張 曄

(陜西建工集團(tuán)機(jī)械施工有限公司，陜西 西安 710032)

1 概述

21世紀(jì)是我國高速鐵路、高速公路大發(fā)展、大繁榮的世紀(jì)，在“一帶一路”的時(shí)代背景下，我國西部地區(qū)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)量逐年增加。西部地區(qū)特殊的地質(zhì)條件決定了西部地區(qū)隧道數(shù)量會(huì)逐年增加，在進(jìn)行隧道施工時(shí)，監(jiān)測量測技術(shù)在隧道施工過程中尤為重要。此技術(shù)既能夠保證隧道施工的整體質(zhì)量，同時(shí)還能夠保證隧道施工進(jìn)度，為交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展提供技術(shù)保障[5]。

2 監(jiān)測量測過程及數(shù)據(jù)分析

2.1 工程概況

大吉溝隧道起訖里程為K67+442～K70+140，長2 698 m，Ⅴ級圍巖區(qū)段長度為108 m，Ⅳ級圍巖區(qū)段長度為2 590 m。隧道監(jiān)測測點(diǎn)的布置工作于3月27日全面展開，進(jìn)行了收斂位移測點(diǎn)、拱頂下沉測點(diǎn)，及洞口淺埋段地表下沉監(jiān)測測點(diǎn)布設(shè)工作和相應(yīng)的量測分析工作；并依據(jù)現(xiàn)場施工情況，對進(jìn)出口端進(jìn)行了地質(zhì)雷達(dá)質(zhì)量檢測工作。

監(jiān)測組根據(jù)當(dāng)?shù)毓饭こ讨笓]部的要求開展工作，截至7月25日已完成監(jiān)測斷面工作，其中：監(jiān)測完成周邊收斂斷面135個(gè)，拱頂下沉斷面135個(gè)，具體的斷面監(jiān)測數(shù)據(jù)分析結(jié)果如下。

2.2 地表沉降分析

監(jiān)測小組在大吉溝隧道開挖現(xiàn)場布設(shè)地表位移測點(diǎn)8組，共40個(gè)測點(diǎn)，于3月20日開始采集初始讀數(shù)，截至4月22日地表下沉觀測結(jié)果繪制出此隧道進(jìn)出口地表沉降位移—時(shí)間曲線圖如圖1所示。

從圖2中可以分析得出：由于隧道洞口處的圍巖軟弱、破碎、自穩(wěn)的時(shí)間較短，不當(dāng)?shù)氖┕し椒〞?huì)使地表發(fā)生有害沉降。該斷面地表沉降和沉降速率與時(shí)間的函數(shù)圖像如圖1，圖2所示。大約18 d后各測點(diǎn)都趨于穩(wěn)定。接近隧道的軸線的測量點(diǎn)1,2,3，沉降變化基本相同，測量點(diǎn)的測量值也很接近，下沉速率波動(dòng)不大，最終沉降穩(wěn)定在0 mm/d～0.5 mm/d。距離隧道的中軸較遠(yuǎn)的測量點(diǎn)4,5，下沉變化的波動(dòng)較大，但最終趨于穩(wěn)定?；谏鲜鰞蓚€(gè)地表沉降曲線的綜合分析，可以看出其他測點(diǎn)的位移小于隧道軸線附近兩點(diǎn)的位移?？梢哉f，地表沉降主要集中在隧道軸線附近的位置。因此，為減少地面沉降應(yīng)該采取超前支護(hù)和及時(shí)加強(qiáng)初期支護(hù)等措施，使入口處地表沉降處于安全合理的范圍內(nèi)。

2.3 周邊收斂分析

根據(jù)大吉溝隧道施工進(jìn)展情況，監(jiān)測組采用收斂計(jì)量測其中兩點(diǎn)之間的相對位移值，來反映圍巖位移動(dòng)態(tài)變化。截至7月25日已布設(shè)監(jiān)控測點(diǎn)135斷面，由監(jiān)測的數(shù)據(jù)結(jié)果繪制出時(shí)間—位移曲線圖如圖3～圖5所示。

分析上面的隧道周邊收斂位移—時(shí)間曲線圖，可知：

監(jiān)測日期1日～6日內(nèi)水平收斂位移較大，最大日收斂值為4.86 mm，累計(jì)收斂值為21.39 mm。此時(shí)，隧道圍巖處于加速變形期：第7天～第19天，水平收斂位移變化最小，而累積收斂值僅為4.36 mm，表明隧道圍巖的變形仍在持續(xù)，但趨勢已開始減弱，開始進(jìn)入緩慢變形期，19 d內(nèi)水平收斂位移共計(jì)25.75 mm；19 d后隧道圍巖的變形已逐漸穩(wěn)定。

2.4 拱頂下沉分析

拱頂下沉量測與周邊收斂共用測點(diǎn)，這樣不僅節(jié)省了安裝工作量，更重要的是使測量點(diǎn)統(tǒng)一，并可以相互驗(yàn)證測試結(jié)果。使用收斂計(jì)測量，具體計(jì)算方法如下：通過周邊收斂觀測值利用計(jì)算拱頂下沉量的大小，根據(jù)測線A，B，C的實(shí)測值并利用三角形面積換算求得。拱頂下沉量如圖6所示。

其中：

其中，a,b,c分別為前次量測BC線、AB線、AC線所得的實(shí)測值；a′，b′,c′分別為后次量測BC線、AB線、AC線所得的實(shí)測值。

根據(jù)隧道現(xiàn)場施工進(jìn)展情況，監(jiān)測項(xiàng)目組已在隧道開挖區(qū)域布設(shè)拱頂監(jiān)測斷面135個(gè)，其具體的監(jiān)測數(shù)據(jù)詳附表，由監(jiān)測的數(shù)據(jù)結(jié)果繪制出時(shí)間—位移曲線圖如圖7～圖9所示。

分析上面的隧道拱頂下沉位移—時(shí)間曲線圖，可知：1日～6日內(nèi)拱頂沉降數(shù)值變化較大，最大每日沉降9 mm，累積沉降29.88 mm，表明隧道圍巖加速變形期。第7天～第19天的拱頂沉降時(shí)間曲線基本平緩，日最大沉降1.1 mm，累計(jì)沉降僅為3.06 mm，表明隧道圍巖的變形仍在繼續(xù)，但趨勢已開始弱化，開始進(jìn)入緩慢變形期，19 d內(nèi)拱頂下沉共計(jì)32.94 mm；拱頂沉降時(shí)間曲線19 d后基本趨于水平，隧道圍巖變形逐漸穩(wěn)定。

3 結(jié)語

本文根據(jù)大吉溝隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)，具體分析了大吉溝隧道的地表沉降、周邊收斂和拱頂下沉，分析表明大吉溝隧道開挖圍巖穩(wěn)定良好，并未發(fā)生失穩(wěn)破壞，監(jiān)控量測資料也從側(cè)面反映了施工的實(shí)際情況，是竣工文件中不可或缺的部分。監(jiān)控量測工作是隧道安全施工的必要條件，對于隧道的開挖施工、初期支護(hù)、二襯的合理步距具有指導(dǎo)性意義。監(jiān)控量測工作貫穿于整個(gè)隧道施工的全過程，直至隧道運(yùn)營。因此，監(jiān)控量測工作對于隧道的合理施工起到關(guān)鍵性作用，也是保證隧道施工安全、合理、經(jīng)濟(jì)的前提。