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摘要：根据对某公路改建工程中大偏压浅埋连拱隧道洞口段监控量测的结果，以及在施工过程中洞口段中导洞上方出现的裂缝的监测观察，并对裂缝形成的原因及其后续发展利用监控数据进行分析。综合该隧道的水文、地质条件，得出以下结论：降雨对围岩变形和压力影响较大；连拱隧道开挖方式及左右洞开挖顺序对施工进度、围岩稳定及工程造价等关系密切；监控量测结果表明无论是初期支护还是二次衬砌，其围岩压力、混凝土内应力均是深埋侧较大，二者为因果关系。研究结论可为类似条件下工程的设计、施工和监控量测提供依据。
关键词：大偏压 浅埋 连拱隧道 监控量测
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-456-02
1 引 言
浅埋隧道与深埋隧道相比，难以形成承载拱。浅埋隧道多数有偏压、表层软弱堆积物、风化带、软弱围岩等对隧道开挖有很大影响的特殊地质、地形问题。在开挖过程中和开挖完成后会出现拱顶下沉急剧增大、隧道净空收缩、地表开裂等，有时也会出现掌子面失控。
双连拱隧道是随着我国公路建设的迅速发展而出现的新型大跨度隧道形式，其线形流畅、占地面积少、空间利用率高，具有外形美观、保护环境及节省投资等独特优点。但双连拱隧道又兼有埋深较浅、地质条件（适应性）差等缺点，一般在浅埋的中短距离隧道设计中被较多采用。在开挖过程中，双连拱隧道因地质条件差、高跨比小而存在着洞室围岩失稳变形破坏的隐患， 因此双连拱隧道施工方法和施工过程的监控量测显得尤为重要。
本文结合某公路改建工程大偏压浅埋连拱隧道工程，对其地表沉降、拱顶下沉、洞内周边收敛、围岩压力及钢拱架应变等进行监测，并对在施工过程中洞口段中导洞上方出现的裂缝进行监测观察。根据监控数据，对围岩的变化规律及围岩稳定性进行分析。
2 工程概况
该隧道位于浙江省杭州市余杭区某公路改建工程1标段，长115米，起讫桩号为K2+410～K2+525。围岩级别以V级围岩为主，各类衬砌长度如下：100米为V级围岩衬砌，5米为IV级围岩，10米为明洞。该隧道进、出口段一般位于全-中风化岩体中，风化较强烈，节理裂隙发育，岩体完整性差，水文地质条件简单。隧道区围岩为凝灰质砂岩，粉砂质泥岩。
隧道进洞口段、出洞口段处于残破岩层、全～中风化岩体中，风化强烈，节理裂隙发育，岩体完整性差，呈角（砾）碎（石）状松散结构。洞口段隧道埋深较浅，岩体具弱透水性，地下水较发育，主要为基岩裂隙水，水量较丰富，属Ⅴ级围岩。隧道洞身处于中～微风化岩体中，节理裂隙稍发育～不发育，岩体较完整，强度较高，呈碎石状压碎结构～块（石）（碎）石状镶嵌结构，隧道埋深较大，围岩较稳定；地下水不发育，主要为基岩裂隙水，水量较贫乏，属Ⅲ～Ⅳ级围岩。
该隧道主洞在“管棚注浆”或超前小导管注浆支护后，实行留核心土法施工，先开挖上部环形坑，安装钢拱架并及时锚喷支护；其次进行隧道核心土开挖；再下部开挖、支护，施做仰拱二次衬砌，铺设拱、墙部防水层，最后做拱圈及边墙二次衬砌。左右洞要求错开施工，纵向间距大于30米。
3 隧道围岩变形监测及分析
该隧道按锚喷构筑法原理，鉴于隧道地质构造及地层岩性复杂，为了保证隧道施工的安全和顺利进行，掌握围岩和支护的动态信息；使隧道结构既安全，满足其使用要求，又经济合理，进行全面、系统的监控量测。
该隧道中导洞正上方于2011年8月13～14日出现一条“7”字型的裂缝，水平裂缝范围1.5m左右，竖直裂缝范围3m左右，裂缝宽度7～8mm。如图1所示。
杭州市8月份雨水较多，开挖导致围岩应力发生重新分布，又因该隧道存在较大偏压且浅埋，应力的重新分布寻求平衡点，导致裂缝的发生发展。该处岩层节理走向为垂直于地表，产状倾角约为60°～80°，极大的增加了裂缝发生的概率和危害，若裂缝继续发展有可能产生临空面并最终导致滑坡的发生。
为了确保隧道安全进洞，了解围岩变化规律，从2011年8月1日开始，对典型断面YK2+525（洞口段断面，未采用预留核心土环向法施工）和断面YK2+515（洞身段断面，采用预留核心土环向法施工）进行各项监测，并对其监测结果进行相关分析。
3.1 地表沉降
自2011年8月1号到8月26号该隧道出口地表沉降曲线图如图3所示。从图3可以看出，该隧道左洞上方1、2、3点沉降变化均不大，自中导洞正上方4点开始沉降值开始有比较明显的变化。在8月12号开始，右洞上方5、6、7、8四点出现急剧变化，在8月12号到16号期间，该四点平均变化率在15mm以上，8月19后以后又有所趋缓。曲线成“s”形。自8月11号起，杭州连续降雨，数据说明降雨对围岩变形和压力影响较大；，又隧道开挖，应力的重新分布寻求平衡点。在此两点因素影响下，沉降点变化曲线比较明显，后期各地表沉降点沉降均有所变缓，趋稳时间为15～30天。
3.2 拱顶下沉
根据该隧道的水文地质条件和围岩特性，在右洞断面YK2+525和断面YK2+515各布置了一个拱顶沉降测点，其拱顶沉降曲线见图3.1～3.2。从图中可以看出，YK2+525断面拱顶沉降曲线成反“厂”字形，拱顶不断下沉，呈现较不稳定的变化，最终稳定值在4mm左右，趋稳时间在20～30天；YK2+515断面拱顶沉降曲线成“s”形，变化较稳定，最终稳定值在1.8mm左右，趋稳时间在10～15天。数据说明连拱隧道开挖方式及左右洞开挖顺序对施工进度、围岩稳定及工程造价等关系密切。
3.3 周边收敛
断面YK2+525和断面YK2+515周边收敛时程曲线如图4.1～4.2所示。图中可以看出未采用预留核心土环向法施工的断面YK2+525沉降曲线成“厂”字形，呈现较不稳定的变化，最终稳定值在3.8mm左右；采用预留核心土环向法施工的断面YK2+515沉降曲线同样成“厂”字形，但是其变化曲线较稳定，最终稳定值在1.5mm左右。分析其原因：右洞顶部地表不断下沉挤压，拱顶向下沉降，造成两端拱脚往外扩展；预留核心土环向法施工能对拱顶沉降起一定的缓冲作用，周边收敛趋向更为稳定；连拱隧道开挖方式及左右洞开挖顺序對施工进度、围岩稳定及工程造价等关系密切。
3.4 支护应力监测
该隧道各监测断面的压力及混凝土应力，从开挖初期增长较快，施工完成后又下降回落，开挖下台阶时略有变化，预留核心土环向法施工能较好的控制围岩压力及混凝土应力。围岩压力及混凝土应变最大值均出现在右洞临近中导洞侧，另一侧其变化均比较稳定。监控量测结果表明无论是初期支护还是二次衬砌，均有右洞临近中导洞侧承受压力较大，其围岩压力、混凝土内应力均是深埋侧较大，二者为因果关系。
4 结论
4.1 结论
（1）监控数据分析以及中导洞正上方“7”字形裂缝的发生及其发育都说明，降雨对围岩变形和压力影响较大；
（2）连拱隧道开挖方式及左右洞开挖顺序对施工进度、围岩稳定及工程造价等关系密切；
（3）监控量测结果表明无论是初期支护还是二次衬砌，其围岩压力、混凝土内应力均是深埋侧较大，二者为因果关系。
4.2 施工建议
通过监测分析及计算，结合该隧道的水文地质条件及围岩特性，本文针对该隧道提出如下施工建议：
（1）该隧道埋深较浅且存在大偏压，建议施工方在施工过程中应注意初期支护施做的衔接问题，尤其要注意起主要支护作用的钢支撑的衔接，同时要扩大拱脚基础，保证锁脚锚杆的施工质量，初期支护尽早闭合成环，防止出现较大的变形。
（2）建议适当更改支护参数，如减小钢拱架架间距，增加锁脚锚杆的数量和长度等，保证围岩与锚杆间有足够握裹力，并与钢拱架有效联结，加强支护；
（3）该隧道埋深较浅，夏季雨水较多，建议施工方未雨绸缪，及时修筑排水、截水沟，减少雨水下渗，防止因地下水影响而造成隧道围岩强度降低，边坡失稳等灾害的发生.
作者简介：张田涛（1985.8.29），男，本科，山东省济南市，现就职于山东高速工程检测有限公司，主要从事公路工程检测工作。
关键词：大偏压 浅埋 连拱隧道 监控量测
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-456-02
1 引 言
浅埋隧道与深埋隧道相比，难以形成承载拱。浅埋隧道多数有偏压、表层软弱堆积物、风化带、软弱围岩等对隧道开挖有很大影响的特殊地质、地形问题。在开挖过程中和开挖完成后会出现拱顶下沉急剧增大、隧道净空收缩、地表开裂等，有时也会出现掌子面失控。
双连拱隧道是随着我国公路建设的迅速发展而出现的新型大跨度隧道形式，其线形流畅、占地面积少、空间利用率高，具有外形美观、保护环境及节省投资等独特优点。但双连拱隧道又兼有埋深较浅、地质条件（适应性）差等缺点，一般在浅埋的中短距离隧道设计中被较多采用。在开挖过程中，双连拱隧道因地质条件差、高跨比小而存在着洞室围岩失稳变形破坏的隐患， 因此双连拱隧道施工方法和施工过程的监控量测显得尤为重要。
本文结合某公路改建工程大偏压浅埋连拱隧道工程，对其地表沉降、拱顶下沉、洞内周边收敛、围岩压力及钢拱架应变等进行监测，并对在施工过程中洞口段中导洞上方出现的裂缝进行监测观察。根据监控数据，对围岩的变化规律及围岩稳定性进行分析。
2 工程概况
该隧道位于浙江省杭州市余杭区某公路改建工程1标段，长115米，起讫桩号为K2+410～K2+525。围岩级别以V级围岩为主，各类衬砌长度如下：100米为V级围岩衬砌，5米为IV级围岩，10米为明洞。该隧道进、出口段一般位于全-中风化岩体中，风化较强烈，节理裂隙发育，岩体完整性差，水文地质条件简单。隧道区围岩为凝灰质砂岩，粉砂质泥岩。
隧道进洞口段、出洞口段处于残破岩层、全～中风化岩体中，风化强烈，节理裂隙发育，岩体完整性差，呈角（砾）碎（石）状松散结构。洞口段隧道埋深较浅，岩体具弱透水性，地下水较发育，主要为基岩裂隙水，水量较丰富，属Ⅴ级围岩。隧道洞身处于中～微风化岩体中，节理裂隙稍发育～不发育，岩体较完整，强度较高，呈碎石状压碎结构～块（石）（碎）石状镶嵌结构，隧道埋深较大，围岩较稳定；地下水不发育，主要为基岩裂隙水，水量较贫乏，属Ⅲ～Ⅳ级围岩。
该隧道主洞在“管棚注浆”或超前小导管注浆支护后，实行留核心土法施工，先开挖上部环形坑，安装钢拱架并及时锚喷支护；其次进行隧道核心土开挖；再下部开挖、支护，施做仰拱二次衬砌，铺设拱、墙部防水层，最后做拱圈及边墙二次衬砌。左右洞要求错开施工，纵向间距大于30米。
3 隧道围岩变形监测及分析
该隧道按锚喷构筑法原理，鉴于隧道地质构造及地层岩性复杂，为了保证隧道施工的安全和顺利进行，掌握围岩和支护的动态信息；使隧道结构既安全，满足其使用要求，又经济合理，进行全面、系统的监控量测。
该隧道中导洞正上方于2011年8月13～14日出现一条“7”字型的裂缝，水平裂缝范围1.5m左右，竖直裂缝范围3m左右，裂缝宽度7～8mm。如图1所示。
杭州市8月份雨水较多，开挖导致围岩应力发生重新分布，又因该隧道存在较大偏压且浅埋，应力的重新分布寻求平衡点，导致裂缝的发生发展。该处岩层节理走向为垂直于地表，产状倾角约为60°～80°，极大的增加了裂缝发生的概率和危害，若裂缝继续发展有可能产生临空面并最终导致滑坡的发生。
为了确保隧道安全进洞，了解围岩变化规律，从2011年8月1日开始，对典型断面YK2+525（洞口段断面，未采用预留核心土环向法施工）和断面YK2+515（洞身段断面，采用预留核心土环向法施工）进行各项监测，并对其监测结果进行相关分析。
3.1 地表沉降
自2011年8月1号到8月26号该隧道出口地表沉降曲线图如图3所示。从图3可以看出，该隧道左洞上方1、2、3点沉降变化均不大，自中导洞正上方4点开始沉降值开始有比较明显的变化。在8月12号开始，右洞上方5、6、7、8四点出现急剧变化，在8月12号到16号期间，该四点平均变化率在15mm以上，8月19后以后又有所趋缓。曲线成“s”形。自8月11号起，杭州连续降雨，数据说明降雨对围岩变形和压力影响较大；，又隧道开挖，应力的重新分布寻求平衡点。在此两点因素影响下，沉降点变化曲线比较明显，后期各地表沉降点沉降均有所变缓，趋稳时间为15～30天。
3.2 拱顶下沉
根据该隧道的水文地质条件和围岩特性，在右洞断面YK2+525和断面YK2+515各布置了一个拱顶沉降测点，其拱顶沉降曲线见图3.1～3.2。从图中可以看出，YK2+525断面拱顶沉降曲线成反“厂”字形，拱顶不断下沉，呈现较不稳定的变化，最终稳定值在4mm左右，趋稳时间在20～30天；YK2+515断面拱顶沉降曲线成“s”形，变化较稳定，最终稳定值在1.8mm左右，趋稳时间在10～15天。数据说明连拱隧道开挖方式及左右洞开挖顺序对施工进度、围岩稳定及工程造价等关系密切。
3.3 周边收敛
断面YK2+525和断面YK2+515周边收敛时程曲线如图4.1～4.2所示。图中可以看出未采用预留核心土环向法施工的断面YK2+525沉降曲线成“厂”字形，呈现较不稳定的变化，最终稳定值在3.8mm左右；采用预留核心土环向法施工的断面YK2+515沉降曲线同样成“厂”字形，但是其变化曲线较稳定，最终稳定值在1.5mm左右。分析其原因：右洞顶部地表不断下沉挤压，拱顶向下沉降，造成两端拱脚往外扩展；预留核心土环向法施工能对拱顶沉降起一定的缓冲作用，周边收敛趋向更为稳定；连拱隧道开挖方式及左右洞开挖顺序對施工进度、围岩稳定及工程造价等关系密切。
3.4 支护应力监测
该隧道各监测断面的压力及混凝土应力，从开挖初期增长较快，施工完成后又下降回落，开挖下台阶时略有变化，预留核心土环向法施工能较好的控制围岩压力及混凝土应力。围岩压力及混凝土应变最大值均出现在右洞临近中导洞侧，另一侧其变化均比较稳定。监控量测结果表明无论是初期支护还是二次衬砌，均有右洞临近中导洞侧承受压力较大，其围岩压力、混凝土内应力均是深埋侧较大，二者为因果关系。
4 结论
4.1 结论
（1）监控数据分析以及中导洞正上方“7”字形裂缝的发生及其发育都说明，降雨对围岩变形和压力影响较大；
（2）连拱隧道开挖方式及左右洞开挖顺序对施工进度、围岩稳定及工程造价等关系密切；
（3）监控量测结果表明无论是初期支护还是二次衬砌，其围岩压力、混凝土内应力均是深埋侧较大，二者为因果关系。
4.2 施工建议
通过监测分析及计算，结合该隧道的水文地质条件及围岩特性，本文针对该隧道提出如下施工建议：
（1）该隧道埋深较浅且存在大偏压，建议施工方在施工过程中应注意初期支护施做的衔接问题，尤其要注意起主要支护作用的钢支撑的衔接，同时要扩大拱脚基础，保证锁脚锚杆的施工质量，初期支护尽早闭合成环，防止出现较大的变形。
（2）建议适当更改支护参数，如减小钢拱架架间距，增加锁脚锚杆的数量和长度等，保证围岩与锚杆间有足够握裹力，并与钢拱架有效联结，加强支护；
（3）该隧道埋深较浅，夏季雨水较多，建议施工方未雨绸缪，及时修筑排水、截水沟，减少雨水下渗，防止因地下水影响而造成隧道围岩强度降低，边坡失稳等灾害的发生.
作者简介：张田涛（1985.8.29），男，本科，山东省济南市，现就职于山东高速工程检测有限公司，主要从事公路工程检测工作。