浅析浅埋隧道施工围岩变形及衬砌内力监测

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1、浅析浅埋隧道施工围岩变形及衬砌内力监测摘要：针对目前进行浅埋隧道施工建设过程中存在的问题，文章以实际案例，分析了隧道施工围岩变形以及衬砌内力的监测过程和结果。其目的是为相关建设者提供一些理论依据。关键词：浅埋隧道施工围岩；衬砌内力监测；拱顶沉降；隧道位移沉降随着道路工程的建设范围不断扩大，使得山区建设成为了当前行业建设者必须面临的问题。其屮隧道施工是保证山区建设使用安全稳定性的关键，相关建设人员应从浅埋隧道的施工围岩变形问题以及衬砌内力问题进行分析，以确定哪种施工工艺以及施工技术能够满足山区复杂建设条件的要求，从而达到工程建设的A标。一、工

2、程概况某铁路隧道全长约为370m且最大埋深为35m的浅埋隧道工程。经勘察，该施工项FI的所在地层结构是由：石炭系不统石灰岩、坡积粉质粘土、第四系全新统残、粗角粒土以及下伏白垩系上统粉砂岩及砂岩组成。苏中不良地质构造导致的断层破碎带影响宽度约为28m。这里指的不良地质结构主要体现在：围岩风化强烈、部分泥质粉砂岩易崩解以及节理裂隙发育等。此外，由于隧道施工的埋深较浅，这就严重影响了整个铁路隧道工程建设使用的安全稳定性。因此，建设人员要对施工围岩变形以及衬砌内力进行监测控制，以提高实际施工的效果质量[1]二、浅埋隧道施工围岩变形监测分析1.测点布

3、置在隧道施工过程中，首先是进行位移和变形监测以及应力监测。其中位移和变形监测包括拱顶下沉测和周边收敛测。应力监测包括喷射混凝土和二次衬砌间接触压力以及二次衬砌间力量测，如图1所示：拱顶卜*沉测点供顶卜'沉测点图1收敛与拱顶沉降测点亦置1.拱顶沉降对施工围岩的拱顶沉降值进行监测，不仅能得出浅埋隧道受到扰动的具体情况，还能得到初期支护作用的荷载变化。这是判断铁路隧道工程拱顶结构是否处于稳定状态的方式方法，是控制施工围岩结构发生变化的关键。如图2所示，为工程某测点断面拱顶的下沉时态曲线。图中所示内容证实，该工程的拱顶沉降为台阶式的下降曲线，且沉降

4、过程主要分为四个阶段。图2某测点断面拱顶下沉的时态曲线2.隧道位移收敛隧道工程周边的收敛施工就是指，对隧道周边相对方2个固定点连线上的相对位移值进行监测。本工程的位移收敛指的是，隧道壁面2点间水平距离的变形量量测。如图3所示，为某施工段断面水平收敛的时态曲线。图屮所示的隧道周边位移收敛的时态曲线与拱顶发生沉降吋的曲线是相对应的。这就意味着，隧道施工的位移收敛施工也是分4个阶段进行施工建设的［2］。图3某测点断面水平收敛的时态曲线1.监测结果分析工程所处的洞内变形监测结果显示，各分部变形在进行开挖施工吋均处于逐步稳定的状态。但随着开挖施工的深

5、入，部分变形存在突变点，说明各部分结构的变形是互相影响的。针对这一问题，相关建设人员应在开挖施工后，拉快闭合仰拱以减小后施工部分对施工完成部分的二次干扰。此外，导致这一现象出现的乂一原因是，浅埋隧道在应用CRD技术进行施工建设时，会受到结构偏压的影响。因此，工程建设人员应根据施工围岩的变形监测结果，来选择合理的施工工序，以便得到有利的围岩应力分布形式。以有效控制浅埋隧道施工中的偏压影响。值得注意的是，基于对开挖施工地层结构变形程度不同的考虑，施工技术人员应先进行山体外侧的开挖施T，井在衬砌施:1:的前提下，对山体内侧进行开挖以降低偏差可能带

6、來的影响。三、浅埋隧道施工衬砌内力监测分析1.围若与初衬间压力以隧道工程某施工段的断面施工作业为例，建设人员沿着隧道周边的拱顶、拱腰以及边墙工设置了9个压力设备。如图4所示，为压力设备的布设图。0.4500.4000.3500.3000.2500.2000.1500.1000.0500.000图4压力盒布罝详图阁5断面围岩压力时代曲线根据图5中监测结果中断面上的各个测点分析，施工围岩与喷射混凝土之间的压力，在完成初期的支护作业后需要经历逐渐增大和逐渐趋于稳定的过程。绘制在隧道原型上面的压力线，能够直观的反映出隧道初次衬砌不同位置使所受围岩的

7、压力大小，如图6所示从阁中可以看出，处在隧道拱顶位置所监测到的压力较小，拱腰位置监测到的压力较大。此外，隧道山体的内侧初砌要比外侧初砌受受到的压力大，这就可以得出，先对隧道山体的外侧结构进行初砌具有较大的安全优势。此外，为更进一步降低隧道开挖各部分结构之间的相互影响，相关建设人员可通过减少隧道安全性较小部位的扰动问题，来提高整个隧道ih体结构的安全稳定性。值得注意的是，根据对围岩与初衬间压力进行监测的结果显示，合理的施工工序，应为：先进行山体外侧洞的开挖，再进行山体内側洞的开挖。这是保证浅埋设隧道施工安全稳定性的关键，建设者应将其重视起来，

8、并应用于实际［3］。2.钢支撑内力为了解隧道施工的钢支撑结构所承受的内力大小以及分布规律，研究人员在某施工段的断面上，沿着相关结构周边的拱顶、拱腰以及边墙供设置了15个监测点。同