变形监测技术在卧龙隧道施工中的应用

2018-08-01潘志寿

经纬天地 2018年3期

□ 潘志寿

（甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，甘肃兰州 730000）

0.引言

我国公路隧道越来越多采用复合式衬砌型，变形监测在施工中尤其重要，如果变形在一定的限度之内属于正常现象，一旦超过安全质量指标，就会危及建筑物甚至人员的安全。通过平凉—定西高速公路卧龙隧道施工变形监测，对变形监测数据进行观测分析，及时调整施工方法及作业程序，避免不必要的经济损失和人员的伤亡。

卧龙隧道位于卧龙村和陈家沟村之间，属浅埋松软黄土和弱胶结岩石型长隧道。该地区地下水化学类型为HCO3·SO4-Na型，PH值为7.93～8.64，不含侵蚀性CO2，地下水对混凝土具有结晶类弱腐蚀。该地区地震基本烈度为Ⅷ度，洞口浅埋段Ⅵ为一般黄土，局部泥岩强风化层，多呈饱和状，呈易蠕动的松软结构，围岩极易坍塌变形，受降雨和黄土层孔隙水影响。围岩采用上导坑、台阶式、留核心土的方法进行。因此，对于卧龙隧道施工期间进行变形监测至关重要，对净空水平收敛和拱部下沉量的监测布设间距为10m，拱部沉降和净空水平收敛布设在同一断面上。

1.监测方案设计

1.1 监测仪器的选择

为了保证测量成果准确、可靠，达到精度要求，采用球铰弹簧式，最小读数0.01mm,量测精度±0.06mm，北京申克试验仪器机械厂JSS30型系列数据显示收敛仪，苏州光学仪器厂S3水准仪及双面水准尺，调焦运行差≤1mm。

1.2 观测点位布设

因卧龙隧道土石等级属Ⅳ～Ⅵ级围岩，洞身量测断面间距为10～50m,但对洞口浅埋段Ⅵ级围岩从密布点，间距为10m一个断面布设，对净空水平收敛和拱部下沉量的监测布设在同一断面上。

1.3 监测方法

运用较高精度的水准仪对拱顶沉降观测点进行监测，可测出隧道拱顶各测点的下沉量及其随时间变化情况。水平收敛量测仪器为JSS30型系列数据显示收敛仪，可量测每个断面各个点之间数据（如表1、表2所示）。

2.监测数据处理与成果分析

2.1 监测数据处理

施工期间，由于长期下雨，隧道开挖时，黄土明显水分呈饱和状，在SK244+480处拱顶沉降观测时，明显观测数据下沉量2cm，立即增加监测次数，沉降每次增加，一次衬砌明显出现裂缝，立即停止隧道开挖，及时加固衬砌好的断面。不到一天时间出现掌子面大塌方，并且隧道冒顶。但施工现场人员早就撤离，并没有造成人员伤亡和财产损失。

表1 黄土隧道段施工期间四个月净空位移测定观测数据统计表

采用回归分析法对净空位移收敛数据处理，绘制位移—时间曲线，例如对卧龙隧道上行线进口SK244+450断面净空位移数据绘制（如图1、图2、图3所示）。

表2 监测数据

图1 SK244+450处收敛数据回归分析(DE)

图2 SK244+450处收敛数据回归分析(DF)

图3 SK244+450处收敛数据回归分析(EF)

2.2 监测数据处理及分析

根据上述变形观测数据统计表及回归曲线分析，卧龙隧道进口施工期间，不论净空还是拱顶其沉降量明显逐步变化较大。经过对施工各工序期间监测数据分析：一是每一道工序施工都会引起拱顶下沉及净空收敛量增加，而整体衬砌成环后，拱顶及净空收敛逐渐趋于稳定；二是在一次衬砌施工期间，考虑沉降变形量，预留沉降变形量变化，开挖黄土隧道最好扩大10cm左右，以免二次衬砌厚度不够，增加不必要经济损失和工期延误；三是进口比出口变形量大，原因是进口开工比较迟，刚好是雨季，洞口浅埋段黄土是饱和湿陷性黄土，从而造成开挖衬砌变形量大。