王坤
浙江浙交检测技术有限公司 浙江杭州 310000
【摘要】修建山地隧道时，由于山体冲沟较发育，大部分地面被山脊和山脊覆盖。隧道常遇到浅埋软弱围岩段，施工速度慢，技术要求高。如果不及时采取措施，将会导致隧道坍塌，从隧道开挖到浅埋区域的地表 明显沉降，严重威胁隧道施工的安全。本论文结合隧道工程实际地质条件，采用监测测量和地质超前预报技术，动态监测位移变形，进行浅埋式隧道开挖综合分析。征指隧道导施工采取经济可靠的加固及预防措施，确保隧道安全穿越浅埋区域。
关键词：隧道；浅埋段；超前地质预报；监控测量
0.引言
在我国公路隧道建设中，NATM（新奥法）已经得到了广泛的应用，也得到了工程技术人员的广泛认可。新奥法采用弹性拱效应，充分利用了围岩的自承力，严格限制了隧道支护结构围岩的应力和变形。新奥法要求提前对隧道前方围岩地质进行预测，实时监测隧道净空范围的变化，为下一步的施工奠定基础。尤其在隧道浅埋地区，监测与测量及高级地质预报尤为重要。事先地质预测能发现隧道前的地质状况，弥补设计对实际地质状况 的误判；监测测量能监测隧道围岩的变化，当变形过大时能及时报警，并协助施工单位采取预防措施，防止滑坡、滑坡等灾害的发生。保证整个支撑结构体系的安全性和合理性。
本文分析了我国公某路隧道施工状况，在该隧道工程的浅埋段V级围岩结构，采用上下台阶开挖的方法，而上台阶采用上半圆开挖方式，其高度为6.5米，循环进尺为2.5米。建设过程中，首先要建立基坑支护结构，开挖基坑的上台阶，支撑下台阶，并进行两次水泥浇筑工作。 该上台阶面与衬砌结构之间的距离为20.2 m，用于隧道工程的实际施工。该工程埋深较浅，地下水资源丰富，围岩结构稳定性差，隧道上部结构承受较重的荷载，开挖方式及结构力变化较大。当支护结构设计不合理，极有可能发生坍塌事故时，在施工过程中应做好地质预测工作，确保隧道工程安全运行。
1.超前地质预报工作分析
采用高频电磁波作为地质雷达探测隧道工作面岩体结构 特征，研究地质含水率，并采用GSSI型SIR-20地质探测雷达对该区地质进行有效探测。隧道工程掌子面的桩号ZK27+440（如图1所示）。这一地区主要由泥沙、沙砾和风化严重的岩石组成，作为该区域的主要地质条件。岩石表面以黄褐色和深棕色为主，全岩质地柔软，分散明显，稳定性差，且存在裂缝发育的问题。有些地方被铁质渗入，岩石表面比较潮湿。
通过分析地质雷达探测资料，确定隧道浅埋段有效探测距离为20米。受地下水位的影响，两次探测的波形曲线差别较大，但其反射波效率高、幅度大、峰值大、同轴线较大。非连贯和无交叉。这一地区的围岩结构与隧道表面围岩结构基本不同。粉质粘土砾石土和全风化岩体 是其主要地质构造形式。岩石的侧面容易发生局部塌陷。但因地下水含水率较高，按分级综合评价为V级围岩。岩石的侧壁易发生局部塌陷，顶部易发生大面积的塌陷。所以在隧道施工中，要严格控制施工规模，及时做好仰拱施工。雨水对地下水有很大的影响，这是由于隧道有浅层和裂缝。为此，在具体工程施工中，应采取相应的排水措施，并可采用先进的锚固、注浆方法进行加固，防止雨水渗透隧道。
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图2 监测项目示意图
拱顶下层的监测，主要是判断围岩结构的稳定性，分析围岩的后续位移，从而为二次衬砌结构提供良好的施工依据。拱顶下部的监视点应该在断面拱顶中心，位于多点测量孔中心的接合处。在局部地质条件较复杂时，除侧拱沉降、沉降增大或偏压明显外，还要确定拱腰下沉和仰拱的角度大小。
3.2选测项目
通过对衬砌(包括喷涂混凝土层和第二层衬砌)内力的测定，可以判断其工作状态，从而判断设计是否合理。测得的衬砌内力一般选在断层带或偏压段，在该断层带或 偏压段，围岩破裂，地下水富集。测试衬砌内力的方法有：用混凝土应变计测定衬砌混凝土的应力；用钢筋测试仪和表面应变计测定内力；用混凝土喷射应力测定器测定钢筋在衬砌中的应力；用压力测定器测定主体涂层的应力。内力监测点设在隧道拱顶及左右拱肩。
3.3围岩稳定性判别标准
利用实测数据参数绘制图象信息和数据曲线，可有效确定岩体结构稳定性。研究结果表明，在弯道影像信息发生变化的过程中，随着曲线位移速率的不断降低，曲线上凸的情况下，围岩结构的变形逐渐减小，隧道结构的整体稳定性得到了提高。当曲线形态为下凹状态时，说明围岩结构的类型变量在增加，围岩结构处于不稳定状 态；岩体变形率与围岩稳定性有明显的相关性。在变形速率大于1 mm/d时，说明围岩结构的稳定性正在不断下降；若能控制围岩结构的变形速率在mm/d之间，则围岩结构将逐步恢复原有稳定状态。此方法能有效地预测下阶段围岩结构变形趋势，对变形预警有很好的指导作用。
3.4监测结果
隧道浅部因埋深小，承载能力低，容易受到地下水环境的影响。本文对隧道工程浅部施工过程中可能出现的异常变形进行了有效的分析，有效地提高了超前地质预报和相关监测测量水平。对由结构变形引起的异常现象，应及时制定应急处理方案。监测分析隧道围岩净断面的 变形率，可以有效地比较隧道上、下台阶开挖的具体进展情况和拱顶沉降曲线的情况。浅埋地区开挖对围岩变形率的影响影响力更大隧道浅层钢拱的内力和围岩压力随围岩变形增大而增大。地下水位对隧道浅软围岩结构有较大影响。在浅埋隧道中，当监测数据发生突变或加速变形时，必须有效地监测围岩变形情况，对围岩变形与初始支撑力进行对比分析，进行变形分析。经过分析对围岩结构与初始支护结构进行比较，分析应力状态，发现大变形问题，及时采取预警措施。
4.结语
先进的地质预测和隧道监测是新奥法隧道施工技术的关 键，能在隧道前方一定距离准确预测围岩质量，实时监测围岩变形情况。本文通过分析判断围岩是否稳定，支护是否合理；结合工程实例，通过先进的地质预 测和监测资料分析研究，认为隧道浅层围岩变形速率受构造和内力两方面因素影响较大。围岩压力变化趋势与截面变形趋势基本一致。研究隧道浅层围岩的变形规律和支护结构的受力特性，为今后类似工程积累经验提供依据。
参考文献
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