信息化监控量测在大断面黄土隧道施工中的应用

2015-12-24吴国君

居业 2015年20期

吴国君

(中国中铁一局集团第五工程有限公司，陕西宝鸡721000)

1 工程概况

三元隧道位于甘肃省定西市通渭县。三元隧道地处黄土高原沟壑、梁峁区，地面高程一般为2040～2250 m，区内黄土梁峁起伏，沟壑纵横，自然坡度约20° ～45°之间，隧道顶部沟谷深切多呈“V”字型，山坡上多为风积黄土覆盖，沟心局部基岩裸露，梁顶植被覆盖较差。隧道起讫里程为DK884 +845 ～DK889 +640，全长4795 m，双线隧道，最大埋深约157 m，最小埋深越约8 m。洞身DK888 +520.302 ～DK889 +628.039 段位于半径为R－10004.6 m 的曲线上，其余段落位于直线上。洞身纵坡为18.5‰/4795 m 的单面上坡。隧道进口端上跨何家坡村西北侧乡村公路;出口端下穿天逸公路，且邻近通渭县马营镇，交通较为便利。

2 地层岩性

隧道洞身通过的地层主要为第四系上更新统风积砂(黏)质黄土、冲积砾砂，第三系上、中新统泥岩，华力西期花岗岩及压碎岩。该隧道位于陇西系内旋褶内。工点范围内受区域地质构造作用影响，发育有断层，华力西晚期与上第三系泥岩呈断层接触，地质构造教发育。断层:为逆断层，断层产状:N70°/86°S，断层上、下盘分别为上第三系泥岩、华力西期花岗岩，断层宽度约425 m，断层物质以压碎岩为主。受断层影响，断层两侧岩体较破碎。隧道洞身在DK885 +020 ～+445 附近斜交该断层。

3 信息化监控量测的目的

(1)通过信息化监控量测，及时了解和掌握隧道围岩的动态信息，如隧道围岩受力和变形状态等，以判断衬砌结构和围岩是否稳定和安全，进行信息反馈及预测预报，优化施工组织设计，以指导现场安全施工，确定不同地质条件下合理的开挖方法、支护方式、支护时间，为变更设计，修改支护参数，指导施工第一时间提供直接信息。

(2)通过监控量测数据，反验证预设计和动态设计水平，检查施工质量，总结经验，积累资料，促进隧道建设水平的提高和施工技术的不断发展。

4 测点和测线布设原则

(1)三元隧道进出口地表沉降测点应在隧道开挖前布设。地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程，地表沉降测点横向间距2 ～5 m，在隧道中线附近测点应适当加密，隧道两侧量测范围不小于H0 +B。

(2)周边位移量测每个断面布置约5 个测点。拱顶下沉量测点布置在拱顶上。量测断面间距根据围岩等级和应力变化情况设置(见图1)。

图1 监测布点图

5 信息化监控量测操作原理

(1)三角布点处用Φ16 螺纹钢筋一端用砂浆锚入围岩50 cm 以上，另一端焊接一块长宽厚为20 ×20 ×5 mm 的钢板。

(2)在钢板上贴十字心反射膜片。

(3)全站仪红外线导向，每次量测沉降和收敛时，将镜头的十字心对准反射膜片的十字心进行量测。

(4)全站仪在量测过程中，和蓝牙数据库连接，量测的同时，蓝牙数据库传输量测数据到量测人员手机软件中，软件自动生成(不可更改数据)时间－位移曲线。与此同时，手机软件将该回归分析图及时传输到各级领导手机中，各级领导第一时间掌握隧道各掌子面围岩动态变化情况。

图2 时间－位移图

5 安全数据等级

(1)根据位移变化速率判断围岩状况变形基本稳定应符合下列条件:隧道周边变形速度有明显变缓趋势;拱脚水平相对净空变化速度小于0.2 mm/d，拱顶相对下沉速度小于0.15 mm/d。

(2)根据量测结果及《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》的有关规定，可按“变形管理等级”指导施工。

该方法确保了现场采集数据的真实性和信息反馈的及时性。为及时应对各种突发地质灾害争取了时间，该方法在宝兰隧道施工中得到了广泛的应用。尤其是三元隧道进出口浅埋特殊地质施工段得以成功应用。

6 信息化监控量测在施工中的应用

三元隧道地质结构复杂，进出口地质为湿陷性黄土，开挖后，该段地质沉降量很大，设计最大沉降量15 cm，实际最大沉降量达30 cm。三元进口DK885 +290 ～DK885 +260 共计30 m，按设计预留围岩沉落量，出现初支局部侵限净空最大达10 cm，由于在现场施工中采用了信息化监控量测，及时监测到该变化的存在，施工现场及时进行了初支护更换拱架，保证了该段初支护净空、二衬厚度。