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石板棚隧道位于国道213线郎木寺(甘川界)至川主寺改建段;起止里程GK204+934~~GK205+109,隧道位于圆曲线上最大埋深70m;全长175m,其中明洞7m,Ⅱ类围岩88m(出口端GK205+106~GK205+060段,该段覆盖层厚度小于50m),Ⅲ类围岩80m;本隧道由出口端向进口端开挖。
一、监控量测点的布设
1、地表下沉点的布设
石板棚隧道在开工前,按照设计图纸要求在隧道顶布设地表下沉量测点,在洞口浅埋地段,按每10m布设一个断面,每断面11个测点;具体布设见图1
图 1 地 表 下 沉 监 测 点 布 置 示 意 图
2、内水平位移收敛量测点及拱顶下沉量测点的布设
按照规范要求,Ⅱ类围岩每隔15~20m布设一个断面,而在实际施工中,则按照每10m布设一个断面,每个断面布设5个点(其中包括两对水平位移收敛量测点及一个拱顶下沉量测点);布设断面分别为GK205+105GK205+095
二、数据的采集与分析(拱顶位移)
1、数据的采集
隧道拱顶下沉及水平位移的数据采集是在每一次布点完成后,测量出初始数据;以后每天按照设计及规范要求进行测量及记录、并加以整理。其观察结果如表1所示:
根据设计规定,当水平收敛速度为0.1~0.2mm/d、拱顶下沉速度为0.1mm/d时,则可认为围岩已基本稳定。同时规范规定,当位移速率无明显下降,而此时实测位移值已接近表2所列数值时,或喷层表面出现明显裂缝时,应立即采取补强措施,并调整原支护设计参数或开挖方法。
2、数据分析
通过我们对GK205+105、GK205+095两点的水平位移收敛和拱顶下沉量的数据的收集整理分析,并绘制时间—位移特征曲线图(图2)发现;该位移特征曲线图出现反弯现象,同时以目测支护表面发现支护表面已有裂纹出现。
从监控量测的结果来看,发现石板棚隧道的拱顶位移量大〖GK205+105点拱顶位移量U/D=65.39/10500=0.623%;GK205+095点拱顶位移量U/D=69.70/10500=0.664%(U—拱顶相对位移值:D—隧道宽度)〗;从计算结果看位移量已经接近规范规定值,且位移值无明显下降趋势。
从以上观测及分析结果表明该段围岩和初期支护已成不稳定状态;需要进行及时处理,以免造成不必要的损失。
图2时间—位移特征曲线图
表2隧道周边允许相对位移值(%)
注:① 相对位移值是指实测位移值与两点间距离之比,或拱顶位移值与隧道宽度之比;
② 脆性围岩取表中较小值,塑性围岩取表中较大值;
③ Ⅰ、Ⅴ、Ⅵ类围岩可按工程类比初步选定允许值范围;
④ 本表所列数值可在施工中通过实测和资料积累作适当修正;
⑤ 實测或推算值小于表列值说明围岩趋于稳定。
三、处理措施
经指挥部、设计代表、监理部、项目部研究决定对石板棚隧道Ⅱ类围岩地段做如下处理:
1、锚杆长度:将锚杆的设计长度由原来的3.0m(中空锚杆)变为4.5m(中空注浆锚杆)。
2、减少锚杆间距:锚杆间距其纵横向间距由原来的75×100cm变为75×75cm,呈梅花型布置。
3、将Ⅰ18工字钢拱架间距由原来的75cm每榀变为60cm每榀。
四:处理结果
将石板棚隧道现有已经开挖的地段GK205+106~GK205+090段按照上述方法(增加锚杆长度、减少锚杆间距、缩短钢拱架间距)处理后;继续对其进行监控量测,此时发现该隧道的拱顶下沉速率及水平位移收敛速率比原来的下沉及位移收敛速率逐渐减小并趋于稳定。
五、小结
通过对石板棚隧道的监控量测数据的分析发现该隧道围岩及支护处于不稳定状态,进而对其进行改变支护参数的处理,从处理结果来看围岩及初期支护已达到稳定,这说明我们的处理方法已达到预期效果;所以通过对该隧道Ⅱ类围岩洞内的监控量测数据的分析及处理结果来看,它为石板棚隧道今后Ⅱ类围岩的施工的支护参数提供了依据。在该隧道以后的Ⅱ类围岩的施工中其支护参数将采用调整后的参数;以确保隧道的质量与安全。
注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
一、监控量测点的布设
1、地表下沉点的布设
石板棚隧道在开工前,按照设计图纸要求在隧道顶布设地表下沉量测点,在洞口浅埋地段,按每10m布设一个断面,每断面11个测点;具体布设见图1
图 1 地 表 下 沉 监 测 点 布 置 示 意 图
2、内水平位移收敛量测点及拱顶下沉量测点的布设
按照规范要求,Ⅱ类围岩每隔15~20m布设一个断面,而在实际施工中,则按照每10m布设一个断面,每个断面布设5个点(其中包括两对水平位移收敛量测点及一个拱顶下沉量测点);布设断面分别为GK205+105GK205+095
二、数据的采集与分析(拱顶位移)
1、数据的采集
隧道拱顶下沉及水平位移的数据采集是在每一次布点完成后,测量出初始数据;以后每天按照设计及规范要求进行测量及记录、并加以整理。其观察结果如表1所示:
根据设计规定,当水平收敛速度为0.1~0.2mm/d、拱顶下沉速度为0.1mm/d时,则可认为围岩已基本稳定。同时规范规定,当位移速率无明显下降,而此时实测位移值已接近表2所列数值时,或喷层表面出现明显裂缝时,应立即采取补强措施,并调整原支护设计参数或开挖方法。
2、数据分析
通过我们对GK205+105、GK205+095两点的水平位移收敛和拱顶下沉量的数据的收集整理分析,并绘制时间—位移特征曲线图(图2)发现;该位移特征曲线图出现反弯现象,同时以目测支护表面发现支护表面已有裂纹出现。
从监控量测的结果来看,发现石板棚隧道的拱顶位移量大〖GK205+105点拱顶位移量U/D=65.39/10500=0.623%;GK205+095点拱顶位移量U/D=69.70/10500=0.664%(U—拱顶相对位移值:D—隧道宽度)〗;从计算结果看位移量已经接近规范规定值,且位移值无明显下降趋势。
从以上观测及分析结果表明该段围岩和初期支护已成不稳定状态;需要进行及时处理,以免造成不必要的损失。
图2时间—位移特征曲线图
表2隧道周边允许相对位移值(%)
注:① 相对位移值是指实测位移值与两点间距离之比,或拱顶位移值与隧道宽度之比;
② 脆性围岩取表中较小值,塑性围岩取表中较大值;
③ Ⅰ、Ⅴ、Ⅵ类围岩可按工程类比初步选定允许值范围;
④ 本表所列数值可在施工中通过实测和资料积累作适当修正;
⑤ 實测或推算值小于表列值说明围岩趋于稳定。
三、处理措施
经指挥部、设计代表、监理部、项目部研究决定对石板棚隧道Ⅱ类围岩地段做如下处理:
1、锚杆长度:将锚杆的设计长度由原来的3.0m(中空锚杆)变为4.5m(中空注浆锚杆)。
2、减少锚杆间距:锚杆间距其纵横向间距由原来的75×100cm变为75×75cm,呈梅花型布置。
3、将Ⅰ18工字钢拱架间距由原来的75cm每榀变为60cm每榀。
四:处理结果
将石板棚隧道现有已经开挖的地段GK205+106~GK205+090段按照上述方法(增加锚杆长度、减少锚杆间距、缩短钢拱架间距)处理后;继续对其进行监控量测,此时发现该隧道的拱顶下沉速率及水平位移收敛速率比原来的下沉及位移收敛速率逐渐减小并趋于稳定。
五、小结
通过对石板棚隧道的监控量测数据的分析发现该隧道围岩及支护处于不稳定状态,进而对其进行改变支护参数的处理,从处理结果来看围岩及初期支护已达到稳定,这说明我们的处理方法已达到预期效果;所以通过对该隧道Ⅱ类围岩洞内的监控量测数据的分析及处理结果来看,它为石板棚隧道今后Ⅱ类围岩的施工的支护参数提供了依据。在该隧道以后的Ⅱ类围岩的施工中其支护参数将采用调整后的参数;以确保隧道的质量与安全。
注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。