秦岭终南山特长公路隧道大埋深段施工监测及分析

第２３卷　第３期　２００６年９月　建筑科学与工程学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．２３　ＮＯ．３　Ｓｅｐｔ．　２００６　文章编号：１６７３—２０４９（２００６）０３—００７１－０５　秦岭终南山特长公路隧道大埋深段　施工监测及分析　陈建勋　，杨　忠　，袁雪戡　（１．长安大学桥梁与隧道陕西省重点实验室，陕西西安　２．陕西秦岭终南山公路隧道有限责任公司，陕西西安　７１００５４）　摘要：为了探讨在大埋深、软弱围岩条件下，隧道围岩变形、围岩压应力和支护结构的力学特征，采　用ｓｗｊ—ＩＶ型收敛计、振弦式土压力盒等测试元件，对秦岭终南山特长公路隧道埋深大于１　２００　ｍ　的Ⅲ类围岩地段，进行了净空收敛变形、围岩压应力、喷射混凝土应力、钢架应变、锚杆轴力等监控　量测。结果表明，即使是在初期支护作用下，净空收敛的量值和速率在测试初期也是很大的；初期　支护受力很大，特别是钢架内、外缘均处于受压状态，而且钢架大部分均超过钢材的屈服极限，钢架　处于失稳状态；采用工１６型钢钢架（间距１榀・ｍ　）、３．５　ｍ锚杆和２Ｏ　ｃｍ喷射混凝土支护。其支护　强度是不够的，应采取减小型钢钢架间距［改为３榀・（２　ｍ）　］等措施予以加强；施工中喷射混凝　土必须及时、饱满，才能保证锚喷网钢架共同作用，否则会引起钢架变形很大，甚至导致塌方事故的　发生。　关键词：特长公路隧道；大埋深；监控量测；钢架；变形　中图分类号：ｕ４５１．２　文献标志码：Ａ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｉｎ　Ｓｅｇｍｅｎｔｓ　ｏｆ　Ｌａｒｇｅ　Ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｄｅｐｔｈ　ｉｎ　Ｑｉｎｌｉｎｇ　Ｚｈ０ｎｇｎａｎｓｈａｎ　Ｓｕｐｅｒ—Ｌｏｎｇ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｔｕｎｎｅｌ　ＣＨＥＮ　Ｊ　ｉａｎ—ｘｕｎ　，ＹＡＮＧ　Ｚｈｏｎｇ。。ＹＵＡＮ　Ｘｕｅ—ｋａｎ。　（１．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｆｏｒ　Ｂｒｉｄｇｅ　ａｎｄ　Ｔｕｎｎｅｌ　ｏｆ　Ｓｈａａｎｘｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈａｎｇ’ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．ｘｉ’ａｎ　７１００６４．Ｓｈａａｎｘｉ　Ｃｈｉｎａ；２、Ｓｈａａｎｘｉ　Ｑｉｎｌｉｎｇ　Ｚｈｏｎｇｎａｎｓｈａｎ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｉ　ｔｄ，Ｘｉ’ａｎ　７１００５４，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ　ｄｉｓｃｕｓｓ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　Ｏｆ　ｔｕｎｎｅｌ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ．　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｗｈｅｎ　ｔｕｎｎｅｌ　ｗａｓ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｌａｒｇｅ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｄｅｐｔｈ　ａｎｄ　ｗｅａｋ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋ，ａｕｔｈｏｒｓ　ｔｏｏｋ　ｓｏｍｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｏｒｇａｎｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｓｗＪ—ＩＶ　ｔｙｐｅ　ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ　ｉｎｄｉｃａｔｏｒ，ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｌ　ｃｈｏｒｄ　ｔｙｐｅ　ｓｏｉｌ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｃｅｌｌ，ｅｔｃ．Ｉｎ　Ｉｌｌ　ｃｌａｓｓ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｓｅｇｍｅｎｔｓ　ｗｉｔｈ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｄｅｐｔｈ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　１　２００　ｍ　ｉｎ　Ｑｉｎｌｉｎｇ　Ｚｈｏｎｇｎａｎｓｈａｎ　ｓｕｐｅｒ—ｌｏｎｇ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｔｕｎｎｅｌ，ｔｈｏｓｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ａｓ　ｎｅｔ　ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ　ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ，　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｓｔｒｅｓｓ，ｓｐｒａｙｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｔｒｅｓｓ，ｓｔｅｅｌ　ｆｒａｍｅ　ｓｔｒａｉｎ　ａｎｄ　ａｘｉａｌ　ｆｏｒｃｅ　ｏｆ　ａｎｃｈｏｒ　ｂａｒ　ｗｅｒｅ　ｍａｄｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｕｎｎｅｌ　ｉｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｌａｒｇｅ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｄｅｐｔｈ　ａｎｄ　ｗｅａｋ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｃａｎ　ｐｒｏｄｕｃｅ　ｌａｒｇｅ　ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ，ｅｖｅｎ　ｉｆ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｐｒｉｍａｒｖ　ｓｕＰＰｏｒｔｔｈｅ　，ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｖａｌｕｅ　ａｎｄ　ｓｐｅｅｄ　ｏｆ　ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ　ａｒｅ　ｓｔｉｌｌ　ｌａｒｇｅ；ｔｈｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ｉｎ　ｐｒｉｍａｒｙ　ＳＵｐｐｏｒｔ　ｉｓ　ｖｅｒｖ　ｌａｒｇｅ　ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｉｎ　ｐｒｏｆｉｌｅｄ　ｂａｒ　ｓｔｅｅｌ　ｆｒａｍｅ，ｔｈｅ　ｉｎｎｅｒ　ａｎｄ　ｏｕｔｓｉｄｅ　ｅｄｇｅ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｆｒａｍｅ　ａｒｅ　ｉｎ　ｓｔｒｅｓｓ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍｏｓｔ　ｓｔｅｅｌ　ｆｒａｍｅ　ｓｔｒｅｓｓｅｓ　ｅｘｃｅｅｄ　ｓｔｅｅｌ　ｙｉｅｌｄ　ｌｉｍｉｔ，ｔｈｅ　ｓｔｅｅｌ　ｓｔｒｅｓｓ　ｉｎ　ｕｎｓｔａｂｌｅ　收稿日期：２ＯＯ６—０５—１０　基金项目：陕西省交通科技项目（０２　２１Ｋ）　作者简介：陈建勋（１９６９一），男，陕西韩城人，副教授，工学博士研究生，Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｊｘｌ９６９＠１６３．ｃ０ｍ。　维普资讯 http://www.cqvip.com

７２　建筑科学与工程学报　２００６正　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ：ｔｈｅ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｌｉｋｅ　Ｉ１６　ｐｒｏｆｉｌｅｄ　ｂａｒ　ｓｔｅｅｌ｛ｒａｍｅ（ｓｐａｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　１　ｓｅｔ。ｍ　）・３．５　ｍ　ｌｅｎｇｔｈ　ｒｏｃｋ　ｂｏｌｔｓ　ａｎｄ　２０　ｃｍ　ｄｅｐｔｈ　ｓｐｒａｙｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ａｒｅ　ｎｏｔ　ｅｎｏｕｇｈ　ｉｎ　ｔｈａｔ　ｓｅｇｍｅｎｔｓ；ｔｈｅ　ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｓｏｍｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｐａｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｔｅｅｌ　ｆｒａｍｅＥｒｅｄｕｃｅ　ｔＯ　３　ｓｅｔ・（２　ｍ）　］ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ；ｓｐｒａｙｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｍａｄｅ　ｉｎ　ｔｉｍｅ　ａｎｄ　ｆｕｌｌ　ｉｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｎ　ｉｔ　ｃａｎ　ｅｎｓｕｒｅ　ｒｏｃｋ　ｂｏｌｔｓ，ｓｐｒａｙｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｂａｒ　ｍａｔ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｔｅｅｌ　ｆｒａｍｅ　ｉｎ　ｃｈｏｒｕｓ，ｉｆ　ｎｏｔ，ｔｈｅ　ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｆｒａｍｅ　ｗｏｕｌｄ　ｂｅ　ｌａｒｇｅ　ａｎｄ　ｃｏｌｌａｐｓｅ　ａｃｃｉｄｅｎｔｓ　ｍａｙ　ｈａｐｐｅｎ　ｉｎｄｅｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｅｒ—ｌｏｎｇ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｔｕｎｎｅｌ；ｌａｒｇｅ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｄｅｐｔｈ；ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ；ｓｔｅｅｌ　ｆｒａｍｅ；ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ　Ｏ　引　言　秦岭终南山特长公路隧道是西安至安康高速公　路穿越秦岭山脉的一条越岭隧道，全长１８．０２　ｋｍ，　双洞四车道，中线间距３０　ｍ，属世界规模第一、长度　第二的山岭公路隧道。隧道洞身横穿秦岭东西向构　造带，该带经历了多期构造运动、变质运动和混合岩　化作用，地质构造和地层岩性复杂并有多条断层穿　钢钢架按Ⅲ类围岩初期支护施工。为了探讨在大埋　深条件下的围岩变形、围岩压应力和支护结构力学　特征，在施工过程中进行了监控量测。　ｌ　监控量测的内容和方法　依据中国《公路隧道施工技术规范》（ＪＴＪ　０２４—９４）　中的要求　，并根据秦岭终南山特长公路隧道的结构　特点及施工方法，结合设计单位提供的隧道监测建　议，拟订了该隧道的监测项目和测试方法　。，其中包　括：隧道内部观察、净空收敛变形、围岩压应力、锚杆　越。隧道开挖过程中可能会遇到围岩失稳、突然涌　水、岩爆等地质灾害。　该隧道东线Ｋ７３＋６８０　ｍ～Ｋ７３＋９００　ｍ段，埋　轴力、喷射混凝土应力、钢架应变等，旨在采用中国较　成熟的快速、准确、可靠的手段，对隧道施工关键部位　进行跟踪监测　］。各项监测项目及采用的仪器设备　和测试元件见表１　。分别在Ｋ７３＋６９２．５　ｍ、Ｋ７３　＋７４６．５　ｍ、Ｋ７３＋７７０　ｍ、Ｋ７３＋８０１　ｍ四个断面埋设　深大于１　２００　ｍ，属于深埋高应力地段，该段原设计　为Ⅵ类围岩。施工开挖后发现围岩破碎，岩体中含　黑云母成分较多，有多组结构面，为黑云母片岩和绢　云母绿泥石片岩，围岩稳定性差。在Ｋ７３＋６９２　ｍ　处发生了高为０．４～０．５　ｍ拱部坍塌，经现场勘察　后认定，该段围岩类别变更为Ⅲ类围岩，采用ｉ１６型　了测试元件。下面对Ｋ７３＋７４６．５　ｍ断面（埋深　１　２８０　ｍ）的监测结果予以介绍，并对其进行分析　。　表１　监测项目及频率　Ｔａｂ．１　Ｉｔｅｍｓ　ａｎｄ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｏｆ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　测读频率　序号　监测项目　监测仪器、元件　１～１５　ｄ的测读　１６　ｄ～１个月的测读　频率（次・ｄ＿。）　频率／（次・ｄ　）　１　１　１　１　１　１～３个月的测读　３个月以上的测读　频率／／（次・周＿。）　频率（次・月一－）　１～２　１～２　１～２　１～２　１～２　１～３　１～３　１～３　１～３　１～３　１　２　３　４　净空收敛变形　围岩压应力　喷射混凝土应力　钢架应变　锚杆轴力　ｓｗＪ一Ⅳ型收敛计　振弦式土压力盒　振弦式应变计　振弦式表面应变计　振弦式测力锚杆　１～２　１～２　１～２　１～２　１～２　２监测结果与分析　２．１净空收敛　在地段Ｋ７３＋７４０　ｍ、Ｋ７３＋７４３　ｍ、Ｋ７３＋７５０　ｍ　年１Ｏ月３日～２００２年１０月１７日（共计１４　ｄ）变形达　到２６．８９　ｍｍ．总变形量达到６９．４　ｍｍ．变形速率为　１．９２　ｍｍ・ｄ；同时，现场洞内观察发现喷层开裂，　钢拱架扭曲变形．但２００２年１０月１７日以后变形有所　减缓。２００２年１０月１７日￣２００３年２月２８日，变形从　６９．４　ｍｍ增加到８２．９６　ｍｍ，增加量为１３．５６　ｎ１Ｈｌ。平均　布设了３条净空收敛基线，从图１可以看出：该地段　Ｋ７３＋７４３　ｍ断面净空收敛变形急剧增长，位移速率　也很大，有典型的深埋特点。埋设初期１１　ｄ（２００２年　９月２２日～２００２年１０月３日）收敛变形达到　变形速率降为０．１０　ｍｌＴｌ・ｄ～，出现了基本稳定趋势。　２．２围岩压应力　４２．５１　ｍｍ，平均变形速率高达３．８６　ｍｍ・ｄ；２００２　从图２可以看出：Ｋ７３＋７４６．５　ｍ断面围岩压　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３期　陈建勋，等：秦岭终南山特长公路隧道大埋深段施工监测及分析　应力数量级比较大，而且变化剧烈（２００２年９月～　２００３年４月）。　２００２—０９．２１　２００２．１１．２０　２００３．０１—１９　２００３—０３－２０　Ｅｔ期　图１　净空收敛时态曲线　Ｆｉｇ．１　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌ　Ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　Ｎｅｔ　Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ　ｌ』－　＿　一＿　—畸＊　—　Ｈ一　　２００２—０９．１９　２００２．１１．１　８　２００３．０１．１７　２００３．０３—１８　２００３—０５－１７　日期　图２　围岩压应力时态曲线　Ｆｉｇ．２　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌ　Ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　Ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　Ｒｏｃｋ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　拱顶处围岩压应力从２００２年９月１９日～２００２　年９月２５日６　ｄ内增长为０．０８７　ＭＰａ，平均速率达到　０．０１３　ＭＰａ・ｄ＿。，达到最大值时围岩压应力曲线开始　下降，２　ｄ内下降到０，之后围岩压应力又有上升趋　势，至２００３年４月１５日围岩压应力值为０．１４８　ＭＰａ。　两侧拱腰处围岩压应力从２００２年９月１９日～　２００２年１０月１日１２　ｄ内急剧增长，右拱腰处达到　０．１４２　ＭＰａ，平均速率为０．Ｏ１２　ＭＰａ・ｄ＿。，左拱腰　处达到０．１０８　ＭＰａ。随后两侧拱腰的围岩压应力呈　现出了下降趋势，到２００２年１１月７日分别降至　０．００４　ＭＰａ（左拱腰）和０．０２　ＭＰａ（右拱腰）。　两侧拱脚处围岩压应力变化呈不同规律，右拱　脚从２００２年９月１９日～２００２年１０月２１日围岩压　应力达０．６１６　ＭＰａ，平均变化速率为１９　ｋＰａ・ｄ　．　其后缓慢增长，至２００３年２月２８日该部位围岩压　应力达到０．６９７　ＭＰａ，其后变化趋势趋于平缓，而左　拱脚围岩压应力很小，基本为０。　两侧墙中处围岩压应力变化规律基本同拱部．　左墙中处围岩压应力从２００２年９月１９日～２００２　年１０月１　Ｉ：ｔ　１２　ｄ内达到０．５３７　ＭＰａ，平均增长速率　为０．０４５　ＭＰａ・ｄ～，其后有所下降。右墙中处围岩　压应力初期为０，２００２年１１月２日围岩压应力有所　增长，至２００３年２月２８日围岩压应力为０．０４１　ＭＰａ。　从图３（正值表示压应力，负值表示拉应力，后　文同）可以看出：围岩压应力在横断面分布是不均匀　的。右拱脚最大达　０．６９７　ＭＰａ．左墙中　次之．为０．５３７　ＭＰａ．　拱顶达０．１４８　ＭＰａ．　而其余各部位围岩压　应力均在０．０５　ＭＩ　ａ　以下。产生该现象　图３　围岩压应力横断　原因是：该段处于大　面分布（单位：ＭＰａ）　埋深（埋深１　２８０　ｍ）　Ｆｉｇ．３　Ｔｒａｎｓｅｃｔ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　地段．同时岩体破　ｏｆ　Ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　Ｒｏｃｋ　碎。开挖后产生了较　ＰｒｅｓｓｕｒｅＩ　Ｕｎｉｔ：ＭＰａ）　大的围岩压应力，初期时由于钢拱架的支护作用．围　岩压应力处于急剧增长阶段，钢拱架受力随之激增．　当达到钢拱架屈服时，钢拱架受压扭曲成Ｓ形。围岩　压应力释放。产生了此现象。　２．３喷射混凝土应力　从图４可以看出：监测初期阶段左拱脚处喷射　混凝土应力，从２００２年９月１９　Ｅｌ～２００２年９月２８　ｌＥ处于应力急剧增长阶段。９　ｄ内压应力达到　１１．９２　ＭＰａ．平均增长速率为１．３２　ＭＰａ・ｄ，随之　压应力缓慢下降。至２００２年１２月１７　Ｅｌ左墙中部　喷射混凝土压应力突然急剧增大．１　２　ｄ内达到　２７．９６　ＭＰａ．平均增长速率达到２．３３　ＭＰａ・ｄ　．且　该部位随后变化起伏很大，到２００３年４月１８　Ｅｌ为　１４．７８　ＭＰａ。其余５个部位喷射混凝土压应力，数　量级一般不大．且变化缓慢。　３Ｏ　２５　２０　１　５　１０　型　５　０　——５　２００２－０９－１９　２００２一Ｉｌ—ｌ９　２００３．０１．１　８　２００３．０３．１９　２００３一Ｏ５一ｌ　８　日期　图－Ｉ　喷射混凝土应力时态曲线　Ｆｉｇ．４　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌ　Ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　Ｓｐｒａｙｅｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｓｔｒｅｓｓ　从图５可以看　出：喷射混凝土全部　为压应力，但分布的　极不均匀．其最大值　在右墙中部为　２７．９６　ＭＰａ（已超过　图５　喷射混凝土应力横断　Ｃ２５喷射混凝土极　面分布（单位：ＭＰａ）　Ｆｉｇ．５　Ｔｒａｎｓｅｃｔ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　限强度），左拱脚次　ｏｆ　Ｓｐｒａｙｅｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　之，为１１．９２　ＭＰａ，　Ｓｔｒｅｓｓ（Ｕｎｉｔ：ＭＰａ）　维普资讯 http://www.cqvip.com

７４　建筑科学与工程学报　２００６生　右拱腰为８．１１　ＭＰａ，其余各部位均较小。　２．４钢架应变　型钢钢架应变监测结果见表２及图６～８。　表２　钢架各部位最大应变　Ｔａｂ．２　Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｓｔｒａｉｎｓ　ｉｎ　Ｅａｃｈ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｔｅｅｌ　Ｆｒａｍｅ　１０　位置　拱顶　左拱腰　右拱腰　左拱脚　右拱脚　左墙中　右墙中　外侧　３　３ｊ５　３　６３８　４　６２６　２　１１４　１　１３３　２　４５０　３８１　内侧　坏　４　１　７５　２　９３２　坏　坏　５３７　２０４　日期　（ａ　拱部钢架　日期　（ｂ　墙部钢架　图６　型钢钢架应变时态曲线　Ｆｉｇ．６　Ｓｔｒａｉｎ　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌ　Ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　Ｓｈａｐｅ　Ｓｔｅｅｌ　Ｆｒａｍｅ　从表２可以看出：该断面钢架受力是很大的，全　断面均受压。除右墙中内外侧和左墙中内侧处钢材　仍在弹性阶段外，其余部位内外侧均超过钢材的屈　服极限应变（约为１　２００×１０　）。拱部钢架变形极　大，最大值右拱腰外侧达到４　６２６×１０。　从图６可以看出：监测初期所有测点应变均急　剧增大，拱部更加明显。拱顶钢架外侧部位测试３　ｄ　后应变达到３　３５５×１０　（该钢材屈服极限应变为１　２００×１０　），超过了钢材受压失稳极限，测点被压　坏，平均应变速率达到１　１１８×１０　ｄ。右拱腰外　侧监测２０　ｄ后应变达到４　６２６×１０一，平均应变速　率达到２３１×１０　ｄ。拱顶外侧、右拱腰内外侧、　左拱腰外侧和左拱脚外侧等５个测点均因变形过大　元件被破坏。从２００２年９月１９日～２００２年１０月　２１日共３３　ｄ为钢架变形急剧增长期，监测１个月后　各条曲线趋于平缓。随后钢架变形增长缓慢并趋于　稳定。变形规律与围岩压应力相对应。　从图７、８可以看出：钢架内、外侧翼缘应变规律　基本相同。　现场洞内观察发现喷层多处开裂，拱腰和拱脚　处钢拱架发生扭曲变形呈Ｓ形．０２２连接钢筋均被　压弯。此表明钢架受压失稳，由于变形的释放．钢架　在新的条件下达到新的平衡。　图７钢架外缘应变　图８钢架内缘应变　横断面分布　横断面分布　Ｆｉｇ．７　Ｓｔｒａｉｎ　Ｔｒａｎｓｅｃｔ　Ｆｉｇ．８　Ｓｔｒａｉｎ　Ｔｒａｎｓｅｃｔ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｏｕｔｓｉｄｅ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｉｎｎｅｒ　Ｅｄｇｅ　ｏｆ　Ｓｔｅｅｌ　Ｆｒａｍｅ　Ｅｄｇｅ　ｏｆ　Ｓｔｅｅｌ　Ｆｒａｍｅ　原因分析：①自然因素。该段处于大埋深地段，　有较高的地应力，岩体又破碎、软弱，给大变形的发　生创造了条件。②工程因素。该地段原设计为Ⅵ类　围岩，开挖后变更设计按Ⅲ类围岩支护．采用Ｉ１６型　钢钢架（间距１榀・ｉＴＩ　）、３．５　ｉＴＩ锚杆和２０　ＣＦＩＩ喷射　混凝土支护。为了加快施工进度，按设计施工做了　型钢钢架，但系统锚杆未按设计数量施工，喷射混凝　土仅喷了５～１０　ｃｍ，钢拱架间均未喷满．留有１０～１５　ＣＩＩＩ的空隙，连接钢筋外露，喷射混凝土不能同钢架组　成钢筋混凝土结构，单靠钢拱架受力，导致了钢架应　变（变形）很大。　２．５　锚杆轴力　在左右拱腰处分别埋设了测力锚杆，右侧锚杆　导线被损坏，现对左侧量测锚杆受力状态进行分析。　从图９、１０可以看出：锚杆均受压．且受力不大，　最大值距孔口０．５　ｍ处为一１３．４６　ＭＰａ；锚杆受力　沿杆体分布规律为孔口部受力大，到底部０～１　ｍ　范围内不受力。　图９　锚杆轴力时态曲线　Ｆｉｇ．９　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌ　Ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　Ａｘｉａｌ　Ｆｏｒｃｅ　ｏｆ　Ａｎｃｈｏｒ　Ｂａｒ　３　结语　（１）大埋深软弱围岩地质条件下，隧道会产生大　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３期　陈建勋，等：秦岭终南山特长公路隧道大埋深段施工监测及分析　７５　锚杆长度／ｍ　０　，　～　日　皇一５　１０　１　／／　－／＾＼　５．　＾　一１　Ｚ．０　Ｊ　１　５　图ｌ０锚杆轴力轴向分布　Ｆｉｇ．１０　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　Ａｘｉａｌ　Ｆｏｒｃｅ　ｏｆ　Ａｎｃｈｏｒ　Ｂａｒ　Ａｌｏｎｇ　Ａｘｉａｌ　变形，即使是在初期支护的作用下，净空收敛的量值　和速率在测试初期也是很大的。以本文中测试的断　面为例，埋设初期１１　ｄ收敛变形达到４２．５１　ｍｍ，平　均变形速率高达３．８６　ｍｍ・ｄ　ｒ。；随后１４　ｄ变形达　到２６．８９　ｍｍ，总变形量达到６９．４　ｍｍ，变形速率为　１．９２　ｍｍ・ｄ　ｒ。；其后（１个月以后）历时４个月变形　从６９．４　ｍｍ增加到８２．９６　ｍｍ，增加量为１３．５６　ｍｍ，　平均变形速率降至０．１０　ｍｍ・ｄ一，出现了基本稳　定趋势。　（２）在大埋深软弱围岩地质条件下，初期支护受　力很大，特别是型钢钢架受力更加明显，钢架内外缘　均处于受压状态，而且钢架大部分均超过钢材的屈　服极限，钢架处于失稳状态。　（３）监测结果表明：对于该段大埋深软弱围岩采　用Ｉ１６型钢钢架（间距１榀・ｍ　）、３．５　ｍ锚杆和　２０　ｃｍ喷射混凝土支护，其支护强度是不够的，应采　取减小型钢钢架间距［改为３榀・（２　ｍ）　］等措施　予以加强。　（４）施工中喷射混凝土必须及时、饱满，才能保　证锚喷网钢架共同作用，否则会引起钢架变形很大，　甚至塌方事故的发生。　参考文献：　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ：　［１］ＪＴＪ　０２４—９４，公路隧道施工技术规范［ｓ］．　ＪＴＪ　０２４—９４，Ｃｏｄｅ　ｆｏｒ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ　Ｊ　ｗａｙ　Ｔｕｎｎｅｌ［Ｓ］．　［２］ＴＢＪ　１０８—９２，铁路隧道喷锚构筑法技术规则［ｓ］．　ＴＢＪ　１０８　９２，Ｓｈｏｔｃｒｅｔｅ－Ｂｏｈ　ｃｅｐｔ　ｏｆ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｔｕｎｎｅｌ［Ｓ］　［３］关宝树．隧道工程施工要点集［Ｍ］．北京：人民交通出　版社，２００３．　ＧＵＡＮ　Ｂａｏ　ｓｈｕ．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｐｏｉｎｔｓ　Ｏｕｔｌｉｎｅ　ｏｆ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｐｒｅｓｓ，　２００３．　［４］王建宇．隧道工程监测和信息化设计原理［Ｍ］．北京：　中国铁道出版社，１９９０．　ＷＡＮＧ　Ｊ　ｉａｎ—ｙｕ．Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｆｏｒ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ［Ｍ］．　Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｈｏｕｓｅ，１　９９０．　［５］刘宝有．钢弦式传感器及其应用［Ｍ］．北京：中国铁道　出版社，１９８６．　Ｉ　ＩＵ　Ｂａｏ－ｙｏｕ．Ｓｔｒｉｎｇ　Ｗｉｒｅ　Ｓｅｎｓｏｒ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｈｏｕｓｅ，１９８６．　［６］　肖林萍，赵玉光，李永树．单拱大跨隧道信息化施工监　控量测技术研究［Ｊ］．中国公路学报，２００５，１８（４）：６２—　６６．　ＸＩＡＯ　Ｉ　ｉｎ—ｐｉｎｇ，ＺＨＡＯ　Ｙｕ—ｇｕａｎｇ，Ｉ　Ｉ　Ｙｏｎｇ　ｓｈｕ．Ｒｅ—　ｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｆｉｅｌｄ　Ｍｏｎｉｔｏｒ　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｉｎ　Ｉｎ—　ｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｉｎｇｌｅ　Ａｒｃｈ　Ｌｏｎｇ—Ｓｐａｎ　Ｔｕｎｎｅｌ［Ｊ］、Ｃｈｉｎａ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｉｇｈｗａｙ　ａｎｄ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ，　２００５，１８（４）：６２—６６．　［７］李晓红．隧道新奥法及其量测技术［Ｍ］．北京：科学出　版社，２００２．　ＬＩ　Ｘｉａｏ－ｈｏｎｇ．Ｎｅｗ　Ａｕｓｔｒｉａｎ　Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｔｕｎｎｅｌ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ｇａｕｇｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ［Ｍ］．Ｂｅｉｊ　ｉｎｇ：Ｓｃｉ—　ｅｎｃｅ　Ｐｒｅｓｓ，２００２．　［８］　夏才初．地下工程测试理论与监测技术［Ｍ］．上海：同　济大学出版社，１９９９．　ＸＩＡ　Ｃａｉ—ｃｈｕ．Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｍｅａｓｕｒｅ—　ｍｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｏｆ　Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｍ］．　Ｓｈａｎｇｈａｉ：Ｔｏｎｇｊｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｐｒｅｓｓ，１　９９９．　［９３　陈建勋．秦岭终南山特长公路隧道施工监控量测报告　［Ｒ］．西安：长安大学，２００３．　ＣＨＥＮ　Ｊｉａｎ—ｘｕｎ．Ｔｈｅ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｍｅａｓ—　ｕｒｅｍｅｎｔ　Ｒｅｐｏｒｔ　ｏｆ　Ｑｉｎｌｉｎｇ　Ｚｈｏｎｇｎａｎｓｈａｎ　Ｓｕｐｅｒ－Ｉ　ｏｎｇ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｔｕｎｎｅｌ［Ｒ］．Ｘｉ’ａｎ：Ｃｈａｎｇ’ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　２ＯＯ３．