复杂环境下连拱隧道监控量测及数值模拟分析

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1、公路隧道2014年第1期(总第85期)复杂环境下连拱隧道监控量测及数值模拟分析李文刚曾如财郝坤(1．招商局重庆交通科研设计院有限公司重庆400067；2．重庆交通大学土木建筑学院重庆400074)摘要本文以重庆两江大桥渝中连接隧道为工程背景，采用FLAC有限元分析软件对渝中连接隧道的施工过程进行数值模拟分析，并与现场监测数据进行对比分析，该方法对类似隧道施工具有一定的借鉴作用。关键词公路隧道连拱隧道监控量测数值模拟作)一⑨左洞上台阶初期支护一⑩左洞下台阶开挖1工程概况一⑨左洞下台阶初期支护。施工顺序图如图1所重庆渝中连接隧道全段位于渝中半岛，沿线高示。截止到2013

2、年11月底，目前隧道右洞已经开楼林立、管网密集，且正穿重点文物保护建筑，上跨挖了180m，而左洞尚未开挖。轨道六号线，下穿轨道一号线小什字地下轨道枢纽站。隧道设计行车速度40km／／]~时，为双向4车道；；城市隧道，隧道左右线均为曲线隧道，隧道洞口段lr篓连拱隧道、洞身段为小净距隧道。本工程设计难度①@①高和施工风险大，除隧道本身及地表建筑物外，保l⑩f{@证周边既有隧道的安全也是本工程的重点和难点。———～～!r、【———一连拱段采用中导洞+台阶法。本段隧道围岩岩性图1施工顺序图以中风化砂岩为主，围岩中主要发育两组裂隙，呈2监控方案及预警值块状结构，围岩厚5．1～

3、12．6m，为浅埋隧道，地下水以滴状或串珠状渗入，隧道涌水量2．5～5L／min·2．1监控方案10m，围岩级别为Ⅳ级。围岩易产生坍塌。鉴于本隧道地质构造及地层岩性复杂，为了保重庆连接隧道连拱段施工顺序为：①中导洞开证隧道施工的安全和顺利进行，掌握围岩和支护的挖一②中导洞临时支护一③中隔墙施作一④右洞动态信息；在不良地质、突水、洞口浅埋特殊要求的上台阶开挖(超前支护先期施作)一⑤右洞上台阶洞段及在有必要监控的地段设置监控量测断面，进初期支护施作一⑥右洞下台阶开挖一⑦右洞下台行全面、系统的监控量测，现场具体监测内容如下阶初期支护一⑧左洞上台阶开挖(超前支护先期施表1所

4、示，各监控量测项目监测频率如表2所示。表1现场监控量测项目及方法序号量测项目量测要求及目的方法以及工具1地质及支护状态观察岩性、岩层产状、结构面、断层描述、支护结构裂缝观察罗盘仪2建(构)筑物监测监控建筑物的基础沉降、倾斜及水平位移全站仪及棱镜3地表沉降根据地表下沉位移量判定隧道开挖对地表下沉的影响，以确定水准仪及塔尺隧道支护结构的稳定性4拱顶下沉监测隧道拱顶下沉，了解断面的变形状态，判定隧道拱顶的稳水准仪定性、挂尺及塔尺5周边收敛量测隧道围岩周边位移、了解收敛状态、断面变形状态性收敛仪6既有轨道监测通过全站仪监测既有轨道的拱顶下沉和周边收敛全站仪·lO·李文刚等复

5、杂环境下连拱隧道监控量测及数值模拟分析续表序号量测项目量测要求及目的方法以及工具7围岩内部位移量测了解围岩内部的松弛区、不同测孔深度的位移量，为准确判断围位移计岩的变化发展提供数据8锚杆轴力量测监测围岩内部的受力情况锚杆计9喷射混凝土应力了解混凝土层的变形特性以及混凝土的应力状态应力计1O围岩压力量测围岩与初期支护之间的应力，了解初期支护的受力状态压力盒11钢支撑内力量测钢支撑内的应力，推断作用在钢支撑的压力大小钢筋计表2监测频率观测频率前50m前30~50m前3Om～后30m后30m~60m后60m~100m后100m外土建工程竣工后不监测1次／周1～2次／天1次

6、／2天2次／周1次／周1次／2周2．2预警值3监控数据分析预警值是确定施工状态安全与否的重要标志，也是指导监控量测工作的重要指标。对于本工程，3．1地表沉降预警值主要根据相关规范和类似的工程经验确定重庆渝中连接隧道洞身为浅埋暗挖段，在垂直以及结构数值模拟结果确定，监测过程中可根据实隧道轴线方向布设量测断面，对选定的量测断面区际的监测成果与结构的损坏情况进行适当的调整，域，首先在通视条件较好、测量方便、基础牢固的地主要监测项目警戒值指标如表3～表5所示。方设置基准点，并用埋设的水泥桩作为测点。一个表3隧道衬砌结构允许变形值断面布设12~13个测点，用精密水准仪进行量测

7、。隧道开挖面距测点一倍洞径时开始量测，隧道开挖<5Om围岩类别～＼超过测点30m、并待沉降稳定以后停止量测。监测Ⅳ1．3cm~4．5cm点埋设情况如图2所示。V1．7cm～6．7cm重庆渝中连接隧道洞口段平均埋深约20m，属浅埋隧道，所以地表沉降是该工程监测的重点内表4建筑物地基预警值容。以右洞YK14+340为典型断面进行数据分析，序号结构类型建筑物地基预警值图3所示为YK14+340断面各阶段测点在开挖右H~24m时，1洞时的累计沉降量变化曲线图。根据图3可知：在整体倾斜≤O．0014；右洞开挖过程中，地表沉降累计值并不大，最大沉24