淺談圍巖量測技能在老鴉峽2#隧道中的應(yīng)用

淺談圍巖量測技能在老鴉峽2#隧道中的應(yīng)用

擇要：以現(xiàn)實(shí)工程為例，體系地敘述了隧道工程中圍巖量測技能的量測要領(lǐng)、注意事項(xiàng)、量測數(shù)據(jù)的處理，以及圍巖穩(wěn)固性的鑒別要領(lǐng)；議決施工現(xiàn)場監(jiān)測，掌握圍巖和支護(hù)在施工中的力學(xué)動態(tài)及穩(wěn)固水平。

要害詞：隧道工程；圍巖量測；要領(lǐng)；數(shù)據(jù)處理1工程外貌

馬平高速公路老鴉峽2#隧道是疏散式雙洞(左右線)單向行駛隧道。隧道出口段地質(zhì)圍巖分為三類：洞口段為Ⅰ類圍巖，地質(zhì)情況為卵石，砂土添補(bǔ)，無膠結(jié)，同時存在采空區(qū)(在隧道進(jìn)洞之前已對采空區(qū)舉行了回填封堵灌漿處理)，易孕育發(fā)生大的塌方；緊接Ⅰ類圍巖為Ⅲ類圍巖，地質(zhì)情況為石英閃長巖，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Ⅳ類圍巖段，地質(zhì)情況為石英閃長巖，小節(jié)理裂隙發(fā)育。整條隧道地下水位于計劃高程以下，不發(fā)育，隧道開挖最大跨度為155m，最小為13m，開挖高度為11m。

2量測項(xiàng)目

憑據(jù)現(xiàn)場現(xiàn)真相況，舉行了以下幾項(xiàng)量測：洞內(nèi)視察，地表下沉量測，拱頂下沉量測，周邊收斂量測。

3量測

3.1洞內(nèi)視察

隧道在開挖后要舉行地質(zhì)視察，在支護(hù)完成后對已支護(hù)地段要舉行視察。

對開挖的圍巖視察包括以下幾項(xiàng)：

(1)節(jié)理裂隙發(fā)育水平及偏向；

(2)開挖事情面的穩(wěn)固狀態(tài)，頂板有無坍塌征象；

(3)涌水情況：涌水的位置、涌水量、水壓等；

(4)是否有底板隆起征象。

對初期支護(hù)段圍巖視察重要有以下幾項(xiàng)：

(1)是否孕育發(fā)生錨桿被拉斷或墊板脫離圍巖征象；

(2)噴混凝土是否孕育發(fā)生裂隙和剝離或剪切破壞；

(3)鋼拱架有無被壓變形情況。

3.2地表下沉量測

地表下沉量測布置在4B～6B(B主洞室寬)領(lǐng)域，中線相近密些，外側(cè)漸稀。

(1)測點(diǎn)埋設(shè)：在埋設(shè)點(diǎn)挖長、寬、高均為20mm的坑，然后放入沉陷測點(diǎn)，測點(diǎn)一樣平常采用25mm長、350mm半圓頭鋼筋制成。測點(diǎn)周圍用混凝土填實(shí)。在開挖影響領(lǐng)域以外設(shè)置水平基點(diǎn)2個～3個。水平基點(diǎn)埋設(shè)要領(lǐng)同上。

(2)量測——沉陷量盤算：使用平凡水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺，測出各沉陷量測點(diǎn)的標(biāo)高，然后按下式盤算沉陷量。

un=A0-（A基-R后R前)（1）

式中un——第n次量測下沉量，mm；

A０——測點(diǎn)初始標(biāo)高，mm；

Ａ基——水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)高，mm；

R后——第n次量測后視讀數(shù)，mm；

R前——第n次量測前視讀數(shù)，mm。

3.3拱頂下沉

在拱頂部位布設(shè)一個測點(diǎn)，中線兩側(cè)2m處拱腰部位布置兩對稱測點(diǎn)，三個點(diǎn)位于一個斷面，布設(shè)時采用全站儀測放，量測斷面的間距為Ⅰ類圍巖段10m，Ⅲ類圍巖段15m，Ⅳ類圍巖段20m，量測阻遏時間：1d～15d1次/d；16d～1個月1次/2d；1個月～3個月1次/周。

下沉量盤算：

un=A０-（Ａ基-R后R前)(2)

式中un——第n次量測下沉量，mm；

A０——測點(diǎn)初始標(biāo)高，mm；

Ａ基——水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)高，mm；

R后——第n次量測后視讀數(shù)，mm；

R前——第n次量測前視讀數(shù)，mm。

華東公路2002年第4期2002年第4期婁奕紅，王秉勇：圍巖量測技能在老鴉峽2#隧道中的應(yīng)用

3.4周邊位移

周邊位移量測重要量測兩側(cè)邊墻收斂值。

布設(shè)測點(diǎn)在Ⅳ類圍巖中，每隔50m布置一個斷面；Ⅰ類、Ⅲ類圍巖每隔20m布設(shè)一個斷面。每個斷面布置3對測點(diǎn)，在楔形體領(lǐng)域內(nèi)大略布置于上中下，每組兩個測點(diǎn)連結(jié)在水平位置。

4量測數(shù)據(jù)的處理

采用隧道凈空厘革值(收斂值)作為信息反饋值。收斂值指隧道周邊兩測點(diǎn)連線偏向上相對位移值，所以必須把它換算成兩測點(diǎn)的絕對位移值，換算的要領(lǐng)按幾多關(guān)連有：

(ui-uj)cosAij(vi-vj)sinAij=Dij(3)

式中ui、uj、vi、vj——i、j兩測點(diǎn)絕對位移的水溫和垂直分量；

A——ij連線與水平偏向夾角，按逆時針偏向?yàn)檎?/p>

D——基線ij偏向的收斂值。

采用一元非線性回歸方程。

指數(shù)方程：

u=a(1-e-bt)(4)

當(dāng)量測時間t１=t2時，則解得回歸系數(shù)

a=u２１/(2u1-u2)

b=1/tln［u１／（u２-u１)］(5)

當(dāng)量測時間t2=2t1，則用拉格朗日插值方程求解2t1時的量測值u，然后再用兩倍時差求解a、b值，

u=［(t3-2t1)u2(2t1-t2)u3］/(t３t2)(6)

得出回歸方程后，可以繪出位移時間曲線，得出某暫時間位移速率，從位移時間形態(tài)、位移速率與某臨界值相比力，確定采用何種支護(hù)結(jié)構(gòu)及支護(hù)結(jié)構(gòu)施作時間。

施工范例中劃定隧道周邊容許相對位移值(%)如表1。

5圍巖穩(wěn)固性鑒別尺度

位移——時間曲線的形態(tài)，憑據(jù)巖體的流變特性，巖體破壞前的變形曲線分成三個區(qū)段。分別如下。

(1)基本穩(wěn)固區(qū)：變形速率不停降落，d2u/dt＜0時，評釋圍巖趨于穩(wěn)固，支護(hù)是清靜的。

(2)過渡區(qū)：變形速率永劫間連結(jié)穩(wěn)固，d2u/dt=0，評釋支護(hù)要增強(qiáng)同時實(shí)時調(diào)解施工步伐。

(3)破壞區(qū)：變形速率逐漸增長，d2u/dt＞0時，曲線出現(xiàn)反彎點(diǎn)，評釋圍巖已到達(dá)傷害狀態(tài)，必須立刻歇工加固。

表1范例劃定隧道周邊容許相對位移值

圍巖種別〖〗籠罩層厚度(m)小于50〖〗50～300〖〗大于300容許相對位移值Ⅳ〖〗010～030〖〗020～050〖〗040～120Ⅲ〖〗015～050〖〗040～120〖〗080～200Ⅱ〖〗020～080〖〗060～160〖〗100～300

注：①相對位移值指實(shí)測位移值與兩測點(diǎn)間間隔之比，或拱頂位移實(shí)測值與隧道寬度之比；

②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

憑據(jù)表2數(shù)據(jù)盤算

第1組數(shù)據(jù)：

a=332/(2×33-39)=4033

b=1/10ln［33/(39-33)］=017

u=4033×(1-e-017t)

du/dt=-4033×(-017)e-017t

當(dāng)t=22d時，

du/dt=014mm/d＜02mm/d

說明地表到達(dá)基本穩(wěn)固。第2組數(shù)據(jù)：

a=272/(2×27-32)=33136

b=1/10ln［27/（32-27)］=0168

u=33136×（１-e-0168t)

du/dt=-33136×(-0168)e-0168t

當(dāng)t=20d時，

du/dt=019mm/d＜02mm/d

說明地表到達(dá)基本穩(wěn)固。

第3組數(shù)據(jù)：

a=21２／（２×21-28)=315

b=1/10ln［21/(28-21)］=011

u=315×（１-e-011t)

du/dt=-315×(-011)e-011t

當(dāng)t=26d時，

du/dt=019mm/d＜02mm/d

說明地表到達(dá)基本穩(wěn)固。

第4組數(shù)據(jù)：

a=12２／（２×12-13)=139

b=1/10ln［12/(13-12)］=0248

u=139×（１-e-0248t)

du/dt=-139×(-0248)e-0248t

當(dāng)t=12d時，

du/dt=018mm/d＜02mm/d

說明地表到達(dá)基本穩(wěn)固。

由以上四組數(shù)據(jù)可知，當(dāng)開挖到26d時，該斷面地表到達(dá)穩(wěn)固。

工程名稱：馬平高速公路老鴉峽2#隧道左線

視察項(xiàng)目：地表下沉

設(shè)點(diǎn)里程：Lk275424

表2馬平高速公路老鴉峽2#隧道左線地表下沉視察情況

視察日期〖〗測點(diǎn)編號1〖〗2〖〗3〖〗4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)2001-06-11〖〗1876321〖〗0〖〗1876529〖〗0〖〗1876.758〖〗0〖〗1876214〖〗02001-06-12〖〗1876318〖〗3〖〗1876527〖〗2〖〗1876756〖〗2〖〗1876213〖〗12001-06-13〖〗1876315〖〗6〖〗1876525〖〗4〖〗1876753〖〗5〖〗1876212〖〗22001-06-14〖〗1876310〖〗11〖〗1876524〖〗5〖〗1876751〖〗7〖〗1876209〖〗52001-06-15〖〗1876308〖〗13〖〗1876521〖〗8〖〗1876750〖〗8〖〗1876208〖〗62001-06.16〖〗1876306〖〗15〖〗1876520〖〗9〖〗1876748〖〗10〖〗1876206〖〗82001-06-17〖〗1876301〖〗20〖〗1876515〖〗14〖〗1876743〖〗15〖〗1876205〖〗92001-06-18〖〗1876298〖〗23〖〗1876511〖〗18〖〗1876741〖〗17〖〗1876203〖〗112001-06-19〖〗1876294〖〗27〖〗1876508〖〗21〖〗1876739〖〗19〖〗1876202〖〗122001-06-20〖〗1876288〖〗33〖〗1876502〖〗27〖〗1876737〖〗21〖〗1876202〖〗122001-06-21〖〗1876286〖〗35〖〗1876501〖〗28〖〗1876736〖〗22〖〗1876202〖〗122001-06-22〖〗1876285〖〗36〖〗1876501〖〗28〖〗1876735〖〗23〖〗1876202〖〗122001-06-23〖〗1876285〖〗36〖〗1876501〖〗28〖〗1876734〖〗24〖〗1876202〖〗122001-06-24〖〗1876285〖〗36〖〗1876500〖〗29〖〗1876733〖〗25〖〗1876202〖〗122001-06-25〖〗1876284〖〗37〖〗1876500〖〗29〖〗1876733〖〗25〖〗1876202〖〗122001-06-26〖〗1.876284〖〗37〖〗1876499〖〗30〖〗1876732〖〗26〖〗1876202〖〗122001-06-27〖〗1876284〖〗37〖〗1876499〖〗30〖〗1876732〖〗26〖〗1876201〖〗132001-06-28〖〗1876283〖〗38〖〗1876498〖〗31〖〗1876731〖〗27〖〗1876201〖〗132001-06-29〖〗1876283〖〗38〖〗1876498〖〗31〖〗1876731〖〗27〖〗1876201〖〗132001-06-30〖〗1876282〖〗39〖〗1876497〖〗32〖〗1876730〖〗28〖〗1876201〖〗132001-07-01〖〗1876282〖〗39〖〗1876497〖〗32〖〗1876730〖〗28〖〗1876201〖〗132001-07-02〖〗1876282〖〗39〖〗1876497〖〗32〖〗1876729〖〗29〖〗1876201〖〗132001-07-03〖〗1876281〖〗40〖〗1876497〖〗32〖〗1876729〖〗29〖〗1876201〖〗13憑據(jù)表3數(shù)據(jù)盤算

數(shù)據(jù)處理：

a=122/(2×12-16)=18

b=1/10ln［12/(16-12)］=011

u=18×(1-e-011t）

du/dt=-18×(-011)e-011t

當(dāng)t=21d時，

du/dt=0197mm/d＜02mm/d

說明圍巖到達(dá)基本穩(wěn)固，此時可以舉行二襯施工。

憑據(jù)表4數(shù)據(jù)盤算

數(shù)據(jù)處理：

a=8012/(2×801-892)=904

b=1/10ln［801/(892-801)］=0218

u=904×(1-e-0218t)

du/dt=-904×（-0218）e-0218t

d2u/d2t＜0評釋圍巖趨于穩(wěn)固，支護(hù)是清靜的。

當(dāng)t=11d時，du/dt=0179mm/d＜02mm/d說明圍巖到達(dá)基本穩(wěn)固，此時可以舉行二襯施工。

工程名稱：馬平高速公路老鴉峽2#隧道右線

視察項(xiàng)目：拱頂下沉

設(shè)點(diǎn)里程：Rk27538

表3馬平高速公路老鴉峽2#隧道右線視察情況

視察日期〖〗測點(diǎn)編號1〖〗2〖〗3〖〗4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)2001-06-18〖〗1865693〖〗02001-06-19〖〗1865690〖〗32001-06-20〖〗1865687〖〗62001-06-21〖〗1865685〖〗82001-06-22〖〗1865684〖〗92001-06-23〖〗1865684〖〗92001-06-24〖〗1865683〖〗102001-06-25〖〗1865682〖〗112001-06-26〖〗1865682〖〗112001-06-27〖〗1865681〖〗122001-06-28〖〗1865681〖〗122001-06-29〖〗1865680〖〗132001-06-30〖〗1865680〖〗132001-07-01〖〗1865679〖〗142001-07-02〖〗1865679〖〗142001-07-03〖〗1865679〖〗142001-07-04〖〗1865678〖〗152001-07-05〖〗1865677〖〗162001-07-06〖〗1876677〖〗162001-07-07〖〗1865677〖〗162001-07-08〖〗1865677〖〗162001-07-09〖〗1865677〖〗162001-07-010〖〗1865677〖〗16工程名稱：馬平高速公路老鴉峽