王文利

摘 要：隨著鐵路隧道工程建設(shè)的不斷進(jìn)步，為了確定三棱山隧道進(jìn)行開挖后圍巖和初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，該文通過對(duì)隧道的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)，選取3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，對(duì)隧道圍巖沉降收斂值、初噴混凝土和鋼拱架受力進(jìn)行了監(jiān)控量測(cè)，對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了分析，確認(rèn)隧道圍巖應(yīng)力動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)、圍巖穩(wěn)定性、最終位移量以及初期支護(hù)的合理性，評(píng)價(jià)圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，對(duì)隧道的安全施工提供了重要的理論支持，確保隧道圍巖和初期支護(hù)的長(zhǎng)期穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：三棱山隧道 初期支護(hù) 監(jiān)控量測(cè) 圍巖穩(wěn)定性

中圖分類號(hào)：U456 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）06（b）-0090-03

隧道監(jiān)控量測(cè)及信息反饋技術(shù)是新奧法修建隧道的主要內(nèi)容之一，由于隧道施工的環(huán)境越來越惡劣，工序越來越繁瑣，圍巖和襯砌將受到多次擾動(dòng)，襯砌結(jié)構(gòu)本身的穩(wěn)定性也決定著工程安全和質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，于是對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行了變形和受力監(jiān)控量測(cè)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析，得出襯砌結(jié)構(gòu)在施工中的動(dòng)態(tài)變化，保證現(xiàn)場(chǎng)施工安全。

1 工程概況與監(jiān)控測(cè)點(diǎn)布置

1.1 工程概況

中國(guó)路橋承建京沈客專遼寧段TJ-1標(biāo)三棱山隧道位于遼寧省朝陽(yáng)市、阜新市境內(nèi)，隧道全長(zhǎng)8 888 m。隧道進(jìn)口位于北票市馬友營(yíng)鄉(xiāng)東臺(tái)子村，與101國(guó)道相鄰。隧道進(jìn)口起始里程為DK493+415，設(shè)計(jì)為縱坡為4.8‰的單面下坡，共承擔(dān)2 930 m的施工任務(wù)。

1.2 測(cè)試項(xiàng)目與斷面選取

根據(jù)三棱山隧道實(shí)際地質(zhì)條件，圍巖穩(wěn)定性和初期支護(hù)受力特性測(cè)試項(xiàng)目包括：拱頂沉降、周邊收斂、噴混凝土應(yīng)力、鋼架應(yīng)力，選取斷面里程為DK494+540、DK494+550、DK494+560，共布置3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，測(cè)點(diǎn)布置圖見圖1。

2 監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析

2.1 拱頂沉降和水平收斂

（1）拱頂沉降與水平收斂變形隨時(shí)間逐漸增大的趨勢(shì)基本一致，但拱頂沉降值較水平收斂值要大，斷面1沉降量最大，最大沉降值為15.7 mm，最小沉降值為9.5 mm，斷面3收斂量最大，最大收斂量為10.6 mm，最小收斂量為6.4 mm，拱頂沉降對(duì)隧道施工影響更大（圖2）。

（2）拱頂沉降在開挖后初期數(shù)值增長(zhǎng)較快，變形速率較大，當(dāng)監(jiān)測(cè)10 d后，拱頂沉降增長(zhǎng)速率逐漸減小，該斷面在監(jiān)測(cè)開挖18 d時(shí)，拱頂沉降速度小于規(guī)范值，拱頂沉降值處于穩(wěn)定狀態(tài)，最終拱頂沉降量占總沉降量的91%，說明在隧道進(jìn)行支護(hù)后的圍巖變形得到了控制，使隧道處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 鋼架應(yīng)力

三棱山隧道各監(jiān)測(cè)斷面鋼架應(yīng)力變化規(guī)律如圖3～圖5所示。

（1）鋼架應(yīng)力受力初期增加速度較快且基本都呈現(xiàn)出受壓的特點(diǎn)，說明圍巖巖體自承能力相對(duì)較差，體現(xiàn)了鋼拱架在隧道圍巖支護(hù)中的作用，但壓應(yīng)力值都非常小，遠(yuǎn)小于鋼架的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，整條曲線最終都趨于平緩穩(wěn)定，說明開挖后圍巖逐步達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，初期支護(hù)結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)。

（2）通過數(shù)據(jù)分析，對(duì)于鋼支撐內(nèi)力呈現(xiàn)出拱腰大、拱腳小的狀態(tài)，根據(jù)圖3可反映，斷面隧道拱腰部位的鋼拱架應(yīng)力值較其他部位較大，說明拱腰的鋼支撐受力較大，其中接近拱部圍巖的鋼拱架最大應(yīng)力值達(dá)到了36 MPa，拱腳處鋼拱架應(yīng)力值為7.3 MPa，都遠(yuǎn)小于鋼架應(yīng)力值，說明了鋼架在圍巖支護(hù)上的作用得到了充分的體現(xiàn)。

2.3 初噴混凝土應(yīng)力

作用在初期支護(hù)上的圍巖壓力轉(zhuǎn)化為噴混凝土的應(yīng)力，測(cè)量數(shù)據(jù)處理后將3個(gè)斷面相同位置應(yīng)力值繪制到一個(gè)圖中，得到3個(gè)斷面處5個(gè)位置應(yīng)力與與時(shí)間關(guān)系曲線分別如圖6～圖10所示所示。

（1）大部分測(cè)點(diǎn)噴混凝土應(yīng)力隨時(shí)間發(fā)展成單調(diào)遞增現(xiàn)象，在初期開始增加速度較快，反映混凝土支護(hù)發(fā)揮了其支護(hù)作用，其中混凝土應(yīng)力變化曲線也受到隧道其他工序的擾動(dòng)而發(fā)生不規(guī)律變化，但總體來看混凝土應(yīng)力變化量較小，說明隧道在初期支護(hù)的情況下圍巖較為穩(wěn)定。

（2）從數(shù)據(jù)分析可得邊墻所受壓應(yīng)力最大，最大值達(dá)到12 MPa，拱頂壓應(yīng)力值較小，但其值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于混凝土襯砌的強(qiáng)度極限30 MPa，表明隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)有效地控制了隧道的沉降。

3 結(jié)語(yǔ)

拱腰鋼拱架拱部受力較大，遠(yuǎn)大于邊墻，這一方面受開挖方法的影響，另一方面是由于圍巖破碎，在重力作用下使鋼拱架拱部應(yīng)力較大；監(jiān)測(cè)斷面拱頂沉降、周邊收斂量都較小，說明圍巖穩(wěn)定性較好，充分發(fā)揮了圍巖的自承能力，有效地控制了圍巖的變形，而使圍巖壓力不是很大。

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