淺談公路隧道與鐵路隧道交叉段落的施工監(jiān)控量測(cè)方案

1、淺談公路隧道與鐵路隧道交叉段落施工的監(jiān)控量測(cè)方案摘要：文章主要介紹了寨頭隧道上跨向莆鐵路三條隧道，在應(yīng)用微震控制爆破技術(shù)施工的過程中，所采用的監(jiān)測(cè)量控方案工作原理、方法及內(nèi)容等。關(guān)鍵詞：隧道，上跨，監(jiān)控，量測(cè)1 交叉段落的概況寨頭隧道與向莆鐵路三條隧道交叉，寨頭隧道上跨向莆鐵路城峰隧道，交叉段落為：左線ZK37+362ZK37+451，長89米，右線YK37+408YK37+482，長74米。左線與三條鐵路交叉點(diǎn)樁號(hào)分別為：ZK37+362（距鐵路隧道拱頂26m）、ZK37+417（距鐵路隧道拱頂23.4m）、ZK37+451（距鐵路隧道拱頂26m）；右洞交叉點(diǎn)樁號(hào)分別為：YK37+408（距

2、鐵路隧道拱頂22.2m）、YK37+450（距鐵路隧道拱頂19.1m）、YK37+482（距鐵路隧道拱頂21.6m），最小高差19.1米。寨頭隧道右洞與城峰2#隧道交叉段落最小凈距為19.1m，寨頭隧道已開挖一定的深度，設(shè)計(jì)交叉段落隧道長度約100m采用微震控制爆破技術(shù)進(jìn)行施工，以確保向莆鐵路城峰隧道不受爆破震動(dòng)的不利影響。1.1工程地質(zhì)情況該段圍巖主要為III級(jí)、IV級(jí)和V級(jí)圍巖，主要工程地質(zhì)情況為：（1）該隧址區(qū)地圍巖為風(fēng)化流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r，巖體較破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育，較堅(jiān)硬巖。（2）根據(jù)施工圖中地質(zhì)說明，呈鑲嵌破裂結(jié)構(gòu)，在開挖過程中地下水可能多呈淋雨?duì)?、點(diǎn)滴狀，側(cè)壁基本穩(wěn)定，拱頂無支護(hù)時(shí)

3、易產(chǎn)生塌方、掉塊。1.2交叉段的開挖爆破方案針對(duì)寨頭隧道與向莆鐵路城峰隧道相交叉最近僅19.1m的狀況，設(shè)計(jì)交叉段落隧道長度約100m采用微震控制爆破技術(shù)進(jìn)行施工，以盡量減小爆破震動(dòng)對(duì)鐵路隧道的影響，以確保隧道施工安全及確保向莆鐵路城峰隧道不受爆破震動(dòng)的不利影響。2、 監(jiān)測(cè)及評(píng)估內(nèi)容與方法針對(duì)工程實(shí)際情況，本項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)及評(píng)估內(nèi)容及采取的方法如下：（1）寨頭隧道穿越段施工前，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查初步，確認(rèn)穿越段向莆鐵路城峰隧道的結(jié)構(gòu)健康狀況（即是否有既有病害）；（2）按照爆破安全規(guī)程（GB6722-2003），初步分析施工爆破方案對(duì)向莆鐵路城峰隧道的影響程度；（3）穿越段施工期間，對(duì)向莆鐵路城峰隧道進(jìn)行

4、監(jiān)控量測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括： 爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)； 表面應(yīng)變監(jiān)測(cè)； 變形監(jiān)測(cè)，包括拱頂下沉、收斂變形、墻基沉降；（4）施工結(jié)束后，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，施工前調(diào)查結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)有無新增隧道病害。3、隧道病害的調(diào)查方案鐵路隧道病害指襯砌混凝土由于物理或化學(xué)等原因引起的襯砌混凝土開裂、漏水、腐蝕、疏松、表面脫落或掉塊等現(xiàn)象。向莆鐵路城峰隧道為剛完成主體結(jié)構(gòu)的建設(shè)期鐵路隧道。病害調(diào)查主要針對(duì)以下兩點(diǎn)：（1）既有裂縫；（2）表面滲漏水；4、爆破對(duì)隧道影響分析工況寨頭隧道與向莆鐵路三條隧道交叉，寨頭隧道上跨向莆鐵路城峰隧道，根據(jù)交叉位置，寨頭隧道在上跨過程中，穿越III級(jí)、IV級(jí)、V級(jí)圍巖段，需分析這三個(gè)圍巖段的爆破

5、參數(shù)對(duì)城峰1#、2#、3#隧道的影響。（1）城峰1#隧道，3種工況（分別為寨頭隧道III級(jí)、IV級(jí)、V級(jí)圍巖段爆破對(duì)其影響）；（2）城峰2#隧道，3種工況（分別為寨頭隧道III級(jí)、IV級(jí)、V級(jí)圍巖段爆破對(duì)其影響）；（3）城峰3#隧道，3種工況（分別為寨頭隧道III級(jí)、IV級(jí)、V級(jí)圍巖段爆破對(duì)其影響）。共計(jì)9種工況。5、隧道監(jiān)測(cè)方案本項(xiàng)目監(jiān)測(cè)具體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及要求見下表。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目表編號(hào)項(xiàng)目名稱儀器設(shè)備或方法要求及目的1爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)爆破震動(dòng)記錄儀實(shí)施過程中，只監(jiān)測(cè)影響最大的隧道（距離寨頭放炮位置最近），達(dá)到以下目的：（1）最大震動(dòng)斷面發(fā)生的位置和方向監(jiān)測(cè)；（2）爆破地震波衰減規(guī)律觀測(cè)；（3）爆破地震效

6、應(yīng)跟蹤監(jiān)測(cè)。2周邊收斂量測(cè)高精度全站儀根據(jù)位移、收斂狀況、斷面變形狀態(tài)等判斷周邊圍巖體及襯砌的穩(wěn)定性。3拱頂下沉量測(cè)高精度全站儀監(jiān)視隧道拱頂下沉，了解斷面的變形狀態(tài)，判斷隧道拱頂襯砌的穩(wěn)定性。4墻基沉降觀測(cè)高精度全站儀在左右墻基對(duì)稱布置沉降觀測(cè)點(diǎn)，根據(jù)下沉位移量判定隧道左右側(cè)是否存在橫向不均勻沉降。5二襯應(yīng)變量測(cè)混凝土表面應(yīng)變計(jì)了解隧道二襯應(yīng)變狀態(tài)，判斷二襯混凝土受張拉狀況。5.1 爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)方案（一）監(jiān)測(cè)儀器及系統(tǒng)原理傳統(tǒng)爆破測(cè)試工作量大、測(cè)試方式較落后、現(xiàn)場(chǎng)布線困難、數(shù)據(jù)處理較復(fù)雜。本項(xiàng)目采用3臺(tái)爆破震動(dòng)記錄儀（其中1臺(tái)備用），可同時(shí)監(jiān)測(cè)2個(gè)點(diǎn)的爆破震動(dòng)信號(hào)，每個(gè)點(diǎn)布置3個(gè)速度傳感器，其

7、中垂直速度傳感器1個(gè)，水平速度傳感器2個(gè)。采用四川拓普測(cè)控科技有限公司生產(chǎn)的UBOX-20016震動(dòng)信號(hào)自記儀。儀器需具有對(duì)地震波、機(jī)械震動(dòng)和各種沖擊信號(hào)進(jìn)行記錄、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果輸出、顯示打印、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的便攜式儀器的功能。當(dāng)傳感器把爆破的地震波速度轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，通過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，記錄到儀器中的存儲(chǔ)器里，測(cè)試完成后由數(shù)據(jù)線傳送到計(jì)算上，由計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，最后以報(bào)告的形式輸出到打印機(jī)或者存儲(chǔ)到硬盤。爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)流程見下圖所示。爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)流程（二）測(cè)點(diǎn)布置方案爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)圖寨頭隧道與向莆鐵路三條隧道交叉，寨頭隧道上跨向莆鐵路城峰隧道，根據(jù)交叉位置，向莆鐵路城峰各隧

8、道受爆破影響相對(duì)較大的具體里程為：（1）城峰1#隧道，DK490+220.19DK490+265.34，實(shí)施過程中，只監(jiān)測(cè)影響最大的隧道（距離寨頭放炮位置最近），擬布設(shè)6個(gè)變形監(jiān)測(cè)斷面；（2）城峰2#隧道，F(xiàn)DK490+198.2FDK490+233.9，實(shí)施過程中，只監(jiān)測(cè)影響最大的隧道（距離寨頭放炮位置最近），擬布設(shè)6個(gè)變形監(jiān)測(cè)斷面；（3）城峰3#隧道，YDK490+380.95YDK490+417.5，實(shí)施過程中，只監(jiān)測(cè)影響最大的隧道（距離寨頭放炮位置最近），擬布設(shè)6個(gè)變形監(jiān)測(cè)斷面；合計(jì)布設(shè)18個(gè)變形監(jiān)測(cè)斷面。5.2 變形監(jiān)測(cè)（一）周邊收斂量測(cè)（1）量測(cè)內(nèi)容隧道周邊收斂量測(cè)，是量測(cè)隧道內(nèi)壁

9、相對(duì)位移的變化。（2）量測(cè)方法在監(jiān)測(cè)斷面拱頂和邊墻量測(cè)，布置三個(gè)測(cè)點(diǎn)，考慮到現(xiàn)場(chǎng)的可操作性，用高精度全站儀（要求誤差小于0.5mm）讀取每?jī)牲c(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算測(cè)點(diǎn)連線方向的相對(duì)位移。（3）測(cè)試儀器高精度全站儀、反射片等。（二）拱頂下沉量測(cè)（1）量測(cè)內(nèi)容拱頂下沉量測(cè)對(duì)隧道拱頂測(cè)點(diǎn)的沉降位移值進(jìn)行量測(cè)，是相對(duì)于假定不動(dòng)點(diǎn)的位移。（2）量測(cè)方法在每個(gè)量測(cè)斷面的拱頂中心埋設(shè)一個(gè)掛鉤，然后在掛鉤上纏繞膠布，再在膠布上粘貼全站儀反射貼片，用全站儀讀取數(shù)據(jù)。（3）測(cè)試儀器（三）墻基沉降觀測(cè)（1）量測(cè)內(nèi)容、量測(cè)方法:在左右墻基對(duì)稱布置沉降觀測(cè)點(diǎn)，用高精度全站儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)下沉位移量判定隧道是否存在不均勻沉降。（2

10、）量測(cè)儀器全站儀、反射片等。（四）測(cè)點(diǎn)布設(shè)及監(jiān)測(cè)斷面間距測(cè)點(diǎn)詳細(xì)布置圖如下圖所示。注：由于鐵路隧道最不利變形點(diǎn)在邊墻中部，采用收斂計(jì)量測(cè)不具備可操作性，故變形監(jiān)測(cè)統(tǒng)一采用高精度全站儀監(jiān)測(cè)。變形測(cè)點(diǎn)布設(shè)圖寨頭隧道與向莆鐵路三條隧道交叉，寨頭隧道上跨向莆鐵路城峰隧道，根據(jù)交叉位置，向莆鐵路城峰隧道變形測(cè)點(diǎn)布置具體里程為：（1）城峰1#隧道，DK490+210DK490+270，每10米布設(shè)一個(gè)斷面，共布設(shè)7個(gè)變形監(jiān)測(cè)斷面；（2）城峰2#隧道，F(xiàn)DK490+190FDK490+240，每10米布設(shè)一個(gè)斷面，共布設(shè)6個(gè)變形監(jiān)測(cè)斷面；（3）城峰3#隧道，YDK490+370YDK490+420，每10米

11、布設(shè)一個(gè)斷面，共布設(shè)6個(gè)變形監(jiān)測(cè)斷面；合計(jì)布設(shè)19個(gè)變形監(jiān)測(cè)斷面。5.3 襯砌表面應(yīng)變監(jiān)測(cè)方案（1）量測(cè)內(nèi)容二襯應(yīng)變量測(cè)對(duì)二襯混凝土應(yīng)變的量測(cè)，判斷二襯混凝土受張拉狀況。（2）量測(cè)方法在監(jiān)測(cè)斷面的拱頂及兩側(cè)安裝三個(gè)混凝土應(yīng)變計(jì)，采集數(shù)據(jù)，量測(cè)混凝土應(yīng)變隨時(shí)間的變化。（3）量測(cè)儀器混凝土應(yīng)變計(jì)、頻率計(jì)等。（4）測(cè)點(diǎn)布設(shè)及監(jiān)測(cè)斷面間距測(cè)點(diǎn)詳細(xì)布置圖如下圖所示。應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布設(shè)圖寨頭隧道與向莆鐵路三條隧道交叉，寨頭隧道上跨向莆鐵路城峰隧道，根據(jù)交叉位置，向莆鐵路城峰隧道應(yīng)變監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置具體里程為：（1）城峰1#隧道，DK490+210DK490+270，每20米布設(shè)一個(gè)斷面，共布設(shè)4個(gè)襯砌表面應(yīng)變監(jiān)測(cè)斷面

12、；（2）城峰2#隧道，F(xiàn)DK490+190FDK490+240，每20米布設(shè)一個(gè)斷面，共布設(shè)3個(gè)襯砌表面應(yīng)變監(jiān)測(cè)斷面；（3）城峰3#隧道，YDK490+370YDK490+420，每20米布設(shè)一個(gè)斷面，共布設(shè)3個(gè)襯砌表面應(yīng)變監(jiān)測(cè)斷面；合計(jì)布設(shè)10個(gè)襯砌表面應(yīng)變監(jiān)測(cè)斷面。其中單線隧道布置3個(gè)表面應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，復(fù)線隧道布置5個(gè)表面應(yīng)變測(cè)點(diǎn)。6.預(yù)警及反饋機(jī)制由于隧道工程地質(zhì)變化復(fù)雜，應(yīng)通過實(shí)測(cè)成果進(jìn)行反饋，實(shí)時(shí)指導(dǎo)施工。調(diào)整調(diào)整施工方案分析評(píng)估是爆破開挖是否超過規(guī)定限值：（1）允許震速（2）累計(jì)變形量（3）混凝土應(yīng)變值現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)是向莆鐵路隧道有無新增裂縫否無結(jié)束現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)反饋流程圖具體控制指標(biāo)如下：（1）

13、對(duì)爆破實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)管理，當(dāng)振速達(dá)到6cm/s時(shí)實(shí)行預(yù)警，達(dá)到8cm/s時(shí)實(shí)行報(bào)警，達(dá)到10cm/s時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整爆破方案。（2）當(dāng)變形日變化量超過1mm/d，累計(jì)變形量超過2mm進(jìn)行預(yù)警。（3）當(dāng)混凝土表面應(yīng)變達(dá)到混凝土極限承載力的80%時(shí)，進(jìn)行預(yù)警，達(dá)到100%進(jìn)行報(bào)警。（4）向莆鐵路隧道襯砌出現(xiàn)新增裂縫，直接報(bào)警。7結(jié)束語寨頭隧道上跨向莆鐵路城峰隧道，寨頭隧道在開挖過程中采用微震控制爆破技術(shù)進(jìn)行施工，并在穿越段施工期間，對(duì)向莆鐵路城峰隧道制定并進(jìn)行了爆破震動(dòng)、表面應(yīng)變、拱頂下沉、收斂變形、墻基沉降等一系列周密且合理的監(jiān)測(cè)量控。通過量測(cè)，及時(shí)對(duì)寨頭隧道穿越向蒲鐵路隧道的區(qū)段提供了預(yù)報(bào)，為我單位及時(shí)調(diào)整開挖爆破及支護(hù)參數(shù)提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。有效的確保向了莆鐵路城峰隧道不受爆破震動(dòng)的危害，確保了工程質(zhì)量和提高社會(huì)效益。目前，寨頭隧道已成功穿越向蒲鐵路三條隧道，并未對(duì)向蒲鐵路城峰隧道造成任何爆破震動(dòng)的危害。施工實(shí)踐