复杂地质环境下山岭隧道监测分析

中图分类号：U445.7 文献标志码：A

0 引言

近年来，城市交通发展越来越快，平常的市政道路已经无法满足日益增长的交通需求，因此越来越多城市在市中心的山体中建设隧道，这不仅拉近的区域之间的联系，还缓解了交通压力。

山岭隧道的开挖通常根据围岩等级进行选择开挖方式，对复杂地质环境下山岭隧道监控量测技术的实施进行分析非常必要 [1-2]。郑宏利 [3] 结合大帽山隧道工程的实践经验，阐明了 CD 工法开挖时围岩内部周边收敛的变化趋势、特点及位移场，相邻导洞施工时的相互影响，围岩与支护间的相互调整变形机制；丘礼球 [4] 和钟元庆 [5] 等通过现场监测和三维数值仿真模型，研究拱顶沉降、洞周收敛、以及隧道开挖和支护后围岩稳定性的变化规律。

本文以杭州某山岭隧道为背景，研究山岭隧道施工是拱顶沉降和净空收敛的变化情况，研究结果可为后续类似工程提供参考和借鉴。

1 工程概况

本工程项目位于浙江省杭州市萧山区，山岭隧道工程主要沟通萧山南部片区（旧城及南部卧城）与中部片区（新区与经济开发区）。隧道包括车行隧道和慢行隧道两部分，车行隧道及慢行隧道均以山岭隧道形式穿山岭，慢行隧道与地面道路接顺，而车行隧道继续以浅埋暗挖隧道形式穿文保区，之后明挖 U 行槽与地面道路接顺。主线隧道左线北起里程桩号 ZK2+009.00，南至里程桩号ZK2+860.00，全长 851m，其中山岭隧道段长 571m，浅埋暗挖隧道段长 100m，下穿及 U 型槽段长 180m；主线隧道右线北起里程桩号 YK1+928.00，南至里程桩号 YK2+860.00，全长 932m，其中山岭隧道段长 652m，浅埋暗挖隧道段长 100m，下穿及 U 型槽段长180m。

山岭隧道的围岩等级不同，其中车行隧道各级围岩开挖工法如下： ① Ⅴ级围岩：双侧壁导坑法（眼镜法）或者预留核心土环形台阶法施工；②Ⅳ级围岩：双侧壁导坑法（眼镜法）或者预留核心土环形台阶法施工； ③ III 级围岩：中隔壁法（CD）或者台阶法施工。

慢行隧道各级围岩开挖工法如下：： ① Ⅴ级围岩：交叉中隔壁法（CRD）或者预留核心土环形台阶法施工； ② Ⅳ级围岩：中隔壁法（CD）施工或者上下台阶法施工； ③ III 级围岩：台阶法施工。

各级围岩每循环开挖进尺： ① Ⅴ级围岩：每循环开挖进尺0.5 ～ 1 米； ② Ⅳ级围岩：每循环开挖进尺 0.75 ～ 1.5 米； ③ Ⅲ级围岩：每循环开挖进尺 1～2 米。

2 实测分析

隧道施工过程中对本身和周边环境的影响较大，因此需要进行隧道监控量测，从围岩稳定性监控出发，重点监测围岩质量差及局部不稳定的岩体，在有代表性的地段和特殊的工程部位（洞口、断层破碎带）应设置观测断面。其中量测项目主要是拱顶下沉、隧道周边收敛、地表沉降。图1 为拱顶下沉及周边位移量测断面示意图。

根据对隧道施工过程中各个监测项目进行统计分析，实时关注项目的风险情况。下面对整个隧道施工完成后，对隧道拱顶沉降、净空收敛进行统计分析。

2.1 拱顶沉降

图 2 与图 3 分别为左线隧道拱顶累计沉降曲线图与右线隧道拱顶累计沉降曲线图，由图可知：左线隧道处 ZK2+017 至 ZK2+135 和右线隧道处 YK2+017 至 YK2+135 段的隧道拱顶累计沉降较大，左线隧道最大值达到 7.02mm，右线隧道最大值达到 6.56mm，其主要原因是该历程段的围岩为 V 级和Ⅳ级围岩，围岩强度较低，较为不稳定，受施工影响较大；左线隧道 ZK2+135 至 ZK2+450 段围岩为Ⅲ级围岩，拱顶累计沉降较小，累计沉降最大值为 4.5mm；ZK2+450 至 ZK2+580 段围岩同样为Ⅴ级和Ⅳ级围岩，隧道拱顶累计沉降再次增加，最大值达到达到了 8.5mm 的峰值。右线隧道YK2+135 至 YK2+580 段围岩为Ⅲ级围岩，拱顶累计沉降较小，累计沉降最大值为4.5mm，隧道累计沉降波动较小。

2.2 净空收敛

左线隧道处 ZK2+017 至 ZK2+135 和右线隧道处 YK2+017 至YK2+135 段的隧道净空收敛较大，左线隧道最大值达到 8.57mm，右线隧道最大值达到 9.01mm，；左线隧道 ZK2+135 至 ZK2+450 段围岩为Ⅲ级围岩，净空收敛较小，净空收敛最大值为 3.75mm；左线隧道 ZK2+450 至 ZK2+580 段围岩同样为Ⅴ级和Ⅳ级围岩，隧道净空收敛再次增加，最大值达到 8.35mm。右线隧道 YK2+135 至YK2+580 段净空收敛较小，净空收敛最大值为 2.35mm。其原因主要是隧道前部分为Ⅳ级和 V 级围岩，围岩强度较低，且在隧道开挖初期，受扰动影响较大，隧道中部的围岩为Ⅲ级，强度较高，完整性较好。