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摘要：现阶段，连拱隧道引起的滑坡灾害不仅严重威胁到工程施工现场相关人员的生命财产安全，也会造成隧道结构出现裂缝或者是破坏，严重的时候甚至会使整个工程报废，从而造成难以挽回的经济损失。因此，需要对连拱隧道的边坡变形情况实施合理的三维监测。本文就连拱隧道边坡的三维变形现场监测工作展开详细论述。
关键词：连拱隧道边坡；三维变形；现场监测
目前，连拱隧道通常情况下应用在中隧道、短隧道以及线路接线位置，在进山与出山的过程中经常会出现诸多的隧道边坡问题。比如：因连拱隧道的跨度相对较大以及靠坡近，在进山的过程中仰坡以及侧向边坡受到地形影响相对较大时遇到的边坡问题。连拱隧道的实际开挖断面相对较大以及工法相对复杂时或者采用钻爆法进行施工中振动对于边坡造成的扰动，从而大大削弱了岩体的抗剪性时都会产生一定的边坡问题。因此，对连拱隧道的边坡实施有效的三维监测是非常必要的。
一、连拱隧道边坡的三维变形监测方法研究
为了更好的监测隧道边坡的具体变形情况，需要在现场实施科学化的三维变形监测，总共布置了十二个测点，如图1所示，设定不动的参考点，并利用全站仪有效读取边坡变形三维数据。具体的坐标系设置情况是：X方向以上的行线行车方向设定为正，而Y方向主要是以垂向上行线的行车方向以左设定为正，Z方向是以向上方为正[1]。
图1 连拱隧道边坡的三维变形监测点布置图
上图中的每一个监测点分别设置在连拱隧道进山的仰坡P1-P3、P5-P7以及P9-P11中，P8，P12以及上行线洞门位置的拱顶P4上。借助所有的位移监测点在X方向、Y方向以及Z方向的位移与趋势来明确连拱隧道边坡的实际位移方向。根据监测情况可以看出连拱隧道边坡的监测点在X方向上的位移是向着隧道进山方向进行运动的，在连拱隧道挡土墙的顶部边坡位置测点P8的变化情况相对较小，而在上行线的洞门顶部位置监测点P4在变化情况上次之，而其余几个点上的X方向实际位移尽管绝对数值存在一定的差异，然而总体变化趋势是一致的[2]。连拱隧道的三维监测点在Y方向上的位移是向山里运动的，其位于连拱隧道挡土墙的顶部边坡位置测点P8的变化情况相对较小，而在上行线的洞门顶部位置监测点P4在变化情况上次之，在连拱隧道边坡顶部的台阶以上三维监测点P3以及P7的位移是最大的。从Z方向的位移情况来看，主要是以下沉方向为主，其三维监测点P2、P3、P6以及P7的下沉趋势相对来说是最明显的，其他各点的升降位移是非常不明显的。从连拱隧道的总体位移情况角度出发，变化最大的三维监测点是P2以及P6，而变化最小的三维监测点为P8。Y方向的实际位移量是最大的，其最大数值是X方向以及Z方向上位移的三倍左右，因此，连拱隧道边坡的实际主滑方向是以Y方向的位移为主[3]。
二、连拱隧道的洞内变形监测情况
连拱隧道边坡的三维监测在一定程度上明确的给出了连拱隧道边坡的实际表面位移趋势情况。但是因边坡岩体在结构上的复杂性，在实际监测过程中的影响因素相对较多，因此，还需要运用连拱隧道的洞内变形监测来有效确定隧道边坡的内部位移情况。隧道拱顶下沉所测量的主要是连拱隧道初次衬砌以及二次衬砌在垂直方向上的变形，难以反映出隧道边坡的三维变化情况。然而将连拱隧道下沉的多个监测点组进行共同分析研究，也可以反映出隧道边坡造成的洞内变形二维情况[4]。监测过程中，第一组主要设置在连拱隧道的首次衬砌阶段，第二组主要设置在二次衬砌阶段，根据最终的监测数据结果能够得出，连拱隧道的边坡变形情况与滑动情况产生了相对明显的偏压现象，且连拱隧道的下行线拱顶主要以下沉方向为主，上行线则是顶升。按照连拱隧道边坡的三维滑动情况产生的偏压荷载进行推断可以得出隧道的变形方向主要以向外方向为主，也就是边坡滑动沿着X轴进行旋转之后而产生的偏压力。拱顶的下沉能够反映出拱顶位置的变形，洞身的变形则主要是由于二维收敛监测数据来提供的，最终监测数据所推断出来的变形规律为连拱隧道的边坡主要是沿着固定的滑面，且围绕X轴与Y轴进行旋转的，其产生的偏压会造成连拱隧道洞身的相应变形。
三、连拱隧道三维变形监测数据分析
根据连拱隧道的边坡三维变形监测数据可以得出，连拱隧道的运动在X方向、Y方向以及Z方向上都有分量，且连拱隧道边坡的主滑方向以及隧道洞身是斜交的。如果没有边坡的三维监测分析研究，仅仅是利用人为推断确定主滑方向以及滑动模式进行边坡稳定性判定的话，则很可能在抗滑工程以及消耗支挡结构的前提下仍然不能很好的消除边坡的变形以及滑动趋势。因此。在稳定连拱隧道边坡的过程中，应充分考虑到隧道的主滑方向以及三维变形的特点。根据连拱隧道边坡的三维变形情况有效利用抗滑桩的方法对隧道边坡进行有效的稳定处理，并在下行线的隧道出口位置右侧设置一排抗滑桩，来抵抗主滑方向的隧道边坡推力。并在桩顶位置设置两根预应力锚索，其锚索的间距是四米，长度是三十米，锚固段的长度是十米，其桩中心距是五米，总共设置五根抗滑桩。之后在上行线的连拱隧道出口位置的右侧设置一排抗滑桩，总共设置四根抗滑桩，一号抗滑桩以及二号抗滑桩的长度是十五米，而其他的抗滑桩的长度是二十米，实际桩中心距是五米[5]。确保抗滑桩的实际埋入深度不能少于八米，并根据连拱隧道的实际地形情况，有效设置两排钢管桩，呈现出梅花形布置，通过以上措施的有效处理，最大限度减少边坡支挡结构具体施工建设过程中出现的衬砌裂缝问题，使首次衬砌以及二次衬砌期间所受到的荷载力明显减轻，从而达到预期的最佳效果。总之，连拱隧道边坡所诱发的滑坡灾害不仅会严重威胁到工程施工建设现场相关施工人员的生命财产与安全，还会对隧道的结构情况以及整个工程造成不同程度的影响，造成连拱隧道结构出现裂缝或者是破坏，从而带来不可挽回的损失。借助连拱隧道边坡的三维监测工作以及隧道洞内的变形监测工作，能够为连拱隧道的边坡稳定性分析研究与后期的治理工作提供可靠的依据，具有非常高的参考价值。
结语：
连拱隧道的跨度相对较大、其空间的利用率相对较高、引线占地面积相对较少以及线形顺畅，在洞口位置选择以及平面线路选择方面与分离式隧道相比较，具有非常大的优越性，特别是能够解决在复杂地段建设分离式隧道带来的困难，从而使其逐渐成为在特定情况下，建设隧道过程中采用相对较多的大跨度式的结构形式。然而因连拱隧道的跨度相对较大、开挖和支护交错实施以及结构复杂等问题，导致围岩应力的变化与支护荷载的转换非常复杂，因此，在连拱隧道工程修建期间，要加大连拱隧道边坡的三维监测力度以及洞内的变形监测力度，促进 连拱隧道的顺利运行。
参考文献：
[1]覃庆通.大跨度连拱隧道支护体系的现场监测及数值模拟[J].现代交通技术，2014，01：54-57.
[2]丁智，何佳威，陈春来等.连拱隧道中隔墙应力实测分析[J].现代隧道技术，2014，05：129-133+138.
[3]马建，孙守增，赵文义等.中国隧道工程学术研究综述•2015[J].中国公路学报，2015，05：1-65.
[4]Li Dongsheng，Wei Longhai shallow covered arch tunnel optimization and supporting structure safety analysis [J] Sichuan Building Science，2013，05：338-342.
[5]曹伟飚，曾毅.双连拱隧道施工工序的有限元分析及施工监测研究[J].地下工程与隧道，2012，04：7-12+57.
论文作者:余凡凡1.2,郭梦泽1.2
论文发表刊物:《基层建设》2015年30期
论文发表时间:2016/8/12
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