余凡凡 郭夢(mèng)澤

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摘要：現(xiàn)階段，連拱隧道引起的滑坡災(zāi)害不僅嚴(yán)重威脅到工程施工現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，也會(huì)造成隧道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫或者是破壞，嚴(yán)重的時(shí)候甚至?xí)拐麄€(gè)工程報(bào)廢，從而造成難以挽回的經(jīng)濟(jì)損失。因此，需要對(duì)連拱隧道的邊坡變形情況實(shí)施合理的三維監(jiān)測(cè)。本文就連拱隧道邊坡的三維變形現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作展開(kāi)詳細(xì)論述。

關(guān)鍵詞：連拱隧道邊坡；三維變形；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

目前，連拱隧道通常情況下應(yīng)用在中隧道、短隧道以及線路接線位置，在進(jìn)山與出山的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)諸多的隧道邊坡問(wèn)題。比如：因連拱隧道的跨度相對(duì)較大以及靠坡近，在進(jìn)山的過(guò)程中仰坡以及側(cè)向邊坡受到地形影響相對(duì)較大時(shí)遇到的邊坡問(wèn)題。連拱隧道的實(shí)際開(kāi)挖斷面相對(duì)較大以及工法相對(duì)復(fù)雜時(shí)或者采用鉆爆法進(jìn)行施工中振動(dòng)對(duì)于邊坡造成的擾動(dòng)，從而大大削弱了巖體的抗剪性時(shí)都會(huì)產(chǎn)生一定的邊坡問(wèn)題。因此，對(duì)連拱隧道的邊坡實(shí)施有效的三維監(jiān)測(cè)是非常必要的。

一、連拱隧道邊坡的三維變形監(jiān)測(cè)方法研究

為了更好的監(jiān)測(cè)隧道邊坡的具體變形情況，需要在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施科學(xué)化的三維變形監(jiān)測(cè)，總共布置了十二個(gè)測(cè)點(diǎn)，如圖1所示，設(shè)定不動(dòng)的參考點(diǎn)，并利用全站儀有效讀取邊坡變形三維數(shù)據(jù)。具體的坐標(biāo)系設(shè)置情況是：X方向以上的行線行車方向設(shè)定為正，而Y方向主要是以垂向上行線的行車方向以左設(shè)定為正，Z方向是以向上方為正[1]。

圖1 連拱隧道邊坡的三維變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖

上圖中的每一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別設(shè)置在連拱隧道進(jìn)山的仰坡P1-P3、P5-P7以及P9-P11中，P8，P12以及上行線洞門位置的拱頂P4上。借助所有的位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)在X方向、Y方向以及Z方向的位移與趨勢(shì)來(lái)明確連拱隧道邊坡的實(shí)際位移方向。根據(jù)監(jiān)測(cè)情況可以看出連拱隧道邊坡的監(jiān)測(cè)點(diǎn)在X方向上的位移是向著隧道進(jìn)山方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的，在連拱隧道擋土墻的頂部邊坡位置測(cè)點(diǎn)P8的變化情況相對(duì)較小，而在上行線的洞門頂部位置監(jiān)測(cè)點(diǎn)P4在變化情況上次之，而其余幾個(gè)點(diǎn)上的X方向?qū)嶋H位移盡管絕對(duì)數(shù)值存在一定的差異，然而總體變化趨勢(shì)是一致的[2]。連拱隧道的三維監(jiān)測(cè)點(diǎn)在Y方向上的位移是向山里運(yùn)動(dòng)的，其位于連拱隧道擋土墻的頂部邊坡位置測(cè)點(diǎn)P8的變化情況相對(duì)較小，而在上行線的洞門頂部位置監(jiān)測(cè)點(diǎn)P4在變化情況上次之，在連拱隧道邊坡頂部的臺(tái)階以上三維監(jiān)測(cè)點(diǎn)P3以及P7的位移是最大的。從Z方向的位移情況來(lái)看，主要是以下沉方向?yàn)橹鳎淙S監(jiān)測(cè)點(diǎn)P2、P3、P6以及P7的下沉趨勢(shì)相對(duì)來(lái)說(shuō)是最明顯的，其他各點(diǎn)的升降位移是非常不明顯的。從連拱隧道的總體位移情況角度出發(fā)，變化最大的三維監(jiān)測(cè)點(diǎn)是P2以及P6，而變化最小的三維監(jiān)測(cè)點(diǎn)為P8。Y方向的實(shí)際位移量是最大的，其最大數(shù)值是X方向以及Z方向上位移的三倍左右，因此，連拱隧道邊坡的實(shí)際主滑方向是以Y方向的位移為主[3]。

二、連拱隧道的洞內(nèi)變形監(jiān)測(cè)情況

連拱隧道邊坡的三維監(jiān)測(cè)在一定程度上明確的給出了連拱隧道邊坡的實(shí)際表面位移趨勢(shì)情況。但是因邊坡巖體在結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性，在實(shí)際監(jiān)測(cè)過(guò)程中的影響因素相對(duì)較多，因此，還需要運(yùn)用連拱隧道的洞內(nèi)變形監(jiān)測(cè)來(lái)有效確定隧道邊坡的內(nèi)部位移情況。隧道拱頂下沉所測(cè)量的主要是連拱隧道初次襯砌以及二次襯砌在垂直方向上的變形，難以反映出隧道邊坡的三維變化情況。然而將連拱隧道下沉的多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)組進(jìn)行共同分析研究，也可以反映出隧道邊坡造成的洞內(nèi)變形二維情況[4]。監(jiān)測(cè)過(guò)程中，第一組主要設(shè)置在連拱隧道的首次襯砌階段，第二組主要設(shè)置在二次襯砌階段，根據(jù)最終的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果能夠得出，連拱隧道的邊坡變形情況與滑動(dòng)情況產(chǎn)生了相對(duì)明顯的偏壓現(xiàn)象，且連拱隧道的下行線拱頂主要以下沉方向?yàn)橹鳎闲芯€則是頂升。按照連拱隧道邊坡的三維滑動(dòng)情況產(chǎn)生的偏壓荷載進(jìn)行推斷可以得出隧道的變形方向主要以向外方向?yàn)橹鳎簿褪沁吰禄瑒?dòng)沿著X軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)之后而產(chǎn)生的偏壓力。拱頂?shù)南鲁聊軌蚍从吵龉绊斘恢玫淖冃危瓷淼淖冃蝿t主要是由于二維收斂監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)提供的，最終監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)所推斷出來(lái)的變形規(guī)律為連拱隧道的邊坡主要是沿著固定的滑面，且圍繞X軸與Y軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的，其產(chǎn)生的偏壓會(huì)造成連拱隧道洞身的相應(yīng)變形。

三、連拱隧道三維變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)連拱隧道的邊坡三維變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以得出，連拱隧道的運(yùn)動(dòng)在X方向、Y方向以及Z方向上都有分量，且連拱隧道邊坡的主滑方向以及隧道洞身是斜交的。如果沒(méi)有邊坡的三維監(jiān)測(cè)分析研究，僅僅是利用人為推斷確定主滑方向以及滑動(dòng)模式進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性判定的話，則很可能在抗滑工程以及消耗支擋結(jié)構(gòu)的前提下仍然不能很好的消除邊坡的變形以及滑動(dòng)趨勢(shì)。因此。在穩(wěn)定連拱隧道邊坡的過(guò)程中，應(yīng)充分考慮到隧道的主滑方向以及三維變形的特點(diǎn)。根據(jù)連拱隧道邊坡的三維變形情況有效利用抗滑樁的方法對(duì)隧道邊坡進(jìn)行有效的穩(wěn)定處理，并在下行線的隧道出口位置右側(cè)設(shè)置一排抗滑樁，來(lái)抵抗主滑方向的隧道邊坡推力。并在樁頂位置設(shè)置兩根預(yù)應(yīng)力錨索，其錨索的間距是四米，長(zhǎng)度是三十米，錨固段的長(zhǎng)度是十米，其樁中心距是五米，總共設(shè)置五根抗滑樁。之后在上行線的連拱隧道出口位置的右側(cè)設(shè)置一排抗滑樁，總共設(shè)置四根抗滑樁，一號(hào)抗滑樁以及二號(hào)抗滑樁的長(zhǎng)度是十五米，而其他的抗滑樁的長(zhǎng)度是二十米，實(shí)際樁中心距是五米[5]。確保抗滑樁的實(shí)際埋入深度不能少于八米，并根據(jù)連拱隧道的實(shí)際地形情況，有效設(shè)置兩排鋼管樁，呈現(xiàn)出梅花形布置，通過(guò)以上措施的有效處理，最大限度減少邊坡支擋結(jié)構(gòu)具體施工建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的襯砌裂縫問(wèn)題，使首次襯砌以及二次襯砌期間所受到的荷載力明顯減輕，從而達(dá)到預(yù)期的最佳效果?？傊?，連拱隧道邊坡所誘發(fā)的滑坡災(zāi)害不僅會(huì)嚴(yán)重威脅到工程施工建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)施工人員的生命財(cái)產(chǎn)與安全，還會(huì)對(duì)隧道的結(jié)構(gòu)情況以及整個(gè)工程造成不同程度的影響，造成連拱隧道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫或者是破壞，從而帶來(lái)不可挽回的損失。借助連拱隧道邊坡的三維監(jiān)測(cè)工作以及隧道洞內(nèi)的變形監(jiān)測(cè)工作，能夠?yàn)檫B拱隧道的邊坡穩(wěn)定性分析研究與后期的治理工作提供可靠的依據(jù)，具有非常高的參考價(jià)值。

結(jié)語(yǔ)：

連拱隧道的跨度相對(duì)較大、其空間的利用率相對(duì)較高、引線占地面積相對(duì)較少以及線形順暢，在洞口位置選擇以及平面線路選擇方面與分離式隧道相比較，具有非常大的優(yōu)越性，特別是能夠解決在復(fù)雜地段建設(shè)分離式隧道帶來(lái)的困難，從而使其逐漸成為在特定情況下，建設(shè)隧道過(guò)程中采用相對(duì)較多的大跨度式的結(jié)構(gòu)形式。然而因連拱隧道的跨度相對(duì)較大、開(kāi)挖和支護(hù)交錯(cuò)實(shí)施以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題，導(dǎo)致圍巖應(yīng)力的變化與支護(hù)荷載的轉(zhuǎn)換非常復(fù)雜，因此，在連拱隧道工程修建期間，要加大連拱隧道邊坡的三維監(jiān)測(cè)力度以及洞內(nèi)的變形監(jiān)測(cè)力度，促進(jìn) 連拱隧道的順利運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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[2]丁智，何佳威，陳春來(lái)等.連拱隧道中隔墻應(yīng)力實(shí)測(cè)分析[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2014，05：129-133+138.

[3]馬建，孫守增，趙文義等.中國(guó)隧道工程學(xué)術(shù)研究綜述·2015[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2015，05：1-65.

[4]Li Dongsheng，Wei Longhai shallow covered arch tunnel optimization and supporting structure safety analysis [J] Sichuan Building Science，2013，05：338-342.

[5]曹偉飚，曾毅.雙連拱隧道施工工序的有限元分析及施工監(jiān)測(cè)研究[J].地下工程與隧道，2012，04：7-12+57.