第八章-隧道監(jiān)測方案設(shè)計(jì)(共10頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上8 隧道監(jiān)測方案設(shè)計(jì)8.1 隧道監(jiān)控量測的目的大青山一號隧道采用新奧法施工，該施工方法的特點(diǎn)之一是注重現(xiàn)場監(jiān)控量測，既要允許圍巖產(chǎn)生一定的變形，又要防止圍巖產(chǎn)生過大的變形，并利用檢測結(jié)果及時(shí)補(bǔ)充設(shè)計(jì)和指導(dǎo)施工。隧道檢測的目的如下：（1）掌握圍巖動態(tài)，了解支護(hù)結(jié)構(gòu)在不同情形下的受力狀態(tài)，并對圍巖的穩(wěn)定性作出評價(jià)；（2）驗(yàn)證支護(hù)結(jié)構(gòu)型式、支護(hù)參數(shù)的合理性，評價(jià)支護(hù)結(jié)構(gòu)、施工方法的合理性和安全性；（3）優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)，指導(dǎo)現(xiàn)場施工，確保隧道施工的安全和工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境效益；（4）為節(jié)省工程投資，提高隧道的設(shè)計(jì)和施工水平提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)保證。8.2 隧道監(jiān)控量測

2、的內(nèi)容為及時(shí)提供施工所需的圍巖穩(wěn)定程度和支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，保證施工安全和提高施工效率，根據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范，將施工監(jiān)控量測分為必測項(xiàng)目和選測項(xiàng)目。（1）必測項(xiàng)目：必測項(xiàng)目包括圍巖地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察、拱頂下沉量測、周邊收斂位移量測和地表沉降觀測等。這類量測是為了確保在施工過程中圍巖穩(wěn)定和施工安全。量測密度大，工作量大，量測信息直觀可靠，貫穿在整個(gè)施工過程中。（2）選測項(xiàng)目：選測項(xiàng)目包括圍巖內(nèi)部位移量測、錨桿軸力量測、圍巖與噴射混凝土間接觸壓力量測、噴射混凝土與二次襯砌間接觸壓力量測、噴射混凝土內(nèi)應(yīng)力量測、二次襯砌內(nèi)應(yīng)力量測、鋼支撐內(nèi)力量測、襯砌裂縫及表面應(yīng)力量測。這類量測是對必測項(xiàng)目的擴(kuò)展和補(bǔ)

3、充，對特殊地段或有代表性的地段進(jìn)行量測，以便更深入的掌握圍巖穩(wěn)定狀態(tài)與支護(hù)效果。選擇項(xiàng)目安裝埋設(shè)比較麻煩，量測項(xiàng)目較多、時(shí)間長、費(fèi)用較大、但工程竣工后還可以進(jìn)行長期觀測。8.3 隧道監(jiān)控量測方法8.3.1 圍巖地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察所謂隧道工程地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察，就是通過觀察實(shí)際揭露的隧道掌子面地質(zhì)情況，掌握隧道的實(shí)際圍巖狀態(tài)，分析隧道掌子面的穩(wěn)定狀態(tài)，預(yù)測前方隧道圍巖情況，并提出必要的預(yù)警；通過觀察隧道洞內(nèi)初期支護(hù)的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種異?，F(xiàn)象并進(jìn)行觀察，評價(jià)初期支護(hù)的穩(wěn)定性。（1）觀察方法隧道掌子面的地質(zhì)情況采用目測、地質(zhì)羅盤和錘擊檢查進(jìn)行觀測，及時(shí)繪制掌子面地質(zhì)素描，記錄圍巖的巖性、產(chǎn)狀等詳細(xì)

4、特征，斷層。破碎帶等不良地質(zhì)特征，地下水的水量。壓力等特征，填寫掌子面地質(zhì)觀察記錄。隧道初期支護(hù)狀況采用目測觀察為主，對初期支護(hù)中的噴射混凝土、鋼支撐，錨桿出現(xiàn)的外鼓、裂縫、扭曲等異?，F(xiàn)象，進(jìn)行跟蹤觀測并做好原始記錄。觀測中，如果發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，要詳細(xì)記錄發(fā)現(xiàn)的時(shí)間、距開挖工作面的距離以及附近測點(diǎn)的各項(xiàng)量測數(shù)據(jù)。（2）觀察頻率 隧道工程地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察應(yīng)在隧道開挖及初期支護(hù)后進(jìn)行，每次開挖后需進(jìn)行掌子面地質(zhì)情況觀察，每個(gè)監(jiān)測斷面應(yīng)繪制隧道開挖工作面及素描剖面圖。8.3.2 周邊收斂位移量測 隧道周邊或結(jié)構(gòu)物內(nèi)部凈空尺寸的變化，通常稱為收斂位移。隧道周邊收斂位移量測其實(shí)是一種相對位移量測。（1）

5、測點(diǎn)和測線布置隧道收斂位移的量測測點(diǎn)原則上應(yīng)布置在同一斷面上，兩個(gè)測點(diǎn)之間的連線為量測基線，即測線。在本設(shè)計(jì)中，測線選擇2條。在公路隧道中，一般沿著隧道周邊的拱頂、拱腰和邊墻部位分別埋設(shè)測樁作為測點(diǎn)，測樁為帶掛鉤的預(yù)埋件，埋設(shè)方法為：埋設(shè)前先用小型鉆機(jī)在待測部位成孔，然后將測樁放入，用快凝水泥或早強(qiáng)錨固劑固定，測樁頭需設(shè)保護(hù)罩。測點(diǎn)和測線布置示意圖如圖8.1所示圖8.1 隧道周邊收斂位移測點(diǎn)及測線布置示意圖（2）量測斷面間距隧道收斂位移的量測斷面間距根據(jù)表8.1確定：表8.1 隧道收斂位移量測斷面間距取值范圍圍巖級別級級級斷面間距5-10m10-20m20-30m（3）量測頻率隧道收斂位移的量

6、測頻率取值根據(jù)表8.2確定:表8.2 隧道收斂位移量測頻率取值范圍按開挖后時(shí)間1-15d16-30d31-90d90d按與開挖面距離2B（2-5）B（5-10）B10B按變形速率1.0mm/d0.5-1.0mm/d0.1-0.5mm/d0.1mm/d量測頻率1-3次/d1次/2d1-2次/w1-3次/m注：B為隧道跨度，d為天，w為周，m為月。8.3.3 拱頂下沉量測（1）測點(diǎn)布置、量測斷面間距、量測頻率隧道拱頂下沉測點(diǎn)和收斂位移測點(diǎn)布置在同一斷面上，以方便進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。拱頂下沉測點(diǎn)埋設(shè)在拱部圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)表面上，每個(gè)斷面上布置3個(gè)測點(diǎn)，測點(diǎn)和測線布置示意圖如圖8.1所示。其量測斷面間距、量測

7、頻率的取值范圍與收斂位移量測相同，分別見表8.1和表8.2。8.3.4 地表沉降觀測 在隧道洞口淺埋地段，應(yīng)進(jìn)行地表沉降觀測。（1）斷面和測點(diǎn)布置地表沉降觀測的斷面及測點(diǎn)按表8.3進(jìn)行布置。表8.3 地表沉降測點(diǎn)布置覆土厚度H與隧道跨度B的關(guān)系3BH2B2BHBHB縱向測點(diǎn)間距15-25m10-15m5-10m橫斷面間距30-50m20-30m15-20m 每個(gè)斷面布置7-15個(gè)點(diǎn)，測點(diǎn)按隧道中線兩側(cè)在3倍隧道跨度范圍布置。（2）觀測頻率地表沉降觀測的量測頻率根據(jù)表8.4進(jìn)行取值表8.3 地表沉降觀測頻率取值范圍開挖面距地表觀測斷面距離2B2B-5B5B量測頻率1-2次/d1次/(2-3）d1

8、-2次/w 8.3.5 圍巖內(nèi)部位移量測圍巖內(nèi)部位移量測，就是觀測圍巖表面、內(nèi)部各測點(diǎn)間的相對位移值，它能較好地反映出圍巖受力的穩(wěn)定狀態(tài)，巖體擾動與松動范圍。（1）斷面和測點(diǎn)布置 在每一級圍巖段選擇埋深最大的截面作為量測斷面。對于公路隧道，一般可沿隧道圍巖周邊分別在拱頂、拱腰和邊墻共打5個(gè)測孔。位移量測布置示意圖如圖8.2所示：圖8.2 圍巖內(nèi)部位移量測布置示意圖（2）量測頻率 隧道圍巖內(nèi)部位移的量測頻率根據(jù)表8.5進(jìn)行取值。表8.5 隧道圍巖內(nèi)部位移量測頻率取值范圍開挖后時(shí)間1-15d16-30d31-90d90d量測頻率1-2次/d1次/2d1-2次/w1-3次/m8.3.6 錨桿軸力量測

9、為監(jiān)測錨桿的受力大小，充分了解錨桿的工作狀態(tài)，對錨桿軸力進(jìn)行量測。掌握了錨桿軸力及其應(yīng)力分布狀態(tài)，再配合圍巖內(nèi)部位移的量測結(jié)果，就可以優(yōu)化錨桿長度及根數(shù)，同時(shí)還可以掌握圍巖內(nèi)應(yīng)力重分布過程。（1）斷面和測點(diǎn)布置在每一級圍巖段選擇埋深最大的截面作為量測斷面，每一監(jiān)測斷面選取5根量測錨桿，分別布置在拱頂中央，拱腰及邊墻處，每一量測錨桿設(shè)置4個(gè)測點(diǎn)。錨桿軸力量測布置示意圖如圖8.3所示：圖8.3 錨桿軸力量測量測布置示意圖（2）量測頻率錨桿軸力的量測頻率根據(jù)表8.6進(jìn)行取值。表8.6 錨桿軸力量測頻率取值范圍埋設(shè)后時(shí)間1-15d16-30d31-90d90d量測頻率1-2次/d1次/2d1次/w1次

10、/m8.3.7 圍巖與支護(hù)間接觸壓力量測在圍巖與初期支護(hù)（噴射混凝土）之間埋設(shè)壓力計(jì)，用以量測圍巖與初期支護(hù)間的接觸壓力，即圍巖壓力。在初期支護(hù)與二次襯砌之間埋設(shè)壓力計(jì)，用以量測初期支護(hù)與二次襯砌間的接觸壓力。（1）斷面、測點(diǎn)布置及量測頻率量測斷面的選擇、測點(diǎn)布置以及量測頻率均與錨桿軸力量測相同。8.3.8 噴射混凝土層應(yīng)力、應(yīng)變量測（1）斷面和測點(diǎn)布置在每一級圍巖段選擇埋深最大的截面作為量測斷面，每一量測斷面應(yīng)沿隧道的拱頂、拱腰及邊墻布設(shè)5個(gè)測點(diǎn)，通過混凝土噴層應(yīng)力計(jì)，測出每個(gè)測點(diǎn)的環(huán)向應(yīng)力和切向應(yīng)力。圍巖初噴以后，在初噴面上將噴層應(yīng)力計(jì)固定，再復(fù)噴，將噴層應(yīng)力計(jì)全部覆蓋并使應(yīng)力計(jì)居于噴層的

11、中央，方向?yàn)榍邢?。噴射混凝土達(dá)到初凝時(shí)開始讀測取讀數(shù)。測量噴射混凝土層的應(yīng)變采用應(yīng)變磚量測法。量測斷面的測點(diǎn)布置位置示意圖如圖8.4所示：圖8.4 噴射混凝土層測點(diǎn)布置示意圖8.3.9 二次襯砌應(yīng)力、應(yīng)變量測（1）斷面和測點(diǎn)布置在每一級圍巖段選擇埋深最大的截面作為量測斷面，監(jiān)測元件的布置位置與混凝土噴層應(yīng)力計(jì)布置位置相同，見圖8.4.8.3.10 鋼支撐應(yīng)力、應(yīng)變量測（1）斷面和測點(diǎn)布置在每一級圍巖段選擇埋深最大的截面作為量測斷面，監(jiān)測元件的布置位置與混凝土噴層應(yīng)力計(jì)布置位置相同，見圖8.4.8.4 監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析8.4.1 位移量測數(shù)據(jù)的分析（1）極限相對位移值極限相對位移值（U0）是指拱頂

12、下沉的最大值相對隧道高度的百分比或水平凈空變化最大值相對隧道開挖寬度的百分比。極限相對位移值主要用于判斷量測數(shù)據(jù)的可靠性、確定初期支護(hù)的穩(wěn)定性、判斷監(jiān)控量測的結(jié)束時(shí)間等。大青山一號隧道跨度B=12.14m，對于跨度大于12m的隧道，目前還沒有統(tǒng)一的位移判定基準(zhǔn)，應(yīng)在施工中通過實(shí)測資料積累經(jīng)驗(yàn)。（2）允許相對位移值隧道初期支護(hù)允許相對位移值根據(jù)測點(diǎn)距開挖面的距離，并通過初期支護(hù)極限相對位移按表8.7確定：表8.7 隧道初期支護(hù)允許相對位移類別距開挖面1B（U1B）距開挖面2B（U2B）距開挖面較遠(yuǎn)允許值65%U090%U0100%U0（3）圍巖變形等級管理隧道監(jiān)控量測的主要目的就是保證施工的安全

13、，因此，對監(jiān)控量測實(shí)施三級管理。a 通過允許相對位移值管理通過允許相對位移值來進(jìn)行圍巖等級管理，見表8.8：表8.8 圍巖位移等級管理a等級管理距開挖面1B距開挖面2B采取措施級UU1B/3UU2B/3可減少監(jiān)測頻率，繼續(xù)施工級U1B/3U2U1B/3U2B/3U2U2B/3加強(qiáng)監(jiān)測頻率，加強(qiáng)支護(hù)措施級U2U1B/3U2U2B/3加強(qiáng)監(jiān)測頻率，暫停掘進(jìn)施工 注：U為實(shí)測位移值。b 通過位移速度變化率管理通過位移速度變化率來進(jìn)行圍巖等級管理，見表8.9：表8.9 圍巖位移等級管理b等級管理位移速度采取措施級不斷下降可減少監(jiān)測頻率，繼續(xù)施工級保持不變加強(qiáng)監(jiān)測頻率，加強(qiáng)支護(hù)措施級不斷上升加強(qiáng)監(jiān)測頻率

14、，暫停掘進(jìn)施工（4）量測結(jié)束時(shí)間的確定當(dāng)下列條件同時(shí)滿足時(shí)，可以結(jié)束某一斷面的監(jiān)控量測：a測點(diǎn)距開挖面距離不大于5B； b當(dāng)凈空變化速度小于0.2mm/d，拱頂下沉速度小于0.15mm/d，且持續(xù)時(shí)間不少于15d。8.4.2 受力量測數(shù)據(jù)的分析a錨桿軸力量測的分析根據(jù)隧道工程的實(shí)際調(diào)查，可以發(fā)現(xiàn)：同一斷面內(nèi)，錨桿軸力最大值大多發(fā)生在拱部45°附近到起拱線之間的錨桿；拱頂錨桿，不管凈空位移值大小，出現(xiàn)壓力的情況是較多的情況；錨桿軸力超過屈服強(qiáng)度時(shí)，水平凈空位移值一般都超過50mm。當(dāng)錨桿軸力大于錨桿屈服強(qiáng)度時(shí)，可增加錨桿數(shù)量或增大錨桿直徑以降低錨桿應(yīng)力，也可直接采用高強(qiáng)度錨桿。b 圍巖壓力量測的分析圍巖壓力大，表明初期支護(hù)受力大，這可能有兩種情況：圍巖壓力大但圍巖變形量不大，表明支護(hù)時(shí)機(jī)選擇不當(dāng)，尤其是仰拱的封底時(shí)間過早，此時(shí)應(yīng)延遲支護(hù)和仰拱封底時(shí)機(jī)，讓圍巖應(yīng)力得到較大的釋放；圍巖壓力大，圍巖變形量也很大，此時(shí)應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)，控制圍巖變形。當(dāng)測得的圍巖壓