的參考價值。

1 工程概況及存在的工程地質(zhì)問題

廣樂高速公路是京港澳高速公路粵境段的復(fù)線。本區(qū)屬中亞熱帶濕潤型季風(fēng)氣候區(qū)，地震基本烈度Ⅵ度，地表水系較發(fā)育，在隧道進(jìn)出口兩側(cè)沖溝處常年溪流不斷，水量隨季節(jié)有明顯變化。該隧道地下水為基巖風(fēng)化帶內(nèi)的裂隙水，豐富的地下水水源，使得隧道區(qū)地下水較為發(fā)育，施工時要注意排水、預(yù)防涌水。

存在的工程地質(zhì)問題有圍巖變形破壞問題；涌水和突水問題；地面沉陷與塌陷問題；其他隧道地質(zhì)災(zāi)害問題，如巖溶塌陷、高地溫、瓦斯爆炸和有害氣體的突出等災(zāi)害問題。

2 內(nèi)容與目的

目前，地質(zhì)超前預(yù)報分為地質(zhì)構(gòu)造預(yù)測預(yù)報、地層巖性預(yù)測預(yù)報、地下水預(yù)測預(yù)報和不良地質(zhì)預(yù)測預(yù)報。其主要目的：清晰的了解掌子面前方的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，以確保工程施工的順利進(jìn)行；進(jìn)一步減小地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率和造成危害的程度；為工程設(shè)計的優(yōu)化提供地質(zhì)依據(jù)；為竣工文件的編制提供地質(zhì)資料。

3 監(jiān)測方案與數(shù)據(jù)分析方法

擬監(jiān)測的項目主要有拱頂下沉、地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察、周邊收斂、錨桿拉拔力檢測、地表下沉和圍巖內(nèi)部位移量測。拱頂下沉量測點，在拱頂中心線上布置3個測點；圍巖體內(nèi)位移量測每個斷面布設(shè)3～5個量測點；接觸壓力每斷面布設(shè)3～7個點。一般來說，力學(xué)分析法和經(jīng)驗法都是分析監(jiān)測數(shù)據(jù)、預(yù)測隧道的穩(wěn)定性所常用的方法。力學(xué)計算法一般用于調(diào)整和確定支護(hù)系統(tǒng)，而經(jīng)驗法則主要是依據(jù)經(jīng)驗建來分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而分析圍巖的穩(wěn)定性及支護(hù)系統(tǒng)的工作情況。

4 楊溪隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

ZK66+100斷面位于楊溪隧道出口洞身段，設(shè)計IV級圍巖，上部為土層、強風(fēng)化、中風(fēng)化、夾薄層泥質(zhì)砂巖，巖體破碎狀、穩(wěn)定性差、易坍塌，洞身開挖采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。觀測數(shù)據(jù)如圖2、圖3、圖4所示。

分析可以發(fā)現(xiàn)，拱頂下沉量與圍巖收斂量相比更大，但二者具有相同的變化趨勢，這與實際工程規(guī)律相符。由圍巖壓力時序圖的變化趨勢，可以發(fā)現(xiàn)其與內(nèi)空變位收斂曲線的變化趨勢相近。時序圖初期的動蕩變化反映了圍巖原始應(yīng)力狀態(tài)破壞后，在開挖面周邊范圍的巖體出現(xiàn)應(yīng)力重分布現(xiàn)象，圍巖最終重新達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。通過施工監(jiān)測，可以直觀地調(diào)整施工節(jié)奏，在保證安全的情況下加快施工進(jìn)度。

5 結(jié)束語

（1）監(jiān)測隧道整體結(jié)構(gòu)的受力變形是監(jiān)控量測的主要內(nèi)容。監(jiān)控量測以實時數(shù)據(jù)反饋于施工，及時發(fā)現(xiàn)不足之處從而優(yōu)化設(shè)計方案，最終使隧道施工順利完成。（2）目前，外部條件因素嚴(yán)重制約著監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)需要經(jīng)過相互對比才能準(zhǔn)確的得出用于指導(dǎo)施工結(jié)論。（3）開挖會破壞巖體的最初應(yīng)力狀態(tài)，使巖體內(nèi)部應(yīng)力產(chǎn)生重分布，出現(xiàn)收斂與下沉。監(jiān)控量測可以在施工過程中，及時地了解圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)實時動態(tài)的受力與變形信息，分析判斷其發(fā)展的趨勢，從而對圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行評價，以達(dá)到了及時調(diào)整施工節(jié)奏、優(yōu)化支護(hù)參數(shù)并進(jìn)行施工決策的目的。同時，將量測的數(shù)據(jù)與反饋分析技術(shù)結(jié)合起來的方法，能夠更全面、真實地反映圍巖狀態(tài)變化，以修正后的參數(shù)進(jìn)行力學(xué)計算，則得出的結(jié)果將與實際情況較為吻合。（4）監(jiān)測采集了圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)實時的變化趨勢，通過對量測數(shù)據(jù)的分析，密切監(jiān)視圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，并將監(jiān)控信息及時地反饋，可以確保隧道穩(wěn)定和施工安全。

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