施家梁隧道监控量测及其应用1

胡百万1,魏清华1,刘　丽2

(1.重庆交通规划勘察设计院,重庆400032;2.重庆交通大学应用技术学院,重庆400042)

摘　要:结合新奥法施工的需要,确定重庆绕城公路北段高速公路施家梁隧道左、右线必测项目和选测项目,介绍了主要的量测方法,同时重点介绍了施家梁隧道与新龙凤铁路施工时相互影响段的监测方法。

关键词:施家梁隧道;新奥法;监控量测;隧道施工

中图分类号:U452　文献标识码:B　文章编号:1004—5716(2007)11—0157—04

　　在我国高速公路隧道建设中,越来越多地采用了新

奥法施工。隧道监控量测作为新奥法的三大核心之一,

对评价隧道施工方法的可行性、设计参数的合理性,了

解隧道施工实际围岩级别及其变形特性等能够提供准

确、及时的依据,对隧道二次衬砌的施作时间具有决定

性意义;因此,它是保障隧道建设成功的重要手段。隧

道监控量测的主要任务应做到提高安全性,修正设计、

指导施工、积累建设经验,并通过对实测数据的现场分

析、处理,及时向施工方、监理方、设计方和业主提供分

析资料,对隧道施工具有重要现实意义。

1　工程概况

施家梁隧道(西部开发省际公路通道重庆绕城公路

北段高速公路)是一座分离式双洞公路隧道,位于重庆

市北碚区施家梁镇与龙风乡境内。右线隧道长4203m

(K43+103～K45+250/K45+250～K47+370.5),左

线隧道长4303m(L K43+107～L K45+250/L K45+

250～L K47+410)。隧隧址区位于川东褶皱束华蓥山

帚状褶皱束之中梁山背斜(观音峡背斜南端)轴部及两

翼,次级构造有白庙子逆断层以及派生出的小褶皱、小

断层、节理裂隙等。

隧址区表层零星覆盖第四系全新统崩坡积层

(Q C+dl

4)、残坡积层(Q el+dl

4

)粘土,下伏岩层为侏罗系中统

新田沟组(J2x),中下统大鞍寨段(J1-2z3)、马鞍山段(J1-2z2)及东岳庙段(J1-2z1),下统珍珠冲组(J1z);三叠系上统须家河组(T3xj)一—六段,中统雷口坡组(T2l),下统嘉陵江组(T1j)一—四段及飞仙关组(T1f)三—四段;岩性主要为泥岩、粉砂质泥岩、砂岩、粉砂岩、灰岩、泥灰岩、白云质灰岩、岩溶角砾岩及钙质泥岩等。2　量测项目及方法

根据施家梁隧道施工的需要,监控量测分为必测项目和选测项目。

(

1)必测项目(台阶法必测项目断面布置见图1):

图1　台阶法必测项目断面布置图

①地质及支护状况观察描述。所用仪器:地质罗盘等;测试目的:岩性、结构面的产状及支护、裂缝的发展的情况。

②拱顶下沉。所用仪器:高精度水准仪,测试目的:及时掌握隧道整体的稳定情况。

③净空收敛。所用仪器:收敛计,测试目的:判断围岩的稳定性,确定二次衬砌的施做时间。

(2)选测项目(断面布置如图2所示):

①浅埋段地表沉降;所用仪器:水准仪;测试目的:与拱顶下沉对比,间接反映隧道的稳定及隧道拱部以上围岩的运动状况(测量范围及测点布置如图3所示)。

②围岩内部位移及锚杆轴力。所用仪器:多点位移计、锚杆计;测试目的:了解隧道围岩的松弛区、位移量及围岩应力分布,为准确判断围岩的变化发展提供数据。监控量测锚杆内部受力状况,判断锚杆的工作状况。

图2　隧道选测项目监控量测断面布置示意图

图3　浅埋段地表下沉量测范围及测点布置示意图

　　③围岩压力(包括围岩与初支之间、初支与二衬之间)。所用仪器:压力盒;测试目的:判断复合式衬砌中围岩载荷大小、判断初期支护与二次衬砌各自分担围岩压力的情况。

④钢支撑内力;所用仪器:钢筋计;测试目的:判断复合式衬砌中围岩载荷大小、判断初期支护与二次衬砌各自分担围岩压力的情况。

⑤支护混凝土内应力。所用仪器:应力计;测试目的:监控量测二次衬砌内应力、喷混凝土层内轴向应力,了解支护衬砌内的受力状态。

⑥地质超前预报。所用仪器:T GP12;测试目的:及时探测掌握隧道掌子面前方是否存在断层破碎带、地下水、溶洞、暗河、煤层采空区等不利地质及其分布位置。

⑦煤层瓦斯压力监测。所用仪器:粘土测压法;测试目的:监测煤层瓦斯压力,推测煤层瓦斯产生岩爆的可能性。

⑧煤层瓦斯浓度监测。所用仪器:便携式瓦斯、监测报警仪;测试目的:控制瓦斯的浓度,以便安全施工。3　施家梁隧道与新龙凤铁路施工时相互影响段监测新建施家梁公路隧道位于遂渝铁路信龙凤隧道上方22m,公路隧道桩号分别为L K44+677～L K44+ 697、K44+710～K44+730,对应铁路桩号为左线D K128+200～D K128+252、右线YD K128+198～YD K128+250,铁路隧道受公路隧道爆破施工的影响范围为:左线D K128+159～D K128+292、右线YD K128+162～YD K128+286,为保证遂渝铁路新龙凤隧道的结构稳定和铁路运营安全,在施家梁隧道施工过程中,在该受影响范围内应对施家梁公路隧道施工爆破的震动速度和新龙凤铁路隧道的变化动态进行监测。

3.1　震动测试

通过最大震动速度测试(测点布置如图4所示),为隧道施工提供爆破测试结果,指导承包人修正爆破参数,以确保施家梁隧道爆破施工对铁路隧道的影响以及铁路隧道导坑的施工对公路隧道的影响,同时确保公路隧道与铁路隧道的安全。通过实测确定起爆段差及相应用炮量,使其位于安全范围内。

3.2　变形监测

图4　铁路隧道震动波测试点布置图

在公路隧道或铁路隧道导坑开挖过程中,铁路隧道

与公路隧道结构之间的相互影响应进行动态监测,其内容主要为结构变形(变形测试点布置如图

5所示)。

图5　铁路隧道变形测试点布置图

3.3　监测过程

(1)对列车时刻表要有充分的了解,在取得铁路部

门的同意下,在火车时间间隙内安排铁路隧道的作业时间。

(2)将震动波传感器按照测试断面要求安装好。(3)当公路隧道开挖到对铁路隧道有影响范围时,开始在公路隧道每次爆破时进行震动波速度测试(测试点为震动影响最大点);同时监测铁路隧道结构变形,在每次爆破后进行量测。

(4)当铁路导坑开挖到对公路隧道有影响范围时,开始在铁路导坑每次爆破时进行震动波速度测试(测试点为震动影响最大点);同时监测公路隧道结构变形,在每次爆破后进行量测。

(5)分析震动波速度和变形结构,提交分析报告。4　断面布置

(1)必测项目:主要为地质及支护状况观察描述、拱

顶下沉、净空收敛。地质及支护状况观察描述每次爆破

后进行,一般按3～6m 描述一次;拱顶下沉及净空收敛一般布置在同一断面,监测断面布设间距为:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩为30～50m ;Ⅳ、Ⅴ级围岩为5～30m ;围岩变化处适当加密,在各类围岩的起始地段增设1～2对,当发生较大涌水时,Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ级围岩量测断面的间距缩小至5～10m 。

(2)选测项目:一般锚杆轴力及围岩内部位移、围岩压力(包括围岩与初支之间、初支与二衬之间)、支护混凝土应力(喷混凝土层内轴向应力、二次衬砌内应力)以及钢支撑内力监测项目布置在同一断面,断面布置原则上Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩需至少布置一个,另根据需要在断层破碎带等地质条件复杂地段布置。

洞口地表下沉监测一般为隧道进出口各设置一处。5　监控量测信息的采集、整理、分析、处理及反馈系统

断面测点布置好后即可通过各种监控量测仪表进行数据的采集工作。现场数据采集工作应有两名专职人员负责,测取的读数记录在预先设计好的原始记录表中,每个数据至少测读两次,同时记录下当时的施工情况,还要监控量测断面距掌子面的距离,及本次监控量测的具体日期和时间,最后原始记录表中要有两名测试人员的签名。每次采集回的数据,测试人员要立即交数据处理员输入计算机进行初步分析处理。为了满足分析数据的需要,参考规范中的要求。6　结束语

(1)已开挖区段L K43+103～L K43+663和K43+107～K43+602段的拱脚周边位移、拱顶下沉结果已呈收敛趋势,大部分测点和日平均变形速率小于0.2mm/d ;当下台阶开始开挖后拱顶下沉量的新变形量约占已发生的总变形量的10～20,说明上台阶开挖施做的初期支护已发挥很大作用。

(2)根据现场量测结果的分析,目前,左右线所测定断面的围岩已呈现稳定和收敛趋势。

(3)隧道左右线地质条件的复杂多变,通过监控量测及时将反馈信息应用于修改支护设计参数和指导隧道施工,确保了隧道施工的安全性和施工工期。

参考文献:

[1]　J TJ042—94公路隧道施工技术规范[S].人民交通出版社,

1995.

[2]　重庆交通规划勘察设计院.重庆外环高速公路北段施家梁

隧道监控方案[R ].重庆市知朗咨询公司,2006.

[3]　重庆交通规划勘察设计院.重庆外环高速公路北段施家梁

隧道监测月报及阶段性报告[R ].重庆市知朗咨询公司,

2006.

达　瓦

(水利水电勘测设计研究院地质所,乌鲁木齐830000)

摘　要:对水利水电工程引水隧洞超前预报的方法和塌方原因及处理作了详细的分析,并对塌方分类、预防和处理措施作了详细论述。针对隧洞施工中发生的塌方问题,提出了“超前临时支护方法”施工处理措施,且对施工处理技术进行简要概述。

关键词:引水隧洞;超前预报塌方;临时支护;预防;处理措施

中图分类号:U456133　文献标识码:B　文章编号:1004—5716(2007)11—0160—03

　　水工引水隧洞开挖断面一般均采用全断面掘进法进行开挖。全断面开挖主要适用于石质坚硬、完整的围岩。但在比较松软的围岩条件下,对于较小的隧洞断面,也不得不采用全断面掘进法。对于比较松软的围岩,特别是Ⅳ类以上围岩,自身稳定性差,隧洞成型很困难,工程实际中要求采用边挖边衬工程措施。尽管如此,在工程施工中常不可避免的发生不同程度的隧洞塌方。本文对水利水电工程隧洞塌方原因作了比较详细的分析,并针对隧洞施工中发生的大塌方问题,提出了“超前临时支撑法”施工处理措施,且对该施工处理技术进行简要概述。

1　超前预报目的

开挖前对地质情况的了解,对于隧洞建设有着十分重要的作用。通过超前预报,及时发现异常情况,预报掌子面前方不良地质体的位置、产状及其围岩结构的完整性与含水的可能性,为正确选择开挖断面、支护设计参数和优化施工方案提供依据,并为预防隧洞可能形成的灾害性事故及时提供信息,使工程单位提前做好施工准备,保证施工安全,同时还可节约大量资金。所以隧洞超前预报对于安全科学施工、提高施工效率、缩短施工周期、避免事故损失、节约投资等具有重大的社会效益和经济效益。2　超前预报内容

(1)不良地质预报及灾害地质预报。

(2)水文地质预报。

(3)断层及其破碎带的预报。

(4)围岩类别及其稳定性预报。

(5)预测隧洞内有害气体含量、成分及动态变化。3　隧洞施工超前预报分类

如何对隧洞施工超前预报合理分类,目前国内外尚未见到系统的分类标准。但超前预报分类的必要性是显而易见的:

①正确的分类是制定有关规程、细则或指南所需要的;

②正确的分类有利于把超前预报纳入施工计划和管理的全过程;

③正确的分类有利于指导科研立题及其管理。

根据隧洞施工超前预报的内容和目的以及实际预报中的作用,结合我国隧洞施工超前预报的客观实际,以下简要介绍隧洞施工超前预报分类的初步设想。3.1　按预报的作用划分

(1)常规预报。

(2)成灾预报。

(3)专门预报。

Monitoring and Application in Shijialiang Tunnel

HU Bai2wan1,WEI Qing2hua1,L IU Li2

(1.Chongqing Comm unication Planning S urvey&Desi gn

I nstitute,Chongqing400032,China;2.College of

A p plied S cience and Technolog y in Chongqing J iaotong

Universit y,Chongqing400042,China)Abstract:Combine the needs of the NA TM construction,the reguired and the optional items of shijialiang tunnel were deter2 mined which is located at the north part of Chongqing highway. The paper introduction the major monitoring&control methods, and also the influence with Shijialiang tunnel and Xinlongfeng railway.

K ey w ords:Shijialiang tunnel;NA TM;monitoring&control; tunnel construction