淺埋偏壓隧道變形監(jiān)測(cè)方法及變形規(guī)律研究

劉志強(qiáng)

摘要：為研究淺埋偏壓斷層公路隧道洞口段變形觀測(cè)方法及變形規(guī)律，采用全站儀對(duì)邊測(cè)量及高差測(cè)量的方法，對(duì)雅溪沖隧道進(jìn)口地表沉降、圍巖收斂及拱頂下沉進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，得出如下結(jié)論：①淺埋偏壓斷層公路隧道洞口段圍巖變形分為急劇變形、緩慢變形及基本穩(wěn)定三個(gè)階段;②周邊位移、拱頂下沉及地表下沉變形趨勢(shì)同步;③圍巖穩(wěn)定性，可通過(guò)變形速率、變形-時(shí)間曲線的變化趨勢(shì)來(lái)綜合判定;④采用環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土施工的隧道，可采用全站儀進(jìn)行觀測(cè)。

Abstract： In order to research on the method of deformation monitoring and deformation law of tunnel portal section of fault tunnel of highway shallow buried bias pressure， the means of total-station instrument for opposite side measurement and elevation difference measurement was utilized. After monitoring the ground settlement， convergence of surrounding rocks and dome sinking of the Yaxichong tunnel， I got the conclusions drawn as follows： First， the surrounding rock deformation of tunnel portal section of fault highway tunnel of shallow buried bias pressure was divided into three stages： dramatical deformation， slow deformation and basic stability. Second， there was a synchronic trend of peripheral displacement， dome sinking and surface submerging and deformation. Third， the stability of surrounding rocks could be judged comprehensively by the tendency of deformation rate and deformation-time curve. Fourth， I found that it was accessible to observe tunnels conducted by construction with circular excavation and core soil reservation by total-station.

關(guān)鍵詞：高速公路;隧道監(jiān)控量測(cè);淺埋偏壓;洞口;變形規(guī)律

Key words： highway;tunnel monitoring and measurement;shallow buried bias pressure;tunnel portal;law of deformation

中圖分類號(hào)：U452.1+1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）25-0179-02

0? 引言

公路隧道監(jiān)控量測(cè)是新奧法施工的重要一環(huán)，其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為設(shè)計(jì)變更提供依據(jù)[1-3]。監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目分為選測(cè)項(xiàng)目和必測(cè)項(xiàng)目?jī)煞N。其中，必測(cè)項(xiàng)目包括洞內(nèi)外觀察、地表下沉、拱頂下沉及周邊位移四種[4-8]。隧道埋深較淺則圍巖自穩(wěn)能力差，地形不對(duì)稱則隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)受力不對(duì)稱而形成偏壓，斷層則隧道圍巖較破碎，穩(wěn)定性差。因此，對(duì)公路淺埋偏壓斷層隧道洞口段變形監(jiān)測(cè)方法及變形規(guī)律的研究具有重要的科研價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

1? 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

G209、G319吉首繞城公路一期工程，起于起于乾州二炮臺(tái)，經(jīng)水廠路，止于林木山，與S229相接，全長(zhǎng)19.316公里。雅溪沖隧道全長(zhǎng)2645m，中線最大埋深173m，屬二級(jí)公路長(zhǎng)隧道，洞身凈寬12m。

1.2 工程地質(zhì)條件

雅溪沖隧道地處低山丘陵工程地質(zhì)區(qū)，隧道進(jìn)口端位于南向山坡，坡角約34°，山勢(shì)較陡，隧道軸線與等高線右交角約43°，洞口軸線與地形的關(guān)系屬坡面斜切入型，橫向地形變化較大，前進(jìn)方向右側(cè)偏壓較大。隧道進(jìn)口端發(fā)育一斷層F，斷層F與路線相交于K8+246附近，斷層規(guī)模較小，發(fā)育于向斜南端，走向長(zhǎng)小于300m，走向318°，傾向48°，傾角20～25°，破碎帶寬度0.2～0.5m，斷層下盤為寒武系上統(tǒng)西陽(yáng)山組灰?guī)r，上盤為奧陶系下統(tǒng)灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r。

K8+220～K8+255洞口淺埋段，最大埋深為10m，圍巖為寒武系上統(tǒng)西陽(yáng)山組灰?guī)r，夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r，較堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，碎塊狀結(jié)構(gòu)，地表溶蝕發(fā)育，薄層薄層第四系殘坡積土，圍巖自穩(wěn)性較差，V級(jí)圍巖。

1.3 水文地質(zhì)條件

雅溪沖隧道所在區(qū)域?qū)賮啛釒駶?rùn)氣候，四季分明，降雨充沛，年平均降雨量1391.7mm。地表水為季節(jié)性水流，受降水影響明顯，對(duì)隧道建設(shè)影響較小。地下水主要有松散堆積層孔隙水、基巖裂隙-巖溶水。

1.4 施工及加固方法

淺埋偏壓段洞口設(shè)置偏壓擋墻并結(jié)合超前管棚進(jìn)行預(yù)加固，同時(shí)采用鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)形式確保隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全，施工時(shí)盡快完成仰拱施作，與拱墻及早形成封閉承載體系，避免因施工工藝不當(dāng)導(dǎo)致地面下沉、開(kāi)裂和二襯產(chǎn)生裂縫。地表采用注漿加固，洞口端邊、仰坡采用早強(qiáng)藥卷錨桿掛網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)，加固土體，減少地表及邊仰坡變形。

洞口段V級(jí)圍巖采用環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土法開(kāi)挖，按拱頂、左拱腰、右拱腰順序環(huán)形開(kāi)挖上斷面，施作初期支護(hù)，然后開(kāi)挖上端面核心土，下端面左、右側(cè)跳槽開(kāi)挖，并施作相應(yīng)初期支護(hù)。

2? 變形監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)

2.1 變形控制標(biāo)準(zhǔn)

2.2 觀測(cè)頻次要求

2.3 測(cè)點(diǎn)布設(shè)

2.4 觀測(cè)方法

由于洞口段V級(jí)圍巖采用環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土法開(kāi)挖，作業(yè)面狹小，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方式收斂計(jì)及水準(zhǔn)測(cè)量已不適應(yīng)周邊位移及拱頂下沉監(jiān)測(cè)，故采用全站儀對(duì)邊測(cè)量及高差測(cè)量的方式配合反射片進(jìn)行周邊位移及拱頂下沉監(jiān)測(cè)。地表沉降采用水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行觀測(cè)。

2.5 觀測(cè)結(jié)果分析

采集數(shù)據(jù)后及時(shí)繪制周邊位移、拱頂下沉、地表下沉-時(shí)間曲線圖，如圖1。從K8+230監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，淺埋偏壓斷層公路隧道洞口段圍巖變形分為急劇變形、緩慢變形及基本穩(wěn)定三個(gè)階段。隧道開(kāi)挖后10天內(nèi)（6.17-6.26）變形速率>1mm/d，為急劇變形狀態(tài)，變形量呈線性增長(zhǎng);開(kāi)挖后11～30天（6.27-7.16）變形速率1.0～0.2mm/d，為緩慢變形狀態(tài);開(kāi)挖30天后圍巖變形速率<0.2mm/d，處于基本穩(wěn)定。周邊位移、拱頂下沉及地表下沉變形趨勢(shì)同步，累計(jì)變形量<25mm，其中，周邊位移累計(jì)最大變形值為20.6mm（水平測(cè)線C線），為收斂變形，拱頂下沉累計(jì)沉降量為22.17mm，地表下沉累計(jì)沉降量為23.47mm。

3? 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)雅溪沖隧道淺埋偏壓洞口段監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，得出以下結(jié)論：

①淺埋偏壓斷層公路隧道洞口段圍巖變形分為急劇變形、緩慢變形及基本穩(wěn)定三個(gè)階段。隧道開(kāi)挖后10天內(nèi)變形速率>1mm/d，為急劇變形狀態(tài)，變形量呈線性增長(zhǎng);開(kāi)挖后11～30天變形速率1.0～0.2mm/d，為緩慢變形狀態(tài);開(kāi)挖30天后圍巖變形速率<0.2mm/d，處于基本穩(wěn)定。

②周邊位移、拱頂下沉及地表下沉變形趨勢(shì)同步，累計(jì)變形量<25mm。

③淺埋偏壓斷層公路隧道洞口段圍巖穩(wěn)定性，可通過(guò)變形速率、變形-時(shí)間曲線的變化趨勢(shì)來(lái)綜合判定。當(dāng)處于急劇變形時(shí)應(yīng)增加觀測(cè)頻率，必要時(shí)調(diào)整支護(hù)設(shè)計(jì)，采取加固措施。

④采用環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土施工的隧道，其周邊位移及拱頂下沉可采用全站儀對(duì)邊測(cè)量及高差測(cè)量的方式進(jìn)行觀測(cè)。

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