围岩量测技术在老鸦峡2#隧道中的应用.doc

围岩量测技术在老鸦峡2#隧道中的应用 摘 要：以实际工程为例，系统地阐述了隧道工程中围岩量测技术的量测方法、注意事项、量测数据的处理，以及围岩稳定性的判别方法；通过施工现场监测，掌握围岩和支护在施工中的力学动态及稳定程度。关键词：隧道工程；围岩量测；方法；数据处理1 工程概况马平高速公路老鸦峡2#隧道是分离式双洞(左右线)单向行驶隧道。隧道出口段地质围岩分为三类：洞口段为类围岩，地质情况为卵石，砂土填充，无胶结，同时存在采空区(在隧道进洞之前已对采空区进行了回填封堵灌浆处理)，易发生大的塌方；紧接类围岩为类围岩，地质情况为石英闪长岩，小节理裂隙发育，局部受风化影响节理裂隙发育；然后是类围岩段，地质情况为石英闪长岩，小节理裂隙发育。整条隧道地下水位于设计高程以下，不发育，隧道开挖最大跨度为155 m，最小为13 m，开挖高度为11 m。2 量测项目根据现场实际情况，进行了以下几项量测：洞内观察，地表下沉量测，拱顶下沉量测，周边收敛量测。3 量测3.1 洞内观察隧道在开挖后要进行地质观察，在支护完成后对已支护地段要进行观察。对开挖的围岩观测包括以下几项：(1)节理裂隙发育程度及方向；(2)开挖工作面的稳定状态，顶板有无坍塌现象；(3)涌水情况：涌水的位置、涌水量、水压等；(4)是否有底板隆起现象。对初期支护段围岩观测主要有以下几项：(1)是否发生锚杆被拉断或垫板脱离围岩现象；(2)喷混凝土是否发生裂隙和剥离或剪切破坏；(3)钢拱架有无被压变形情况。3.2 地表下沉量测地表下沉量测布置在4 B6 B(B主洞室宽)范围，中线附近密些，外侧渐稀。(1)测点埋设：在埋设点挖长、宽、高均为20 mm 的坑，然后放入沉陷测点，测点一般采用25 mm 长、350 mm半圆头钢筋制成。测点四周用混凝土填实。在开挖影响范围以外设置水平基点2个 3个。水平基点埋设方法同上。(2)量测沉陷量计算：使用普通水准仪和水准尺，测出各沉陷量测点的标高，然后按下式计算沉陷量。un=A0-（A基-R后+R前)（1）式中un第n次量测下沉量，mm；A测点初始标高，mm；基水准基点标高，mm；R后第n次量测后视读数，mm；R前第n次量测前视读数，mm。3.3 拱顶下沉在拱顶部位布设一个测点，中线两侧2 m处拱腰部位布置两对称测点，三个点位于一个断面，布设时采用全站仪测放，量测断面的间距为类围岩段10 m，类围岩段15 m，类围岩段20 m，量测间隔时间：1d15d1次/d；16 d1个月1次/2d；1个月3个月1次/周。下沉量计算：un=A-（基-R后+R前)(2)式中un第n次量测下沉量，mm；A测点初始标高，mm；基水准基点标高，mm；R后第n次量测后视读数，mm；R前第n次量测前视读数，mm。华东公路2002年第4期2002年第4期娄奕红，王秉勇：围岩量测技术在老鸦峡2#隧道中的应用3.4 周边位移周边位移量测主要量测两侧边墙收敛值。布设测点如下：在类围岩中，每隔50 m布置一个断面；类、类围岩每隔20 m布设一个断面。每个断面布置3对测点，在楔形体范围内大致布置于上中下，每组两个测点保持在水平位置。4 量测数据的处理采用隧道净空变化值(收敛值)作为信息反馈值。收敛值指隧道周边两测点连线方向上相对位移值，所以必须把它换算成两测点的绝对位移值，换算的方法按几何关系有：(ui-uj)cosAij+(vi-vj)sinAij=Dij(3)式中ui、uj、vi、vji、j两测点绝对位移的水平和垂直分量；Aij连线与水平方向夹角，按逆时针方向为正；D基线ij方向的收敛值。采用一元非线性回归方程。指数方程：u=a(1-e-bt)(4)当量测时间t=t2时，则解得回归系数a=u/(2u1-u2)b=1/tlnu（u-u)(5)当量测时间t2=2t1，则用拉格朗日插值方程求解2t1时的量测值u，然后再用两倍时差求解a、b值，u=(t3-2t1)u2+(2t1-t2)u3/(tt2)(6)得出回归方程后，可以绘出位移时间曲线，得出某一时刻位移速率，从位移时间形态、位移速率与某临界值相比较，确定采用何种支护结构及支护结构施作时间。施工规范中规定隧道周边允许相对位移值(%)如表1。5 围岩稳定性判别标准位移时间曲线的形态，根据岩体的流变特性，岩体破坏前的变形曲线分成三个区段。分别如下。(1)基本稳定区：变形速率不断下降，d2u/dt0时，表明围岩趋于稳定，支护是安全的。(2)过渡区：变形速率长时间保持不变，d2u/dt=0，表明支护要加强同时及时调整施工程序。(3)破坏区：变形速率逐渐增加，d2u/dt0时，曲线出现反弯点，表明围岩已达到危险状态，必须立即停工加固。表1规范规定隧道周边允许相对位移值围岩类别覆盖层厚度(m)小于5050300大于300允许相对位移值010030020050040120015050040120080200020080060160100300注：相对位移值指实测位移值与两测点间距离之比，或拱顶位移实测值与隧道宽度之比；脆性围岩取表中较小值，塑性围岩取表中较大值。6 工程实例根据表2数据计算如下：第1组数据：a=332/(233-39)=4033b=1/10ln33/(39-33)=017u=4033(1-e-017t)du/dt=-4033(-017)e-017t当t=22 d时，du/dt=014 mm/d02 mm/d说明地表达到基本稳定。第2组数据：a=272/(227-32)=33136b=1/10ln27/（32-27)=0168u=33136（-e-0168t)du/dt=-33136(-0168)e-0168t当t=20 d时，du/dt=019 mm/d02 mm/d说明地表达到基本稳定。第3组数据：a=21（21-28)=315b=1/10ln21/(28-21)=011u=315（-e-011t)du/dt=-315(-011)e-011t当t=26 d时，du/dt=019 mm/d02 mm/d说明地表达到基本稳定。第4组数据：a=12（12-13)=139b=1/10ln12/(13-12)=0248u=139（-e-0248t)du/dt=-139(-0248)e-0248t当t=12 d时，du/dt=018 mm/d02 mm/d说明地表达到基本稳定。由以上四组数据可知，当开挖到26 d时，该断面地表达到稳定。工程名称：马平高速公路老鸦峡2#隧道左线观测项目：地表下沉设点里程：Lk 27+5424表2马平高速公路老鸦峡2#隧道左线地表下沉观测情况观测日期测点编号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根据表3数据计算如下：数据处理：a=122/(212-16)=18b=1/10ln12/(16-12)=011u=18(1-e-011t）du/dt=-18(-011)e-011t当t=21 d时，du/dt=0197 mm/d02 mm/d说明围岩达到基本稳定，此时可以进行二衬施工。根据表4数据计算如下：数据处理：a=8012/(2801-892)=904b=1/10ln801/(892-801)=0218u=904(1-e-0218 t)du/dt=-904（-0218）e-0218 td2u/d2 t0表明围岩趋于稳定，支护是安全的。当t=11 d时，du/dt=0179 mm/d02 mm/d说明围岩达到基本稳定，此时可以进行二衬施工。工程名称：马平高速公路老鸦峡2#隧道右线观测项目：拱顶下沉设点里程：Rk 27+538表3马平高速公路老鸦峡2#隧道右线观测情况观测日期测点编号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工程名称：马平高速公路老鸦峡2#隧道右线观测项目：周边收敛设点里程：Rk 27+48826观测时间：2001