《探讨3车道连拱隧道洞口浅埋偏压段施工监控量测及应急处理措施[公路隧道]》由会员分享，可在线阅读，更多相关《探讨3车道连拱隧道洞口浅埋偏压段施工监控量测及应急处理措施[公路隧道]（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、公路隧道 2 0 1 2年第 2期 总第 7 8期 3车道连拱隧道洞 口浅埋偏压段施工监控量测 及应急处理措施 张银金钟 鸣 招 商局 重庆交通科研设计 院有 限公 司重庆4 0 0 0 6 7 摘 要文章介绍广东江肇高速公路 3 车道连拱隧道洞 口浅埋偏压段施工监控量测技术 以及遇到险情时的应 急处理措施 为今后类似大跨度连拱隧道洞口施工监控及应急处理提供借鉴 关键词 连拱隧道监控量测 安全距离应急处理 1 引 言 掌子面 自稳性与开挖断面的大小密切相关 1 高速公路 3车道连拱隧道开挖断面大 设计毛洞开 挖宽度一般在 3 5 m左右 在 中导洞及一侧隧道 已开 挖后 再开挖另一侧隧道时势必
2、会形成一个超大断 面 在此过程中 洞 口围岩 的应力会进行重分布 围 岩的松弛范围会进一步扩大 洞 口围岩及支护结构 的稳定性也将进一 步削弱 如 同 木桶理论 一样 木桶蓄水量的大小取决于最短 的那块板 而隧道的 整体稳定决定 于受力最薄弱环节 在这种情况下 如何通过监测找到影响隧道稳定 的那块 短板 出 现险情如何进行应急处理 都有待于研究 2 监控量测方案 广东省江肇高速公路将军山 5号连拱隧道 以 下简称 该隧道 为双向 6车道 该 隧道起迄桩号 为 K5 8 4 2 5 K5 8 6 2 0 全长 1 9 5 m 隧道建筑限 界为 1 4 5 rex 5 0 m 该隧道位于广东佛 山
3、高 明隆 起区 山体连续 冲沟狭窄 谷坡较陡 属侵蚀低山地 貌 隧址区在山坡分布有第四系全新统坡积物亚粘 土 基岩为砂质板岩及砂岩 地下水为松散岩类孑 L 隙水及层状岩类裂隙水 大气降水为地下水的主要 补给来源 隧道进 口为 V级 浅埋段 K5 8 4 4 3 K5 8 4 8 0 地表左高右低 有偏压现象 该段围岩为亚粘土 和强风化砂质板岩 岩体破碎 呈 碎石状 松散结 构 围岩稳定性差 易坍塌 施工时有滴 水及轻微渗 水现象 隧道进 口段设计毛洞开挖宽度 从连拱 隧 道左洞左边墙到右洞右边墙 为 3 5 5 6 8 m 的超大断 面 采用三导洞法进行开挖 中导洞先行开挖 上下 台阶法 主洞
4、采用 留核心土法 开挖 施工工序见图 1 v缀 岩开挖 变护 序如下 开挖 罚 开 挖 蔺 开挖H l 开摆 V 一拆 除l临 时戈 旒 做仰 垒断萄 l j 圭 衬 图 1 V级 围岩浅埋段施工方案设计图 为及时提供施工所需的围岩稳定程度和支护结 构的受力状态 提高施工效率 修正支护参数 对该 4 0 隧道进行 了施工监控量测 必测项 目包括 地质与 支护情况观察 周边位移量测 拱顶下沉量测 张银金 等 3车道 连拱 隧道 洞 口浅埋偏 压段 施 工监控 量测 及应 急 处理措施 地表下沉量测 锚杆抗拔力 检测 选测项 目包 括 围岩压力量测 围岩内部位移量测 钢支 撑内力量测 钢支撑外力量
5、测 两层支护间压力 量测 部分监测项 目测点布置如图 2 图 3 图 2 洞 口段地表下沉量测断面 图 3 钢支撑 内 外力及围岩压力和两层 间压力断面布置 图 3 监控量测反馈 3 1 险情描述 2 0 0 9年 1 1 月 5臼 该隧道中导涧 左洞左侧壁 及右洞右侧壁均已贯通 中隔墙已浇筑 左洞开挖 部 图 1 掌子面 Z K5 8 4 5 4 右洞开挖 部 图 1 掌 子面 YK5 8 4 8 5 险情发生时左 有洞均在开挖 掌 子面间距离相隔 3 1 m 监测人员发现 K5 8 4 4 3 K5 8 4 6 5 段监测数据出现如下异常情况 1 拱顶下沉变化大 有洞 YK5 8 4 5
6、6断面拱顶下沉速率不断增大 1 1月 1日至 5 日 拱 顶 测 点 沉 降 速 率 最 大 为 5 0 7 mm d 见表 1 图 4 表 1 Y K5 8 4 5 6拱顶沉降 累计值 r t l m 日期 拱 顶 拱顶右侧 备注 2 0 0 9 6 2 6 O 拱顶右侧初测 2 0 0 9 一l O 一3 l O o 拱顶初测 2 00 9 1 o 31 3 8 6 2 9 5 2 0 09 l 1 6 9 9 4 7 3 2 0 09 1 1 2 l 1 6 2 9 4 1 2 0 09 一 3 1 9 2 5 1 3 6 1 日期 拱顶 拱顶右侧 备注 2 0 0 9 1 1 4 2
7、3 2 0 l 7 8 O 2 0 0 9 一 l1 1 5 2 7 2 7 1 8 0 0 速率 mm d 5 0 7 3 3 2 擞璞卞沈羹纯 量翻断面 嬲器 l福覃i l l V母 I 八一 铡 鞋 号 I l f 1 一 台 氅 遴 绷 翠 I i I 1 f嚣 瓣 鸯 积 壮 越 糖 辩 卜 一 爵 嘲 l l l 2 D 卸 o 2 z I 圈 i a a I O 2 0 6 图 4 K5 8十4 5 6拱 顶 沉 变 化 曲线 C 2 地表多处开裂 裂缝发展较快 地表沉降速 率 快 K5 8 4 5 0 埋 深为 8 m 和 K5 8 4 5 5 埋 深为 l m 两地表沉降监测
8、断面沉 降速率大 见表 2 图 5 限 于篇幅 仅列 出 K5 8 4 5 0断面测点 l 5 1 1 月 1日至 5日 最大沉降速率为 9 4 9 mm d 测点越 靠近隧道拱顶 沉降速率越大 且沉降速率呈不断增 大之势 另洞 口仰坡 地表及截水 沟多处开裂 裂缝 不断扩大 喷射混凝土多处开裂和起翘 表 2 K5 8 4 5 0地表沉降 累计值 mi l 1 日期 1测点 2 测点 3测点 4测点 5 测点 备注 2 0 0 9 3 l 5 0 O O O 初测 2 0 0 9 1 一 1 9 4 0 l 6 2 O 2 3 5 2 3 2 9 5 40 1 6 2 0 0 9 1 1 2
9、l 1 1 2 1 9 31 2 9 4 8 4 0 1 5 4 6 6 9 2 0 0 9 一 一 3 1 2 2 l 2 3 O 6 3 6 O 1 4 9 9 8 5 4 92 2 o o c 一 1 1 4 1 3 06 2 8 81 4 5 2 4 6 2 6 6 5 7 4 2 0 09 1 l 5 l 4 8 3 3 5 0 5 5 5 8 4 7 o 8 9 7 4 32 速率 mm d 1 3 6 4 7 1 8 O 8 9 4 9 8 5 4 3 右洞 Y K5 8 4 6 0断面附近左拱部初支表面 出现多条环向裂缝 并有两条延伸至右拱腰 通过 对 YK5 8 4 6 0选
10、测断面钢支撑受力进行计算分析 发现钢支撑受力及变化速率较大 左小右大 受偏压 明显 一右侧大左侧小 最大为 一2 8 1 9 k N 的外力 受压 见表 3 从而导致初支开裂 同岩与喷射混凝 土间接触应力 拱顶 由 1 1月 3日受 压 一 8 3 1 MP a 变 为 1 1月 5 日受 拉 41 公路隧道 2 0 1 2年第 2期 总第 7 8期 酗 蔓 下 i jc 变化曲缱 I 量测断面 毽理 目 l将覃山V号 I 一 二 黼 l 格 e s 0 I 一 e 叫 点 曩 挥 l 8 l 一一 工方 i I 1 5 哪 2 o 们 鼬旺 l妯 l 蚰 l6 o I 龆 o 吖 l 量 主
11、 l 一 60 日 l 2o O 图 5 K5 8 4 5 0地表 下沉变化 曲线 5 6 5 MP a 变化速率为 6 9 8 MP a d 见表 4 说 明 先进洞 由于受后进洞开挖 的影响 围岩应力进行重 分布并产生严重偏压 隧道的稳定受到极大挑战 表 3 Y K5 8 4 6 0钢支撑外 力 KN 日期 左拱腰 拱顶 右拱腰 备 注 2 0 0 9 1 0 2 5 O O O 初测 2 0 09 1 1 1 6 0 2 9 7 7 21 7l 2 0 09 1 1 2 6 6 9 1 0 3 0 23 5 3 2 0 0 9 1 1 3 7 6 4 1 0 8 4 2 5 33 2 0
12、 0 9 一 l 1 4 8 31 1 1 3 7 2 6 6 5 2 0 0 9 1 1 5 7 3 7 一 l 2 1 7 2 8 1 9 速率 k N d 0 3 4 一O 6 0 一 l 6 2 表 4 Y K5 8 4 6 0围岩与喷混凝土接触压 力 MP a 日期 左拱腰 拱顶 右拱腰 备注 2 0 0 9 一l O 一2 5 0 O O 初测 2 0 0 9 1 1 1 3 7 3 一 O O 2 0 0 3 2 0 0 9 1 1 2 3 4 8 2 6 8 o 02 2 0 0 9 11 3 3 4 0 8 3 1 一 o 02 2 0 0 9 1 1 4 3 4 0 1 9
13、 4 一 o 0 2 2 0 0 9 1 1 5 2 9 0 5 6 5 o 0 2 速率 k N a 一0 2 1 1 4 2 O O O 4 中隔墙右翼混凝土部分遭破坏 中隔墙 K5 8 4 4 8 K5 8 4 6 0段右侧顶部混凝 土被压坏 说明中隔墙受力很大 且受严重偏压 中 隔墙很可能由于受力过大有所偏移及变形 但 由于 监测方案中没有对 中隔墙的偏 移及变形实施监测 因而无法得知具体 的偏移及变形量 3 2 险情原 因分析 根据对 K5 8 4 4 3 K5 8 4 6 5段地层岩性 地 42 质条件及支护结构受力 的分析 结合施工状况等情 况 归结起来 隧道 出现异常 的原 因
14、主要有 如下几 点 1 隧道埋深浅 围岩 自稳能力差 K5 8 4 4 3 K5 8 4 6 5段围岩岩性为黄色全风 化 强风化 节理 裂 隙发育 岩体破碎 松散结构 施工时有滴水及轻微渗水现象 围岩完整性及 自稳 性差 同时隧道洞 口埋深很浅 在 1 0 m左右 不能 形成承载拱 1 隧道开挖后容易引起地表下沉 2 左 右洞掌子面问安全距离不够 按照设计要求 左 右洞开挖 部掌子面间隔应 在 5 0 m 以上 但 是 险情 发 生 时两 掌子 面相 差 仅 3 1 m 未按设计的安全距离 5 0 m 进行开挖掘进 导 致接近掌子面上方和前方 的围岩急剧下沉 并 向后 方扩展 从而导致险情发生
15、 3 开挖后形成的临空面大 该隧道采用侧壁导坑法 中导洞 左洞左侧壁及 右洞右侧壁均已贯通 左右洞中部核心土开挖后 形 成的临空面变大 破坏了围岩原有的受力结构 围岩 产生局部应力松驰 应力 的重新分布导致隧道产生 较大沉降 4 左右洞同时开挖 加重了中隔墙 的负荷 左右洞 中部上台阶开挖后 左右洞隧道拱部 以 上的大部分荷载及中隔墙上方的全部荷载集中作用 在中隔墙上 中隔墙承载过重 最终受到破坏 另外 由于隧道地表左高 右低 隧道受偏 压作 用 也是 中隔墙遭破坏的一个重要原因 4 应 急处理 4 1 应急处理方案 1 隧道暂停施工 立即进行加固 具体措施为 左洞进 口在中部核心土上沿纵向每
16、 2 m设立竖 向 I 2 5 a 工字钢支撑 然后 向左 右设立横 向 I 2 5 a工字 钢支撑 通过新增纵向 横向钢支撑与原有侧壁临 时支撑 初期支护形成一个立体支撑体系 以限制隧 道变形速度 实施后效果见图 6 对左 右洞掌子面 进行喷射混凝土封闭 以提高掌子面的自稳能力 洞内裂缝进行喷浆封闭处理 对地表及截水沟开 裂处进行喷浆封闭处理 以防雨水进入 降低隧道稳 定性 2 监测数据稳定后 左洞暂停掘进 右洞先行 开挖 紧急加固后进行加 密监测 待监测 数据稳定一 周后 鉴于右洞掌子面领先左洞 建议有洞先行开挖 张银金等3车道连拱 隧道洞 口浅埋偏压段施工监控量测及应急处理措施 图 6 险情段紧急加 固措施 至安全距离且稳定后再行开挖左洞 如此形成 的临 空面相对较小 嗣岩松弛影响范围也相对较小 中隔 墙承受的荷载也随之减小 开挖时严格遵循 少扰 动 早支护 勤量测 紧封 闭 的原则 同时加强施 T 监控量测 及时反馈 指导施工 4 2 应急处理效果 由于监测反馈及时 并立 即采取措施对 隧道进 行加 固 监测数据逐步稳定 隧道在加 固 1 5日后趋 于稳定 说明应急处理措施险性
