隧道圍巖監(jiān)測方案

1、隧道監(jiān)控量測專項施工技術(shù)方案1 編制依據(jù)1.1 山西岢臨高速ZB1-1 合同段隧道設(shè)計圖紙及施工調(diào)查資料；1.2 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（ JTG/T F60-2009） ；1.3 公路工程質(zhì)量檢驗評定標準（JTGF80/1-2004） ；1.4 鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程 TB10121-2007 ；2 編制范圍本方案僅適用于山西奇臨高速ZB1合同段項目部一分部（K61+210-K63+00。范圍內(nèi)隧道施工。隧道工程數(shù)量一覽表南山隧道：左線 ZK61+23K ZK61+996左線長度764m 右線K61+22Q K62+000右線長度776m賀家坪 1#隧道：左線 ZK62+32A ZK62+7

2、96,左線長度 476m;右線 K62+296 K62+805,右線長度 510m3 工程概況本標段隧道位于山西省呂梁市興縣境內(nèi)，沿線出露地層由老到新為二疊系上石盒子組（P2s） , 巖性主要為砂泥巖互層，巖性變化相對較大，地貌上變現(xiàn)為中緩坡，工程性質(zhì)較差；第三系上新統(tǒng)靜樂組（N2j ） ，巖性主要為粉質(zhì)粘土，褐紅色，可塑硬塑，土質(zhì)較均勻，局部含鈣質(zhì)結(jié)核，工程性質(zhì)相 對較差；第四系上更新統(tǒng)馬蘭組（Qmj）地層，巖性主要為粉土，褐黃色，含 少量小鈣質(zhì)結(jié)核，土質(zhì)均勻，大孔發(fā)育，具II 級自重濕陷性，工程性質(zhì)相對較差。隧道位于鄂爾多斯斷塊，東側(cè)以離石大斷裂與呂梁太行斷塊相鄰，南 側(cè)以范家莊西硝口斷裂

3、與臨汾運城新裂陷相接。出露地層以寒武系、奧 陶系、石炭系、二疊系、三疊系、上第三系為主，第四系廣泛分布，大部分山西奇臨高速路基ZB1合同段項目部一分部隧道監(jiān)控量測專項施工技術(shù)方案基巖僅出露于河谷，巖層總體呈南北向，向西緩傾斜。南山隧道、賀家坪1#隧道，隧道全長2532ml其中IV級圍巖1130m）V級圍巖1402m設(shè)計行車速度80Kmh隧道海拔高程在1010m- 1142m地形起伏相對較小，微地貌屬黃土覆蓋的基巖中緩坡。氣象為溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)氣候。本標段隧道所處位置地表水不發(fā)育，降水量受地形地貌控制，冬季基本干涸；地質(zhì)勘探資料顯示，本標段隧道附近地下水不發(fā)育，隧址區(qū)地下水主要為碎屑巖裂隙水

4、，含水層為砂層，水量貧乏，預(yù)計單日最大涌水量為10100m3/d 。施工中應(yīng)加強地質(zhì)量測監(jiān)控，通過監(jiān)控量測可以掌握圍巖和支護在施工過程中的力學(xué)動態(tài)及穩(wěn)定程度，調(diào)整設(shè)計支護參數(shù)，指導(dǎo)施工，預(yù)見險情和事故，以便及時采取措施防止事故發(fā)生，確保隧道的安全施工。4 圍巖監(jiān)控總體方案現(xiàn)場監(jiān)控量測是隧道現(xiàn)代化施工管理的重要組成部分，它不僅能指導(dǎo)工作，預(yù)報險情，確保安全，而且通過現(xiàn)場監(jiān)測獲得圍巖動態(tài)和支護工作狀態(tài)的信息 （數(shù)據(jù)） ， 為修正和確定初期支護參數(shù)，混凝土襯砌支護時間提供依據(jù)。監(jiān)控量測是施工過程中必不可少的一道施工程序，用于監(jiān)測隧道各施工階段圍巖和支護狀態(tài)，確保施工安全，而且通過對圍巖支護體系的穩(wěn)定

5、性狀態(tài)的監(jiān)測和評價，為初期支護和二次襯砌設(shè)計參數(shù)的調(diào)整提供依據(jù)，同時確定二次襯砌和仰拱的施做時間，從而達到確保施工及結(jié)構(gòu)安全、指導(dǎo)施工順序、便利施工管理的目的。4.1 監(jiān)控量測的目的現(xiàn)場監(jiān)控量測是“新奧法原理”的三大要素之一，是復(fù)合式襯砌設(shè)計、 施工的核心技術(shù)。隧道按“新奧法”原理組織施工，施工中加強監(jiān)控量測對準確判定圍巖 的安全狀態(tài)、合理確定二次襯砌的施作時方案、支護方案的可行性，以便及 時、準確地調(diào)整支護參數(shù)，修正施工方法及施工程序，確保施工安全。4.2 隧道監(jiān)控量測的項目和主要內(nèi)容4.2.1 監(jiān)控量測項目地質(zhì)超前預(yù)報。見“隧道地質(zhì)超前預(yù)報專項施工技術(shù)方案”地表下沉量測：所有隧道洞口淺埋段

6、，施工中應(yīng)加強地表沉降觀測， 嚴格控制地表下沉。隧道圍巖變形量測：通過洞內(nèi)變形收斂量來監(jiān)控洞室穩(wěn)定狀態(tài)和評價 隧道變性特征。包括凈空收斂量測、拱頂下沉量測和圍巖內(nèi)部位移量測。應(yīng)力應(yīng)變量測：采用應(yīng)變計、應(yīng)力盒、測力計等監(jiān)測鋼拱架、錨桿 和襯砌受力變形情況，進而檢驗和評價支護效果。圍巖穩(wěn)定性和支護效果分析：通過對量測數(shù)據(jù)的整理與回歸分析，找 出其內(nèi)在規(guī)律，對圍巖穩(wěn)定性和支護效果進行評價，然后采用位移反分析法， 反求圍巖初始應(yīng)力場及圍巖綜合物理力學(xué)參數(shù)，并與實際效果對比、驗證。4.2.2 一般隧道量測項目要求及主要內(nèi)容施工的初期階段位移及下沉量大或地質(zhì)變化顯著時，量測斷面間距可取 較小值；當(dāng)施工進行

7、到一定程度，地質(zhì)良好，且位移下沉量較小時，量測間 距可取表中較大值，根據(jù)情況也可加大，但在圍巖突變處和較軟弱結(jié)構(gòu)面處 應(yīng)增設(shè)量測斷面和測點；用臺階法開挖時，下半斷面開挖越靠近上半量測斷 面，量測頻率應(yīng)適當(dāng)增加，以便掌握位移（下沉）的變化；如果圍巖位移（下 沉）量較大，出現(xiàn)位移速度加速等情況，量測頻率應(yīng)適當(dāng)增加，另外，進行 洞內(nèi)狀態(tài)觀測時應(yīng)對每個開挖面都進行觀察，一般應(yīng)每天觀察一次。項目名稱方法及工具布置測試時間115天16天1個月13個月3個月以上地質(zhì)及支 護狀態(tài)觀 察巖性、結(jié)構(gòu)向廣狀 及支護裂縫觀察 描述，地質(zhì)羅盤開挖后及初期支護后進行每次掘進后及初期支護后周邊位移JSS30A型數(shù)顯收斂計每

8、1050米一個斷面每斷面23 個測點12次/天1次/2天12次/周13次/月拱頂卜沉水平儀、水準尺、鋼尺或測桿每1050米一個斷面12次/天1次/2天12次/周13次/月地表下沉（洞口段）水準儀、水準尺每550mL個斷 面，每斷向至少7 個測點、每隧道 至少2個斷面。中線每520 測點。開挖面距量測斷向前后 2BB寸,12次/天開挖面距量測斷圜前后 5B時，1次/2天開挖面距量測斷圜前后 5B時，1次/周圍巖內(nèi)部位移洞內(nèi)鉆孔安設(shè)單點或多點位移計每代表地段12 個斷面，每斷面 1520個測點12次/天1次/2天12次/周13次/月圍巖壓力壓力盒每代表地段2 10個斷面，每斷 面25個測點12次/

9、天1次/2天12次/周13次/月錨桿軸力測力錨桿每代表地段2 10個斷面，每斷 面25個測點12次/天1次/2天12次/周13次/月鋼支撐內(nèi)力及外力測力計每十對鋼支撐一對測力計12次/天1次/2大12次/周13次/月二次襯砌施做在滿足下列要求時進行： 各測試項目的位移速率明顯收斂、圍巖基本穩(wěn)定；已產(chǎn)生的各項位移已達到預(yù)計總位移量的80%- 90%周邊位移速率小于0.10.2mm/d,或拱頂下沉速率小于 0.070.15mm/d。周邊允許相對位移值（）允許相對位移值圍巖級別覆蓋層厚度< 50m地段覆蓋層厚度50 300mM 段覆蓋層厚度> 300m地段IV0.150.50.4 /-1

10、.20.8 2.0V0.2 -0.80.6 /-1.61.0 3.0洞內(nèi)測點布置注意事項量測點的安設(shè)應(yīng)能保證初讀數(shù)在爆破 24小時內(nèi)和下一循環(huán)爆破前完成，并測取初讀數(shù)。測點應(yīng)安設(shè)在距開挖面2m范圍內(nèi)，且不大于一個循環(huán)進尺，并應(yīng)細心5.0m（6+H）m5.0g5- 0mXXXXC地表趣境蠲點槌保護，不受下一循環(huán)爆破的破壞。各項位移的測點，一般布置在一個斷面內(nèi)，測點統(tǒng)一在一起，測設(shè)結(jié) 果能互相印證，協(xié)同分析及應(yīng)用。圍巖壓力量測除應(yīng)與錨桿軸力量測孔對應(yīng)布置外，還要在代表性的部 位設(shè)測點，以便了解支護體系在整個斷面的受力狀態(tài)與支護作用。錨桿軸力量測在局部加強錨桿地段，要在加強區(qū)域內(nèi)有代表性的設(shè)量山西路

11、橋建設(shè)集團有限公司13測錨桿注：上圖F點為拱頂下沉量測點,采用上左圖，全斷面法采用右圖4.2.3 小凈距隧道小凈距隧道進出口地表量測監(jiān)控1）檢測位置：隧道進出口各設(shè)置不小于 2個監(jiān)測斷面（見下頁圖示）2）檢測工具：水準儀、水準尺3）檢測頻率：開挖面前）30ml 1次/2天；開挖面前后 30m 2次小凈距隧道洞口地表下沉測點布置圖/2天；開挖面后3080ml 1次/2天；開挖面后80ml 1次/7天4）檢測精度：h=0.1mm5）注意事項：施工前做好檢測準備工作，包括設(shè)置測點、引入高程控制點、配置必要人員及儀器。加密位移量較大地段的測點布置。地表量測與洞內(nèi)檢測同步進行相關(guān)分析。量測數(shù)據(jù)和分析結(jié)果

12、及時歸檔，工程結(jié) 束必須全部納入竣工資料備查。6）量測監(jiān)控數(shù)據(jù)的整理繪制每一橫斷面沉降梢隨時間的變化關(guān)系圖繪制每一橫斷面最大沉降量隨時間變化圖繪制每一橫斷面最大沉降量與開挖距離關(guān)系圖對橫、縱斷面沉降梢垂直位移進行回歸分析根據(jù)拱頂?shù)乇沓两导皟?nèi)部沉降值對土體內(nèi)部垂直位移進行分析根據(jù)回歸分析數(shù)據(jù)求出每一斷面沉降穩(wěn)定值根據(jù)回歸分析數(shù)據(jù)分析土體內(nèi)摩擦角及內(nèi)聚力小凈距隧道洞內(nèi)量測監(jiān)控1）監(jiān)控量測布置要求和說明施工初期階段地質(zhì)較差、位移下沉量及速度變化較大時，應(yīng)適當(dāng)增加量測斷面及量測頻率。測點應(yīng)可靠并應(yīng)采取妥善保護措施，嚴禁使用沒經(jīng)過標定的測量儀器。各量測項目布置在同一斷面，測點布設(shè)在具有代表性的地方，便于

13、對 測量數(shù)據(jù)的分析為后續(xù)施工提供經(jīng)驗。小凈距隧道洞內(nèi)和洞內(nèi)側(cè)導(dǎo)坑監(jiān)控量測布置圖見下頁圖示妲肝逢洞內(nèi)監(jiān)控量測布置圖側(cè)導(dǎo)坑監(jiān)控量測布置圖2）監(jiān)控量測項目和方法（見下表）主洞監(jiān)控量測項目一覽表項目名稱方法及工具布置量測間隔時間超前地質(zhì)預(yù)報詳見“超前地質(zhì)預(yù)se專項施工技術(shù)方案”地質(zhì)及支護狀態(tài)觀察巖性、結(jié)構(gòu)向廣狀及支護裂縫觀測 或描述，地質(zhì)羅盤 及規(guī)尺開挖及初 期支護后 進行每次爆破后進行水平收斂及拱頂卜沉量測各種類型收斂計V級圍巖每1015 為一個爆破后24小時內(nèi)進行0 18m1836m36 90m>90m12次/天1次/天1次/2天1次/周地表沉降觀測水平儀、水準尺斷面布置見圖示開挖圜前 30

14、m 1次/2天；開挖面后 80m 1次/7天；開挖面后 30m,2次/1天；開挖面后3080m,1次/2天中巖墻監(jiān)控量測項目一覽表項目名稱方法及工具布 置量測間隔時間中巖墻土壓力鋼弦式壓力盒每1030mL個斷面，每個斷面3個壓力盒130天13個月3個月以上12次/天1次/2天1次/1周圍巖內(nèi)位移多點位移計及千分表每1030mL個斷面，每個斷面2個測點130天13個月3個月以上12次/天1次/2天1次/1周圍巖壓力鋼弦式壓力盒每1030mL個斷面，每個斷面1個壓力盒130天13個月3個月以上12次/天1次/2天1次/1周小凈距隧道監(jiān)控量測選測項目一覽表量測項目名稱方法及工具布 置量測間隔時間仰拱

15、隆起水平儀、水準尺每1015m一個仰拱開挖后12小時進行115天16天1個月13個月>3個月1次/天1次/2天12次/周13次/月圍巖內(nèi) 部位移量測洞內(nèi)鉆孔安設(shè)多點桿式位移計擊M面，每 斷面311 個測點爆破后24小時內(nèi)進行0 18m18 36m36 90m>90m12次/天1次/天1次/2天1次/周錨桿內(nèi)力錨桿拉拔器、測力計1組，每組35根錨桿施作后進行0 18m18 36m36 90m>90m12次/天1次/天1次/2天1次/周鋼支撐內(nèi)力應(yīng)艾片、支柱壓力計每2030根選1幅測每段鋼支撐鋼支撐施作后進行0 18m18 36m36 90m>90m12次/天1次/天1次/

16、2天1次/周噴射碎應(yīng)力表面應(yīng)力解除法選1組，每組35個測點一次襯砌施作前進行二次襯 砌壓應(yīng) 力各類型壓力盒1組，每組3個斷面每 斷面711 個測點二次襯砌施作后開始115天16天1個月13個月>3個月1次/天1次/2天12次/周13次/月3）小凈距隧道監(jiān)控量測資料的整理繪制位移量隨時間變化的曲線繪制位移速度隨時間變化的曲線繪制位移量與開挖面距離的關(guān)系曲線找出位移時間回歸曲線，并求出最終凈空位移量必要時根據(jù)圍巖量測數(shù)據(jù)求出圍巖的 E、V、C等物理參數(shù)4）對量測數(shù)據(jù)的分析和處理隧道水平位移收斂速度為0.10.2mm/天，拱頂下沉位移速度為0.1mm慶時可認為圍巖基本穩(wěn)定。根據(jù)量測結(jié)果適時進行

17、 V級圍巖的二次襯砌，過早會使二襯受過大荷載，過晚會使初期支護破壞。針對凈空位移量過大或收斂速度無穩(wěn)定趨勢時，采取以下補強措施增強噴射混凝土厚度，或加長加密錨桿或加掛更密更粗的鋼筋網(wǎng)提前施作二次襯砌，通過反分析法校核二次襯砌強度提前施作仰拱根據(jù)穩(wěn)定后的凈空位移收斂速度，求出隧道結(jié)構(gòu)初期支護及二次襯砌的最終荷載，對結(jié)構(gòu)的安全度做出正確判斷。對圍巖級別的變更及支護參數(shù)的調(diào)整，嚴格監(jiān)理程序，經(jīng)監(jiān)理工程師認可后逐級上報，要征得設(shè)計方的同意方可執(zhí)行。控制爆破震動對小凈距隧道中巖墻的危害，相鄰爆破分段起爆時間間隔不得小于100ms。4.3 圍巖量測小組組織機構(gòu)施工監(jiān)測是施工過程中的一道不可忽視的工序，為確

18、保施工監(jiān)測質(zhì)量，真正做到信息化指導(dǎo)施工，確保施工安全、順利進行，成立監(jiān)測管理小組，實行監(jiān)測質(zhì)量專人責(zé)任制，由有經(jīng)驗的專業(yè)監(jiān)測人員組成，制定實施性計劃 使監(jiān)測按計劃有步驟地進行。圍巖量測小組組織機構(gòu)如下：組長：魏金國副組長：王英俊、賈強組員：各隧道工班長、技術(shù)員、測量員4.4 施工監(jiān)測流程圖施工監(jiān)測流程圖4.5量測方法及要求其他注意事項測量前檢查儀器設(shè)備是否完好，若發(fā)現(xiàn)故障及時進行修理或更換；確認 測點是否松動或發(fā)生人為破壞，只有測點狀態(tài)良好時方可進行測試工作。測量中按各項測量操作規(guī)程安裝好測試儀器，每測點一般讀數(shù)三次，三 次讀數(shù)相差不大時取算術(shù)平均值作為觀測值，測點由于人為破壞、松動時需 要進

19、行重新布點及時觀測。測試完畢后檢查儀器，做好養(yǎng)護保管工作。及時 進行資料整理。山西奇臨高速路基ZB1合同段項目部一分部隧道監(jiān)控量測專項施工技術(shù)方案4.5.1 圍巖及支護狀態(tài)監(jiān)測開挖工作面的觀察，在每個開挖面進行，特別是在軟弱圍巖地段，開挖后應(yīng)立即進行地質(zhì)調(diào)查，繪出地質(zhì)素描圖。若遇特殊地質(zhì)情況時，應(yīng)派專人進行不間斷的觀察。設(shè)專人負責(zé)施工中水文、地質(zhì)的觀察和素描，及環(huán)境水侵蝕和膨脹性圍巖的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時采取有效措施。開挖后立即進行工程及水文地質(zhì)、巖層結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、節(jié)理裂隙發(fā)育程度及其方向、開挖面的穩(wěn)定狀態(tài)、涌水情況、是否有底板隆起等的觀察；對已初期支護地段，加強對圍巖動態(tài)情況的觀察：錨桿的受力變

20、形情況、噴射砼是否發(fā)生裂隙和剝離現(xiàn)象、拱架是否受壓變形等，并做好觀測記錄及影像資料。4.5.2 拱頂下沉量測初期支護施做后，用風(fēng)鉆鑿（|）40mm¥200mm勺孔，用錨固劑填滿再插 入測點固定桿，盡量使測點固定方向在同一斷面內(nèi)，待砂漿凝固后即可進行量測工作。拱頂下沉量測測點和地表下沉量測斷面應(yīng)設(shè)置在對應(yīng)里程處，即每10m布設(shè)一個量測斷面。測點用風(fēng)鉆打眼埋設(shè)好固定桿，并在外露桿頭設(shè)掛鉤。測點大小適中，如過小測量時不容易找到，如過大爆破時容易破壞。支護結(jié)構(gòu)施工時要注意保護觀測點，一旦發(fā)現(xiàn)測點被埋或損毀，要盡快重新設(shè)置，保證量測數(shù)據(jù)不中斷。拱頂下沉量測測點，一般布置在拱中和兩側(cè)拱腰，每斷面

21、布置三點，當(dāng)遇到其它障礙時，可適當(dāng)移動位置。量測儀器：精密水平儀、因瓦尺、掛鉤式鋼尺測量方法：采用水平儀、水準尺、掛鉤式鋼尺配合測量拱頂下沉，精度達 1mm。 （詳見下圖）測點4.5.3 水平收斂（周邊位移）量測量測斷面相應(yīng)進程處，即每10m布設(shè)一個量測斷面，且與拱頂下沉觀測 點在同一量測斷面上。測點用風(fēng)鉆打眼埋設(shè)好固定桿，并在外露桿頭設(shè)掛鉤。 測點大小適中。支護結(jié)構(gòu)施工時要注意保護觀測點，一旦發(fā)現(xiàn)測點被埋或損 毀，要盡快重新設(shè)置，保證量測數(shù)據(jù)不中斷。水平收斂量測測點，一般布置 在兩側(cè)拱腰，每斷面布置兩點，當(dāng)遇到其它障礙時，可適當(dāng)移動位置。4.5.4 地表下沉量測測點布置與洞內(nèi)收斂、拱頂下沉量

22、測斷面里程對應(yīng)，地表下沉觀測點集 中設(shè)置在隧道中線附近。采用精密光學(xué)水平儀、水準尺配合測量地表沉降。每個斷面均繪制下沉 時間曲線。用經(jīng)緯儀將所有測點設(shè)置在同一直線上。4.5.5 錨桿拉拔力檢測初期支護完成后，每10米進行一次錨桿拉拔力檢測，每次檢測至少選擇 3跟錨桿作為一組進行抗拔力試驗。使用拉拔儀在實際施工現(xiàn)場進行，試驗時拉拔儀要與錨桿外露部分平行， 加力時應(yīng)均勻緩慢，拉拔儀應(yīng)固定牢固，并有安全保護設(shè)施。5量測頻率及變形管理等級量測頻率：洞內(nèi)觀測分為開挖工作面觀測和初期支護狀態(tài)觀測兩部分。開挖觀測應(yīng)在每次開挖后進行，地質(zhì)情況變化不大時，可每天進行一次。對 初期支護的觀測也應(yīng)每天至少進行一次。凈空水平收斂和拱頂下沉量測采用相同的量測頻率。量測頻率表位移速度（mm/d量測斷面距開挖斷面距離量測頻率>5(0