摘 要 本文介绍了阳宗隧道现场监控量测方法，对施工中的围岩稳定性进行了分析，表明应用公路隧道现场监控量测成果，能够用于指导公路隧道现场施工．
关键词 公路隧道 监控量测 围岩稳定 分析
1 工程概况
云南昆石高速公路是云南昆明至石林的高等级旅游公路，是国家“五纵七横”国道路网二连浩特一昆明一河口，衡阳一南宁一昆明及国道324线福州一江底一昆明的交汇段，全长78.07Km，设计为双向六车道，共有大小隧道4座，隧道限界高5m，限界宽13.76m，净宽14.88m，净高8.9m，是目前我国断面最大的三车道隧道。
阳宗隧道为上下行分离的双洞单向行车三车道隧道，位于昆石高速公路第8-1、8-2合同段。下行线桩号K37+726～K40+453.1，全长2727.1m，纵坡采用+1.15％的单向坡，最大埋深14lm；上行线桩号K37+718～K40+508.1，全长2790.1m，纵坡采用+1.09％的单向坡，最大埋深143m。上、下行隧道测中线间距离：昆明口约为50m，石林口约为52m。
阳宗隧道属中山地形，以构造剥蚀作用为主，呈现出构造剥蚀地形地貌特征。主要岩性为二迭系下统栖霞茅口组灰白色、红灰色灰岩，局部夹白云质灰岩，二迭系中统峨嵋组灰褐色、灰黑色玄武岩：影响本区域的构造体系主要有南北向构造体系，由嵩明～华宁大断裂和小江大断裂组成，并伴有少量褶皱：区域内发育四条断层，路线区域内K40+460一带发育的断层倾角70°～80°，倾向东南，宽100—150m；此外，在K37+740、K38+700、K40+250还发育三条断层，断层影响带岩体揉皱强烈、破碎，围岩类别以Ⅱ、IV类为主；本段地下水排泄通畅，水文地质条件较好，灰岩地段地下水位埋藏较深，玄武岩地段地下水位埋藏较浅。
依据(中国地震烈度区划图(1990))及云南省分县地震烈度分区，阳宗隧道位于地震基本烈度为IX度的地震区，隧道结构按IX度进行抗震设计．阳宗隧道衬砌根据围岩类别，地形、埋深等条件进行设计，II、III、IV类围岩的支护参数见表1。
表1 阳宗隧道支护参数表
2 量测项目和方法
根据交通部颁布的《公路隧道施工技术规范》(JTJ042—94)规定，采用复合式衬砌的公路隧道必须将现场监控量测列入施工组织设计并进行实施，项目分必测项目和选测项目。
阳宗隧道现场监控量测必测项目包括：地质及支护状况观察描述，周边收敛位移量测，拱顶下沉量测。选测项目包括：围岩内部位移，锚杆轴力，钢支撑应力，衬砌应力，围岩与衬砌接触压力量测。
地质及支护状况观察要求对岩性、岩层产状、结构面、断层进行描述，对支护结构裂缝进行观察。
周边位移量测的目的是根据位移及其收敛状况、断面变形状态等，判断周围岩体的稳定性，初期支护的设计与施工方法是否妥当，二次衬砌的灌注时间等。
拱顶下沉量测的目的是监视隧道拱顶下沉，了解断面的变形状态，判断隧道拱顶的稳定性。
围岩内部位移量测要了解隧道围岩的松弛区、位移量及围岩应力分布，为准确判断围岩的变形发展提供数据。
锚杆轴力量测根据锚杆所承受的拉力，判断锚杆布置是否合理。
衬砌应力量测的目的是量测喷混凝土层、二次衬砌内轴向应力，了解支护衬砌内的受力状态。
围岩与衬砌接触压力量测的目的是判断复合式衬砌中围岩荷载大小，判断初期支护与二次衬砌分担围岩压力情况。
钢支撑应力量测的目的是判断作用在钢支撑上的压力大小，确定钢支撑尺寸、间距及设置钢支撑的必要性．
根据阳宗隧道实际地质情况和施工进展，共埋设了6个选测断面和27个必测断面，设测点363个，获得量测数据12000多个。
阳宗隧道的围岩内部位移和周边位移使用百分表量测，拱顶沉降使用精密水准仪量测，其余量测项目均为埋设传感器，然后通过频率仪来测定振动频率，再换算成需要的量测值，其计算公式如下：
式中：F--传感器受力后钢弦的频率；
Fo--传感器未受力时的钢弦的频率；
P一传感器所受的应力，
K一标定系数。
3 围岩稳定分析
3.1 XK38+830断面
XK38+830断面位于阳宗隧道下行线，隧道埋深140m，围岩为灰色灰岩，岩体破碎，裂隙中充填物为粘土，呈土石混合状态，属II类围岩，采用上下台阶法施工，支护参数为：a.初期支护；C25钢纤维喷混凝土，厚20cm；I 16钢拱架，间距80cm；WTD25锚杆长400cm，间距100×100cm，按梅花形布置；b．二次衬砌：C25防水混凝土厚50cm。
围岩与喷射混凝土接触压力：本断面的接触压力较小，其中左侧拱腰测点的压力较大，最大接触压力0.10MPa，其余四个测点的接触压力均小于0.10MPa。从接触压力的时间空间曲线分析，本断面的接触压力非常稳定(图1)。
图1 XK38+830围岩与喷混凝土接触压力时间空间变化曲线图
喷射混凝土内部应力：本断面的喷射混凝土内部应力均为压力，其中拱顶测点的应力最大；该点埋设后应力呈缓慢增加的状态，后喷射混凝土内部应力在11MPa上下波动，最大值为11.2MPa．从该点内部应力的时间空间变化曲线分析，拱顶的喷射混凝土内部应力不会继续增大，本断面其余四个测点的喷射混凝土内部应力较小，其时间空间曲线呈水平方向发展。
钢支撑内力；本断面拱顶的钢支撑内力测点埋设后即受到较大的压力，埋设后第二天压力已达22.9KN，后逐渐增加。从该点内力的时间空间曲线分析，有继续增加的趋势，左侧拱腰的钢支撑内力变化较大．2002年2月17日前该点受压，量测值基本稳定在18KN左右，后下台阶开挖通过本量测断面，该点的压力由17KN急剧增大到55KN，增加了223％；该点的较大内力持续了较长时间，3月1日后，该点的钢支撑内力又迅速回落，已稳定在1KN左右。侧拱腰和两侧边墙的钢支撑内力量测值较小，处于比较稳定状态。
拱顶下沉；本断面的拱顶下沉量测值很小，拱顶、拱顶右侧的最大量测值分别为2.9mm和4.2mm。
周边收敛：本断面拱腰的周边收敛值很小，边墙的周边收敛埋设后增加较快，三天内量测值已达到6.2mm，其后则缓慢增加。
锚杆轴力：本断面左侧拱腰围岩内部2.1m处锚杆受到的压力相对较大，最大压力为5.9KN，其余三个测点的受力均小于1KN，总体上看，左侧拱腰的锚杆受力很小；右侧拱腰围岩内部2.8m处的描杆受拉，最大拉力为2.3KN，围岩内部2.1m、0.7m处受压，最大压力分别为3.0KN，1.9KN，其时间空间变化曲线没有进一步发展的趋势：左侧边墙围岩内部的四个测点均为受拉，其量测值都小于1KN，并且非常稳定；右侧边墙的锚杆轴力测点均为受拉，其量测值很小，围岩内部2.1m、1.4m、0.7m处的拉力分别为0.15KN、0.73KN、0.72KN。从锚杆轴力分布图分析，本断面的空间效应不明显。
围岩内部位移：本断面左侧拱腰的围岩内部位移最大值在围岩内部2.8m处，量测值为5.0m，目前处于比较稳定的状态，而其余各测点的位移值较小，右侧拱腰墙各个测点的围岩内部位移比较均匀，量测值都在1.0mm左右；左侧边墙的围岩内部位移很小；右侧边墙的围岩内部位移大大，围岩内部2.8m、2.1m、1.4m、0.7m和围岩壁面处测点的最大位移分别为0.2mm、1.1mm、0.8mm、1.1mm和0.1mm．从本断面各测点的时间空间变化曲线分析，围岩内部位移已经稳定。
喷混凝土与二次衬砌接触压力：本断面的喷混凝土与二次衬砌接触压力很小，五个测点的量测值均小于0.1MPa。从时间空间曲线分析，二次衬砌受力已经稳定。
二次衬砌内部应力：本断面右侧拱腰、右侧边墙的二次衬砌内部应力为拉力，最大量测值分别为2.3MPa、1.1MPa，拱顶、左侧拱腰的内部应力小于1.0MPa．从时间空间曲线分析，本断面的二次衬砌内部应力已经基本稳定。
综合以上各量测项目的分析，本断面结构受力不大，围岩基本稳定，表明支护措施是足够的。
3.2 SK47+428断面
SK47+428断面位于阳宗隧道上行线，隧道埋深125m，围岩为灰黑色玄武岩，层理节理非常发育，岩体破碎，强风化，掌于面有渗水现象，属II类围岩，按II类围岩的支护参数进行施作，采用三台阶法施工．本断面为必测项目断面，量测项目为周边收敛。
图2 SK47+428断面周边收敛变化曲线图
周边收敛：本断面围岩很差，在施工中出现了初期支护开裂、剥落现象，采用工字钢进行临时支撑。断面拱腰的周边收敛最初增加较慢，15天的累积值为8.279mm，其后，由于下台阶开挖寓监测断面的距离越来越近，仰拱的施作对监测断面的影响较大，同时，临时支架的拆除也对该断面的收敛情况产生了很大影响，两天时间内周边收敛值就增加了7.494mm，变化速度达3.747mm／d。后由于仰拱的返工，该断面围岩继续向洞内收敛。当本断面右边墙中、下台阶开挖时，周边收敛值急剧增大，变化速度达到了12.145mm／d，周边收敛累积值已达到45.287mm(图2)，围岩向隧道内空移动较多，从拱腰周边收敛的发展趋势分析，周边收敛值还会继续增大。鉴于以上紧急情况，阳宗隧道监控量测组及时提交了紧急报告，建议中台阶和下台阶的施作采取弱爆破、短进尺的方式，减少对围岩的扰动；中、下台阶开挖时，钢拱架和锚喷支护应及时跟上，减少围岩暴露时间，并且左右两边墙的开挖应错开一定的距离；增设锁脚锚杆，约束中、下台阶开挖时临时拱脚的水平和垂直位移。后施工中采取了注浆加固等一系列措施，安全地通过了本地段。
4 结 论
a．阳宗隧道的施工方法和支护参数是适宜的，能够保证围岩和支护结构的稳定。但在局部围岩强度低、渗水严重的地段，应及时采取加强措施，并对围岩进行预加固，防止出现大的变形，以确保施工安全。
b．通过阳宗隧道的现场监控量测和围岩稳定分析，表明应用公路隧道现场监控量测成果，能够准确判断围岩的变位情况和支护结构的受力状况，为确定正确的施工方案提供科学依据。
参考文献
1 公路隧道施工技术规范(JTJ042-94)．人民交通出版社．1995年
2 云南昆石高速公路隧道围岩现场监控量测阶段报告(宜良分册)．云南昆石高速公路建设指挥部，重庆交通科研设计院，云南昆石高速公路隧道科研课题组．2002年5月
(林 勇)