周武山隧道施工地质条件分析及其信息化施工关键技术

摘要：浅埋隧道在隧道施工影响下会产生较大的变形，本文依据某浅埋强风化的娄山关组白云岩隧道为出发点，从施工工法及岩土体物理力学参数、设计支护参数来考虑，根据该种条件下监控量测的数据变化情况，应用数据回归分析，进而推断出类似情况下变化规律，为以后该种条件下隧道开挖及支护提供一定的参考依据。

关键词：强风化；浅埋；白云岩；监控量测

中图分类号： X924 文献标识码： A

Abstract：Shallow tunnel under construction will have a greater impact on the tunnel deformation，This article is based on a shallowhighly weathered Loushanguan dolomite tunnel as the starting point，From the construction method and the physical parameters of rock and soil mechanics, design support parameters to be considered，According tothis kind of condition monitoring data changes，Application data regression analysis，And then infer the variation under similar circumstances，Provide a reference for future tunnel excavation and support under such conditions

Key word: Strongly weatheredShallowDolomiteMonitoring and Measurement

一、前言

十二五期间随着交通工程的迅猛发展，地下工程作为交通发展比不缺少的一份子，不可避免的向城市及人口密集区发展，给隧道选线及施工带来极大的困难，尤其是在隧道进出口端围岩埋深较浅、风化强烈地段，本文以贵阳某城市道路在浅埋条件同时下穿强风化娄山关组白云岩为基础，根据地质条件、施工工法、支护参数的差异性来进行相应手段的监控量测，从监控的数据出发，说明监控量测的重要性，为类似工程积累经验。

二、隧道工程地质概况

周武山为双向六车道的分离式中隧道。桩号为：ZK28+960～ZK29+857（长度897m），YK28+961～YK29+860（长度899m），内轮廓设计高程距拱顶高度8.035m，净宽15.62m，左右线线间距约为16～22m，隧道最大埋深约为145m。拟建隧道位于构造剥蚀、溶蚀―低山地貌区，拟建隧道通过山体斜坡地带。隧道进口段地势相对较平坦、埋深较浅，其中ZK28+960~ZK28+990埋深5～15米，属于典型的浅埋隧道属于典型的浅埋隧道。基岩为强风化寒武系娄山关组（∈ls）白云岩，岩体呈灰白色、灰色，节理、裂隙发育，局部偶夹中风化岩块。岩体呈砂状、少量碎块状，镐可挖，强度较低。受断层及区域地质构造影响，隧址区岩层产状倾向120°～135°，倾角27°～33°。场地内岩体节理裂隙较发育，岩体破碎～较破碎。隧址区发育2组节理，节理特征为：

Ⅰ、第一组节理：产状19°～230°∠53°～70°，闭合，延伸长度大于20m，局部溶蚀痕迹。线密度3-5条/m。

Ⅱ、第二组节理：产状280°～350°∠70°～85°，闭合，延伸长度大于10m，局部溶蚀痕迹。线密度1～3条/m。

三、施工工法及支护参数

周武山隧道采用新奥法施工，主要工序采用机械化作业，隧道出渣采用无轨运输方式，二次衬砌浇筑采用模板台车。对Ⅴ级围岩地段，设计采用采用双侧壁导坑法施工。

四、洞内外测点布置及观察方法

根据《公路隧道施工技术规范》要求，按照5米一组断面的布设原则在该段总计布设了7组断面，隧道监控测量周边位移量测仪器采用SWJ-IV型隧道收敛计，精度可达到0.01mm，量测方法采用精度较高的水平基线法，并进行温度修正；拱顶下沉量测仪器采用精密水准仪，量测方法采用水准抄平法，基准点分别设置在洞内（用于量测后视点）和洞外（用于校核洞内后视点），视线长度一般不超过30m，量测误差控制在0.1mm以内，必要时采用冗余观测方法来提高监测精度。常见施工方法对应的周边位移测线和拱顶下沉测线布置如图1、2：

表1 周武山隧道围岩物理力学指标

表2周武山隧道Va级围岩下的支护参数

图1 监控断面测点布置示意图（双侧壁导坑法）图2 监控断面测点布置示意图（台阶法）

五、不同条件下监控量测数据对比

表3 监测断面间的地质情况对照表

图3 不同条件下监控量测数据分析表

六、分析小结

结合周武山隧道埋深浅、风化现象严重、施工难度大等工程现象，本文阐述了通过采用隧道监控量测技术，解决了本隧道工程复杂地质条件下的信息化施工关键技术难题，为隧道安全施工提供了可靠的地质参考依据，值得同类隧道工程施工借鉴。主要结论如下：

（1）沉降数据表明：在开挖方法一定的条件下，伴随着隧道埋深增加，量测中的变形量在减小。

（2）隧道埋深大致不变时，双侧壁导坑法施工对隧道变形的控制要优于环形开挖预留核心土。

（3）围岩初期变形速率快，随着时间的推移趋缓，埋深越浅，变形速率越快，围岩条件越好，其变形速率越快，稳定越快，即围岩条件好坏是影响其变形速率的最关键因素。

（4）开挖过程中隧道变形量与距掌子面距离存在一定关系，当断面距掌子面0.5B时（B为隧道宽度），变形完成量大约为20%～50%；当断面距掌子面1B时，变形完成量大约为35%～75%；当断面距掌子面2B时，变形完成量大约为53%～94%；当断面距掌子面3B时，变形完成量大约为68%～99%；当断面距掌子面4B时，变形完成量大约为79%～100%；当断面距掌子面5B时，变形完成量大约为89%～100%；当断面距掌子面6B时，变形完成量大约为100%，也就意味着距掌子面距离超过3B时，围岩基本稳定，当监测断面距掌子面1B时完成0.5U（U为位移管理值）变形，总量变形超过0.5U则意味着不安全，类似地，距离2B时不宜超过0.75U；距离3B时不宜超过0.85U；（4～6）B时，不宜超过U。

（5）由于围岩支护系统是一个开放的复杂巨系统，围岩的容许极限位移差异大，存在不确定性，现行判定围岩稳定的允许位移相对值存在不足。考虑到隧道设计中采用的预留变形量是根据国内外监测资料总结而来，且在复合式衬砌隧道设计中经过验算，具有一定的理论基础，建议采用《公路隧道设计规范》预留变形量做为监控量测的位移控制总量，即允许位移值U。该值体现的意义主要在于判断支护参数是否合适，保证围岩不侵界，而非用于判断围岩是否稳定的主要依据。

（6）采用变形速率为主，变形加速度为辅的方式判断岩稳定性，具体指标为：变形速率小于3mm/d，可正常施工；居于（3～10）mm/d应加密观测，加强支护；大于10mm/d时，应停止施工，采取特殊措施加固。

参考文献：

[1]．姚宣德，王梦恕．地铁浅埋暗挖法施工引起的地表沉降控制标准的统计分析[J]．岩石力学与工程学报，2006，25（10）：2030～2035

[2]．隧道监控量测方法与控制标准研究．福建省交通科学技术研究所的PPT

[3] 公路隧道施工技术规范 JTG F60―2009

[4] 李晓红 隧道新奥法及其量测技术 科学出版社，2002

[5]《铁路隧道监控量测技术规程》TB10121-2007

[6]《公路隧道设计规范》JTG D70-2004

[7] 《周五山隧道地质勘察报告》贵阳市建筑勘察设计研究院

作者：路家伟(1982-)，男，安徽六安人。主要从事隧道超前地质预报及监控量测的研究。