吴景利
中交一公局土木工程建筑研究院有限公司 北京市 101102
摘要：本文以新建万利高速公路驸马长江大桥南岸隧道式锚碇隧洞的监控量测技术为例，根据锚碇隧洞的特点，详细介绍了锚碇隧洞监控量测，以期为类似锚碇隧洞施工监控量测提供指导。
关键词：锚碇隧洞 施工 监控量测
1前言
悬索桥锚碇是主缆锚固装置的总称。锚块结构形式可分为重力式和隧道式，隧道锚较之于重力锚在投资上经济得多，但因其传力机理不明确，开挖断面较大、围岩爆破临空后自稳较为困难，故施工难度较大，是悬索桥施工的重点和难点之一。
本文结合新建万利高速公路重点工程之一的驸马长江大桥南岸锚洞的工程实践，对悬索桥隧道式锚洞的监控量测技术作简要的总结和分析。
2工程概况
驸马长江大桥是一座双铰钢箱梁悬索桥，全长2030米，主跨1050米，是重庆乃至三峡库区最大跨度的桥梁工程，位居国内前列。该大桥地处万州长江二桥下游6公里处，北岸起于重庆市万州区驸马镇吊龙村，南岸终点位于重庆市万州区太龙镇向坪村，两岸各设置480米引桥，北岸主塔高210.5米，南岸主塔高166.57米。南岸锚碇采用框架式前锚室及支墩与隧道锚锚塞体结合的结构方案，锚塞体嵌入中风化岩层以内，前锚室及支墩位于地面以上。前锚室长43m，锚塞体长35m，后锚室长3.8m，前锚面尺寸为12×13m，后锚面尺寸为18×20m，锚塞体中心线倾角为40°。散索鞍支墩与引桥14号墩共用基础，采用群桩基础。支墩采用空心薄壁墩，壁厚1m，支墩内设置一道纵隔板。
图2.1 锚洞纵断面设计图
3锚洞开挖监控量测技术
3.1监测项目
监控量测是监控围岩和支护稳定性的重要手段，实施监控量测以求达到掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈，预报险情，确保安全，指导施工作业；通过监测获得围岩动态状况，为支护和衬砌提供信息依据；通过对围岩和支护的变位、应力量测，修改完善支护系统设计。
监控量测主要有工程地质与支护状况的观察、各种位移量的量测。
工程地质与支护状况的观察是隧洞开挖工作面爆破后应立即进行地质观察和记录，必要时进行裂缝描述。观察频率：每次爆破后进行。
各种位移量的量测主要提取周边位移、拱顶下沉这两个位移量。周边位移用收敛计直接测定，其点位应布置在收敛变化较大的拱顶，拱腰等。对于围岩松驰范围，岩体位移测量，可用收敛计在单点或多点进行测量，其点位布置在拱顶及起拱线部位。在岩层变化较大处，可根据现场具体实际增设量测断面。在地表下沉量测范围内，洞内量测断面的布设应与地面量测点对应，即在相应里程桩号及时对比分析判断地表下沉与洞内位移的相关性，以便及时采取措施，确保安全。
监测项目主要结合围岩地质条件、支护结构设计、洞室规模结构、施工方法等方面选定。根据南岸隧道锚工程的实际情况，参考国内外同类工程的成功经验，拟定监测项目与内容如下：
1）地表与洞周围岩表面位移监测，包括地表水平、垂直位移监测，洞周收敛位移监测，必要时进行裂缝变形监测；
2）围岩内部变形监测，包括围岩多点位移监测，洞顶围岩水平位移监测；
3）支护结构受力状态监测，包括锚杆应力监测，支护结构压力监测，钢拱架内力监测；
4）渗流监测，包括渗透压力（孔隙水压力）监测，地下水位监测；
5）围岩松动范围监测，包括岩体波速的变化监测；
6）爆破振动影响监测，包括质点震动速度（或加速度）监测、动应变监测；
监测布置按照点、线、面结合，在隧道锚围岩监测区形成三维监测网。隧道锚施工监控剖面按照：“横剖面一主五辅”共布置1个主监测横剖面、5个辅助监测横剖面（1个洞周围岩表面位移监测、5个收敛监测剖面）；2个纵剖面，具体布置图3.1，点线汇总见表3-1。
3.2监测方法
1) 地表与洞周围岩表面位移监测
地表水平位移监测使用标称精度测角精度±1″、测边为±1mm±1ppm全站仪观测，根据基点和监测点布置情况采用两点、三点边角交会施测。地表垂直位移监测采用几何水准测量方法，按照《国家一二等水准测量规范》二等水准有关技术要求施测。
洞周围岩表面位移监测主要采用收敛计进行量测，或全站仪监测。
2) 围岩内部变形监测
围岩内部变形监测，主要采取两种方式，一是从洞内打孔安装多点位移计监测不同深度的围岩变形；二是从地表打孔安装测斜管，采用钻孔测斜仪监测洞顶不同深度的岩体的水平位移。
3) 支护结构受力状态监测
锚杆受力状态，采用多点式锚杆应力计监测。钢拱架钢筋受力采用锚杆测力计监测。衬砌或喷射混凝土受力，采用土压力盒或混凝土压力盒监测。
4) 渗流监测
隧道锚围岩渗流监测，主要采用埋设渗压计监测和地下水位长观孔监测。考虑到南岸隧道锚区域地下水贫乏，可利用测斜孔埋设渗压计监测降雨入渗情况。
5) 围岩松动范围监测
围岩松动范围监测，采用钻孔声波测试。通过测试岩体声波的变化，来分析确定洞周围岩由于爆破施工和卸荷作用产生的松动范围。
监测使用一发双收声波探头；在干孔中进行声波测试时应使用干孔声波探头，并保持探头与孔壁接触良好、接收信号清晰；从孔底向孔口测试，每测试10 个点应校正一次深度；孔壁较破碎或钻孔较深时，采用大功率发射探头或采用具有前置放大功能的接收探头。
6) 爆破振动影响监测
爆破振动效应常以地面质点振动速度来表征，采用测震仪和声波仪进行监测。通过现场爆破震动监测，一是分析隧道向前掘进，爆破施工对其已开挖段的支护结构产生的震动作用与危害；二是通过爆破震动速度测试以及爆破前后的围岩超声波或地震波速度测试，研究爆破震动速度与围岩松动区范围之间的经验关系；从而对爆破施工参数给予监督和指导，引导施工在保证施工进度的同时降低爆破作用的累积效应对支护结构的损害和对围岩的扰动。
3.3二次衬砌（模注混凝土）施做时间
1）各观测项目显示位移速度明显减缓，并已基本稳定；
2）各项位移值已达到预计位移量的80%~90%（预计位移量可通过回归分析获得）；
3）各项位移速度小于0.2mm/d。
4结语
悬索桥隧道式锚洞开挖施工监控量测技术与公路铁路隧道监控量测技术有很多相似之处，但因隧道式锚洞断面较大、纵向坡度大等特点，故施工难度相对来说要大的多， 所以对其监控量测技术要求也高很多。实践表明，驸马长江大桥隧道式锚洞监控量测技术上可行，经济上合理。
参考文献：
[1]《公路隧道施工技术规范》 JTG F60-2009
[2]《重庆市公路水运工程安全生产强制性要求》
[3]《重庆万州至湖北利川高速公路（重庆段）驸马长江大桥施工图设计》第二册
论文作者:吴景利
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/19
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