后河隧道宣汉端硐口段施工安全监测.pdf

第2 8 卷第2 期 爆破 V 0 1 ．2 8N o ．2 2 0 1 1 年6 月B L A S T I N GJ l l l l ．2 0 1 1 ■●●一l ●■■■●■●■■■●■●■●■■●■●■■■■■■●■●■●●■■●■■■■●●■●■●■■●●■●■■■■■●■■●●■■■■■■■●●●■■■■■■■●■●●■●■■●■●■■●■●●■■●●■■■■■●●●●●●■●■■■●●●■■■■■■I D O I 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 1 1 ．0 2 ．0 3 1 后河隧后7 口JI 逐道宣汉端硐口段施工安全监测 郑少升，邢光武，周名辉 广东宏大爆破股份有限公司，广州5 1 0 6 2 3 摘要后河川气东送管道过河隧道宣汉端为斜井，围岩软弱、破碎，采用短进尺、弱爆破开挖。为确保施 工安全，采用了拱顶下沉、水平收敛、围岩与喷砼接触压力、锚杆轴力等监控手段。介绍了监测工作及实测数 据及相应关系曲线。提出“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤监测”的原则，有效控制了国岩的变形。 关键词过河隧道；软岩地层；浅埋偏压；监控量测 中图分类号T D 2 3 5 ．1 4文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 1 0 2 - 0 1 0 9 0 3 S a f e t yM o n i t o r i n ga n dM e a s u r e m e n to fA d i t C o n s t r u c t i o no nX u a n h a nS i d eo fH o u h eT u n n e l Z H E N GS h o o s h e a g ，X I N GG u a n g 一删．，Z H O U 胧甥一h u i G u a n g d o n gH o n g d ab l a s t i n gC oL t d ，G u a n g z h o u5 1 0 6 2 3 ，C h i n a A b s t r a c t T h eH o u h et u n n e lc r o g sar i v e ri nX u a n h a ns i d ef o rS i e h u a n - t o - e a s tg a st r a n s m i s s i o np i p e l i n e si sai n - c l i n e ds h a f t ，w h i c ht h er e c ka r o u n di sb r o k e na n dw e a k ，8 0t h es h o r tf o o t a g ea n dt h el o o s i n gb l a s t i n gw e r eu s e dt oe x - c a v a t e ．T oe l i s u r ec o n s t r u c t i o ns a f e t y ，t h et u n n e la r c ht o ps e t t l e m e n t ，h o r i z o n t a lc o n v e r g e n c e ，c o n t a c tp r e s s u r ef r o m w a l lr o c kw i t hs p m y e do o R c ／ e [ e ，a n da x i a ls t r e s so fr o c kb o l tw e r em o n i t o r i n g ．T h em o n i t o r i n ga n dm o n i t o r e dd a t aw i t h i t sr e l a t i o nc u r v ea 坨i n t r o d u c e d ．T h ep r o p o s e dp r i n c i p l eo fl o o s i n gb l a s t i n g ，s h o r tf o o t a g e ，s t r o n gs u p p o r t i n g ，e a r l y c l o s i n ga n df r e q u e n tm o n i t o r i n gc o u l de f f e c t i v e l yc o n t r o lt h ed e f o r m a t i o no fw a l lr o c k ． K e yw o r d s c r o s s i n g - r i v e rt u n n e l ；s o f tr o c ks t r a t u m ；m o n i t o r i n ga n dm e a s u r e m e n t 1 概况 后河隧道为川气东送管道工程下穿后河的过河 隧道。隧道宣汉端为倾角3 1 ．6 6 2o 、斜长1 3 6 ．5 2m 的倾斜斜井，硐口及穿越轴线位于自然村落中部，周 围民房多为2 层砖混结构；隧道开口端为倾角 3 1 ．5 2 5 。、斜长1 3 8 ．3 1m 的倾斜斜井；河床底为平 硐段。隧道全长为6 6 7m 。坑底至河床最薄处约 3 1m ，后河两侧河堤高出河床约4 2m 。 隧道宣汉端D K l 1 2 6 一D K l 1 5 1 硐口段为 收稿日期2 0 1 0 0 7 2 3 作者简介郑少升 1 9 7 9 一 ，男，广东汕头人，大学毕业，助理工程 师，从事爆破工程施工。 E - m a i l g u a n g w u x i n g 12 6 ．c o m 。 通讯作者刑光武 1 9 6 5 一 ，大学毕业，学士，高级工程师，从事爆破 设计、施工及科研工作． E m i I 目Ia I l I 唧I 妇n g s n m i l ．t o m 。 浅埋偏压软弱围岩，隧道开挖宽度6 ．0 2m ，开挖高 度4 ．9 8m ，净空面积为2 6 ．8 1m 2 ，埋深6 2 7m ；穿 越的地层主要为侏罗系中统上沙溪庙祖泥岩，岩质 较软弱，表层风化强烈，岩体破碎，成分以粘土矿物 为主，属V 级围岩，稳定性差。 2 施工方法及初期支护措施 根据设计断面及围岩的实际情况，后河隧道宣 汉端硐口段采取全断面钻爆开挖方法引。为减弱 爆破对围岩的破坏并使岩壁表面平整、围岩结构稳 定，对周边孔采取预裂爆破H 圳。主要施工步骤为 ①n 2 ．6 号普通热轧工字钢架锁口，超前支护 西4 2 小导管注浆，咖2 2 药卷锚杆 ；②预裂爆破；③钻爆开 挖 循环进尺1 ．3m ；④初期支护 1 1 2 ．6 号普通热轧 万方数据 1 1 0 爆破2 0 1 1 年6 月 工字钢架 1 0 0 ，咖8 2 5 木2 5 钢筋网，咖2 2 锚杆长 3 ．5m ，西4 2 小导管，C 2 0 喷射混凝土厚度2 4c m 。 3 测点埋设布置 为保证后河隧道宣汉端D K l 1 2 6 一D K l 1 5 1 硐口段安全施工，于2 0 0 7 年7 月1 2 日宣汉端硐口 段D K l 1 3 1 处埋设了必测和选测断面∞J 其中拱 顶下沉测点3 个；拱腰的周边收敛测点1 对；边墙周 边收敛测点l 对；左、右侧拱腰，拱顶埋设围岩与喷 射混凝土接触压力测点3 个；左、右侧拱腰，拱顶埋 设钢支撑内力测点3 个；左侧拱腰埋设锚杆轴力测 点4 个；右侧拱腰埋设围岩内部位移测点5 个。 4 量测项目分析 4 ．1 拱顶下沉量测 从拱顶3 个测点的下沉变化曲线 图1 可以看 出，拱顶的3 个测点的变化曲线基本一致。其中左 边测点的拱顶下沉量最大 达5 ．6m i l l ，中间测点 次之，右边测点下沉量最小，表明硐口段明显受到偏 压影响。从统计的拱顶下沉 中间测点 与隧道开 挖距离关系 表1 可以得知，隧道开挖面向前推进 5 1 0m 时，测点的拱顶下沉变化量不大，只占累计 下沉量的3 0 ％；当隧道开挖面向前推进至间距 1 0 1 5m 时，测点的拱顶下沉量最大，约占累计下 沉量的7 0 ％；当开挖面与测点相距超过1 5m 时，测 点的拱顶下沉量已基本趋向稳定u 2 剖。 5l O1 52 02 5 测点开挖面的距离，m 图1拱顶测点的下沉量随开挖面距离的变化曲线 表1D K l 1 3 1 断面拱顶中间测点下沉 与隧道开挖面距离关系 4 ．2 周边水平收敛量测 D K l 1 3 1 断面周边水平收敛 上、下测线 随 时间变化曲线如图2 所示。周边水平收敛 上、下 测线 的量测值分别为3 ．5 2m m 、0 ．8 6m m ，上测线 在隧道开挖1 0d 后基本趋于稳定，下测线在隧道开 挖约5d 后逐渐趋于稳定。从上测线水平收敛变化 特征 表2 及其随时间变化曲线可以看出隧道开 挖后，上测线前5d 收敛变化较缓，后5d 收敛的变 化速率最大，其收敛量约占累积收敛量的7 0 ％，随 后基本趋于稳定。下测线收敛变化较小，开挖5d 后基本趋于稳定。 4 蛊3 g 嘲2 簿 堪l 0 24681 01 2 开挖时间，d 图2D K l 1 3 1 断面周边水平收敛随时间变化曲线 表2D K l4 - 1 3 1 断面上测线水平收敛变化特征 4 ．3 围岩与喷射混凝土接触压力量测 D K l 1 3 1 断面各个位置的围岩与喷射混凝土 接触压力都不大。由于受山体偏压影响，所以各个 位置的围岩与喷射混凝土接触压力差异较大。右侧 拱腰 C 点 的接触压力最大，其变化曲线呈台阶状 图3 ，该点最终量测值达到0 ．0 9M P a ；拱顶 B 点 的接触压力其次，其最终量测值为时O ．0 3M P a ； 左侧拱腰 A 点 的接触压力为负值，表明其受拉，但 其量测值最小，仅为一0 ．0 lM P a 。从变化曲线的发 展趋势看，隧道开挖1 5d 后，围岩与喷射混凝土接 触压力已基本趋于稳定 图3 。 4 ．4 喷射混凝土内部应力量测 受偏压影响，D K l 1 3 1 断面各个位置的喷射 6 5 4 3 2 l O 蛊m，卿簿堪 万方数据 第2 8 卷第2 期郑少升，邢光武，周名辉后河隧道宣汉端硐口段施工安全监测 1 1 1 混凝土内部应力差异也较大。其中右侧拱腰的应力 最大，其变化曲线呈抛物线状，最终量测值为 2 ．7 1 0M P a ；拱顶的应力其次，其最终量测值为 0 ．4 1 1M P a ；左侧拱腰的应力最小，其最终量测值为 一O ．0 4M P a ，表明喷射混凝土受到很小的拉力。从 变化曲线的发展趁势来看，喷射混凝土内部应力在 埋设的1 8d 后基本趋于稳定。 O ．0 9 0 ．0 8 O ．0 7 O ．0 6 芒0 ．0 5 霎o ．0 4 翻0 ．0 3 0 ．0 2 0 ．0 l 0 - 0 ．0 l 图3D K l 1 3 1 断面围岩与喷射混凝土接触 压力随时间变化实测结果 4 ．5 钢支撑内力量测 D K l 1 3 1 断面各个位置的钢支撑内力差异也 较大，拱顶及右侧拱腰受压，左侧拱腰受拉。其中拱 顶的内力最大，其变化曲线呈抛物线状，最终量测值 达到7 ．0 6k N ；右侧拱腰的内力其次，最终量测值为 O ．6 1k N ；左侧拱腰的应力为最小，其最终量测值为 一1 ．9 6k N ，表明在左侧拱腰位置钢支撑受拉。从变 化曲线的发展趋势看，同喷射混凝土内部应力相似， 钢支撑内力超稳时间也较长。 4 ．6 围岩内部位置量测 右侧拱腰处围岩内部的5 个测点位移变化值存 在一定差异，其中围岩壁面及围岩内部0 ．91 1 1 处测 点的位移量基本相同而且其值最大，最终超过 0 ．2m i l l ；围岩内部1 ．8m 处测点的位移量约为 0 ．0 9t r i m ；围岩内部2 ．7n l 处测点的最终位移量为 负值，其量测值约为一0 ．1 2m m 。说明围岩松动圈 较小 约为0 ．5 1 ．5 左右 ，同时也表明开挖方法 对围岩扰动较小。 4 ．7 锚杆轴力量测 D K l 1 3 1 断面左侧拱腰围岩内部4 个测点的 锚杆轴力变化基本相似，都是先受拉 正值 ，后逐 渐变为受压 负值 。其中围岩内部3 ．2m 处测点 锚杆轴力很小，而且比较稳定，而其余3 个测点的受 力在埋设初期即增加较快，埋点后的第3 天，围岩内 部0 ．5m 、1 ．4m 、2 ．3m 处测点的量测值 拉力 分 别达到了2 ．0 4k N 、3 ．6 6k N 、0 ．9 7k N ，而且很快达到 基本稳定；随着开挖面的逐渐前移，其量测值逐渐减 小，并终达到锚杆各个测点很快变为受压。 5 结语 根据现场监测及观测到情况分析，得出如下几 点认识和结论 I 后河隧道宣汉端硐口段采取全断面钻爆开 挖并对周边采取预裂爆破的方法是适宜的。虽然对 周边孔采取预裂爆破使施工工序变得相对复杂一 些，但是总的看来它对围岩扰动和变形影响较小，对 保证该浅埋偏压软弱围岩段的施工安全有利。 2 后河隧道宣汉端硐口段施工过程中，必须遵 循“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤监测”的原则， 以有效控制围岩的变形，防止对地面民房造成损害。 3 对开挖后围岩变形已基本趋于稳定的硐 段，应及时跟进施工二次衬砌。 参考文献 R e f e r e n c e sJ ～ [ 1 ] 刘先林，周传波，张国生．隧洞开挖爆破振动监测与振 速预测分析[ J ] ．爆破，2 0 0 8 ，2 5 3 9 6 - 1 0 6 ． [ 2 ] 蔡冻，吴立，梁禹．野山河隧道爆破振动监测与 分析[ J 】．爆破，2 0 0 9 ，2 6 4 8 9 - 9 3 ． [ 3 ] 王学理．地铁暗挖车站施工中的监控量测体系[ J ] ．现 代城市轨道交通，2 0 0 6 2 3 1 - 3 3 [ 4 ] 王建宇．隧道工程的技术进步[ J ] ．岩石力学与工程学 报，1 9 9 9 ，1 8 S 1 7 8 4 - 7 8 8 ． [ 5 ] 吴荣樵．隧洞的各种施工方法和新奥法闭隧道译丛 [ M ] ．[ S ．1 ] [ s ．n ] ，1 9 9 1 ． [ 6 】刘启深，邵根大．北京地铁建设中采用的浅埋暗挖法 [ J ] ．铁道建筑，1 9 9 8 1 2 2 - 6 ． [ 7 3 王梦恕．北京地铁浅埋暗挖施工法[ J ] ．岩石力学与工 程学报，1 9 8 9 ，8 1 5 2 - 6 2 ． [ 8 ] 徐林生．东门关隧道出口新奥法施工监控量测研究 [ J ] ．重庆交通学院学报，2 0 0 6 1 2 4 - 2 6 ． [ 9 ]张知非，戴勤，唐文．新奥法在沿海富水地层超浅 埋暗挖隧道施工中的应用[ J ] ．隧道建设，1 9 9 4 3 1 9 ．2 8 ． 万方数据