1、1钻爆法浅埋暗挖大跨隧道监控基准研究摘要：隧道监控量测是工程安全和施工安全的重要保障之一，本文通过对隧道监测和对隧道施工过程的三维数值模拟，弄清了隧道边坡点、地表点、拱顶下沉和隧道上覆岩层的运动变化规律，探讨了大跨连拱隧道施工对隧道变形的影响，得到了中导洞、左右洞在施工不同阶段的应力分布及变化情况、锚杆的应力分布、隧道位移场等的规律，得出了一些有益的结论，供广大同行参考。 关键词：地表点监控 拱顶下沉 中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 重庆市轨道交通六号线一期工礼嘉车站及区间隧道工程为一站两区间暗挖隧道，全长约 423.586m。区间隧道下穿渝合高速，埋深为11.68m
2、；礼嘉站宽 22.50m，高 18.60m，为浅埋大跨超高地下洞室。根据现场实地调查，礼嘉站近接金渝大道、待建的重庆儿童医院位于车站主体上方，主体隧道拱顶覆盖层厚度 2130m，其中岩层 1525.24m。为保障隧道建设的安全，应按照相关标准和规范进行必要的监控量测。但作为保障手段，隧道监控的基准成为量测成败的一个关键因素。 监控量测设计 2.1 监测项目及测点布置 2根据铁路隧道施工规范和铁路隧道监控量测技术规程的规定和设计要求，确定重庆市轨道交通六号线一期工程黄桷坪站礼嘉站终点地下区间施工过程中需对场区内及周围环境进行的必测项目和选测项目分别见下表所示。 表 1 区间及车站隧道监控量测必测
3、项目 表 2 区间及车站隧道监控量测选测项目 2.2 监测频率 根据监测项目及工程特点，确定的监测频率见表 3 所示。 表 3 隧道及地下车站监控量测监测频率 3 监控控制标准及警戒值 3.1 监测控制标准 根据监测对象和监测内容确定本工程的监测控制标准为： (1) 地表沉降控制标准 地表沉降允许值为 50mm，重点地段地表沉降允许值为 1015mm。 (2) 建筑物沉降控制标准 3桩基础建筑物允许最大沉降值不应大于 10mm；天然地基建筑物允许最大沉降值不应大于 30mm。对于重要建（构）筑物或建（构）筑物本身设计有缺陷、既有变形以及结构本身的附加应力等因素，应重点观测并提高控制标准。 (3
4、) 建筑物倾斜控制标准 多层和高层建筑物的地基倾斜变形允许值和各类建筑物允许倾斜下沉值分别见表 4 和表 5 所示。 表 4 建筑物允许沉降差控制标准 注：表中 L 为柱中心距，单位：米。 表 5 各类建筑物允许倾斜下沉值 注：(a)L 指相邻柱基的中心距离，单位：mm，H 指自室外地面算起的建筑物高度，单位：m；(b)倾斜是指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。 (4) 隧道拱顶下沉、净空收敛控制标准 隧道拱顶沉降允许变形值为 50mm 或参考设计允许值的 80，净空收敛允许变形值为 0.005B（B 为隧道跨度） 。隧道周边容许相对收敛量如表6 所示。隧道施工中出现下列情况之一时，应
5、立即停工，并采取措施进行处理：(a)量测数据有不断增大的趋势；(b)支护结构变形过大或出现明4显的受力裂缝且不断发展；(c) 时态曲线长时间没有变缓趋势。 表 6 洞周容许相对收敛量（%） （GBJ86-85） (5) 型钢应力和围岩压力监测控制标准见表 7。 表 7 型钢应力和围岩压力监测控制标准 3.2 警戒值 根据相关工程的经验可知：当监测数据达到管理基准值的 70%时，定为警戒值，应加强监测频率。当监测数据达到或超过管理基准值时，应立即停止施工，修正支护参数后方能继续施工。 在信息化施工中，监测后应及时对各种监测数据进行整理分析，判断监测对象的稳定性，并及时反馈到施工中去指导施工。以铁
6、路隧道喷锚构筑法技术规则 （TBJ108-92）的级管理制度作为监测管理方式。根据上述监测管理基准，可选择监测频率：一般在级管理阶段监测频率可适当放大一些；在级管理阶段则应注意加密监测次数；在级管理阶则应密切关注，加强监测，监测频率可达到 12 次/天或更多。 表 8 监测管理表 注：U0实测位移值；Un允许位移值，即监测控制标准。 5位移管理基准值在地下工程安全监控中有广泛应用，但需要补充说明的是对地下工程而言，位移指标本身的物理意义不够明确，主要是位移指标与洞径、埋深、支护、施工等影响因素关系未能很好解决，这方面的研究成果也不多见，因而位移控制指标的制定和应用必须同时考虑以上各种因素，并尽
7、可能同时配合使用位移速率控制指标。 与位移相比，位移速率控制指标有明确的物理意义，它反映了地层随时间变化的变形效应，在位移 V=0 条件下，洞室围岩趋于稳定，反之，V=C（常数）或不断增大，则说明地层处于等速或加速流变状态，洞室是不稳定的，因此位移速率控制指标是洞室失稳的充分条件，在安全预报中，较位移指标有更直观和明确的控制意义。 4 数值计算分析 本次礼嘉车站施工采用国内首创的 CD 法结合双侧壁导坑法施工，采用 FLAC-3D 数值计算软件进行了理论计算，以便和现场实测数据进行验证，从而指导施工。图 1 为左右洞拱顶竖向位移图。 图 1 拱顶竖向位移 从图中可以看出，左洞拱顶最大竖向位移为
8、 6.9679 mm，右洞拱顶最大竖向位移为 7.5033mm。 通过计算可知：左洞左侧边墙最大水平位移 2.2914mm，左洞右侧边墙最大水平收敛为 2.2450mm，右洞左侧边墙最大水平位移 0.8338mm，右洞右侧边墙最大水平收敛为 2.4153mm。此外，通过分析可知，左右洞室6的水平位移并不是对称的，左洞比右洞的变化更剧烈，主要体现在靠近中夹岩侧，左洞的水平位移比右洞的要大，这表明后行隧道的开挖对先行的影响较大，开挖时应该特别重视位移情况的变化，加强监控。 图 2 边墙水平位移 图 3 为礼嘉车站中通过数值计算求得的地表变形值。 图 3 地表变形值 通过上图可以看出，地表最大竖向变
9、形为 5.45mm，满足控制基准要求。而且，由于两洞不是同时开挖，因此在隧道中间向两侧延伸 50m 左右的范围内，地表的变形也是很明显的，变形分布规律也是相似的，就两者最大变形值的比较，CD 法单边落地较双侧壁导坑增加了 3.41%，但地表变形的变化趋势与拱顶位移的变化基本一致。 5 小结 通过隧道监测和对隧道施工过程的三维数值模拟，弄清了隧道边坡点、地表点、拱顶下沉和隧道上覆岩层的运动变化规律，探讨了大跨连拱隧道施工对隧道变形的影响，得到了中导洞、左右洞在施工不同阶段的应力分布及变化情况、锚杆的应力分布、隧道位移场等的规律。 评价和修改初期支护参数、力学分析及二次衬砌施作时间提供了依据，为提高浅埋暗挖大跨隧道的监控量测水平提供一定的工程依据和参7考。
