跑馬山隧道進口地表沉降監(jiān)測及穩(wěn)定性評價

宋磊

摘要：隧道監(jiān)控量測技術(shù)作為新奧法施工的核心手段之一，是進行動態(tài)設(shè)計和施工的重要參考依據(jù)，對于判定隧道圍巖穩(wěn)定性和確保施工安全具有重要的指導(dǎo)意義。文章通過對康新高速公路跑馬山隧道進口地表進行沉降監(jiān)測，依據(jù)地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)來判斷圍巖的穩(wěn)定性和初次襯砌支護動態(tài)變化信息，確保隧道安全施工，同時對隧道進口地表穩(wěn)定性進行評價，為二次襯砌的施做時間提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：隧道;監(jiān)控量測;地表沉降;隧道襯砌

中圖分類號：U451 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.13282/jcnki.wccst.2019.08.033

文章編號：1673-4874（2019）08-0121-03

0引言

新奧法隧道施工技術(shù)由于其理論的科學(xué)性，已廣泛應(yīng)用于我國的隧道建設(shè)施工當(dāng)中。隧道監(jiān)控量測技術(shù)作為新奧法施工技術(shù)的核心手段之一，其數(shù)據(jù)是進行隧道動態(tài)設(shè)計和施工的重要參考，是判斷隧道開挖段圍巖與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要依據(jù)。隧道監(jiān)控量測技術(shù)作為隧道施工過程中不可缺少的工序環(huán)節(jié)，通常分為必測項目和選測項目。其中必測項目包括隧道洞內(nèi)外觀測、地表沉降、拱頂下沉、隧道凈空位移變化等;選測項目則包括圍巖壓力、鋼架內(nèi)力、錨桿軸力等。而必測項目必須納入隧道施工過程當(dāng)中，是隧道動態(tài)設(shè)計和高效施工提供重要技術(shù)支撐。選測項目是否納入隧道施工工序中則要依據(jù)設(shè)計和施工要求而定。

1工程監(jiān)測概況

跑馬山隧道位于四川省康定市，是康定至新都橋高速公路的重要組成部分，是內(nèi)地與藏區(qū)互聯(lián)互通的快速大通道。隧道左右線為分離式設(shè)計，起訖里程為K0+715～K9+575，全長8860m，隧道最大埋深約1200m。跑馬山隧道進口位于康定市菜園子村，進口段圍巖主要為殘積碎石土以及強風(fēng)化花崗巖，巖體破碎、結(jié)構(gòu)松散，地表仰坡較陡，坡角約40°～50°。

跑馬山隧道進口左右線之間由于凈距較小，左右線同時施工必將對地表產(chǎn)生重要的影響，因此開展地表沉降監(jiān)測對地表的穩(wěn)定性分析具有重要的意義。地表沉降監(jiān)測通常采用非接觸量測技術(shù)，跑馬山隧道現(xiàn)場監(jiān)測采用高精度全站儀加棱鏡的測試方法。該方法相比于傳統(tǒng)的接觸量測技術(shù)，操作方便，工作效率高，且受外界因素的干擾小。采用高精度全站儀量測地表沉降點坐標(biāo)，通過其高程的變化來判斷沉降點豎向位移量的大小。該方法不僅能夠有效滿足現(xiàn)場施工對地表沉降的監(jiān)測要求，而且對現(xiàn)場測試人員的工作安全更為有利。

為滿足跑馬山隧道進口地表沉降的監(jiān)測要求，在位于隧道洞口外100m左右穩(wěn)定區(qū)域范圍內(nèi)，布設(shè)兩個控制測量點，這兩個控制點均是通過標(biāo)準(zhǔn)水準(zhǔn)點聯(lián)測得到，并獲得兩點的絕對坐標(biāo)。在進行地表沉降監(jiān)測之前，兩個控制點分別作為全站儀設(shè)站過程中的基準(zhǔn)點和后視點。設(shè)站完畢后，利用全站儀測讀每一個監(jiān)測點的坐標(biāo)，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)計算每日的沉降變化量和地表各點累計沉降位移值，用以判斷地表的沉降變形?，F(xiàn)場監(jiān)測采用美國Trimble全站儀，儀器具有0.5”的角精度，儀器誤差滿足監(jiān)測要求。

2監(jiān)測方案

根據(jù)隧道設(shè)計資料和現(xiàn)場施工要求，隧道地表沉降監(jiān)測點的橫向間距布設(shè)需要考慮隧道地形地質(zhì)條件，通常為2～5m，但是對于隧道中軸線上方或者地表有重要建筑物時，地表沉降監(jiān)測點可適當(dāng)加密，同時還可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況適當(dāng)延寬。跑馬山隧道進口根據(jù)現(xiàn)場地形條件，地表共布設(shè)2排沉降監(jiān)測點，每排分別布設(shè)7個，共14個監(jiān)測點，如圖1所示。在隧道進口地表布設(shè)沉降監(jiān)測點時，每個監(jiān)測點均采用挖孔的形式。挖孔能夠有效穿過地表復(fù)噴的混凝土結(jié)構(gòu)層，然后在孔中豎直插入Ф28螺紋鋼筋，最后采用混凝土澆筑挖孔，同時讓混凝土的螺紋鋼筋出露地表，并保證螺紋鋼筋埋設(shè)的穩(wěn)定性。

需要注意的是，隧道在鉆爆開挖過程中，淺埋段的巖體易受到爆破振動的影響，對于現(xiàn)場的監(jiān)控量測工作，量測數(shù)據(jù)應(yīng)具有連續(xù)性和時效性。在監(jiān)測過程中，監(jiān)測人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)及時分析處理和反饋，當(dāng)沉降位移數(shù)據(jù)超過預(yù)警值時，應(yīng)及時告知建設(shè)各方，這樣才能有效的指導(dǎo)施工，防范邊坡失穩(wěn)和隧道內(nèi)部垮塌。

另外，跑馬山隧道進口屬于隧道淺埋地段，隧道開挖采用環(huán)形開挖留核心土法，圍巖級別為V級，由碎石土和強風(fēng)化花崗巖組成，自穩(wěn)能力極差，如果施工方法不當(dāng)，極易造成滑坡、塌方等地質(zhì)災(zāi)害。因此除了及時開展地表沉降監(jiān)控量測，為洞口段的施工提供必要的數(shù)據(jù)支撐外，還應(yīng)加強洞口地表邊坡的巡視，注意觀測進口地表的變化，同時在雨季施工時，對隧道洞口仰坡的巡視頻率要適當(dāng)提高。

3數(shù)據(jù)分析處理

在對跑馬山隧道進口段進行地表注漿和超前管棚施工之后，監(jiān)測人員于2018-04-20在隧道進口段地表按照要求埋設(shè)好沉降觀測點，兩個監(jiān)測斷面里程分別為K0+720、K0+725，其中K0+720斷面布設(shè)1#～7#觀測點，K0+725布設(shè)8#～14#觀測點，2018-04-24完成對所有沉降點的初始讀數(shù)。

K0+720、K0+725斷面從2018-04-24開始監(jiān)測。在隧道開挖過程中，4月24日至5月4日，1#～7#監(jiān)測點地表沉降速率相對較小，此后，隨著開挖掌子面距離監(jiān)測斷面越來越近，地表沉降速率迅速變化，1#～7#點沉降速率在5月10日達到峰值，其中3號監(jiān)測點最大沉降速率為12.7mm/d，如圖2所示，監(jiān)測人員迅速對建設(shè)各方提出預(yù)警，建議加強施工防護措施。8#～14#點的沉降速率在4月24日至5月16日之間基本穩(wěn)定，但是隨著隧道開挖斷面距離監(jiān)測斷面越來越近，沉降速率迅速變化，8#～14#點沉降速率在5月23日達到峰值，12號點沉降速率達到13.4mm/d，如圖3所示。此后，隨著開挖掌子面漸離監(jiān)測斷面，同時隧道初次襯砌的支護效果開始發(fā)揮作用，地表各監(jiān)測點的沉降速率越來越小，各監(jiān)測點沉降速率在6月15日之后逐漸趨于穩(wěn)定。

在地表各監(jiān)測點沉降監(jiān)測過程中，位于隧道拱頂上方的3#、5#、10#、12#點累計沉降位移大于其他監(jiān)測點，其中K0+720斷面的5#點的累計沉降位移達79.6 mm，K0+720斷面的12#點累計沉降位移達86.7mm，均為各斷面累計沉降最大值。在施工過程中，通過地表調(diào)查，發(fā)現(xiàn)位于隧道上方的部分復(fù)噴混凝土開裂。監(jiān)測人員及時反饋監(jiān)測結(jié)果，加強監(jiān)測頻率，施工單位通過及時調(diào)整施工方法，加強襯砌支護，放慢掌子面開挖速率，部分段落通過對圍巖加固補強措施，防止圍巖變形速率持續(xù)擴大，保證隧道施工安全。后續(xù)監(jiān)測中，隨著掌子面開挖遠離監(jiān)測斷面，地表裂縫無明顯擴大趨勢，地表沉降趨于穩(wěn)定。

由于地表沉降監(jiān)控量測對隧道圍巖及襯砌支護結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化信息及時反饋，保證了隧道現(xiàn)場施工的穩(wěn)定和安全，也確保了隧道地表穩(wěn)定。在地表沉降速率無明顯變化且基本穩(wěn)定時，可適時施做隧道進口段的二次襯砌。

4結(jié)語

跑馬山隧道在施工的過程中，采用非接觸式監(jiān)控量測方法對地表沉降進行監(jiān)測，滿足了施工需要，取得了良好的實際應(yīng)用效果，為安全施工提供了重要保障，為進一步優(yōu)化隧道設(shè)計施工參數(shù)提供了數(shù)據(jù)支撐。在后續(xù)的施工過程中，應(yīng)把隧道監(jiān)控量測工作納入施工管理的重要環(huán)節(jié)，通過準(zhǔn)確分析各斷面監(jiān)測數(shù)據(jù)，對于確定隧道開挖過程中圍巖的穩(wěn)定性具有重要意義。