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1、浅埋轻轨隧道支护体应力监测及失稳控制摘要:结合重庆市轻轨较新线大坪车站大跨度地下空间DK7+692断面施工支护体应力监测的工程实例,阐述了该大跨度地下空间支护结构的参数选择、地下空间的开挖方法、支护体结构的应力量测方法及测试手段;分析了支护体初期支护工字钢拱应力、锚杆轴力、喷射混凝土内应力、临时工字钢支撑应力、二次衬砌钢筋应力等测试结果和变化规律;确定了工字钢拱应力急剧增大而可能引起支护体系失稳的原因。在此基础上,针对施工中出现的问题,及时调整了施工方案及支护措施,控制了支护体系的失稳,避免施工中险情的发生,实现了隧道的信息化施工和施工安全。关键词:新奥法;监测;大跨度;支护
2、;稳定性新奥法(NATM)在隧道施工中的应用越来越广泛。新奥法支护体以喷混凝土、锚杆和钢拱架、钢筋网为初期支护手段,以复合式衬砌作为支护体系,通过施工量测及其信息的及时反馈来实现隧道工程施工的合理化、信息化、科学化[1～3]。施工监测是设计、施工是否合理的直接判断手段,是监视围岩及支护体系是否稳定的重要一环,是及时调整施工方案及支护方法的重要依据。大坪车站是重庆轻轨较新线的重要组成部分,该车站暗挖段开挖跨度大,地面高层建筑物密集,围岩比较软弱,自稳能力差,围岩支护难度相当大。为确保地面建筑结构的安全,在该工程地下开挖施工中,对支护体初期支护工字钢拱应力、锚杆轴力、喷射混凝土内
3、应力、临时工字钢支撑应力、二次衬砌钢筋应力进行监测。在此基础上,针对施工中出现的问题,及时调整了施工方案及支护措施,控制了支护体系的失稳,避免施工中险情的发生。1工程概况重庆轻轨较新线大坪车站隧道起止里程DK7+609.7～DK7+804,全长194.3m。DK7+609.7～DK7+658.2采用明挖方式施工,DK7+658.2～DK7+804为暗挖施工。暗挖段长度为145.8m,最大开挖宽度为26.3m,开挖高度为20.6m,最大开挖面积为430m2,纵坡为0.3%。大坪车站隧道围岩多属Ⅲ、Ⅳ类,以泥岩和砂岩为主,强度较低,自稳能力差,且岩性变化比较大。其中DK7+692
4、断面围岩为Ⅱ类,该断面左侧有一幢7层居民住宅楼,住宅楼基础距隧道拱顶7.5m,嵌入隧道左侧开挖线以内7m左右;右侧有一幢2层居民住宅楼,嵌入隧道右侧开挖线以内2.5m左右。DK7+692断面地面建筑物与隧道关系如图1所示,隧道顶板岩土体物理力学参数如表1所示。2支护结构及其参数本次支护采用了大拱脚薄边墙的结构形式。支护结构为复合式支护结构。初期支护以锚杆、工字钢拱及喷射混凝土组成联合支护体系,二次衬砌采用模注钢筋混凝土结构。隧道在初期支护与二次初砌结构之间设置EVA高强度型合成树脂防水卷材,其厚度为1.5mm厚。DK7+692断面支护体参数如表2。3开挖方法该段施工开挖步序如
5、图2。具体开挖步骤如下:1)先开挖拱部左、右侧导坑1,拱部左、右导坑平行作业,左、右导坑开挖面距离不小于15m。2)开挖拱部上台阶核心土2,使拱部左、右导坑连通并使拱部支护闭合成环(Ⅱ)。3)组装拱部二次衬砌台车,开挖拱下台阶核心岩土3,进行拱部二次衬砌(Ⅲ)。4)开挖下部核心岩土4,左右错步开挖下部边墙部位岩土5并及时进行锚喷初期支护(Ⅳ)。5)组装边墙二次衬砌整体式台车,对左、右边墙进行二次衬砌(Ⅴ)。4量测布置及测试手段4.1量测断面布置根据车站隧道地面建筑物的分布以及洞内开挖断面的情况,总共布置了6个监测断面,监测断面的测点布置及传感器型号如表3所示。4.2 测试手段
6、1)初期支护工字钢拱应力和临时钢支撑应力监测采用XYJ-2型钢弦传感器。在工字钢拱或临时钢支撑架设到位后在待测位置焊好传感器支座,待其冷却后安装传感器。2)锚杆轴力量测采用直径与锚杆一致的GY-185型钢筋应力计。在安设锚杆前将锚杆截断,将传感器串联焊接在锚杆待测位置处,然后用砂浆锚固含有传感器的锚杆,传感器位置在距离锚杆孔口0.5～1.0m的位置处。3)初期支护与围岩、初期支护与二次衬砌接触压力量测采用JSY-110型钢弦双膜压力盒,在初支喷射混凝土前或二次衬砌封模前在待测位置安设。4)喷射混凝土内应力量测采用MHY-150型混凝土内应力计。安装前先将传感器预制在强度与喷射
7、混凝土一样的混凝土块中,喷射混凝土前将含有传感器的混凝土块固定在测点位置。5)二次衬砌钢筋应力监测采用GY-185型钢筋应力计。二次衬砌钢筋铺设完毕未浇注混凝土前截断待测位置的钢筋,将传感器串联在该钢筋上,作相关防护并将线路引出即可。5 支护体应力监测工程施工过程中,对DK7+692断面锚杆轴力、工字钢拱应力、喷射混凝土内应力、二次衬砌钢筋应力及临时钢支护应力进行监测,监测结果如图3～5所示。从图3～图5可看出,DK7+692断面工字钢应力持续上升,左侧拱腰工工字钢应力在支护后第14d已达到-125MP
