圍巖量測(cè)技術(shù)在老鴉峽2#隧道中的應(yīng)用.doc

圍巖量測(cè)技術(shù)在老鴉峽2#隧道中的應(yīng)用 摘 要：以實(shí)際工程為例，系統(tǒng)地闡述了隧道工程中圍巖量測(cè)技術(shù)的量測(cè)方法、注意事項(xiàng)、量測(cè)數(shù)據(jù)的處理，以及圍巖穩(wěn)定性的判別方法；通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，掌握圍巖和支護(hù)在施工中的力學(xué)動(dòng)態(tài)及穩(wěn)定程度。關(guān)鍵詞：隧道工程；圍巖量測(cè)；方法；數(shù)據(jù)處理1 工程概況馬平高速公路老鴉峽2#隧道是分離式雙洞(左右線)單向行駛隧道。隧道出口段地質(zhì)圍巖分為三類(lèi)：洞口段為類(lèi)圍巖，地質(zhì)情況為卵石，砂土填充，無(wú)膠結(jié)，同時(shí)存在采空區(qū)(在隧道進(jìn)洞之前已對(duì)采空區(qū)進(jìn)行了回填封堵灌漿處理)，易發(fā)生大的塌方；緊接類(lèi)圍巖為類(lèi)圍巖，地質(zhì)情況為石英閃長(zhǎng)巖，小節(jié)理裂隙發(fā)育，局部受風(fēng)化影響節(jié)理裂隙發(fā)育；然后是類(lèi)圍巖段，地質(zhì)情況為石英閃長(zhǎng)巖，小節(jié)理裂隙發(fā)育。整條隧道地下水位于設(shè)計(jì)高程以下，不發(fā)育，隧道開(kāi)挖最大跨度為155 m，最小為13 m，開(kāi)挖高度為11 m。2 量測(cè)項(xiàng)目根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，進(jìn)行了以下幾項(xiàng)量測(cè)：洞內(nèi)觀察，地表下沉量測(cè)，拱頂下沉量測(cè)，周邊收斂量測(cè)。3 量測(cè)3.1 洞內(nèi)觀察隧道在開(kāi)挖后要進(jìn)行地質(zhì)觀察，在支護(hù)完成后對(duì)已支護(hù)地段要進(jìn)行觀察。對(duì)開(kāi)挖的圍巖觀測(cè)包括以下幾項(xiàng)：(1)節(jié)理裂隙發(fā)育程度及方向；(2)開(kāi)挖工作面的穩(wěn)定狀態(tài)，頂板有無(wú)坍塌現(xiàn)象；(3)涌水情況：涌水的位置、涌水量、水壓等；(4)是否有底板隆起現(xiàn)象。對(duì)初期支護(hù)段圍巖觀測(cè)主要有以下幾項(xiàng)：(1)是否發(fā)生錨桿被拉斷或墊板脫離圍巖現(xiàn)象；(2)噴混凝土是否發(fā)生裂隙和剝離或剪切破壞；(3)鋼拱架有無(wú)被壓變形情況。3.2 地表下沉量測(cè)地表下沉量測(cè)布置在4 B6 B(B主洞室寬)范圍，中線附近密些，外側(cè)漸稀。(1)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)：在埋設(shè)點(diǎn)挖長(zhǎng)、寬、高均為20 mm 的坑，然后放入沉陷測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)一般采用25 mm 長(zhǎng)、350 mm半圓頭鋼筋制成。測(cè)點(diǎn)四周用混凝土填實(shí)。在開(kāi)挖影響范圍以外設(shè)置水平基點(diǎn)2個(gè) 3個(gè)。水平基點(diǎn)埋設(shè)方法同上。(2)量測(cè)沉陷量計(jì)算：使用普通水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺，測(cè)出各沉陷量測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高，然后按下式計(jì)算沉陷量。un=A0-（A基-R后+R前)（1）式中un第n次量測(cè)下沉量，mm；A測(cè)點(diǎn)初始標(biāo)高，mm；基水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)高，mm；R后第n次量測(cè)后視讀數(shù)，mm；R前第n次量測(cè)前視讀數(shù)，mm。3.3 拱頂下沉在拱頂部位布設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn)，中線兩側(cè)2 m處拱腰部位布置兩對(duì)稱測(cè)點(diǎn)，三個(gè)點(diǎn)位于一個(gè)斷面，布設(shè)時(shí)采用全站儀測(cè)放，量測(cè)斷面的間距為類(lèi)圍巖段10 m，類(lèi)圍巖段15 m，類(lèi)圍巖段20 m，量測(cè)間隔時(shí)間：1d15d1次/d；16 d1個(gè)月1次/2d；1個(gè)月3個(gè)月1次/周。下沉量計(jì)算：un=A-（基-R后+R前)(2)式中un第n次量測(cè)下沉量，mm；A測(cè)點(diǎn)初始標(biāo)高，mm；基水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)高，mm；R后第n次量測(cè)后視讀數(shù)，mm；R前第n次量測(cè)前視讀數(shù)，mm。華東公路2002年第4期2002年第4期婁奕紅，王秉勇：圍巖量測(cè)技術(shù)在老鴉峽2#隧道中的應(yīng)用3.4 周邊位移周邊位移量測(cè)主要量測(cè)兩側(cè)邊墻收斂值。布設(shè)測(cè)點(diǎn)如下：在類(lèi)圍巖中，每隔50 m布置一個(gè)斷面；類(lèi)、類(lèi)圍巖每隔20 m布設(shè)一個(gè)斷面。每個(gè)斷面布置3對(duì)測(cè)點(diǎn)，在楔形體范圍內(nèi)大致布置于上中下，每組兩個(gè)測(cè)點(diǎn)保持在水平位置。4 量測(cè)數(shù)據(jù)的處理采用隧道凈空變化值(收斂值)作為信息反饋值。收斂值指隧道周邊兩測(cè)點(diǎn)連線方向上相對(duì)位移值，所以必須把它換算成兩測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)位移值，換算的方法按幾何關(guān)系有：(ui-uj)cosAij+(vi-vj)sinAij=Dij(3)式中ui、uj、vi、vji、j兩測(cè)點(diǎn)絕對(duì)位移的水平和垂直分量；Aij連線與水平方向夾角，按逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?；D基線ij方向的收斂值。采用一元非線性回歸方程。指數(shù)方程：u=a(1-e-bt)(4)當(dāng)量測(cè)時(shí)間t=t2時(shí)，則解得回歸系數(shù)a=u/(2u1-u2)b=1/tlnu（u-u)(5)當(dāng)量測(cè)時(shí)間t2=2t1，則用拉格朗日插值方程求解2t1時(shí)的量測(cè)值u，然后再用兩倍時(shí)差求解a、b值，u=(t3-2t1)u2+(2t1-t2)u3/(tt2)(6)得出回歸方程后，可以繪出位移時(shí)間曲線，得出某一時(shí)刻位移速率，從位移時(shí)間形態(tài)、位移速率與某臨界值相比較，確定采用何種支護(hù)結(jié)構(gòu)及支護(hù)結(jié)構(gòu)施作時(shí)間。施工規(guī)范中規(guī)定隧道周邊允許相對(duì)位移值(%)如表1。5 圍巖穩(wěn)定性判別標(biāo)準(zhǔn)位移時(shí)間曲線的形態(tài)，根據(jù)巖體的流變特性，巖體破壞前的變形曲線分成三個(gè)區(qū)段。分別如下。(1)基本穩(wěn)定區(qū)：變形速率不斷下降，d2u/dt0時(shí)，表明圍巖趨于穩(wěn)定，支護(hù)是安全的。(2)過(guò)渡區(qū)：變形速率長(zhǎng)時(shí)間保持不變，d2u/dt=0，表明支護(hù)要加強(qiáng)同時(shí)及時(shí)調(diào)整施工程序。(3)破壞區(qū)：變形速率逐漸增加，d2u/dt0時(shí)，曲線出現(xiàn)反彎點(diǎn)，表明圍巖已達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)，必須立即停工加固。表1規(guī)范規(guī)定隧道周邊允許相對(duì)位移值圍巖類(lèi)別覆蓋層厚度(m)小于5050300大于300允許相對(duì)位移值010030020050040120015050040120080200020080060160100300注：相對(duì)位移值指實(shí)測(cè)位移值與兩測(cè)點(diǎn)間距離之比，或拱頂位移實(shí)測(cè)值與隧道寬度之比；脆性圍巖取表中較小值，塑性圍巖取表中較大值。6 工程實(shí)例根據(jù)表2數(shù)據(jù)計(jì)算如下：第1組數(shù)據(jù)：a=332/(233-39)=4033b=1/10ln33/(39-33)=017u=4033(1-e-017t)du/dt=-4033(-017)e-017t當(dāng)t=22 d時(shí)，du/dt=014 mm/d02 mm/d說(shuō)明地表達(dá)到基本穩(wěn)定。第2組數(shù)據(jù)：a=272/(227-32)=33136b=1/10ln27/（32-27)=0168u=33136（-e-0168t)du/dt=-33136(-0168)e-0168t當(dāng)t=20 d時(shí)，du/dt=019 mm/d02 mm/d說(shuō)明地表達(dá)到基本穩(wěn)定。第3組數(shù)據(jù)：a=21（21-28)=315b=1/10ln21/(28-21)=011u=315（-e-011t)du/dt=-315(-011)e-011t當(dāng)t=26 d時(shí)，du/dt=019 mm/d02 mm/d說(shuō)明地表達(dá)到基本穩(wěn)定。第4組數(shù)據(jù)：a=12（12-13)=139b=1/10ln12/(13-12)=0248u=139（-e-0248t)du/dt=-139(-0248)e-0248t當(dāng)t=12 d時(shí)，du/dt=018 mm/d02 mm/d說(shuō)明地表達(dá)到基本穩(wěn)定。由以上四組數(shù)據(jù)可知，當(dāng)開(kāi)挖到26 d時(shí)，該斷面地表達(dá)到穩(wěn)定。工程名稱：馬平高速公路老鴉峽2#隧道左線觀測(cè)項(xiàng)目：地表下沉設(shè)點(diǎn)里程：Lk 27+5424表2馬平高速公路老鴉峽2#隧道左線地表下沉觀測(cè)情況觀測(cè)日期測(cè)點(diǎn)編號(hào)1234高程沉陷量高程沉陷量高程沉陷量高程沉陷量(m)(mm)(m)(mm)(m)(mm)(m)(mm)2001-06-111 87632101 87652901 876.75801 87621402001-06-121 87631831 87652721 87675621 87621312001-06-131 87631561 87652541 87675351 87621222001-06-141 876310111 87652451 87675171 87620952001-06-151 876308131 87652181 87675081 87620862001-06.161 876306151 87652091 876748101 87620682001-06-171 876301201 876515141 876743151 87620592001-06-181 876298231 876511181 876741171 876203112001-06-191 876294271 876508211 876739191 876202122001-06-201 876288331 876502271 876737211 876202122001-06-211 876286351 876501281 876736221 876202122001-06-221 876285361 876501281 876735231 876202122001-06-231 876285361 876501281 876734241 876202122001-06-241 876285361 876500291 876733251 876202122001-06-251 876284371 876500291 876733251 876202122001-06-261.876284371 876499301 876732261 876202122001-06-271 876284371 876499301 876732261 876201132001-06-281 876283381 876498311 876731271 876201132001-06-291 876283381 876498311 876731271 876201132001-06-301 876282391 876497321 876730281 876201132001-07-011 876282391 876497321 876730281 876201132001-07-021 876282391 876497321 876729291 876201132001-07-031 876281401 876497321 876729291 87620113根據(jù)表3數(shù)據(jù)計(jì)算如下：數(shù)據(jù)處理：a=122/(212-16)=18b=1/10ln12/(16-12)=011u=18(1-e-011t）du/dt=-18(-011)e-011t當(dāng)t=21 d時(shí)，du/dt=0197 mm/d02 mm/d說(shuō)明圍巖達(dá)到基本穩(wěn)定，此時(shí)可以進(jìn)行二襯施工。根據(jù)表4數(shù)據(jù)計(jì)算如下：數(shù)據(jù)處理：a=8012/(2801-892)=904b=1/10ln801/(892-801)=0218u=904(1-e-0218 t)du/dt=-904（-0218）e-0218 td2u/d2 t0表明圍巖趨于穩(wěn)定，支護(hù)是安全的。當(dāng)t=11 d時(shí)，du/dt=0179 mm/d02 mm/d說(shuō)明圍巖達(dá)到基本穩(wěn)定，此時(shí)可以進(jìn)行二襯施工。工程名稱：馬平高速公路老鴉峽2#隧道右線觀測(cè)項(xiàng)目：拱頂下沉設(shè)點(diǎn)里程：Rk 27+538表3馬平高速公路老鴉峽2#隧道右線觀測(cè)情況觀測(cè)日期測(cè)點(diǎn)編號(hào)1234高程下沉量高程下沉量高程下沉量高程下沉量(m)(mm)(m)(mm)(m)(mm)(m)(mm)2001-06-181 86569302001-06-191 86569032001-06-201 86568762001-06-211 86568582001-06-221 86568492001-06-231 86568492001-06-241 865683102001-06-251 865682112001-06-261 865682112001-06-271 865681122001-06-281 865681122001-06-291 865680132001-06-301 865680132001-07-011 865679142001-07-021 865679142001-07-031 865679142001-07-041 865678152001-07-051 865677162001-07-061 876677162001-07-071 865677162001-07-081 865677162001-07-091 865677162001-07-0101 86567716工程名稱：馬平高速公路老鴉峽2#隧道右線觀測(cè)項(xiàng)目：周邊收斂設(shè)點(diǎn)里程：Rk 27+48826觀測(cè)時(shí)間：2001