【隧道施工方案】平年小间距隧道监控量测分析1.pdf

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1、第卷第期年月地下空间与工程 学 报旧田记平年小间距隧道监控量测分析杜菊红,黄宏伟,雷新文“同济大学地下建筑与工程系,上海云南罗富高速公路建设指挥部,昆明摘要 平年隧道为上、下行分 离的双洞单向双车道隧道,其周围介质为、级软弱围岩,采用新奥法进行施工。两隧道之间间距为一,属于小间距隧道,且地表存在偏压、两隧道之间存在高差,有其特殊性。为了及时掌握施工中的围岩、支护结构 的力学特性,并反馈于设计、施工技术的调整,对地表沉降、拱顶沉降、洞内收敛位移、围岩 内部位移、围岩压力、钢支撑应力等进行了量测。对现场量测 的部分结果进行了分析,并结合地表沉降量测 结果对隧洞开挖初期出现的坍塌事故进行了分析。关键

2、词新奥法小间距隧道 监控量测偏压坍塌中图分类号文献标识码文章编号习一拱一一比一,刀卿材砒倪。以石呼,护仁成影勿,加几动“】,乙砚刃一切化必山匆雌。,瓜吧,一,罗、仆罗,“己阮二即日卯血,油二引言当前,新奥法已成为隧道特别是软弱围岩隧道修建的主要方法。作为新奥法的重要组成部分,监控量测的必要性得到越来越广泛 的关注。新奥法的核心内容就是通过现场的监控量测,即时掌握围岩一支护的力学形态及变化情况,通过对监控量测的及时反馈来指导隧道的设计与施工。国内外学者对于现场监测资料的分析已进行了大量工作,在量测方法、量测数据分析研究上都取得了一些成果一本文介绍了平年偏压错台小间距隧道的监控量测内容,并对其监测

3、结果进行了分析,研究了围岩及支护结构变形、受力特点,得出了一些规律性结论 分析了施工过程中出现的坍塌事故。收稿日期习一修改稿作者简介 杜菊红一,女,山东莱阳人,博士研究生,主要从事岩石公路隧道领域的科研工作。一脚基金项目云南省交通厅科研项目飞以抖教育部”新世纪优秀人才支持计划”一一 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/地 下 空间 与工程 学报第卷工程概况平年隧道位于罗村口一富宁高速公路合同平年段。东起平年山东麓,南至平年山南麓,该隧道以左右两线分离的方式横

4、穿平年山,为上下行线分离的单向双车道双隧道。断面为三心圆曲墙式,设计净高为,设计净宽为。平年隧道工程里程为一,隧道长度大约。隧道最大埋深左线约为,右线约为。双洞净距在罗村口端,富宁端,左线隧道高程高于右线隧道。所以,平年隧道为地表偏压荷载作用下的浅埋错台小间距隧道。该隧道位置处于低中山山脊部位,地质作用以构造剥蚀为主。隧道处地层岩性主要有 第四系覆盖层,岩性主要以褐黄、褐红色含碎石亚粘土,硬塑,碎石成份主要以泥岩为主,砂岩次之,钻孔揭露其厚度为一巧。三叠系中统百逢组几,岩性为紫红色、棕黄色、灰绿色全一强风化状粉砂质泥岩、强一弱风化厚层状细砂岩,分布于整个隧道。隧道岩体介质为泥岩、粉砂质泥岩、细

5、砂岩,并以砂岩为主,围岩级别主要为级和级。隧道范围段地下水不丰富。级围岩地段将采用上部弧形导坑预留核心土法开挖,级围岩地段采用正台阶法进行开挖。洞口破碎围岩处采用叭长管棚,超前支护采用尹、壁厚小导管或超前锚杆注浆支护。初期支护设计为锚喷支护,采用系统锚杆、湿喷混凝土、钢筋网、钢支撑组成。系统锚杆采用中先锚后灌式注浆锚杆,一般长度为,在两隧道近中间岩柱一侧加长锚杆至以加固中间岩柱。断面设计情况如图所示。台阶每次开挖一,施工好初次支护后再进行仰拱施工,衬砌与掌指面的距离控制在一之间。监控内容根据平年隧道新奥法施工的具体要求和现场工程地质条件,实施的监测内容包括规范规定的必测项目和选测项目。必测项

6、目有隧道内目测观察,隧道收敛位移、拱顶下沉、地表沉降、锚杆抗拔力的数据量测规范中的选测内容实施的有围岩内部位移、围岩压力、钢支撑应力的量测及超前地质预报。测点布置图如所示。量测断面主要布置于围岩类别变化处、典型围岩类别处、地质条件复杂处。图隧道设计简图单位图测点布置图监测结果文中对各量测物理量的符号约定如下正值比较地表和拱顶位移向下、围岩位移方向朝向隧道内壁、衬砌结构受压、钢支撑受拉 负值表示地表和拱顶位移向上、围岩位移方向远离隧道、衬砌结构受拉、钢支撑受压。地表沉降及坍塌事故分析平年隧道最大埋深仅有,大部分属于浅埋状态,特别是进出口地段,所以地表沉降量测是本工程监控量测的重要内容,测点也主要

7、在进、出口段地表布置,具体位置如图所示。隧道以罗村口出发进行开挖,施工中参照以往关于偏压并行的开挖顺序采用右线先推进,右洞推进一段距离后再进行左线开挖。月至月两隧洞拱顶上方地表位移如图所示。、位于右线拱顶上方,在月位移发展进人相对稳定发展阶段,此时右线已向前推进超过,对洞口地表处 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/年第期杜菊红,等 平年小间距隧道监控量测分析胎牛删令吟左线进口、罗村口端图地表沉降测点布置图的影响减小。、位于左线拱顶上方地表,此处位置在左洞开

8、挖开挖后进人快速发展期,数值大、速率大,在月后当天就出现了的沉降值,这说明对于左洞来说存在极大的隐患,与地表大沉降所对应的是,左洞护拱出现了裂缝,排水沟出现了裂纹。根据监测结果,施工单位进行了削坡处理。但在后期的沉降监测中,地表处的位移仍处于较大的增长状态,并于月日在连续两天的暴雨后产生大面积滑坡,并将左线已施工隧道结构完全破坏。一一一一一刁一一一卜一一一闷卜一定滑移的时候偏压作用会使破裂面下滑产生偏压推力,挤压隧道和外侧破裂面,边坡塌方对隧道的冲击力很大,易引起隧道塌方。开挖顺序的影响平年隧道施工中按照同常偏压并行隧道的开挖顺序,先进行了处于浅埋侧的右线隧洞,但由于左右线之间在竖向方向上也存

9、在着距离,左线位于右线的左上方位置,右洞的先行开挖一定程度上加大了对左先隧洞的偏压作用。针对平年隧道左右线开挖问题已进行了相关研究,结果表明先开挖左线有利于隧洞施工的整体稳定性。围岩内部位移左线里程处的隧道左边墙处围岩内部位移随时间发展变化情况如图所示。可以看出点的位移值最大,距离临空面越远,其位移值越小。位移与时间的关系符合指数规律拼二。一。一勺,在开挖后天内位移增大,之后位移值逐渐趋于稳定,达到最大值。如处,位移随时间发展的表达式为,一。,其它点也有类似拟合关系。各点的位移最大值基本上都出现在测量天后,之后位移基本稳定没有较大发展。由此可以得出,利用前方数据进行拟合,可以有效地将位移发展规

10、律表现出来,以用于判断位移发展的趋势,指导施工特别是二衬的施作。一一一。一一一点位移拟合曲线一点位移拟合曲线已坷世驻释裂今加冬名时间月一日。习多夕二针仑丫二叭、。,一。一一,一、乙一 一 一 一卜卜一一一人。公卜盆 月峙一一。睁理错彼脚画图地表沉降随时间变化曲线综合分析工程实际情况,引起滑坡及隧道坍塌的原因主要有以下几个方面地层作用罗村口端隧道上方表层残坡积层为黄灰色亚粘土含碎石,表层松散体在工程条件下较易放生滑坡。雨水作用分析位移发展曲线,沉降值突变往往发生在雨水期。由于本地气候决定,夏季多暴雨,雨量大且急。雨水渗人导致土层软化,进一步恶化了坡体的稳定性条件。偏压作用平年隧道属 于典型的偏压

11、小间距隧道,由于地形的非对称性导致作用在隧道断面上的压力不平衡,结构受力不均匀。当边坡产生一时间月一口今今图围岩内部位移发展曲线围岩压力及钢支撑应力围岩压力、钢支撑 内力分析断面选取右线处,随时间发展曲线如图、图所示。围岩压力与钢支撑内力在各点处的变化规律比较相似,在测量初期都是应力增大,特别是拱顶位置处增大 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/地 下 空间 与工程 学 报第卷一拱顶一左拱腰一右拱腰一左拱脚一右拱脚处,最终的围岩压力是负值,而钢支撑相应也是处

12、于受拉状态。围岩压力与钢支撑内力均反映了围岩与结果间的相互作用关系,具有一定的一致性。,决日气必乌只国劲田晚心已时间月一日图围岩压力随时间变化曲线眠面衍刃菊司司之吕只创黛例暴一刀一】别已冬了冬压时间月一日图钢支撑应力随时间变化曲线比值最大后期左侧拱腰、拱脚处的应力经历了压力、支撑力的增大、减小,最终区域相等对于右拱腰结论通过对平年隧道监测数据的分析研究,可得到以下主要结论对于偏压小间距隧道,偏压引起的应力不对称不利于隧道及边的稳定性,当两隧道之间存在竖向距离时,需要对开挖顺序进行具体分析。围岩内部位移随时间发展符合指数规律拜一一“。围岩压力与钢支撑内力在施工过程中都是逐渐调整的过程,相互之间变

13、化有一定的一致性。参考文献【李晓红隧道新奥法及其量测技术【北京科技出版社,兀即嗯【吨。群阮,加伽【王建宇 隧道工程监测和信息化设计原理北京 中国铁道出版社,卿此赔朗刊面,【,肠几耐山【哈盯,抖,一上接第页姚振凯,黄运平,彭立敏 公路连拱隧道工程技术建材,的,一田 北京人民交通出版社以拓,一四,而跳盯叮山,洲拓,一画。,【刘永,宋玉香 浅埋偏压连拱隧道开裂原因及防治措周烨 杨干连拱隧道围岩变形治理技术【西部探施【石家庄铁路职业技术学院学报,以巧,矿工程,一仆一,画叨匕雌加【一出山朋凡过叮哈,巧,一,以拓,一雷洁,刘伟 隧道施工围岩稳定与适时支护【山东 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/