云南监控量测技术在扁担垭隧道施工中的应用

监控量测技术在扁担垭隧道施工中的应用内容提要：在扁担垭隧道施工中重点进行了周边位移收敛和拱顶下沉现场监控量测，并根据监控量测内容和结果，绘制时间－位移曲线，时间－位移速度曲线，判断时间、位移、位移速度的变化的基本规律，并以Boxlucas模型描述该规律，从而了解了围岩的变形和位移情况，保证施工安全。一、工程概述扁担垭隧道地质沿长阳复式背斜北翼延伸，受构造影响较弱，岩体较完整。地质为强至微风化钙质灰岩、页岩。扁担垭隧道不良地质情况主要是三条规模较大的断层带和三组发育不均的裂隙。三条规模较大的断层带依次位于桩号ZK42+865.2（YK42+907.8）、ZK44+033.5（YK44+017.3）、ZK45+577.3（YK45+605）,形状大体一致，走向NE，倾向NW，倾角70～80°。三组发育的裂隙主要是①NNE组，裂隙走向NNE，倾向NW，倾角75～80°；②NNW组，裂隙走向NNW，倾向NE，倾角80°左右；③EW组，走向近东西，倾向N，倾角80°左右。隧道主要穿越Ⅲ、Ⅳ类围岩，多为灯影组灰白色夹灰黑色薄～中厚层白云岩，岩体质量坚硬，围岩稳定性较好，局部有雨淋、涌水和滴水现象。隧道按新奥法组织施工，实施掘进（钻、爆，装、运），喷锚混凝土（拌、运、锚、喷），衬砌（拌、运、灌、捣）等三条机械化作业线，洞口段采用上下台阶开挖，其余地段均采用全断面开挖，光面爆破。二、监控量测实施1、量测目的①了解围岩位移和支护变形的动态，指导合理安排工序，及时修改支护参数，遇到危及施工安全的情况时，为施工决策提供依据，确保工程的安全性、经济性。②定义Boxlucas模型在时间－位移基本方程中各参数的含义，考察此模型在用于评价和指导隧道施工的适宜性。③提供判定围岩和支护系统基本稳定的依据，确定二次模筑混凝土时间。④为今后类似工程积累施工、量测资料。2、分析项目主要对隧道周边位移收敛和拱顶下沉进行量测资料、数据收集整理，绘制时间～位移曲线、时间～位移速度曲线，对趋于稳定的曲线进行回归分析，并建立Boxlucas模型，由此判断围岩的稳定性，并及时与设计、监理协商是否修改支护参数。限①型周边位移收敛船和拱顶下沉纯时间～位移曲偷线。骄②汗周边位移收敛嫂和拱顶下沉践时间～位移速草度曲线。悼③艺运用笨Boxluc魄a磨s材模型对蚕周边位移收敛赵和拱顶下沉进考行获预测华。崭3缺、限量测断面及测裤点布设聚①愚周边位移量测与。膀全隧道基本束为纱Ⅲ击、木IV义类围岩，应周边位移量测遇按葱每抖50m框一个断面德进行迈，每个断面设脾一来条水平测线，析主要量测边墙叛相对位移序，柴主要晨量测略工具为收敛计航。灵②事拱部下沉量测就。用以判断拱中部稳定性，防殿止坍方，量测吼点布置与周边令位移量测相同渠并设置在同一喘断面脸，每个断面拱皮顶部位安设一键个观测点，在遣后面设一个固渴定水准点，用撑精密水准仪量的测出拱部标高揭，计算出拱部锹下沉量。淡4酸、吸Boxluc弹a浙s恩模型张建立①变量确定哈隧道开挖过程车中影响固定断吉面变形的主要绿因素为掌子面州距监控断面的六距离、时间、磨爆破震动等，段本模型主要用背于叮周边位移收敛伴和拱顶下沉的臂定量预测，证定量分析时间稻对位移变形的弹不同影响。在易分析过程中掀简单认为掌子曾面距监控断面常的距离和爆破救震动对不同监昨控断面变形影尾响具有岸相同的变化过集程盗。②模型选取倍时间是影响全周边位移收敛位和拱顶下沉的肚主要因素，采睁用下面的方程胶将时间和位移粮联系起来。答μ亲=a*(以1-ex处p(-b*好t柱))库式中：说μ栽—身位移仆量头(吼mm)碑创t佣—问初测后的音时气间纳(乏天碌)晋傍a苹—桶回归常数（餐位移的极限值给）泉夺b安—建回归常数（绘位移曲线的形灌状正）③参数标定炮在扁担垭隧道稿施工过程中，滋共监控衫了暴3制2尖个断面易（吃Ⅲ晨类）币，取得手周边位移收敛展和拱顶下沉有躁效分析数字据凯5耳4唐组烈。为保证统计巷结果的代表性嫌，对数据离散叶性较大悼不予考虑，最袜终得到者回归常数嫂a笋、寄b损的迅值蜻a丸＝歇22.80里、浴b络＝买－腿0.16乎。诊三、量测数据也整理及分析观对量测数据的莲分析表明，初执期支护后的葡周边位移收敛效和拱顶下沉有摆以下特点：劈①溉根据隧道捐周边位移收敛悟和侍拱顶沉降的量寒测数据，确定搭开挖掌子面在故距离监测断面静5控～判3卧0筐米的范围内，茅位移速率达到液最大，以后逐痕渐趋于稳定。斩②于根据实测位移粘时间曲线，施年作初期支护遥15孩～雄25粪d谨后变形明显减新缓，基本趋于员稳定氧如攻图分1.1抢。锐图解1.累1穷进口左洞滴第量JKZ乘7盯断面位移图荣③兆扁担垭活隧道夜施工以来，裂据夫3须2裤个监控断面量窜测数据显示隧瞒道薯净空变形量叠均馆符合《公路隧肃道施工技术规筹范》所规定的歪允许值。实测挑最大水平位移睬值为配23.7躁mm浩，最大拱顶沉信降量为柳21.50相mm石。倚④荷仰拱混凝土及搞时封闭，能有萄效地控制围岩垫的变形发展及堵变形速度的增好长，如湿图吧1.变2悲，可以看出仰网拱开挖时，拱劣顶下沉速度有连明显的加速，幸周边位移收敛佣变形速度不明客显。仰拱混凝席土浇筑后，楼周边位移收敛骑和拱顶下沉党又基本趋于稳衬定。继图刃1.督2纤进口左洞带第犯JKZ遍7凉断面位移速度林图乏四忧、量测数据赚的应用裙施工过程中，樱根据量测数据记分析结果并结禽合扁担垭隧道弱围岩类别及实破际处理经验，挖依华据傍Boxluc替a牲s用模型建立后所徒得的酿经验毯公式，对围岩川、支护的稳定善性进行判断，放并采取相应的束措施。瓜①恢当位移时间曲开线出现明显反扛常增长，说明身初期支护已经喝失稳，应加强歇观察，并采取玩加强措施。展②例对量测数据每经天整理，对变己形速率明显增垄长的地段，分鬼析变形加剧的芦原因，采取适耍当的措施，确坊保施工人员的栋安全和施工质心量。龟③繁指导二次衬砌蛇施工。匠根据实测位移春时间曲线，施负作初期支护邀15申～够25墙d公后变洞形明显减缓，蓄基本趋于稳定酒，因此二次衬理砌施工一般在脾开挖盐后共20罚～村30握d座以后施工。夺④城对未监控断面绞进行不定期量嘱测，并根克据仆Boxluc原a贫s阅模型判断其稳波定性。如隧道赵进口左洞绳对惠K43+26数5么进行不定期检怜查中发现，初尝次量测后的晒第评7灶天量测眉结果女发现变形求量为龟2蒜9.40mm隙。依被据蕉Boxluc购a授s读模型正常变形即为晋15.36m旬m送，变形增加吸93族%驴，属于不正常泡变化，后对该叛断面进行连续李观察发现变形催速度在加大，码第词9械天发现初期支娱护表面出现裂胁缝，申第甘1环1持天该段发生坍荐方。（由于提励前通知停止前换方工作面施工饥，没有出现人宾员伤亡，但由栗于对分析结果层没有足够的重肝视，造成简易疼掘进蚕台车遭受损毁然）。五、结论程①杆将隧道变形与蔬简单的参柜数拦a幻、居b焦联系起来，使穿我们对隧道变宝形的动态定量扛预测成为可能蕉，为准确预测谜隧道