隧道工程监控量测技术的应用.docx

隧道工程监控量测技术的应用
（中水四局朱广琼刘培玉王福鼎）
摘要：根据宝鸡至兰州客运专线十标段苏家川隧道工程监控量测实例，介绍苏家川隧道的现场监控量测工作、量测方法、量测数据处理和分析以及实行监控量测所产生的效果。
关键词：监控量测地表沉降拱顶沉降净空收敛
隧道概况
宝兰客运专线通渭至榆中段苏家川隧道位于定西市安定区，隧道起讫里DK929+205～DK929+964，隧道长759m，为双线隧道，隧道洞深最大埋深55m。苏家川隧道地处黄土高原西北部，东河左岸，黄土梁峁区，地面高程1940～2000m，相对高差20～60m，在水流切割侵蚀作用下冲沟发育，沟深坡陡。隧道洞身均位于直线上，洞内坡度为3‰的单面上坡。
根据设计资料隧道洞身通过的地层主要为第四系上更新统砂质黄土、砾砂、上第三系泥岩，详述如下：
第四系上更新统
1）砂质黄土（Q3eol3）：主要分布于梁顶，浅黄-灰黄色，厚度20-50m，土质均一，颗粒以粉粒为主，土体较疏松，垂直节理发育，虫孔及针状孔隙发育，表层含有植物根系，硬塑，Ⅱ级普通土，δ0=150kPa。
2）砂砾（Q3eol5）：主要分布在隧道进口砂质黄土以下，褐色，厚2-5m，成分以石英、长石为主，中密，潮湿，Ⅰ级松通土，δ0=300kPa。
3）细圆砾土（Q3ol6）：浅灰色，青灰色，厚度1-2m，主要成份为花岗岩、砂岩等，；粒径20-60mm的约占20%，2-20mm的约占60%，其余为砂土充填，浑圆状，中密，饱和，Ⅱ级普通土，δ0=400kPa。
第四系中更新统（Q2）
1）砂质黄土（Q3eol3）：主要分布于上更新统风积砂质黄土层以下，厚度10-20m，灰黄色，土质均一，颗具虫孔及大孔隙，垂直节理发育，潮湿，硬塑，Ⅲ级硬土，δ0=180kPa。
2）砾岩（Q2Pl5）:褐黄色，厚1—5m，成分以石英、长石为主，潮湿饱和，Ⅰ级松通土，δ0=300kPa。
上第三系（N2）
上第三系泥岩（N2Ms）pa；Ⅲ级硬土，δ0=300kPa；完整基岩，Ⅳ级软岩，δ0=400kPa，具若膨胀性。
隧道位于陇西系内旋褶带，隧道洞身通过第四系上更新统砂质黄土，地层稳定，未见明显构造迹象。
苏家川隧道进口、出口均为东河的支沟，平时干涸无水，仅在暴雨季节有暂时性水流，水量一般不大。隧道洞身穿越黄土层，区内地下水主要为黄土孔隙裂隙水，赋存于第四系砂质黄土孔隙裂隙水中，区内降雨量少，地下水受大气降水季节性补给，补给条件有限。地下水对混凝土存在氯盐、硫酸盐及镁盐侵蚀性，侵蚀性等级为L2、H3和H1。
2监控量测目的
现场监控量测是新奥法复合式衬砌设计、施工的核心技术之一，其信息反馈资料是指导施工、动态设计的基础，其主要目的为：
（1）及时掌握、反馈围岩力学动态及稳定程度，支护、衬砌的可靠性等信息，预测可能出现的施工隐患，防患于未然，保障围岩稳定和施工安全。
（2）根据“新奥法”原理，通过围岩量测，确定初期支护和二次衬砌的合理施作时间。
（3）确定支护结构形式，参数和支护时间，掌握支护结构的工作状态；及时修改支护参数，优化施工方案。
（4）积累经验，为施工中调整围岩级别、修改支护措施、变更施工工法方法提供参考依据。
根据设计要求及实际地质情况，苏家川隧道监控量测的项目定为：洞外观察（地质及支护状况观察），隧道周边位移量测（拱顶下沉量测和水平净空收敛量测）。
3量测方法
3.1洞内、外观察
采用肉眼观察、地质素描、地质罗盘量测、数码摄像记录等方法。
(1)洞内观察。通常分为开挖工作面观察和施已施工地段观察2部分，开挖工作面观察在每次开挖后初喷混凝土之前进行1次，当地质情况基本无变化时可每天进行1次，重点观察记录工作面的工程地质与水文情况，并绘制开挖面略图(地质素描)，填写工作面状态记录表及围岩级别判定卡；地质复杂地段留有影像资料，观察中发现围岩条件恶化时立即采取相应处理措施。
开挖工作面地质描述图包括：①地层、岩石分布、岩层走向、倾角，固结
程度、风化及变质程度、软硬程度；②裂隙方向及频率、填充物及性质，断层位置及走向、倾角、破碎程度；③涌水位置及涌水量，塌方位置及形态。
对初期支护完成区段的观察每天至少进行1次。观察内容包括：①锚杆。安装位置及方向；灌浆是否饱满；垫板的松紧状态；②喷射混凝土。厚度及其与围岩密贴情况、裂纹发生位置、种类、宽度及长度；涌水处所及涌水量。③钢架。架设位置是否正确，不得侵入衬砌断面；背后是否与围岩密贴；背后回填不得用土块及干砌片石，应用喷射混凝土填满。
(2)洞外观察
重点在洞口段和洞身浅埋段。常情况下每2天观察1次，特殊情况下如洞口附近施工、雨季时，每天1次。观察内容包括对洞口地表情况、地表沉陷裂缝、边坡及仰坡的稳定、地表水渗透的观察，并做好记录。
3.2地表沉降量测
隧洞明洞段边仰坡开挖前，在隧道出入