隧道新奥法施工监测及数值分析

隧道新奥法施工监测及数值分析

刘军,王亚东，杜彪

中国公路工程咨询集团有限公司刘军,王亚东，杜彪100097

摘要：施工中对围岩应力调整过程中围岩变形情况进行监测具有非常重要的地位。在工程地质情况比较复杂，且进口段属于浅埋类型的情况下，利用施工监测获得关于固岩稳定性和衬砌支护系统工作状态的信息，并对这些信息进行分析和处理，建立必要的判断准则，为进一步分析结构稳定性和支护结构的工作状态奠定了基础，作为围岩稳定性和系统可靠性的依据，并及时反馈于施工决策和支护系统进行优化。

关键词：新奥法;围岩稳定性;变形;监控量测

0引言

根据大桂山隧道的结构特点、施工工艺以及场地地质情况，且进口属于浅埋类型的情况下，结合设计单位提供的隧道监测的建议，确定测试的主要内容，得到相应的监测信息，并对这些信息加以分析和处理，建立必要的判断准则，为进一步分析结构稳定性和支护结构的工作状态奠定了基础，作为围岩稳定性和系统可靠性的依据，并及时反馈于施工决策和支护系统进行优化。

1隧道概况

大桂山隧道是连接两广省市的广贺高速公路中重要的工程之一，位于贺州市大桂山林场，为双向四车道分离式长隧道，其中右线进出口里程为K33+275～K34+955，长1680m，左线进出口里程为ZK33+277～ZK35+137，长1860m。隧址区的地貌单元处于中低山区。隧道所穿越的山体山势陡峻，表现为一小流域分水岭，地形起伏大，区域内地面标高位于223.91～368.63m，相对高差约144.72m。

根据地质勘察报告[1]，隧址区地层结构简单，主要为泥盆系莲花山组（D1l）。另外，地表沟谷、山坡等不同地貌部位还不同程度覆盖一些薄层第四系全新统坡积（Q4dl）层，在进口207国道两侧还不同程度覆盖一些薄层第四系全新统人工填土（Q4me）堆积层。

隧道进口30米范围内属于埋深不到20m的浅埋段，洞口上部存在一条交通量较大的盘山公路207国道，207国道在贺州市大桂山路段狭窄坡长且陡，并连续上坡、下坡、转弯，路况复杂，大桂山进口穿越207国道处埋深约14米，同时207国道属交通要道，车流量大。

设计此进口段，围岩为Ⅴ级，且以土层为主，纵向长度达到40米，衬砌支护为S-Ⅴa加强型，采用Φ108×6mm,间距40cm,长40m大管棚,并注水泥浆液进行超前预支护。而初期支护由喷锚、钢筋网及钢架组成,设计采用20号工字钢架(环向间距0.50m，纵向间距2m),喷射厚26cm的C20早强混凝土。考虑到隧道断面上部荷载较大,施工中采用台阶法开挖。施工从右幅进洞。

2现场监控量测内容

依据文献[2]规定，现场监测项目分两种：必测项目和选测项目。当前，在建或已建公路隧道，其现场监控量测项目都是根据具体情况做出具体选择。就单纯为服务和指导现场施工，本文认为现场监测项目可选择为：周边收敛量测、拱顶下沉量测、地表下沉。其中，周边收敛和拱顶下沉量测主要针对初期支护(二次衬砌在一定阶段也可进行本项目的量测)；地表下沉一般针对进出口的浅埋地段，或浅埋隧道的整个长度范围。

3各监测项目的监测方法及数据分析

3.1隧道拱顶下沉

3.1.1测点布置及量测方法

拱顶下沉测点布设在拱顶中心线上，与隧道收敛监测点布置于相同断面。每断面设3个测点，其中拱顶设1个，拱顶两侧2m处各设一个。

量测方法：拱顶下沉量测主要采用精密水准仪，累计沉降量为本次所测高差与初始高差相比较的差值。

3.1.2监测数据分析

本此监测列出了右洞进口段上部道路前后20m范围内拱顶沉降变化表。所测数据变化表如表1所示。

表1右洞K33+280～K34+315范围内的拱顶沉降变化表

3.2地表沉降观测及数据分析

3.2.1测点布置及监测方法

地表沉降测点沿隧道纵向洞口30m范围内10m一个断面，洞口平缓、埋深较浅处可加密至5m；其余地段根据现场情况需要每50m选测设一监测断面。按单洞每断面7个测点、断面总宽60m左右（36m+2H，H为埋深）在隧道中心线左右平均布置。

3.2.2监测数据分析

大桂山隧道工程洞口段隧道覆土层厚在8～11m之间，穿过地层主要为圆砾卵石层，局部为粉细砂层。取区间标准隧道断面（高7.45m，宽10.75m）在不同埋深条件下的道路沉降情况做分析。

根据隧道纵断面图，选取不同埋深处的地表沉降量和沉降槽宽度列表如表4。

表4各种埋深情况下最大地表沉降量和沉降槽宽度表

从表4中还可以看出，隧道埋深越大，开挖在地表的影响范围越大，开挖引起的道路沉降槽宽度也越大。

根据表4的数据绘出的“隧道埋深与最大地表沉降量关系图”如图3。

图3隧道埋深与最大地表沉降量关系图

从图3可以看出隧道最大道路沉降量随着埋深的增加而减小，并呈非线性关系[4]，用多项式拟合得到该曲线的3次多项式方程为：

因此，增大隧道的埋深有助于减少地表沉降量。这样，对于浅埋或超浅埋隧道，更应注意采取工程措施，减少开挖对道路可能造成的不利影响。

4结语

本文以广贺高速公路大桂山隧道为依据，对现场实测数据进行总结，得出沿隧道纵向围岩的变形和受力规律，同时对隧道洞口段（偏压洞口段）地表沉降、拱顶下沉、围岩收敛等详细分析。

对一般断面而言，从统计的围岩达到稳定的时间来看是拱顶下沉＞围岩收敛＞地表沉降，但对于此隧道的出口段而言，地表沉降稳定的时间却很长，这与监测期间连续数天降雨以及出洞口覆盖层薄有关。

参考文献

[1]广粤高速公路大桂山隧道地质工程勘察报告，2007.

[2]JTJ042—94公路隧道施工技术规范[S].人民交通出版社，1995.

[3]候刚.地铁区间隧道监控量测结果的分析[J].岩土工程界,2003,6,1.

[4]张玉良.打括隧道监控量测结果的一元非线性回归分析[J].广西工学院学报,2007.