圍巖量測技術(shù)在老鴉峽2#隧道中的應(yīng)用.doc

圍巖量測技術(shù)在老鴉峽2#隧道中的應(yīng)用 摘 要：以實際工程為例，系統(tǒng)地闡述了隧道工程中圍巖量測技術(shù)的量測方法、注意事項、量測數(shù)據(jù)的處理，以及圍巖穩(wěn)定性的判別方法；通過施工現(xiàn)場監(jiān)測，掌握圍巖和支護在施工中的力學(xué)動態(tài)及穩(wěn)定程度。關(guān)鍵詞：隧道工程；圍巖量測；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：洞口段為類圍巖，地質(zhì)情況為卵石，砂土填充，無膠結(jié)，同時存在采空區(qū)(在隧道進洞之前已對采空區(qū)進行了回填封堵灌漿處理)，易發(fā)生大的塌方；緊接類圍巖為類圍巖，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設(shè)計高程以下，不發(fā)育，隧道開挖最大跨度為155 m，最小為13 m，開挖高度為11 m。2 量測項目根據(jù)現(xiàn)場實際情況，進行了以下幾項量測：洞內(nèi)觀察，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)觀察隧道在開挖后要進行地質(zhì)觀察，在支護完成后對已支護地段要進行觀察。對開挖的圍巖觀測包括以下幾項：(1)節(jié)理裂隙發(fā)育程度及方向；(2)開挖工作面的穩(wěn)定狀態(tài)，頂板有無坍塌現(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。對初期支護段圍巖觀測主要有以下幾項：(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)鋼拱架有無被壓變形情況。3.2 地表下沉量測地表下沉量測布置在4 B6 B(B主洞室寬)范圍，中線附近密些，外側(cè)漸稀。(1)測點埋設(shè)：在埋設(shè)點挖長、寬、高均為20 mm 的坑，然后放入沉陷測點，測點一般采用25 mm 長、350 mm半圓頭鋼筋制成。測點四周用混凝土填實。在開挖影響范圍以外設(shè)置水平基點2個 3個。水平基點埋設(shè)方法同上。(2)量測沉陷量計算：使用普通水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺，測出各沉陷量測點的標(biāo)高，然后按下式計算沉陷量。un=A0-（A基-R后+R前)（1）式中un第n次量測下沉量，mm；A測點初始標(biāo)高，mm；基水準(zhǔn)基點標(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，中線兩側(cè)2 m處拱腰部位布置兩對稱測點，三個點位于一個斷面，布設(shè)時采用全站儀測放，量測斷面的間距為類圍巖段10 m，類圍巖段15 m，類圍巖段20 m，量測間隔時間：1d15d1次/d；16 d1個月1次/2d；1個月3個月1次/周。下沉量計算：un=A-（基-R后+R前)(2)式中un第n次量測下沉量，mm；A測點初始標(biāo)高，mm；基水準(zhǔn)基點標(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主要量測兩側(cè)邊墻收斂值。布設(shè)測點如下：在類圍巖中，每隔50 m布置一個斷面；類、類圍巖每隔20 m布設(shè)一個斷面。每個斷面布置3對測點，在楔形體范圍內(nèi)大致布置于上中下，每組兩個測點保持在水平位置。4 量測數(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點連線方向上相對位移值，所以必須把它換算成兩測點的絕對位移值，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兩測點絕對位移的水平和垂直分量；Aij連線與水平方向夾角，按逆時針方向為正；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)量測時間t=t2時，則解得回歸系數(shù)a=u/(2u1-u2)b=1/tlnu（u-u)(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/(tt2)(6)得出回歸方程后，可以繪出位移時間曲線，得出某一時刻位移速率，從位移時間形態(tài)、位移速率與某臨界值相比較，確定采用何種支護結(jié)構(gòu)及支護結(jié)構(gòu)施作時間。施工規(guī)范中規(guī)定隧道周邊允許相對位移值(%)如表1。5 圍巖穩(wěn)定性判別標(biāo)準(zhǔn)位移時間曲線的形態(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，表明圍巖趨于穩(wěn)定，支護是安全的。(2)過渡區(qū)：變形速率長時間保持不變，d2u/dt=0，表明支護要加強同時及時調(diào)整施工程序。(3)破壞區(qū)：變形速率逐漸增加，d2u/dt0時，曲線出現(xiàn)反彎點，表明圍巖已達到危險狀態(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位移值圍巖類別覆蓋層厚度(m)小于5050300大于300允許相對位移值010030020050040120015050040120080200020080060160100300注：相對位移值指實測位移值與兩測點間距離之比，或拱頂位移實測值與隧道寬度之比；脆性圍巖取表中較小值，塑性圍巖取表中較大值。6 工程實例根據(jù)表2數(shù)據(jù)計算如下：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，du/dt=014 mm/d02 mm/d說明地表達到基本穩(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，du/dt=019 mm/d02 mm/d說明地表達到基本穩(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，du/dt=019 mm/d02 mm/d說明地表達到基本穩(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，du/dt=018 mm/d02 mm/d說明地表達到基本穩(wěn)定。由以上四組數(shù)據(jù)可知，當(dāng)開挖到26 d時，該斷面地表達到穩(wěn)定。工程名稱：馬平高速公路老鴉峽2#隧道左線觀測項目：地表下沉設(shè)點里程：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情況觀測日期測點編號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，du/dt=0197 mm/d02 mm/d說明圍巖達到基本穩(wěn)定，此時可以進行二襯施工。根據(jù)表4數(shù)據(jù)計算如下：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，支護是安全的。當(dāng)t=11 d時，du/dt=0179 mm/d02 mm/d說明圍巖達到基本穩(wěn)定，此時可以進行二襯施工。工程名稱：馬平高速公路老鴉峽2#隧道右線觀測項目：拱頂下沉設(shè)點里程：Rk 27+538表3馬平高速公路老鴉峽2#隧道右線觀測情況觀測日期測點編號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#隧道右線觀測項目：周邊收斂設(shè)點里程：Rk 27+48826觀測時間：2001