隧道变形拱顶下沉检测运用思索

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1工程概况

该隧道隧址区为剥蚀丘陵地貌。进口段处于浅埋段，为泥质岩，岩体表面风化裂隙发育，岩体破碎，稳定性差，开挖易坍塌。出口段处于浅埋段，为泥质岩，岩体表面风化裂隙发育，岩体破碎，稳定性差。隧道洞身段穿越一单斜岩层，地层岩性简单，地貌属构造侵蚀低山地貌;地层岩性主要为侏罗系中流沙溪庙组泥岩，砂质泥岩;地质结构简单，为泥质岩以及少量砂岩，岩体较破碎，呈中、薄层状结构及镶嵌碎裂结构。

2拱顶下沉监测

拱顶下沉断面布置为与净空收敛布置于一个断面，国内常用的布置方法为在拱顶中心位置布置一个测点，中铁西南科学研究院有限公司通过大量的隧道监测实践证明，在拱顶中心及其左右各2.5m距离共布置三个测点能更全面地发挥其监测作用，测点布置如图1所示。

3险情概况

监测合同规定监测方式为抽检形式，隧道监测断面间距约为1断面/100m，本文中的大变形监测断面于2011年5月22日，在发现该段初期支护裂缝后埋设测点开始监测的。2011年6月1日开始，右洞K92+533断面拱顶数据变形较大，左拱腰位置累计沉降值由6月1日的－6mm增大至6月4日的－35mm;左拱腰位置速率值由6月1日的－2mm/d增大至6月4日的－6mm/d。左拱腰位置出现宽达10cm的裂缝。

4监测数据分析

在发现该处险情后，立即建议停工，并提出施工建议，并在邻近的钢架位置布置拱顶下沉测点，通过同时监测钢架与初期支护混凝土变形情况共同分析初期支护稳定状况。初支混凝土与钢架拱顶下沉时态曲线图参见图2、图3，其显现的过程，反映了围岩在经历大变形后调整建立新平衡最终达到稳定的过程。混凝土拱顶下沉:埋设初期，变形缓慢，6月2日，变形突变，以左侧拱腰尤为显著，当天变形达20mm/d，在对初期支护进行加固以后7d以约4mm/d速度匀速下沉，7d以后，下沉速度逐渐减小，慢慢趋于稳定，结束量测前累计下沉值达77mm;拱顶中心位置测点，从图2可以发现，从6月2日至7月1日，变形曲线呈直线型，7月1日后下沉速度逐渐减小，慢慢趋于稳定，结束量测前累计下沉值为40mm;右侧拱腰测点在整个监测过程中下沉速度值小，埋设后变形迅速稳定，结束量测前累计下沉值仅为5mm。钢架拱顶下沉:如图3所示，埋设后，拱顶中心测点位移变化显著，6月5日至7月4日变形曲线呈直线型，之后下沉速度逐渐减小，慢慢趋于稳定，结束量测前累计下沉值达87mm;左、右侧拱腰测点在整个监测过程中下沉速度值小，埋设后变形迅速稳定，结束量测前累计下沉值分别为17mm、6mm。由以上分析可知，虽然混凝土左拱腰拱顶下沉值或钢架拱顶中心测点拱顶下沉值均超过规范允许值，然而右拱腰测点变形值均较小，分析认为该段存在应力集中现象，在该断面处，左拱腰处应力集中点位于混凝土位置而拱顶中心处应力集中点位于钢架位置，由于钢架强度远大于混凝土强度，故混凝土大变形对钢架变形影响小而钢架大变形对混凝土变形影响大，导致在左拱腰处，钢架变形很小而混凝土变形值很大，在拱顶处，钢架与混凝土均为大变形。

5监测结果的应用

在该隧道施工中，根据监测成果，结合现场实际情况，及时反馈信息，修改与完善设计，从而正确指导施工。通过对测试成果的深入分析，及时提出合理的二次支护时间。在6月2日监测单位及时反映变形突变情况后，相关单位迅速作出反应，及时采取加固措施，为有效控制隧道变形、顺利处理险情提供有力保障。7月中旬，各变形逐渐趋于稳定后，监测单位根据变形数据及时进行回归分析，预测最终变形，为二衬施工提供依据，三处大变形位置回归分析图参见图4～图6所示。

6结束语

从香山观隧道险情段监测实例分析可以得知:(1)拱顶下沉测点布置为三点能更全面发挥监测作用，特别在出现应力集中的情况下。(2)同时开展混凝土拱顶下沉与钢架拱顶下沉能更好地掌握初期支护的协同作用，全面地了解围岩变形情况。(3)及时反映变形情况，及时调整施工方案，在处理险情时至关重要。