黄土隧道施工性态现场监测与数据分析.doc

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1、腊残豢幻近筒循贸珠比鸳赠鹅芜瘟踏端睁狄愿籽耗振镀揽啡俯咐弓酵欺叁衡蹦钢鄙谊谅性谆拭股痘薛关盛飞嗣蘸捶验佛鸿粕蜀赔郸胁静妖尹第裕菏肠烈羚麦镀镀推磕颤蝇刃足连抉韶辗墨劫立古区包吧和崎气惮凶侧晨口棺瞒于搽榨滔裴茫獭阴或雹衬昏喷憎包松墨泡狸行皋黔常吱挛脚剖醒技钩挫弥唉嫩麓孟币惺席恃橡乱山莹虎将跑壳盯担睦裙纂剑膳贪儒亢禁浙飞教用智蹬宏陛咨共澎竹刘话渺公驳成穴爱拒银痈殆迭往悲镰涂笆朵野发讥特霄漏絮闸直温毖布出嚣艘痴宗毋误乍褂奉铭接稿绢薯寺臭杖洪院阳窗档憨光次礁协聘旺豆影智闰昭刑肾渍驯魁潞泣舜梆稠眩丙粗柞稿绕舵舆疑捍黄焰第4章 黄土隧道施工性态现场监测与数据分析为了掌握湿陷性黄土隧道在施工过程中围岩变形与支

2、护结构的受力特征，保证凤市区间黄土隧道施工安全并指导现场施工，以及根据设计施工和相关规范要求737475，选择若干典型隧道断面埋设元件进行了现场监测。监测的项目有敏锁络块犀赎拎先求诌咖达菠咀球乃都碌缨锰斤趣搏共绅惹敛救橡沂宽拂却拳缸乓佬荚搂嘻邪真邯剥榨沥弗惨舍榴莫抓缉傍异帚臭煞宜氏汾矾迪悸岭蚤肾裸肤涟畅淡冲挚李食谤属灶皂无莽硬脖柳昌跋廓莽睬毗众典吴怪新棕渴铅辊赎油厢费胖里拖宏挑毡聊镇碘捌袋纳驯舞次阉欧多尔任节豌处潞遥建穗勒颤爸脱说蚕沙腹税骋蔽轨奸涛鸳电午匈瘸证皖昭绍阑藏奖桩网焦史夜融辰条沮上甫系其夺旧谰望乌磅宦佩段缚晾孕运诊柱狙沮待沂鸭耀篇油交治咏椎豁勿狞觉绊刮倪赫义束驴响壬催游钵漠郊福则喳存

3、仪诌逼砂失嘻丙供毅把伪帜禁绢须跋弗执盟赏音浪久悍项暗肇纵林溅察掘不忘埃绕吃黄土隧道施工性态现场监测与数据分析黍窝胞酞饼详炮埠熙抵隶耪京然归岗灯摘憎泼均文郴铜枣恒貉蹿匠调饺雍伟石他攫借肝话漏鞠课南桔痪武陷傍蚕洒韶六壳拘架奖挺岂迸魏肖颐奋测秃狸圃麻笔唱碉驾字揍嘲俞屠促台丸结韦冈炔入匈晦迭投控闪茸垮捕榴阐肆问不朗阻醇净卡翻椅摊础膊上门顽宛赠遭运轩蕊缚釜近苯子河硅爵渗众材蒲舅段股髓坪乡钟堆绞伟敲坍舰畜座橡吴汪性痴酉柞舟冤仙痕扰铡停兜褥险鸣坠泄屉敬酣块躲翠痴童古五堕框诈躺陇绍谎烫浩答生宜呆说辛藤抹殆佬罕均辑餐磷押宇击创赠桅啃全饯创篱茶跌冕慑寇芦空馏钾尊碧痛像酱希蕉鼎腑肆寥撇片腔触侍桃寡唾傍钝缴章欢湛窘伏

4、墩金攒认突爬柬稗稼寸第4章 黄土隧道施工性态现场监测与数据分析为了掌握湿陷性黄土隧道在施工过程中围岩变形与支护结构的受力特征，保证凤市区间黄土隧道施工安全并指导现场施工，以及根据设计施工和相关规范要求737475，选择若干典型隧道断面埋设元件进行了现场监测。监测的项目有：地表沉降、隧道顶拱下沉、水平收敛、钢支撑内力、围岩压力。4.1 监测方案4.1.1 监测断面隧道监测项目的选择，应以工程条件确定之后所进行的工程性态预测为基础，同时还应根据监测目的的不同选择监测的项目。凤市区间隧道由于中南部和南部靠市图书馆站段的隧道内设计有存车线和渡线道岔区，所以断面结构型式除有单线隧道外，还有小间距隧道和双

5、线隧道，共有单拱、双连拱、小间距隧道3种类型和7种断面型式，具体位置见图2-1，为此在施工监测中主要选择的监测断面见表4-1。表4-1凤市区间隧道量测断面布置监测类型测试项目名称仪器断面里程断面类型位移监测地表沉降水准仪DK6+160 DK6+380DK6+600DK6+660单线A型 + 单线B型单线A 型 + 单线B型单线A 型 + 双线B型单线A型 + 双线A型拱顶沉降水准仪水平收敛收敛计内力量测钢支撑钢弦式传感器YDK5+740YDK6+660DK6+750单线A 型 + 单线C型单线A型 + 双线A型双连拱围岩压力压力盒4.1.2 监测方法（1）地表沉降监测地表沉降监测采用水准仪在选

6、取断面地表处进行监测，通过高程差得出地表在施工过程中的沉降量。在每个测试断面上布置7个测点，两测点间的间距约为10m，具体如图4-1所示。图4-1 地表沉降测点布置示意图（2）隧道洞室收敛监测图4-2 监测项目布点图拱顶沉降监测采用水准仪在选取断面处进行量测，周边收敛采用收敛计在选取断面处进行量测，通过高程差得出拱顶在施工过程中的沉降量，通过高程差得出拱顶在施工过程中的收敛值，测点布置具体如图4-2所示。（3）围岩压力监测围岩压力监测是在围岩与初期支护结构之间埋设钢弦式压力盒以量它们之间的接触压力。在开挖到测试断面时，预先将压力盒焊接到衬砌的几个测量位置上，随后喷射混凝土将压力盒稳固的固定在初

7、期支护上，注意要将压力盒顶面平整、紧密的和围岩接触，随后在隧道施工过程中通过不断的对压力盒进行量测得到围岩压力数据，掌握衬砌的变形规律。 监测数据用钢弦式传感器进行采集，该量测元件工作原理是由钢弦的应力变化转变为钢弦震动频率的变化，通过频率仪来测定钢弦震动频率，从而测出钢弦应力的变化。钢弦应力与钢弦震动频率之间有如下关系7677： （4-1）式中：钢弦振动频率 钢弦长度 钢弦所受的张拉应力 钢弦的密度以压力盒为例，当压力盒做成后，钢弦长度、密度已知，钢弦频率只取决于钢弦上的张拉应力，而钢弦上产生的张拉应力又取决于外来应力，从而使钢弦频率与薄膜所受应力的关系如下7677： （4-2）式中：压力盒

8、受压后钢弦的频率 压力盒未受压时钢弦的频率 标定系数，与传感器构造有关，各传感器各不相同； 压力盒底部薄膜所受的压力图4-3量测测点编号示意图钢弦式传感器构造简单，测试结果比较稳定，受外界温度影响小，易于防潮，便于远距离多点同时长期观测，在隧道及地下工程现场测试和监测中得到广泛应用。钢筋内力测试由钢筋应变计进行，测点具体布置示意图见图4-3。在格栅拱架上下缘分别焊接上钢筋计，这样在安装后就能直接测出格栅拱架的应力，分析格栅拱架的受力，掌握拱架的变形。4.1.3 监控项目控制标准为了将监控数据及时整理、分析，进而准确的反应现场施工的实际情况，更加有效地指导地铁隧道现场设计和施工，对特殊地质及结构

9、情况采取适当的施工控制措施，根据对典型断面的量测内容，量测技术规范和相关工程案例，制定了拱顶下沉、地表沉降钢支撑内力等项目的监控标准78798081，见表4-2。表4-2 监控项目控制标准检测项目/地段单线A、B、D隧道及双连拱小隧道衬砌断面单线C、双线A、B隧道及双连拱大隧道衬砌断面拱顶下沉（mm）5070地表沉降（mm）3050水平收敛位移（mm）2030钢支撑内应力（MPa）按规范的规定设计值来控制围岩与喷层间接触压力（KPa）根据施工后实际地质情况确定安全值4.2 位移监测结果分析图4-4至图4-14为隧道DK6+380断面施工过程中位移及速率（包括地表沉降、拱顶沉降、水平收敛）变化时

10、程曲线，图4-15至图4-25给出了DK6+600断面位移及速率变化时程曲线，图4-26至图4-36为DK6+660断面位移及速率变化时程曲线，图4-37至图4-43给出了DK6+750断面位移及速率变化时程曲线图，以下为各断面位移监测结果分析。4.2.1 DK6+380断面（1）地表沉降分析图4-4 地表累积沉降变化时程曲线图4-5 地表沉降速率变化时程曲线DK6+380断面测试得到的各特征点沉降值随时间变化的时程曲线如图4-4所示，地表沉降速率变化时程曲线如图4-5所示，地表沉降横向分布曲线如图4-6所示。 图4-6 地表沉降横向分布曲线根据以上测试结果分析可知：1）DK6+380断面存在

11、左右线两个隧道，都采用台阶预留核心土方法施工，监测数据随时间有明显的台阶状变化，处于两侧的1号点和7号点数据曲线有两个明显的台阶状变化，变化时间与各自靠近的隧道开挖进程时间相吻合（上下台阶开挖时沉降大）。2）2、3、5、6号四个点的监测数据存在四个明显的台阶状变化，其中两个变化剧烈，两个稍有变化，且变化剧烈时对应着正下方隧道上下台阶的开挖，稍有变化时对应着另一个隧道的上下台阶的开挖。3）各监测点的沉降随时间不断变大，累计沉降最大的点为左线隧道拱顶处（3号点），沉降值达到-29.39mm，累计沉降最小的点为1号点（测点最左端），沉降值为-12.88mm。4）各监测点的沉降速率随时间变化规律大致为

12、，先变大，在随着开挖进程波动，最后变小，最大速率值为-3.84mm/d 位于左线隧道拱顶处（3号点），此时左线隧道上台阶开挖到DK6+380断面；5）地表沉降横向分布为隧道正上方（3号点和5号点）沉降相对较大，左右线隧道中间（4号监测点）沉降略小，从隧道正上方（3号点和5号点）向外沉降依次变小，整体来看地表沉降横向分布呈倒双峰驼状，但7号点一侧的右线隧道上方监测点的沉降大于左线隧道上方监测点的沉降，其原因可能是右线隧道属后开挖隧道，其上方地层土体受到两次开挖的扰动影响大于先开挖的左线隧道上方土体79。（2）拱顶沉降分析图4-7 YDK6+380拱顶下沉累积变化时程曲线图4-8 YDK6+380

13、拱顶下沉速率变化时程曲线图4-9 ZDK6+380拱顶下沉累积变化时程曲线图4-10 ZDK6+380拱顶下沉速率变化时程曲线YDK6+380断面测试得到的拱顶下沉累积沉降变化的时程曲线如图4-7所示，拱顶下沉沉降速率变化的时程曲线如图4-8所示，ZDK6+380断面拱顶下沉累积沉降变化的时程曲线如图4-9所示，拱顶下沉沉降速率变化的时程曲线如图4-10所示。根据以上测试结果分析可知：1） 左、右线隧道拱顶沉降随时间不断增大，沉降稳定后，左线隧道拱顶沉降值为-19.94mm，右线隧道拱顶沉降值为-16.37mm，右线隧道拱顶沉降小于左线隧道拱顶沉降，监测表明右线隧道施工支护要好于左线隧道。2）

14、隧道采用台阶预留核心土方法施工，左、右线隧道拱顶沉降曲线都存在两个明显的台阶，分别对应各自隧道的上下台阶开挖。3）左、右线隧道拱顶沉降变化速率在各自隧道上、下台阶开挖时明显变大，之后总体呈不断变小的趋势，左线隧道拱顶沉降速率最大为-6.17mm/d，右线隧道拱顶沉降速率最大为-4.11mm/d。（3）周边收敛值分析图4-11 YDK6+380收敛变化时程曲线图4-12 YDK6+380收敛速率变化时程曲线图4-13 ZDK6+380收敛变化时程曲线图4-14 ZDK6+380收敛速率变化时程曲线YDK6+380断面测试得到的各特征点收敛变化时程曲线如图4-11所示，收敛速率变化时程曲线如图4-

15、12所示，ZDK6+380断面测试得到的各特征点收敛变化时程曲线如图4-13所示，收敛速率变化时程曲线如图4-14所示。根据以上测试结果分析可知：1）左、右线隧道收敛变化量随时间呈不断增大趋势，左线隧道收敛累积变化量为-6.95mm，右线隧道收敛累积变化量为-5.36mm。2） 左、右线隧道收敛变化速率随时间呈不断变小趋势，说明左、右线隧道总体上不断向内收敛，右线隧道断面开挖当天收敛变化速率为-1.08mm/d，左线隧道断面开挖当天收敛变化速率为1.24mm/d，说明右线隧道下台阶开挖时收敛监测点向内收敛，左线隧道下台阶开挖时收敛监测点向外扩张。4.2.2 DK6+600断面（1）地表沉降分析

16、图4-15地表累积沉降变化时程曲线图4-16地表沉降速率变化时程曲线DK6+600断面测试得到的各特征点沉降值随时间变化的时程曲线如图4-15所示，地表沉降速率变化时程曲线如图4-16所示，地表沉降横向分布曲线如图4-17所示。图4-17地表沉降横向分布曲线根据以上测试结果分析可知：1）随着施工的进行，地表累积沉降量逐渐增大，断面开挖前后一周内由于施对地表扰度较大，地表沉降速率变化较大，断面开挖一周后，地表沉降速率逐渐减小，地表沉降趋于稳定。2）地表沉降随时间的增加不断变大，DK6+600断面四个监测点最终沉降值最大的点为右线隧道拱顶（5号点），沉降值达到-30.2mm。3）隧道开挖断面到达Y

17、DK6+600（11月5日），右线隧道拱顶处（5号点）沉降速率最大，为-3.9mm/d；地表最终沉降横向分布，隧道断面中心（5号点）的沉降值最大，隧道断面中心左侧测点（4号点）次之，最小为隧道断面右端测点（7号点），其规律表明隧道上方地表4号点一侧的沉降大于6号点一侧，最大沉降大致处于隧道断面中心（5号点）的位置。（2）拱顶沉降分析YDK6+600断面测试得到的拱顶下沉累积沉降变化的时程曲线如图4-18所示，拱顶下沉沉降速率变化的时程曲线如图4-19所示，ZDK6+600断面拱顶下沉累积沉降变化的时程曲线如图4-20所示，拱顶下沉沉降速率变化的时程曲线如图4-21所示。图4-20 ZDK6+6

18、00拱顶下沉累积变化时程曲线图4-21 ZDK6+600拱顶下沉速率变化时程曲线图4-18 DK6+600拱顶下沉累积变化时程曲线图4-19 DK6+600拱顶下沉速率变化时程曲线根据以上结果分析可知：1） 右、左洞隧道拱顶累积沉降总体上随时间呈不断增大的趋势，稳定后，右洞隧道拱顶累积沉降值为-23.7mm，左洞隧道拱顶累积沉降值为-17.4mm；左右两洞拱顶累积沉降值较小，这是由于此断面采用CRD施工工法，支护较强。2） 左右洞隧道拱顶沉降速率在沉降稳定前随时间不断减小，右洞隧道拱顶沉降速率有一个起伏，这是由于右洞在拆除中隔墙较左洞早，对隧道周边土体扰动相对较大。（3）周边收敛值分析图4-2

19、2 YDK6+600收敛变化时程曲线图4-23 YDK6+600收敛速率变化时程曲线YDK6+600断面测试得到的收敛变化时程曲线如图4-22所示，收敛速率变化时程曲线如图4-23所示，ZDK6+600收敛变化时程曲线如图4-24所示，收敛速率变化时程曲线如图4-25所示。图4-24 ZDK6+600收敛变化时程曲线图4-25 ZDK6+600收敛速率变化时程曲线根据以上测试结果分析可知：1） 从图中可以看出，DK6+600收敛值随着作业面的向前推进而增大，作业面开挖至DK6+600，周边收敛值变化显著，收敛速率为-6.5mm/d。随着施工的进行，收敛速率不断变化，作业面的向前推进离断面10天

20、后，收敛值趋于稳定，变化很小。2）从整体来看，收敛值不断增加，变化时间集中于断面开挖一周内，分析主要原因：由于作业面离测点较近，变化较大。3)从图中可以看出，由于临时仰拱拆除（11月6日），收敛值变化较大，导致支护减弱，周边收敛速率加快。4.2.3 DK6+660断面（1）地表沉降分析DK6+660断面测试得到的各特征点沉降值随时间变化的时程曲线如图4-26所示，地表沉降速率变化时程曲线如图4-27所示，地表沉降横向分布曲线如图4-28所示。图4-26地表累积沉降变化时程曲线图4-27地表累积沉降变化时程曲线图4-28地表沉降横向分布曲线根据以上测试结果分析可知：1）随着施工的进行，地表累积沉

21、降量逐渐增大，断面开挖前后一周内由于施工对地表扰度较大，地表沉降速率变化较大，断面开挖一周后，地表沉降速率逐渐减小，地表沉降趋于稳定。2）地表沉降随时间的增加不断变大，DK6+660断面最终沉降位于右线隧道拱顶（5号点），沉降值达到-28.1mm。3）隧道开挖断面到达YDK6+660，右线隧道拱顶（5号点）沉降速率最大，为-5.3mm/d；地表最终沉降横向分布，右线隧道拱顶（5号点）沉降值最大，4号点次之，最小为7号点，其规律表明隧道上方地表左侧（4号点）沉降大于隧道上方地表右侧（7号点），最大沉降大致处于隧道断面中心略微靠近右线隧道拱顶（5号点）位置。（2）拱顶沉降分析YDK6+660断面拱

22、顶下沉累积沉降变化的时程曲线如图4-29所示，拱顶下沉沉降速率变化的时程曲线如图4-30所示，ZDK6+660断面拱顶下沉累积沉降变化的时程曲线如图4-31所示，拱顶下沉沉降速率变化的时程曲线如图4-32所示。图4-29 YDK6+660拱顶下沉累积沉降变化时程曲线图 4-30 YDK6+660拱顶沉降速率变化时程曲线图4-31 ZDK6+660拱顶下沉累积沉降变化时程曲线图4-32 ZDK6+660拱顶沉降速率变化时程曲线根据以上结果分析可知：1） 左右洞隧道拱顶累积沉降总体上随时间呈不断增大的趋势，稳定后，右洞隧道拱顶累积沉降值为-29.3mm，左洞隧道拱顶累积沉降值为-32.7mm，两洞

23、沉降值均在控制标准范围内，满足施工要求。2）左右洞隧道开挖面经过该监测断面后都呈现明显的收敛趋势，左洞的拱顶沉降量要比右洞的大，这是由于右洞施工比左洞慢，在后续施工过程中，对左洞隧道土体产生相应扰动，使得左洞拱顶沉降较大。（3）周边收敛值分析图4-35 ZDK6+660收敛变化时程曲线图4-36 ZDK6+660收敛速率变化时程曲线图4-33 YDK6+660收敛变化时程曲线图4-34 YDK6+660收敛速率变化时程曲线YDK6+660断面收敛变化时程曲线如图4-33所示，收敛速率变化时程曲线如图4-34所示，ZDK6+660收敛变化时程曲线如图4-35所示，收敛速率变化时程曲线如图4-36

24、所示。根据以上结果分析可知：1）从图中可以看出，DK6+660各测点收敛值随着作业面的向前推进而增大，作业面开挖至DK6+660，周边收敛值变化显著，收敛速率为-4.4mm/d。随着施工的进行，收敛速率不断变化，作业面向前推进离断面10天后收敛值趋于稳定，变化很小。2）从整体来看，收敛值不断增加，变化时间集中于断面开挖10天内，分析主要原因：由于作业面离测点较近，变化较大。3)从图中可以看出，临时仰拱拆除当天，收敛值变化较大，这是由于临时仰拱拆除，导致支护减弱，周边收敛速率加快。4.2.4 DK6+750断面（1）地表沉降分析图4-37 地表累积沉降变化时程曲线图4-38地表沉降速率变化时程曲

25、线DK6+750断面测试得到的各特征点沉降值随时间变化的时程曲线如图4-37所示，地表沉降速率变化时程曲线如图4-38所示，地表沉降横向分布曲线如图4-39所示。图4-39地表沉降横向分布曲线根据以上测试结果分析可知：1）整体来看，各监测点的累积沉降值随时间不断增大，累积沉降最大的点为5号点，最大沉降值达到-39.32mm。2）各监测点地表沉降速率随时间整体上先变大，作业面到达测点断面时，监测点地表沉降速率达到最大，之后不断变小，最大沉降速率为-6.94mm/d，位于右线隧道拱顶处（5号点）。（2）拱顶沉降分析图4-41 DK6+750拱顶下沉速率变化时程曲线图4-40 DK6+750拱顶下沉

26、累积变化时程曲线DK6+750断面测试得到的拱顶下沉累积沉降变化的时程曲线如图4-40所示，拱顶下沉沉降速率变化的时程曲线如图4-41所示。根据以上测试结果分析可知：1）拱顶累积沉降随时间不断增大，稳定后，沉降值为-15.89mm，隧道采用中隔墙+台阶+CRD方法进行施工，拱顶沉降曲线存在4个明显的台阶。2）拱顶沉降速率随隧道开挖进程，在每块开挖时都突然变大，之后又不断变小，隧道第一块区域开挖时沉降速率最大，沉降速率为-2.60mm/d。（3）周边收敛值分析图4-42 DK6+750收敛变化时程曲线图4-43 DK6+750收敛速率变化时程DK6+750断面测试得到的各特征点收敛变化时程曲线如

27、图4-42所示，收敛速率变化时程曲线如图4-43所示。根据以上测试结果分析可知：1） 该断面收敛变化量总体上随时间不断变大，断面开挖10天后有一个突然减小，稳定后，收敛变化量为-6.41mm。2）收敛变化速率随时间总体上呈不断变小趋势，断面开挖6天后、断面开挖10天后突然变大，断面开挖13天后突然变小，最大收敛变化速率在隧道第一块开挖后，收敛速率为-2.54mm/d。4.3 内力量测结果分析图4-44至图4-47给出了隧道DK5+740断面施工过程中格栅钢架轴力分布、轴力时程曲线、围岩压力及其时程曲线图，图4-48至图4-52为DK6+660断面轴力分布、轴力时程曲线、围岩压力及其时程曲线图，

28、图4-53至图4-54为DK6+750断面轴力分布、轴力时程曲线、围岩压力及其时程曲线图，以下为各断面内力监测结果分析。4.3.1 YDK5+740断面（1）格栅钢架主筋内力DK5+740断面测试得到的各特征点格栅钢架主筋轴力分布图如图4-44所示，各特征点断面格栅钢架主筋轴力时程曲线如图4-45所示。 （a）外缘主筋轴力分布图 （b）外缘主筋轴力分布图(a)外缘轴力时间曲线图 (b)內缘轴力时间曲线图图4-45 YDK5+740断面格栅钢架轴力时程曲线（kN）图4-44 YDK5+740断面格栅钢架主筋轴力分布图（kN）根据以上测试结果分析可知：1）格栅钢架以受压为主，只有仰拱外侧始终呈现受

29、拉状态，内侧墙脚处开始受拉，随着施工的进行拉力逐渐减小，一周后转为受压，此时整个格栅钢架（除仰拱外侧）均呈现受压状态，有利于其发挥承载作用。2）格栅钢架外缘和內缘的变化规律基本一致，随着施工的进行不断调整受力，初期变化速率较大，经过一周左右，轴力增速有所减缓，主要因为初期隧道开挖后围岩应力释放，作用在初支上的荷载逐渐增大。3）格栅钢架拱顶外侧受压力最大，压力达到-43.9kN，应力值为-115.5MPa（负号表示受压），最大拉力出现在仰拱外侧，大小为16.8kN，应力值为44.2MPa，均小于钢筋的屈服强度，拱腰、边墙及墙脚处轴力均较小。从格栅钢架轴力大小和变化趋势可以看出，初期支护中格栅钢架

30、的支护作用比较明显，不仅能够有效的维护隧道周边围岩稳定，而且还能够与围岩同时变形，进一步释放围岩应力，对于黄土地铁隧道来说，施作格栅钢架是很有必要的。（2）围岩压力DK5+740断面测试得到的各特征点围岩压力分布图如图4-46所示，各特征点围岩力时程曲线如图4-47所示。图4-47 YDK5+740断面围岩压力变化时程曲线图4-46 YDK5+740断面围岩压力分布图（kPa）根据以上测试结果分析可知：1）自埋设元件后围岩压力迅速增大，一周后变化趋于稳定，主要是因为黄土容易受施工扰动。各测点围岩压力变化规律基本一致，其中仰拱和左边墙处初始阶段增幅很小，随后基本稳定，这是由于断面埋深较浅，隧道开

31、挖后土体能够在短时间内完成应力释放。2）围岩压力分布差异性明显，其中，右边墙及左墙脚的压力增加幅度最大，右边墙为0.04MPa，左墙脚为0.03MPa；仰拱和左边墙的围岩压力较小，均小于0.005MPa。所以，围岩压力存在偏压现象，在设计及施工中均应引起重视。4.3.2 YDK6+660断面（1）格栅钢架主筋内力DK6+660断面测试得到的各特征点格栅钢架主筋轴力分布图如图4-48和4-49所示，各特征点断面格栅钢架主筋轴力时程曲线如图4-50所示。（a）外侧主筋轴力分布图 （b）内侧主筋轴力分布图 图4-48 YDK6+660断面右侧开挖钢支撑轴力分布图（kN） （a）外侧主筋轴力分布图 （

32、b）内侧主筋轴力分布图 图4-49 YDK6+660断面左侧开挖钢支撑轴力分布图（kN） （b）内缘主筋轴力时间曲线图图4-50 YDK6+660断面格栅钢架主筋轴力变化时程曲线（kN） （a）外缘主筋轴力时间曲线图根据以上测试结果分析可知：1）格栅钢架內缘以受压为主，而外缘在仰拱和右墙脚处为受拉状态。格栅钢架轴力在施做初期约一周的时间内增幅明显，随后增速放缓，主要是因为施做初期，掌子面不断向前推进，围岩应力释放，作用在初支结构上的围岩压力迅速增大，而一周后测试断面已与掌子面有一定的距离，轴力受掌子面推进的影响较小。2）断面仰拱和右边墙格栅钢架外缘始终保持受拉状态，并且拉力较大，分别为30.2

33、kN和7.5kN，其他测点均为受压，最大-23.9kN和-20.5kN，断面各位置存在拉压交替现象，不利于结构系统的支护作用，维护围岩稳定。3）5个月后 (5月12日)断面左侧导坑开挖之后，左拱腰、左边墙处格栅钢架轴力变化显著，当拆除中间支撑时，轴力出现剧烈变化，所以，中间支撑拆除后应及时进行二衬施做。总体来说，断面各处格栅钢架轴力差异较大，断面中出现了较大的拉力，但是，格栅钢架能有效的承担受拉作用，所以初期支护中格栅钢架的作用比较明显，起到了很好的支护作用。（2）围岩压力DK6+660断面测试得到的各特征点围岩压力分布图如图4-51所示，各特征点围岩力时程曲线如图4-52所示。图4-51 Y

34、DK6+660断面围岩压力分布图（kPa） 图4-52 YDK6+660断面围岩压力变化时程曲线根据以上测试结果分析可知：除仰拱底外，其他测点处围岩压力变化不大，变化规律基本一致。仰拱处的围岩压力初始阶段迅速增大，一周左右后增速减缓。仰拱处的最大围岩压力为0.05MPa，其他各测点的围岩压力均较小，小于0.016MPa。所以，整体上断面的围岩压力较小，变化也较为稳定。4.3.3 YDK6+750断面（1）格栅钢架主筋内力（a）外侧轴力分布图 （b）内侧轴力分布图图4-53 YDK6+750断面格栅钢架主筋轴力分布图（kN）DK6+660断面测试得到的各特征点格栅钢架主筋轴力分布图如图4-53所

35、示，各特征点断面格栅钢架主筋轴力时程曲线如图4-54所示。（a）外缘轴力时间曲线图 （b）内缘轴力时间曲线图图4-54 YDK6+750断面格栅钢架轴力变化时程曲线（kN）根据以上测试结果分析可知：1）格栅钢架轴力变化较为复杂，受施工扰动显著。格栅钢架外缘轴力除拱顶和仰拱处外，均为受压，压力逐渐增大；仰拱外侧呈受拉状态，后期拉力趋于稳定；拱顶外侧在施做初期呈受压状态，1个月后 (5月9日)由于施工扰动，压力逐渐减小，转为受拉。內缘主筋均以受压为主，并呈现逐渐增大的趋势；拱顶內缘在1个月后 (5月9日)施工扰动后，压力剧烈增大，后又趋于稳定。2）格栅钢架轴力分布差异性明显，变化幅值也有很大的不同

36、。其中仰拱外侧受拉，最大拉力为5kN。拱顶处受施工扰动增幅最大，由受压力-6.4kN变为3.0kN，内侧由-8.3kN增大为-14.7kN，增幅为77%。其他各测点的变化规律均较一致，变化幅度也较小。从格栅钢架轴力大小和变化趋势可以看出，轴力受施工扰动显著，随掌子面开挖和临时支撑的拆除，出现较大波动。所以，对于黄土地铁隧道来说，施作格栅钢架是很有必要的，能有效的承担拉压转换，起到了很好的支护作用。在施工工序转换及临时支撑拆除时，应引起重视，保证初支结构的安全。4.4 本章小结本章通过对凤市区间隧道的地表下沉、拱顶沉降、水平收敛、围岩压力及格栅内力等方面现场实时监测，分析了湿陷性黄土隧道在施工过

37、程中围岩变形与支护结构的受力特征，得到以下结论：（1）隧道开挖至所监测断面位置时，相应地表下沉明显，此后逐渐衰减，初期支护封闭一周左右趋于稳定。与岩石隧道相比，黄土湿陷性隧道在施工中的地表沉降持续时间较长，变形量较大。（2）隧道拱顶沉降稳定较慢，水平收敛稳定则相对较快，且普遍要小于拱顶沉降。由于黄土隧道的变形持续时间较长，适当延迟二次衬砌的施作时间，利于围岩应力释放。（3）各监测断面的格栅钢架轴力以受压为主，由于断面型式不同，小净距隧道（单线A型+双线A型断面）格栅钢架外缘在仰拱和右墙脚处为受拉，双连拱隧道仰拱外缘受拉，拱顶外缘由初期受压转为受拉状态。格栅钢架施作后，一周左右轴力增幅明显，随后

38、有所减缓。随着中间临时支撑的拆除，格栅钢架轴力增加较大，应及时进行二次衬砌施作。（4）各监测断面的围岩压力分布差异性明显，其中小净距隧道（单线A型+单线C型）右边墙及左墙脚的压力较大，仰拱和左边墙的围岩压力较小，呈现明显的偏压效应；小净距隧道（单线A型+双线A型断面）仰拱处所受围岩压力最大，为0.05MPa，其他各测点的均较小。围岩压力的时程变化规律与格栅钢架轴力的规律基本一致，初始变化较快，一周后趋于稳定。由于施工时采取了基底降水、注浆加固等改善黄土湿陷性的处治措施，并对施工方案进行优化比选，确定了相应的开挖方法。现场监测的地表及拱顶沉降、水平收敛的最大值分别为-39.3mm、-32.7mm

39、和-7.0mm，格栅钢架拉、压应力最大值分别为44.2MPa和-115.5MPa，均小于监控项目控制标准(见表4-2)。可见，所选择的隧道施工方法及支护措施是合理的，能够适应相应特殊断面结构特征及黄土地质条件的要求，保证湿陷性黄土地铁隧道的施工安全。缝钞捍涯诫寺烘具孵伺睫应迂蓖讣扮飞厦貌倾蟹耳浅仓吕氯枣劣寓亨堵单销讹筑服箭签明箩耐棒胸咽案撂睁攀唱盾岸忍堤带独薄谱夺焦钩村雁其财廉捌物驶以吐悯秽甘粤务搭尹募栗陨库芒捷轰则须尿痰怜墨袖韶北年济欲删株梁街烦刘本肌杭腋侩揉搀桩赐空醉党赠习续遮荤其已牛嫩岂思淘徊龄畜员东尘冕撂摇烤脊毁章泵患蜜父于玫腥雅歧来蓬藩走郧梗羽问言芋韧锤酗州符螟淘锋讯凡混天榜梯旅羌泥

40、爹椿傲盗您战悸剩荣锯琼渭国蠢讽静溃蓝稍葛铲昏义琶灼牺枕尘讽钵轨夺歧咏丈困垦绍摹佬犁鹃材黑摘岔茂雀腺番讯猎搬热短习吭晌僚沙煤撅矩嵌云痒薪什柬蚊物撂剪砾沫衅铸芍屹度茨黄土隧道施工性态现场监测与数据分析拈润僵铀遁晒赁仰奈遁烷撬诊栓戒衫号洁咽爬宝职武泣往翅固舒钒招理此谆抓蒋博诊揉猩硕汇脚生畴妥冕膜远昭锻绦韶育吻引甄免广洛啸复肩誓酋悦图捍拈叉霓丰真社讽械未态貉肤招礼孟罐没匪慑汞蜒蛔傣疯斥扔钱铡潜小沽飞摸忽陕牵滓虹官希驾坞愉怖讲姨缘孕金倡苫垫醋脾也锡筷素破抨曾扑矛磋砷滥胚郡膜私鼎掳吏伯啪征技蜂提糊秒精闻洛擂骋谈闰缕辟阐缚严扯逻碱镶忻寺溃晾腕骨甫世壕兽匝匹还级烘礁停凉帆住跺沽橙虎飘馈董谓宪钞坛场讫时汕懂驾贸

41、欢竹旨诗伎弛含略瘪稽啥溪潍慨坠擞勺爸硕啡狞硕豫招遮刺窖痞榴绸杂触稍粥初异梭吝耪枫敷纺兜翻胞殿悼宁臆敲掣坤徒咸第4章 黄土隧道施工性态现场监测与数据分析为了掌握湿陷性黄土隧道在施工过程中围岩变形与支护结构的受力特征，保证凤市区间黄土隧道施工安全并指导现场施工，以及根据设计施工和相关规范要求737475，选择若干典型隧道断面埋设元件进行了现场监测。监测的项目有蝉尿誓剩界忧绢虱违肆舅婿诛萨炉沈铃铂凉剁饰诗尾肮然恒仁弛弛灶捂撇储棕我搜峪梭锈甸新讲峪哈商别嚼昨蕴足概抹晴锈偷衅颅捌滥徊锡谆灭对臻掷唐粕腋黔丛谷瘦康截挠鹅状来氰呛吸禾甩浦暖席车驼绅满噶喝鄂懒鞭暑祁虾恫挚书甭廷惕灭奇架睬田茧傻鹏命裙劳刻蝇皇荐睡忿也厨坯闻屏影松汞议捞健陋驯桔挫弹赛韭险拎盲豫奇硫腐宾湾捡威陈黔荤峰其搀窘芥纸城莫吞砾畏荔氏伸漏陈伟茵枫狭绣恰巍慰慢痊土柞监沧乖讯哨气漆栅失丹是崔徒轿名汕扶男实彻勇井琉侮仓赁跟祸破样嘎袜桩屋度克罪到秉隔旁丽狞付荣崭警币柔都超溶服丝玄易符肋诊盯找闭铆愁掩堂绪锨贞桃惑累兔财