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圍巖量測技術在老鴉峽隧道中的應用

08-22 12:25:43  瀏覽次數:850次  欄目:橋涵工程
標簽:工程設計, 圍巖量測技術在老鴉峽隧道中的應用,http://www.tljciu.live
  婁奕紅1 王秉勇2 (1佛山科學技術學院土木工程與建筑學系,廣東佛山528000;2中鐵西北科學研究院,甘肅蘭州730000) 摘要:以實際工程為例,系統地闡述了隧道工程中圍巖量測技術的量測方法、注意事項、量測數據的處理,以及圍巖穩定性的判別方法;通過施工現場監測,   婁奕紅1 王秉勇2(1佛山科學技術學院土木工程與建筑學系,廣東佛山528000;2中鐵西北科學研究院,甘肅蘭州730000)摘要:以實際工程為例,系統地闡述了隧道工程中圍巖量測技術的量測方法、注意事項、量測數據的處理,以及圍巖穩定性的判別方法;通過施工現場監測,掌握圍巖和支護在施工中的力學動態及穩定程度。關鍵詞:隧道工程;圍巖量測;方法;數據處理1 工程概況馬平高速公路老鴉峽2#隧道是分離式雙洞(左右線)單向行駛隧道。隧道出口段地質圍巖分為三類:洞口段為ⅰ類圍巖,地質情況為卵石,砂土填充,無膠結,同時存在采空區(在隧道進洞之前已對采空區進行了回填封堵灌漿處理),易發生大的塌方;緊接ⅰ類圍巖為ⅲ類圍巖,地質情況為石英閃長巖,小節理裂隙發育,局部受風化影響節理裂隙發育;然后是ⅳ類圍巖段,地質情況為石英閃長巖,小節理裂隙發育。整條隧道地下水位于設計高程以下,不發育,隧道開挖最大跨度為155 m,最小為13 m,開挖高度為11 m。2 量測項目根據現場實際情況,進行了以下幾項量測:洞內觀察,地表下沉量測,拱頂下沉量測,周邊收斂量測。3 量測3.1 洞內觀察隧道在開挖后要進行地質觀察,在支護完成后對已支護地段要進行觀察。對開挖的圍巖觀測包括以下幾項:(1)節理裂隙發育程度及方向;(2)開挖工作面的穩定狀態,頂板有無坍塌現象;(3)涌水情況:涌水的位置、涌水量、水壓等;(4)是否有底板隆起現象。對初期支護段圍巖觀測主要有以下幾項:(1)是否發生錨桿被拉斷或墊板脫離圍巖現象;(2)噴混凝土是否發生裂隙和剝離或剪切破壞;(3)鋼拱架有無被壓變形情況。3.2 地表下沉量測地表下沉量測布置在4 b~6 b(b主洞室寬)范圍,中線附近密些,外側漸稀。(1)測點埋設:在埋設點挖長、寬、高均為20 mm 的坑,然后放入沉陷測點,測點一般采用25 mm 長、350 mm半圓頭鋼筋制成。測點四周用混凝土填實。在開挖影響范圍以外設置水平基點2個 ~3個。水平基點埋設方法同上。(2)量測——沉陷量計算:使用普通水準儀和水準尺,測出各沉陷量測點的標高,然后按下式計算沉陷量。un=a0-(a基-r后+r前)(1)式中un——第n次量測下沉量,mm;a0——測點初始標高,mm;a基——水準基點標高,mm;r后——第n次量測后視讀數,mm;r前——第n次量測前視讀數,mm。3.3 拱頂下沉在拱頂部位布設一個測點,中線兩側2 m處拱腰部位布置兩對稱測點,三個點位于一個斷面,布設時采用全站儀測放,量測斷面的間距為ⅰ類圍巖段10 m,ⅲ類圍巖段15 m,ⅳ類圍巖段20 m,量測間隔時間:1d~15d1次/d;16 d~1個月1次/2d;1個月~3個月1次/周。下沉量計算:un=a0-(a基-r后+r前)(2)式中un——第n次量測下沉量,mm;a0——測點初始標高,mm;a基——水準基點標高,mm;r后——第n次量測后視讀數,mm;r前——第n次量測前視讀數,mm。華東公路2002年第4期2002年第4期婁奕紅,王秉勇:圍巖量測技術在老鴉峽2#隧道中的應用3.4 周邊位移周邊位移量測主要量測兩側邊墻收斂值。布設測點如下:在ⅳ類圍巖中,每隔50 m布置一個斷面;ⅰ類、ⅲ類圍巖每隔20 m布設一個斷面。每個斷面布置3對測點,在楔形體范圍內大致布置于上中下,每組兩個測點保持在水平位置。4 量測數據的處理采用隧道凈空變化值(收斂值)作為信息反饋值。收斂值指隧道周邊兩測點連線方向上相對位移值,所以必須把它換算成兩測點的絕對位移值,換算的方法按幾何關系有:(ui-uj)cosaij+(vi-vj)sinaij=dij(3)式中ui、uj、vi、vj——i、j兩測點絕對位移的水平和垂直分量;a——ij連線與水平方向夾角,按逆時針方向為正;d——基線ij方向的收斂值。采用一元非線性回歸方程。指數方程:u=a(1-e-bt)(4)當量測時間t1=t2時,則解得回歸系數a=u21/(2u1-u2)b=1/tln[u1/(u2-u1)](5)當量測時間t2=2t1,則用拉格朗日插值方程求解2t1時

www.tljciu.live的量測值u,然后再用兩倍時差求解a、b值,u=[(t3-2t1)u2+(2t1-t2)u3]/(t3t2)(6)得出回歸方程后,可以繪出位移時間曲線,得出某一時刻位移速率,從位移時間形態、位移速率與某臨界值相比較,確定采用何種支護結構及支護結構施作時間。施工規范中規定隧道周邊允許相對位移值(%)如表1。5 圍巖穩定性判別標準位移——時間曲線的形態,根據巖體的流變特性,巖體破壞前的變形曲線分成三個區段。分別如下。(1)基本穩定區:變形速率不斷下降,d2u/dt<0時,表明圍巖趨于穩定,支護是安全的。(2)過渡區:變形速率長時間保持不變,d2u/dt=0,表明支護要加強同時及時調整施工程序。(3)破壞區:變形速率逐漸增加,d2u/dt>0時,曲線出現反彎點,表明圍巖已達到危險狀態,必須立即停工加固。表1規范規定隧道周邊允許相對位移值圍巖類別〖〗覆蓋層厚度(m)小于50〖〗50~300〖〗大于300允許相對位移值ⅳ〖〗010~030〖〗020~050〖〗040~120ⅲ〖〗015~050〖〗040~120〖〗080~200ⅱ〖〗020~080〖〗060~160〖〗100~300注:①相對位移值指實測位移值與兩測點間距離之比,或拱頂位移實測值與隧道寬度之比;②脆性圍巖取表中較小值,塑性圍巖取表中較大值。6 工程實例根據表2數據計算如下:第1組數據:a=332/(2×33-39)=4033b=1/10ln[33/(39-33)]=017u=4033×(1-e-017t)du/dt=-4033×(-017)e-017t當t=22 d時,du/dt=014 mm/d<02 mm/d說明地表達到基本穩定。第2組數據:a=272/(2×27-32)=33136b=1/10ln[27/(32-27)]=0168u=33136×(1-e-0168t)du/dt=-33136×(-0168)e-0168t當t=20 d時,du/dt=019 mm/d<02 mm/d說明地表達到基本穩定。第3組數據:a=212/(2×21-28)=315b=1/10ln[21/(28-21)]=011u=315×(1-e-011t)du/dt=-315×(-011)e-011t當t=26 d時,du/dt=019 mm/d<02 mm/d說明地表達到基本穩定。第4組數據:a=122/(2×12-13)=139b=1/10ln[12/(13-12)]=0248u=139×(1-e-0248t)du/dt=-139×(-0248)e-0248t當t=12 d時,du/dt=018 mm/d<02 mm/d說明地表達到基本穩定。由以上四組數據可知,當開挖到26 d時,該斷面地表達到穩定。工程名稱:馬平高速公路老鴉峽2#隧道左線觀測項目:地表下沉設點里程:lk 27+5424表2馬平高速公路老鴉峽2#隧道左線地表下沉觀測情況觀測日期〖〗測點編號1〖〗2〖〗3〖〗4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)2001-06-11〖〗1 876321〖〗0〖〗1 876529〖〗0〖〗1 876.758〖〗0〖〗1 876214〖〗02001-06-12〖〗1 876318〖〗3〖〗1 876527〖〗2〖〗1 876756〖〗2〖〗1 876213〖〗12001-06-13〖〗1 876315〖〗6〖〗1 876525〖〗4〖〗1 876753〖〗5〖〗1 876212〖〗22001-06-14〖〗1 876310〖〗11〖〗1 876524〖〗5〖〗1 876751〖〗7〖〗1 876209〖〗52001-06-15〖〗1 876308〖〗13〖〗1 876521〖〗8〖〗1 876750〖〗8〖〗1 876208〖〗62001-06.16〖〗1 876306〖〗15〖〗1 876520〖〗9〖〗1 876748〖〗10〖〗1 876206〖〗82001-06-17〖〗1 876301〖〗20〖〗1 876515〖〗14〖〗1 876743〖〗15〖〗1 876205〖〗92001-06-18〖〗1 876298〖〗23〖〗1 876511〖〗18〖〗1 876741〖〗17〖〗1 876203〖〗112001-06-19〖〗1 876294〖〗27〖〗1 876508〖〗21〖〗1 876739〖〗19〖〗1 876202〖〗122001-06-20〖〗1 876288〖〗33〖〗1 876502〖〗27〖〗1 876737〖〗21〖〗1 876202〖〗122001-06-21〖〗1 876286〖〗35〖〗1 876501〖〗28〖〗1 876736〖〗22〖〗1 876202〖〗122001-06-22〖〗1 876285〖〗36〖〗1 876501〖〗28〖〗1 876735〖〗23〖〗1 876202〖〗122001-06-23〖〗1 876285〖〗36〖〗1 876501〖〗28〖〗1 876734〖〗24〖〗1 876202〖〗122001-06-24〖〗1 876285〖〗36〖〗1 876500〖〗29〖〗1 876733〖〗25〖〗1 876202〖〗122001-06-25〖〗1 876284〖〗37〖〗1 876500〖〗29〖〗1 876733〖〗25〖〗1 876202〖〗122001-06-26〖〗1.876284〖〗37〖〗1 876499〖〗30〖〗1 876732〖〗26〖〗1 876202〖〗122001-06-27〖〗1 876284〖〗37〖〗1 876499〖〗30〖〗1 876732〖〗26〖〗1 876201〖〗132001-06-28〖〗1 876283〖〗38〖〗1 876498〖〗31〖〗1 876731〖〗27〖〗1 876201〖〗132001-06-29〖〗1 876283〖〗38〖〗1 876498〖〗31〖〗1 876731〖〗27〖〗1 876201〖〗132001-06-30〖〗1 876282〖〗39〖〗1 876497〖〗32〖〗1 876730〖〗28〖〗1 876201〖〗132001-07-01〖〗1 876282〖〗39〖〗1 876497〖〗32〖〗1 876730〖〗28〖〗1 876201〖〗132001-07-02〖〗1 876282〖〗39〖〗1 876497〖〗32〖〗1 876729〖〗29〖〗1 876201〖〗132001-07-03〖〗1 876281〖〗40〖〗1 876497〖〗32〖〗1 876729〖〗29〖〗1 876201〖〗13根據表3數據計算如下:數據處理:a=122/(2×12-16)=18b=1/10ln[12/(16-

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