【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 (2~5)B1次/d＜1mm/d＞5B1次/d注：B為隧道開(kāi)挖寬度。在由位移速度決定的量測(cè)頻率和由距開(kāi)挖掌子面距離決定的量測(cè)頻率中，原則上應(yīng)采取頻率高的。當(dāng)變形穩(wěn)定時(shí)，可不按照表755的要求。當(dāng)同一個(gè)量測(cè)斷面內(nèi)各測(cè)線變形速度不同時(shí)，要以產(chǎn)生最大變形速度的測(cè)線確定全斷面的量測(cè)頻率。量測(cè)期間的確定：在變形量小的隧道中(開(kāi)挖后一個(gè)月內(nèi)收斂)，因變形收斂快，在變形收斂至一定值后，再以每天測(cè)一次的頻率測(cè)一周時(shí)間，觀察其穩(wěn)定狀態(tài)。在變形量大的隧道中(開(kāi)挖后經(jīng)兩個(gè)月以上，變形仍不收斂)，直至變形量收斂至一定數(shù)值后，再以每天測(cè)一次的頻率測(cè)兩周時(shí)間，以確認(rèn)變形是否穩(wěn)定。見(jiàn)圖7516。在塑性流變巖體中，如變形長(zhǎng)期(兩個(gè)月以上)不收斂，量測(cè)要進(jìn)行到1mm/30d為止。在選測(cè)項(xiàng)目中，地表沉降量測(cè)頻率，在量測(cè)區(qū)間內(nèi)原則上1~2d一次，見(jiàn)圖7517。圖7517 地表沉降量測(cè)區(qū)間量測(cè)區(qū)間上半上半下半下半(2~5)DH+h3D450Hh1h2圍巖位移量測(cè)、錨桿軸力量測(cè)、噴層(襯砌)應(yīng)力量測(cè)、圍巖壓力量測(cè)、格柵應(yīng)力量測(cè)等的量測(cè)頻率，原則上與同一斷面內(nèi)的應(yīng)測(cè)項(xiàng)目量測(cè)頻率相同。圖7516 確定量測(cè)期間的方法經(jīng)過(guò)日數(shù)(d)(變形量大)(變形量小)1周2周變形量(mm)四、量測(cè)數(shù)據(jù)分析與反饋量測(cè)數(shù)據(jù)反饋于設(shè)計(jì)、施工是監(jiān)控設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，但目前尚未形成完整的設(shè)計(jì)體系。當(dāng)前采用的量測(cè)數(shù)據(jù)反饋設(shè)計(jì)的方法主要是定性的，即依據(jù)經(jīng)驗(yàn)和理論上的推理來(lái)建立一些準(zhǔn)則。根據(jù)量測(cè)的數(shù)據(jù)和這些準(zhǔn)則即可修正設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)和調(diào)整施工措施。量測(cè)數(shù)據(jù)反饋設(shè)計(jì)、施工的理論法，目前正在蓬勃興起，那就是將監(jiān)控量測(cè)與理論計(jì)算相結(jié)合的反分析計(jì)算法，這里，簡(jiǎn)要介紹根據(jù)對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)的分析來(lái)修正設(shè)計(jì)參數(shù)和調(diào)整施工措施的一些準(zhǔn)則。(一)地質(zhì)預(yù)報(bào)地質(zhì)預(yù)報(bào)就是根據(jù)地質(zhì)素描來(lái)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)開(kāi)挖面前方圍巖的地質(zhì)狀況，以便考慮選擇適當(dāng)?shù)氖┕し桨刚{(diào)整各項(xiàng)施工措施。包括：(1) 在洞內(nèi)直觀評(píng)價(jià)當(dāng)前已暴露圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)，檢驗(yàn)和修正初步的圍巖分類；(2) 根據(jù)修正的圍巖分類，檢驗(yàn)初步設(shè)計(jì)的支護(hù)參數(shù)是否合理，如不恰當(dāng)，則應(yīng)予修正；(3) 直觀檢驗(yàn)初期支護(hù)的實(shí)際工作狀態(tài)；(4) 根據(jù)當(dāng)前圍巖的地質(zhì)特征，推斷前方一定范圍內(nèi)圍巖的地質(zhì)特征，進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)；防范不良地質(zhì)突然出現(xiàn)。(5) 根據(jù)地質(zhì)預(yù)報(bào)，并結(jié)合對(duì)已作初期支護(hù)實(shí)際工作狀態(tài)的評(píng)價(jià)，預(yù)先確定下循環(huán)的支護(hù)參數(shù)和施工措施；(6) 配合量測(cè)工作進(jìn)行測(cè)試位置選取和量測(cè)成果的分析。(二)凈空位移分析與反饋如前所述，凈空位移是圍巖動(dòng)態(tài)的最顯著表現(xiàn)，所以隧道工程現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)主要以凈空位移作為圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及圍巖穩(wěn)定狀態(tài)判斷的指標(biāo)。一般而言，坑道開(kāi)挖后，若圍巖位移量小，持續(xù)時(shí)間短，其穩(wěn)定性就好；若位移量大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，其穩(wěn)定性就差。以圍巖位移作為指標(biāo)來(lái)判斷其穩(wěn)定狀態(tài)，則有賴于對(duì)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和對(duì)位移量測(cè)數(shù)據(jù)的分析。，關(guān)鍵是要確定一個(gè)“判斷標(biāo)準(zhǔn)”(或稱為“收斂標(biāo)推”)，即是判斷圍巖穩(wěn)定與否的界限。它包括三個(gè)方面：位移量(絕對(duì)或相對(duì))、位移速率、位移加速度，見(jiàn)第五章第三節(jié)有關(guān)內(nèi)容。，如果圍巖位移速度不超過(guò)允許值，且不出現(xiàn)蠕變趨勢(shì)，則可以認(rèn)為圍巖是穩(wěn)定的，初期支護(hù)是成功的。若表現(xiàn)出穩(wěn)定性較好，則可以考慮適當(dāng)加大循環(huán)進(jìn)尺。淺埋隧道暗挖法施工時(shí)，應(yīng)特別注意對(duì)拱頂下沉及地表下沉量的控制，其控制標(biāo)準(zhǔn)可參見(jiàn)表756。表756 量測(cè)數(shù)據(jù)管理基準(zhǔn)參考值指標(biāo)內(nèi)容日本、法國(guó)、德國(guó)規(guī)范綜合值推薦基準(zhǔn)值城市地鐵山嶺隧道地面最大沉陷50mm30mm60mm地面沉陷槽拐點(diǎn)曲率1/3001/5001/300地層損失系數(shù)5%5%5%洞內(nèi)邊墻水平收斂20~40mm20mm(~)B%洞內(nèi)拱頂下沉75~229mm50mm(~) B%注：B——開(kāi)挖洞室最大跨度(m) 如果位移值超過(guò)允許值不多，且初期支護(hù)中的噴射混凝土未出現(xiàn)明顯開(kāi)裂，一般可不予補(bǔ)強(qiáng)。如果位移與上述情況相反，則應(yīng)采取處理措施，如在支護(hù)參數(shù)方面，可以增強(qiáng)錨桿，加鋼筋網(wǎng)噴混凝上、加鋼支撐、增設(shè)臨時(shí)仰拱等；施工措施方面，可以縮短從開(kāi)挖到支護(hù)的時(shí)間，提前打錨桿，提前設(shè)仰拱，縮短開(kāi)挖臺(tái)階長(zhǎng)度和臺(tái)階數(shù)，增設(shè)超前支護(hù)等。(內(nèi)層襯砌)的施作時(shí)間。按新奧法施工原則，當(dāng)圍巖或圍巖加初期支護(hù)后基本達(dá)成穩(wěn)定后，就可以施作二次襯砌。應(yīng)當(dāng)特別指出的是，在流變性和膨脹性強(qiáng)烈的地層中，單靠初期支護(hù)不能使圍巖位移收斂時(shí)，就宜于在位移收斂以前，施作模筑混凝土二次襯砌，做到有效地約束圍巖位移。(三)圍巖內(nèi)位移及松動(dòng)區(qū)分析與反饋與凈空位移同理，如果實(shí)測(cè)圍巖的松動(dòng)區(qū)超過(guò)了允許的最大松動(dòng)區(qū)(該允許松動(dòng)區(qū)半徑與允許位移量相對(duì)應(yīng))，則表明圍巖已出現(xiàn)松動(dòng)破壞，此時(shí)必須加強(qiáng)支護(hù)或調(diào)整施工措施以控制松動(dòng)范圍。如加強(qiáng)錨桿(加長(zhǎng)、加密或加粗)等，一般要求錨桿長(zhǎng)度大于松動(dòng)區(qū)范圍。如果與以上情形相反，甚至錨桿后段的拉應(yīng)力很小或出現(xiàn)壓應(yīng)力時(shí)，則可適當(dāng)縮短錨桿長(zhǎng)度或縮小錨桿直徑或減小錨桿數(shù)量等。(四)錨桿軸力分析與反饋根據(jù)量測(cè)錨桿測(cè)得的應(yīng)變，即能算出錨桿的軸力。 (754)式中：N——錨桿軸力； ——錨桿直徑； E——桿的彈性模量； εε2——測(cè)試部位對(duì)稱的一組應(yīng)變片量得的兩個(gè)應(yīng)變值。錨桿軸力是檢驗(yàn)錨桿效果與錨桿強(qiáng)度的依據(jù)，根據(jù)錨桿極限強(qiáng)度與錨桿應(yīng)力的比值K(安全系數(shù))即能作出判斷。錨桿軸應(yīng)力越大，則K值越小。一般認(rèn)為錨桿局部段的K值稍小于1是允許的，因?yàn)殇摬挠幸欢ǖ难有浴８鶕?jù)實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)錨桿軸應(yīng)力在洞室斷面各部位是不同的，表現(xiàn)為：，錨桿軸應(yīng)力最大者多數(shù)在拱部45176。附近到起拱線之間；，不管凈空位移值大小如何，出現(xiàn)壓應(yīng)力的情況是不少的。錨桿的局部段K值稍小于1的允許程度應(yīng)該是不超過(guò)錨桿的屈服強(qiáng)度。若錨桿軸應(yīng)力超過(guò)屈服強(qiáng)度時(shí)，則應(yīng)優(yōu)先考慮改變錨桿材料，采用高強(qiáng)鋼材。當(dāng)然，增加錨桿數(shù)量或錨桿直徑也可獲得降低錨桿軸應(yīng)力的效果。(五)圍巖壓力分析與反饋由圍巖壓力分布曲線可知圍巖壓力的大小及分布狀況。圍巖壓力的大小與圍巖位移量及支護(hù)剛度密切相關(guān)。圍巖壓力大，即作用于初期支護(hù)的壓力大。這可能有兩種情況：一是圍巖壓力大但變形量不大，這表明支護(hù)時(shí)機(jī)，尤其是支護(hù)的封底時(shí)間可能過(guò)早或支護(hù)剛度太大，可作適當(dāng)調(diào)整，讓圍巖釋放較多的應(yīng)力；另一種情況是圍巖壓力大且變形量也很大，此時(shí)應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)，限制圍巖變形，控制圍巖壓力的增長(zhǎng)。當(dāng)測(cè)得的圍巖壓力很小但變形量很大時(shí)，則應(yīng)考慮可能會(huì)出現(xiàn)圍巖失穩(wěn)。(六)噴層應(yīng)力分析與反饋噴層應(yīng)力是指切向應(yīng)力，因?yàn)閲妼拥膹较驊?yīng)力總是不大的。噴層應(yīng)力與圍巖壓力及位移有密切關(guān)系。噴層應(yīng)力大的原因有二個(gè)方面，一是圍巖壓力和位移大；二是由于支護(hù)不足。在實(shí)際工程中，一般允許噴層有少量局部裂紋，但不能有明顯的裂損，或剝落、起鼓等。如果噴層應(yīng)力過(guò)大，或出現(xiàn)明顯裂損，則應(yīng)適當(dāng)增加初始噴層厚度。如果噴層厚度已較厚時(shí)，則不應(yīng)再增加噴層厚度，而應(yīng)增強(qiáng)錨桿、調(diào)整施工措施、改變封底時(shí)間等。(七)地表下沉分析與反饋對(duì)于淺埋隧道，可能由于隧道的開(kāi)挖而引起上覆巖體的下沉，致使地面建筑的破壞和地面環(huán)境的改變。因此，地表下沉的量測(cè)監(jiān)控對(duì)于地面有建筑物的淺埋隧道和城市地下通道尤為重要。如果量測(cè)結(jié)果表明地表下沉量不大，能滿足限制性更求，則說(shuō)明支護(hù)參數(shù)和施工措施是適當(dāng)?shù)?；如果地表下沉量大或出現(xiàn)增加的趨勢(shì)，則應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)和調(diào)整施工措施，如適當(dāng)加噴混凝土、增設(shè)錨桿、加鋼筋網(wǎng)、加鋼支撐、超前支護(hù)等，或縮短開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺、提前封閉仰拱、甚至預(yù)注漿加固圍巖等。另外，還應(yīng)注意對(duì)淺埋隧道的橫向地表位移觀測(cè)，橫向地表位移帶發(fā)生在淺埋偏壓隧道工程中，其處理較為復(fù)雜，應(yīng)加強(qiáng)治理偏壓的對(duì)策研究。(八)聲波速度分析與反饋圍巖的聲波速度綜合地反映了巖體的物理力學(xué)特征和動(dòng)態(tài)變化。根據(jù)vP—L曲線可以確定圍巖松動(dòng)區(qū)的范圍，工程中應(yīng)注意將此結(jié)果與圍巖內(nèi)位移量測(cè)資料相對(duì)照，綜合分析和判斷圍巖的松弛情況，以便給修正支護(hù)參數(shù)和調(diào)整施工措施提供依據(jù)和指導(dǎo)。五、三維位移監(jiān)測(cè)及應(yīng)用烏鞘嶺隧道嶺脊段開(kāi)展了三維變形監(jiān)測(cè)。在F7斷層共布置13個(gè)三維位移量測(cè)斷面，左線隧道5個(gè)，分別為DK177+150、+19+23+270、+318；右線隧道共6個(gè)，分別為YDK177+1+18+2+27+32+400；右線迂回導(dǎo)坑2個(gè)，分別為YyK0+18+193。量測(cè)結(jié)果如表3413所示。實(shí)測(cè)三維變形最大值和均值如表3414所示。由表3413414，F(xiàn)7斷層地段的三維位移十分明顯，右線隧道豎直位移歷時(shí)10天左右達(dá)到350mm；橫向位移歷時(shí)10天左右為150mm，歷時(shí)近50天超過(guò)240mm；縱向位移歷時(shí)10天左右為90mm，歷時(shí)近50天達(dá)到125mm。左線隧道歷時(shí)10天左右豎直位移達(dá)到160mm，橫向位移超過(guò)100mm，縱向位移達(dá)到70mm?？v向位移均背離隧道開(kāi)挖面方向發(fā)展。表3413 F7斷層地段隧道拱部豎直位移和縱向位移量測(cè)值施工地段測(cè)試?yán)锍涛灰品较蚬安课灰?mm位移均值測(cè)試斷面相距開(kāi)挖面拱頂左拱腰右拱腰/mm/m與洞跨比F7斷層右線隧道YDK177+400豎直 縱向 YDK177+323豎直— — 縱向— — YDK177+278豎直— — 縱向— — YDK177+220豎直 —— 縱向 —— 右線隧道YDK177+185豎直 —— 縱向 —— YDK177+140豎直 縱向 左線隧道DK177+270豎直 —— 縱向 —— DK177+235豎直 —— 縱向 —— DK177+192豎直 —— 縱向 —— DK177+150豎直 —— 縱向 —— 表3414 三維位移最大值及平均值(mm)位移方向最大值平均值右線左線拱頂拱腳邊墻中豎直位移350160橫向位移150100縱向位移9070用隧道縱向位移與豎直位移△L/△S的比值（如圖3416）來(lái)計(jì)算其位移向量方位角α（176。），如表3415所示。其中，B為開(kāi)挖洞室的跨度，△（平均值），△（平均值），α則為Sy與Sz的合位移S與鉛垂線的夾角。α△L≈1B處的縱向位移Sy△S≈1B處的豎直位移SzS≈Sy+Sz圖3416 隧道位移向量方位角α表3415 F7斷層地段位移向量方位角αF7斷層右線正洞F7斷層左線平導(dǎo)里程角度α（176。）里程角度α（176。）YDK177+400YDK177+323YDK177+278DK177+270YDK177+220DK177+235YDK177+185DK177+192YDK177+140DK177+150通過(guò)F7斷層區(qū)段迂回導(dǎo)坑和正洞三維變形監(jiān)測(cè)，其三維位移變化呈現(xiàn)出不對(duì)稱狀態(tài)，如表3419和表3420所示。表3419 F7斷層各洞室兩側(cè)橫向水平位移和比值隧道里程橫向水平位移/mm左邊墻/右邊墻左拱腳/右拱腳左右倍數(shù)均值平均倍數(shù)左邊墻右邊墻左拱腳右拱腳迂導(dǎo)YyK0+188YyK0+193右線正洞YDK177+278YDK177+220YDK177+185YDK177+140左線平導(dǎo)DK177+270DK177+235DK177+192DK177+150表3419 F7斷層、板巖夾千枚巖地段各洞室位移比值隧道F7斷層地段志留系地層右線迂導(dǎo)右線正洞左線平導(dǎo)板巖夾千枚巖地段縱向位移橫向位移豎直位移根據(jù)隧道縱向位移與豎直位移△L/△S比值計(jì)算得出F7斷層區(qū)段的位移向量方位角α沿縱向分布如圖524所示。F7斷層后期施工地段右線正洞和左線平導(dǎo)的隧道拱部位移向量方位趨勢(shì)線是基本一致的。圖524中的趨勢(shì)線反映方位