1、隧道施工監控量測技術隧道施工監控量測技術 一、烏一、烏嶺隧道嶺隧道 二、監控量測的目的和內容二、監控量測的目的和內容 三、監控量測方法與結果三、監控量測方法與結果 四、量測數據的處理與應用四、量測數據的處理與應用 主要內容主要內容 一、烏鞘嶺隧道概況和設計思想一、烏鞘嶺隧道概況和設計思想 烏鞘嶺隧道是蘭新鐵路蘭州至武威段增建二線工程，兩座單線隧道，埋深400 1100m，線間距40m，隧道長20. 05km。嶺脊區段隧道穿越F4、F5、F6、F7四條7587m 范圍分布的區域性大斷層組成的寬大“擠壓構造帶”，巖性主要為志留系板巖夾千枚巖、千枚巖和壓性斷層破碎的泥礫及碎裂巖。圍巖強度應力比僅為0

2、.0310.040。高地應力軟巖區段施工擠壓大變形顯著，變形控制困難，計劃工期2.5年，時間緊,顯示出顯著的烏鞘嶺特色。 烏鞘嶺高地應力軟巖區段隧道設計思想 控制擠壓性圍巖大變形的設計理念有剛性和柔性法。剛性設計法僅在小埋深、低地應力的軟巖技術上可行、經濟上合理。而柔性設計的先行導坑法、多重支護法、可縮式支護法和分階段綜合控制法其基本理念是相同的，都是容許圍巖變形，釋放地應力，減低支護壓力，同時又能約束圍巖松弛和過分變形，保持隧道穩定的目的。 但在技術手段上又有各自差異，從經濟、工期上具有較大差距，例如先行導坑應力釋放法雖然擴挖隧道施工經濟，但導坑本身施工仍然困難，增加支護工程量大；可縮式支護

3、結構工藝復雜，技術要求高，施工工期較長。 針對烏鞘嶺隧道高地應力軟巖區段實際情況，采用柔性結構設計理念分階段綜合控制法。即首先選擇合理的斷面形狀，留足預留變形量，短錨管超前支護，中等長等系統錨桿和少量補強錨桿圍巖加固，多重支護，適當提高襯砌剛度和提前施作襯砌。 F7斷層區段：正洞隧道為圓形斷面形式，加強第一次支護剛度的多重支護，較大剛度的鋼筋混凝土襯砌。 嶺脊高地應力軟巖區段：采用橢圓形斷面，一次支護25cm，預留變形量2535cm等作為多重支護，大剛度鋼筋混凝土襯砌 。二、監控量測的目的和內容二、監控量測的目的和內容位移時間關系曲線位移時間關系曲線0初期支護初期支護二次支護二次支護下臺階開挖

4、下臺階開挖位移位移時間時間位移位移- -開挖面距離關系曲線開挖面距離關系曲線位移位移距離距離上、下臺階開挖上、下臺階開挖錨桿錨桿噴混凝土噴混凝土F4F4斷層區段右線隧道變形沿隧道縱向分布斷層區段右線隧道變形沿隧道縱向分布0100200300400500600700800900YDK170+250YDK170+500YDK170+750YDK171+000變形/mm拱腳水平收斂墻腰水平收斂拱頂下沉YDK170+250YDK170+250+500+500+750+750YDK171+000YDK171+000F4F4斷層斷層+290+290+440+440+640+640+740+740主帶主帶影

5、響帶影響帶影響帶影響帶里程里程02004006008001000YDK174+500YDK175+000YDK175+500拱頂下沉拱腳水平收斂墻腳水平收斂YDK174+500YDK174+500YDK175+000YDK175+000+500+500+900+900變形變形/mm/mm斜井開口斜井開口YDK175+330YDK175+330板巖占板巖占50%80%50%80%千枚巖占千枚巖占60%85%60%85%蘭州方向蘭州方向武威方向武威方向里程里程志留系板巖夾千枚巖區段右線隧道變形沿隧道縱向分布志留系板巖夾千枚巖區段右線隧道變形沿隧道縱向分布 F7F7斷層斷層0100200300400

6、500600700800YDK176+800 YDK177+000 YDK177+200 YDK177+400 YDK177+600 YDK177+800里程變形/mm拱頂下沉拱腳水平收斂墻腳水平收斂YDK176+800YDK176+800+200+200+400+400+600+600+800+800YDK177+000YDK177+000變形變形/mm/mm影響帶影響帶主帶主帶影響帶影響帶里程里程F7F7斷層區段右線隧道變形沿隧道縱向分布斷層區段右線隧道變形沿隧道縱向分布 烏鞘嶺隧道齡脊段分區段變形量測技術指標統計表大變形規律烏鞘嶺隧道齡脊段分區段變形量測技術指標統計表大變形規律umax

7、= 4.2923upmaxR2 = 0.58821101001000100001101001000最大變形速率upmax/mm累計變形umax/mm最大變形速率最大變形速率/mm/mm圍圍 巖巖 級級 別別 鐵鐵 路路 單單 線線 (公公 路路 雙雙 車車 道道 ) 鐵鐵 路路 雙雙 線線 (公公 路路 三三 車車 道道 ) 規規 范范 或或 標標 準準 名名 稱稱 I II I V V V I I II I V V V I 鐵鐵 路路 隧隧 道道 設設 計計 規規范范 T B 1 0 0 0 3 -2 0 0 1 1 0 3 0 3 0 5 0 5 0 7 0 7 0 1 0 0 3 0 5

8、 0 5 0 7 0 7 0 1 0 0 設設計計確確 定定 鐵鐵 路路 隧隧 道道 設設 計計 規規范范 T B 1 0 0 0 3 -2 0 0 5 1 0 3 0 3 0 5 0 5 0 8 0 設設 計計 確確 定定 3 0 5 0 5 0 8 0 8 0 1 2 0 設設計計確確 定定 公公 路路 隧隧 道道 設設 計計 規規范范 J T G D 7 0 -2 0 0 4 2 0 5 0 5 0 8 0 8 0 1 2 0 現現 場場 量量 測測 確確 定定 5 0 8 0 8 0 1 2 0 1 2 0 1 5 0 現現場場量量 測測確確定定 新新 奧奧 法法 指指 南南 3 0

9、5 0 5 0 7 0 5 0 7 0 7 0 1 0 0 日日 本本 新新 奧奧 法法 指指 南南 2 5 7 5 7 5 1 5 0 1 5 0 ( 膨膨脹脹巖巖 ) 5 0 1 5 0 1 5 0 3 0 0 3 0 0 ( 膨膨 脹脹巖巖 ) 標標 準準 設設 計計 ( 專專 隧隧0 0 1 4 ) 2 0 4 0 8 0 1 2 0 標標 準準 設設 計計 ( 專專 隧隧0 0 3 4 ) 5 0 1 0 0 1 0 0 1 5 0 1 5 0 2 0 0 圖5 第一類支護結構試驗段測試錨桿軸力分布曲線5m4m3m2m1m-13.67kN12.83kN27.23kN-32.87kN5

10、m4m3m2m1m39.55kN-11.44kN5m4m3m2m1m70.36kN72.61kN48.53kN42.50kN40.12kN1m2m3m4m5m19.28kN26.38kN30.41kN26.85kN56.33kN55.11kN1m2m3m4m5m10.81kN4.99kN15.42kN-16.50kN54.40kN9.13kN6.00kN14.78kN1m2m3m4m5m14.23kN64.25kN48.57kN11.85kN14.35kN1m2m3m4m5m73.12kN67.03kN38.30kN15.20kN52.72kN48.32kN左拱腳左邊墻中左墻角右墻角右邊墻中右

11、拱腳拱頂二襯前的軸力分布曲線二襯后的軸力分布曲線二襯前的軸力峰值聯合分布曲線二襯后的軸力峰值聯合分布曲線32.82kN-5.99kN17.77kN15.96kN-11.67kN-14.22kN74.65kN圖5 第一類支護結構試驗段測試錨桿軸力分布曲線5m4m3m2m1m-13.67kN12.83kN27.23kN-32.87kN5m4m3m2m1m39.55kN-11.44kN5m4m3m2m1m70.36kN72.61kN48.53kN42.50kN40.12kN1m2m3m4m5m19.28kN26.38kN30.41kN26.85kN56.33kN55.11kN1m2m3m4m5m10

12、.81kN4.99kN15.42kN-16.50kN54.40kN9.13kN6.00kN14.78kN1m2m3m4m5m14.23kN64.25kN48.57kN11.85kN14.35kN1m2m3m4m5m73.12kN67.03kN38.30kN15.20kN52.72kN48.32kN左拱腳左邊墻中左墻角右墻角右邊墻中右拱腳拱頂二襯前的軸力分布曲線二襯后的軸力分布曲線二襯前的軸力峰值聯合分布曲線二襯后的軸力峰值聯合分布曲線32.82kN-5.99kN17.77kN15.96kN-11.67kN-14.22kN74.65kN圖5 第一類支護結構試驗段測試錨桿軸力分布曲線5m4m3m2

13、m1m-13.67kN12.83kN27.23kN-32.87kN5m4m3m2m1m39.55kN-11.44kN5m4m3m2m1m70.36kN72.61kN48.53kN42.50kN40.12kN1m2m3m4m5m19.28kN26.38kN30.41kN26.85kN56.33kN55.11kN1m2m3m4m5m10.81kN4.99kN15.42kN-16.50kN54.40kN9.13kN6.00kN14.78kN1m2m3m4m5m14.23kN64.25kN48.57kN11.85kN14.35kN1m2m3m4m5m73.12kN67.03kN38.30kN15.20

14、kN52.72kN48.32kN左拱腳左邊墻中左墻角右墻角右邊墻中右拱腳拱頂二襯前的軸力分布曲線二襯后的軸力分布曲線二襯前的軸力峰值聯合分布曲線二襯后的軸力峰值聯合分布曲線32.82kN-5.99kN17.77kN15.96kN-11.67kN-14.22kN74.65kN5m4m3m2m1m-13.67kN12.83kN27.23kN-32.87kN5m4m3m2m1m39.55kN-11.44kN5m4m3m2m1m70.36kN72.61kN48.53kN42.50kN40.12kN1m2m3m4m5m19.28kN26.38kN30.41kN26.85kN56.33kN55.11kN1

15、m2m3m4m5m10.81kN4.99kN15.42kN-16.50kN54.40kN9.13kN6.00kN14.78kN1m2m3m4m5m14.23kN64.25kN48.57kN11.85kN14.35kN1m2m3m4m5m73.12kN67.03kN38.30kN15.20kN52.72kN48.32kN左拱腳左邊墻中左墻角右墻角右邊墻中右拱腳拱頂二襯前的軸力分布曲線二襯后的軸力分布曲線二襯前的軸力峰值聯合分布曲線二襯后的軸力峰值聯合分布曲線32.82kN-5.99kN17.77kN15.96kN-11.67kN-14.22kN74.65kN錨桿拉力峰值位置分布錨桿拉力峰值位置分

16、布拱腳收斂基線邊墻收斂基線B1B2Y1Y2G表表 3-5-3 圍圍 巖巖 壓壓 力力 、 接接 觸觸 壓壓 力力 及及 支支 護護 襯襯 砌砌 應應 力力 量量 測測 結結 果果 (M Pa) 量 測 項 目 測 點 圍 巖 壓 力 鋼 架 應 力 初 支 砼 應 力 二 襯 接 觸 壓 力 二 襯 砼 應 力 拱 頂 0.599 44.925 0.481 0.018 3.763 右 拱 腰 0.307 25.775 壞 0.048 0.586 右 拱 腳 0.228 171.609 10.568 0.012 1.302 右 墻 腰 0.244 131.520 1.479 0.023 1.35

17、3 右 墻 腳 0.311 90.514 -0.831 - 1.539 左 拱 腰 0.465 21.316 1.512 0.064 2.051 左 拱 腳 0.357 70.958 3.623 0.074 0.596 左 墻 腰 0.455 44.033 -0.260 0.061 0.160 左 墻 腳 0.383 21.556 2.904 - 1.449 最 大 值 0.599 171.609 10.568 0.074 3.763 最 小 值 0.228 21.316 -0.831 0.012 0.160 平 均 值 0.372 69.134 2.435 0.043 1.422 示 意 圖

18、 0.000.050.100.150.208-1810-711-261-153-64-256-148-3日期初支圍巖壓力/MPa2右拱腰3右拱腳4右墻腰5左拱腰6左拱腳7左墻腰3-5-8 嶺嶺 脊脊 千千 枚枚 巖巖 地地 層層 實實 測測 側側 壓壓 力力 系系 數數 結結 果果 匯匯 總總 項 目 圍 巖 壓 力 接 觸 壓 力 里 程 (YD K175) 410 465 475 200 210 290 410 450 475 側 壓 力 系 數 0.721 0.620 0.378 0.576 0.450 0.928 0.985 0.335 0.761 平 均 值 0.573 0.673 總 平 均 值 0.640 (25)(25)D DH H+ +h h3 3D D45450 0H Hh h1 1h h2 2極限位移性質極限位移性質拱頂下拱頂下沉沉拱腳水平收斂拱腳水平收斂墻腰水平收斂墻腰水平收斂毛洞隧道毛洞隧道5015011178117813041304初支后隧道初支