通过对一座隧道的监控量测来了解监控量测在实际工作中的应用,本隧道除必测项目外,由于隧道下穿居民住宅区和旅游景区,所以,还采取了选测项目进行隧道监测。
(1)隧道监控量测依据包括《工程测量规范》(GB50026—2007);《公路隧道设计细则》(JTG/TD70—2010);《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》(GB50086—2015);《公路隧道施工技术规范》(JTG/T3660—2020)。
(2)隧道监控量测流程如图4.6-7所示。
图4.6-7 隧道监控量测工作流程图
(一)隧道概况
贵阳市某隧道位于贵阳市中心城区,呈南北走向,路线工程起点接规划市北路低层道路,道路终点接都司路地面层道路,道路全长约为4.1km。道路在K0-380～K0+817处设置一处隧道穿越黔灵山脉,隧道左线长为1181m,右线长为1187m,隧道采用分离式双向6车道断面形式。隧道出口60m位于直线上,然后接长约为230m、半径为300m 的左转曲线上,隧道中部位于直线上,隧道进口端位于半径为250m的左转曲线上。隧道设计纵坡进口至出口为4.8%的单面下坡。全隧道为小净距隧道,间距为6～18m。
(二)隧道所开展的监控量测项目
本项目所开展的监控量测项目见表4.6-5。
表4.6-5 监测实施项目
1.本隧道监测情况
监控量测的必测项目有地质及支护状态、拱顶下沉、周边位移、地表下沉等。必测项目主要采用全站仪进行监测,必测项目整个隧道都应严格按照相关标准规范开展监测;选测项目所监测的有围岩内部位移、围岩与支护间的压力、钢支撑内力等项目,选测项目是针对本隧道的特殊地质分别在本隧道进口YK0-232、ZK0-211及出口YK0+401、ZK0+2764个断面进行测点。选测项目测点埋设如图4.6-8～图4.6-10所示。
2.监测预警标准、警戒值
各监测项目的监测控制标准、警戒值见表4.6-6。
图4.6-8 多点位移计测点布置断面
图4.6-9 压力盒埋置图
(a)围岩与初期支护之间;(b)初期支护与二次衬砌之间
图4.6-10 型钢拱架钢筋计安装构造
表4.6-6 监测控制标准和警戒值
(1)实测最大值或回归预测值最大值应不大于允许值或设计最大值。
(2)根据位移速率判别:
①当周边位移速率小于0.1～0.2mm/d时或拱顶下沉速率小于0.07～0.15mm/d时,则认为围岩位移达到基本稳定;
②当周边位移或拱顶下沉速率大于1.0mm/d时,表明位移不稳定,应加强观测;
③当周边位移或拱顶下沉速率大于5.0mm/d时,应报警,进行加固。
(3)根据位移时态曲线的形态判别:
①当位移速率不断下降时(d2u/dt2＜0)表示趋于稳定状态;
②当位移速率保持不变时(d2u/dt2=0)表示不稳定,应考虑加强措施;
③当位移速率不断上升时(d2u/dt2＞0)表示进入危险状态,应立即停止施工,须加固。
(4)根据监测结果制定管理等级,见表4.6-7。
表4.6-7 监测管理等级
3.本隧道异常情况
隧道在开展监控量测过程中出现了3次异常变形,都超出了预警值,监控单位也第一时间发现并及时发出预警报告,有效地指导了施工,避免了安全事故的发生及成本的控制。
2018年2月7日,监测组人员发现隧道出口左线ZK0+345～ZK0+320区段拱顶下沉及周边位移数据出现异常变形,最大累计沉降为108.26mm(隧道拱顶),最大沉降速率达36.48mm/d,同时,洞内ZK0+345～ZK0+320段初期支护环向局部出现不同程度的裂缝。对此,监控单位也提出了有效的施工建议及处理措施,施工方根据监控量测情况及监控单位提出的建议,立即停止了掌子面的掘进,及时采取加固处理,最终得到有效控制(图4.6-11、图4.6-12)。
2018年3月8日,监测组人员发现隧道出口YK0+460～YK0+422区段拱顶下沉及周边位移数据出现异常变形,累计沉降量最大值达79.05mm(右拱肩),最大沉降速率达116.31mm/d,同时,洞内YK0+460～YK0+422段初期支护局部出现不同程度的裂缝;对此,监控单位也提出了有效的施工建议及处理措施;施工方对掌子面垮塌处立即进行回填反压,有效控制了垮塌的再次发生,对开裂、掉块剥落段立即采取加固处理措施,有效控制了变形(图4.6-13～图4.6-16)。
图4.6-11 出口左线洞内掌子面开挖揭露黄色部分为碎石黏土和泥岩,灰色部分为薄层～中厚层状灰岩(www.xing528.com)
图4.6-12 初期支护出现环向裂缝
图4.6-13 出口左线洞内掌子面开挖揭露为灰色和深灰色灰岩
图4.6-14 初期支护出现裂缝
图4.6-15 初期支护出现掉块剥落现象
图4.6-16 掌子面右上方出现塌方现象
2018年5月7日,监测组人员发现隧道出口YK0+440～YK0+382区段拱顶下沉及周边位移数据出现异常,累计沉降量最大值达119.80mm(拱顶),最大沉降速率达88.72mm/d,对YK0+401断面也布设了选测项目,分别在拱顶和拱腰对围岩内部位移、围岩与支护间的压力和钢支撑内力进行监测。通过对YK0+401断面围岩内部位移、围岩与支护间的压力及钢支撑内力的监测发现,围岩内部位移最大值出现在拱顶10.5mm,围岩与支护间的压力最大值出现在拱顶0.302 MPa;钢支撑内力最大值出现在拱顶0.304MPa,位移、压力和应变都偏大,说明目前拱顶上方围岩的松弛范围在扩大,型钢承受很大的压力和应变。同时,发现洞内YK0+440～YK0+382段初期支护局部出现不同程度的裂缝和掉块现象,通过对地表的观察也发现5～10mm 的裂缝。对此,监控单位也提出了有效的施工建议及处理措施,施工单位根据监控单位的监控建议采取了加固措施,有效控制了变形,避免了安全事故的发生(图4.6-17～图4.6-24)。
图4.6-17 出口左线小里程掌子面全貌
图4.6-18 初期支护出现裂缝
图4.6-19 初期支护出现掉块剥落现象
图4.6-20 正在对开裂掉块段采取临时支撑
图4.6-21 现场监测照片
图4.6-22 现场监测照片
图4.6-23 地表出现裂缝现象
图4.6-24 地表基准点照片
(三)现场工作照片
现场工作照片如图4.6-25～图4.6-30所示。
图4.6-25 周边位移监测
图4.6-26 拱顶下沉监测
图4.6-27 地表下沉监测
图4.6-28 选测项目监测
图4.6-29 选测项目调试
图4.6-30 选测项目埋深照
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