龍山茨巖塘至永順公路隧道監(jiān)控量測技術實施方案

1、湖南省湘西自治州龍山茨巖塘至永順公路改建工程隧道施工監(jiān)控量測技術實施方案長沙理工大學二九年四月目 錄1 項目概況11.1 石家埡隧道11.2 鐵路坡隧道11.3 涼亭坳隧道11.4 大干溪隧道22 編制依據(jù)23 監(jiān)控量測項目23.1 地質(zhì)觀察和支護描述33.2 隧道收斂位移量測33.3 錨桿軸力量測43.4 地表下沉量測53.5 圍巖內(nèi)部位移量測53.6 圍巖壓力量測63.7 鋼支撐內(nèi)力量測63.8 襯砌內(nèi)力量測73.9 圍巖彈性波測試73.10 爆破震動測試73.11 地質(zhì)超前預報84 量測監(jiān)測頻率85 量測斷面數(shù)量及經(jīng)費預算96 監(jiān)控量測保障工作116.1 組織管理與質(zhì)量保證體系116.2

2、 擬投入的主要設備116.3 進度安排126.4 提交成果126.5 質(zhì)量管理13湖南省湘西自治州龍山茨巖塘至永順公路改建工程隧道施工監(jiān)控量測技術實施方案1 項目概況受龍山茨巖塘至永順公路建設有限公司委托，長沙理工大學對石家埡隧道、鐵路坡隧道、涼亭坳隧道、大干溪隧道進行施工監(jiān)控量測技術研究。隧道設計技術標準為：（1）設計行車速度：40km/h（2）隧道主洞建筑限界凈寬：0.75+0.25+2×3.5+0.25+0.75=9.0m（3）隧道主洞建筑限界凈高：5.0m（4）路基寬：8.5m1.1 石家埡隧道石家埡隧道位于龍山縣茨巖塘鎮(zhèn)附近，進口樁號為K3+210，出口樁號為K3+670，

3、長為460m，隧道位于R=600m的圓曲線上，縱坡為人字坡（+3%，-2.9%）的豎曲線上，進出口均設置了明洞，隧道茨巖端采用端墻式洞門，永順端采用削竹式洞門。1.2 鐵路坡隧道鐵路坡隧道位于龍山縣紅巖鎮(zhèn)的鐵路坡山田家溝至姚山村段，進口樁號為K23+515，出口樁號為K24+630，長為1115m，隧道位于R=600m的圓曲線+直線+R=400m的圓曲線上，縱坡為+1.9%的上坡，橫向最大超高為2%，進出口均設置了明洞，隧道茨巖端采用削竹式洞門，永順端采用臺階式洞門。1.3 涼亭坳隧道涼亭坳隧道位于龍山縣與永順縣分界地段段，進口樁號為K40+955，出口樁號為K41+660，長為665m，隧道

4、位于直線段上，縱坡為-2.97%的下坡，進出口均設置了明洞，隧道茨巖端采用削竹式洞門，永順端采用削竹式洞門。1.4 大干溪隧道大干溪隧道位于永順縣大干溪村的張古老山，進口樁號為K55+119，出口樁號為K55+767，長為648m，隧道位于直線段+R=600m的圓曲線+直線上，縱坡為-2.927%的下坡，進出口均設置了明洞，隧道茨巖端采用削竹式洞門，永順端采用端墻式洞門。2 編制依據(jù)編制的隧道施工監(jiān)控量測方案按照中華人民共和國國家標準和交通部頒布的有關現(xiàn)行標準、規(guī)范、規(guī)程、定額，辦法，示例等文件和規(guī)定進行編制。在項目實施過程中使用（但不限于）下述標準或規(guī)范及資料： （1） 公路工程技術標準 J

5、TG B012003（2） 公路勘測規(guī)范 JTJ 06199（3） 公路隧道設計規(guī)范 JTG D702004（4） 公路隧道通風照明設計規(guī)范 JTJ026.11999（5） 公路隧道施工技術規(guī)范 JTJ04294（6） 公路工程抗震設計規(guī)范 JTJ00489（7） 公路工程地質(zhì)勘查規(guī)范 JTJ06498（8） 錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范 GB500862001（9） 地下工程防水技術規(guī)范 GB501082001（10） 混凝土結構設計規(guī)范 GB500102002（11）龍山茨巖塘至永順公路石家埡隧道、鐵路坡隧道、涼亭坳隧道、大干溪隧道設計技術文件和圖紙（12）施工單位的施工方案、進度計劃及有關

6、技術圖紙3 監(jiān)控量測項目根據(jù)前述編制依據(jù)，結合隧道工程地質(zhì)條件的具體情況，監(jiān)測項目見表1。表1隧道監(jiān)控量測項目表編號項目名稱儀器設備斷面布置1地表下沉水準儀、塔尺每斷面25米一個點2拱頂下沉水準儀、鋼卷尺每斷面3個測點3周邊位移收斂計每斷面3對測點4圍巖內(nèi)部位移多點位移計每斷面3個測點5錨桿軸力鋼筋計每斷面5個測孔6圍巖壓力壓力盒每斷面5個測點7鋼支撐內(nèi)力鋼筋計每斷面57個傳感器8支護襯砌內(nèi)力鋼筋計、混凝土應變計每斷面57個傳感器9圍巖彈性波測試超聲波儀、數(shù)據(jù)處理軟件每斷面35對測孔。10爆破震動測試測震儀、數(shù)據(jù)處理軟件每次4個測點11地質(zhì)觀察和支護描述地質(zhì)羅盤、相機等每進尺后進行12地質(zhì)超前

7、預報地質(zhì)雷達、數(shù)據(jù)處理軟件每10米1次3.1 地質(zhì)觀察和支護描述在開挖后及初期支護后進行觀察并描述隧道圍巖地質(zhì)、地下水情況、初期支護情況。它與隧道施工進展同步進行的，是隧道設計和施工過程中不可缺少的一項重要地質(zhì)詳勘工作，是圍巖工程地質(zhì)特性和支護措施的合理性的最直觀、最簡單、最經(jīng)濟的描述和評價，按每3m布設一個斷面。主要儀器：地質(zhì)羅盤、照相機等。3.2 隧道收斂位移量測各測點在避免爆破作業(yè)破壞測點的前提下，盡可能靠近工作面埋設，一般為 0.52m，并在下一次爆破循環(huán)前獲得初始讀數(shù)。初讀數(shù)應在開挖后12h內(nèi)讀取，最遲不超過24h ，而且在下一循環(huán)開挖前，完成初期變形值的讀數(shù)。 在開挖后的洞壁上及時

8、安設測點，用收斂計（如圖1）量測兩測點間的距離，按每30m布設一個斷面，每斷面3個測點，相應量測的基線就有3 條，如圖2。通過已知的高程水準點，用懸吊鋼尺和水準儀測出測點高程，如圖3。拱頂下沉每斷面3個測點，與周邊位移布設在同一斷面上，以便使兩項測試結果能夠相互驗證，協(xié)同分析與應用。圖1 收斂計 圖2 周邊位移測線布置 圖3 拱頂下沉量測3.3 錨桿軸力量測按、圍巖每級圍巖每10m布設一個斷面，在每一監(jiān)測斷面一般布置35根錨桿，每一量測錨桿的鉆孔內(nèi)設測點3個。具體的布置形式為在拱頂中央1個，在拱基線上（或拱基線上1.5m處）左右各設一個，在兩側墻施工底線板上1.5m處各設一個，如圖4。主要儀器

9、為鋼筋應力計，如圖5。圖4 量測錨桿的布置形式圖5 錨桿內(nèi)力量測及鋼筋應力計3.4 地表下沉量測一般采用水平儀進行量測，其量測精度為±1mm，根據(jù)圖紙要求進行地表沉降量測，在施工過程中可能產(chǎn)生地表塌陷之處設置觀測點，地表下沉觀測點按普通水準基點埋設，并在預計破裂面以外 34倍洞徑處設水準基點，作為各觀測點高程測量的基準。按每洞口處布設12個觀測斷面，如圖6所示。圖6 地表下沉量測測點布置示意圖3.5 圍巖內(nèi)部位移量測圍巖內(nèi)變形量測的設備，主要使用位移計（如圖7），它可量測隧道不同深度處圍巖位移量。圖7 機械式位移計量測斷面應設在有代表性的地質(zhì)地段，按、圍巖每級圍巖布設一個斷面。每一量

10、測斷面應布設3或5個測點，如圖8。圖8 位移計布置示意圖3.6 圍巖壓力量測監(jiān)控量測斷面在較差圍巖或代表性地段選擇斷面，按、圍巖每級圍巖布設一個斷面，每斷面選擇有代表性的位置進行測點布置（如圖9）， 均要在安裝鋼拱架時將土壓力盒按設計位置安設于巖壁與鋼拱架之間（如圖10）。 圖9 圍巖壓力測點布置示意圖 圖10 圍巖壓力量測3.7 鋼支撐內(nèi)力量測量測斷面應設在有代表性的地質(zhì)地段，按、圍巖每級圍巖布設一個斷面，每個斷面一般設置5個測點位置。測點位置與前幾項同。鋼架受力的量測工作，應與圍巖內(nèi)空變形的量測工作同步進行，量測頻率可參照圍巖內(nèi)空變形的量測時間間隔進行。3.8 襯砌內(nèi)力量測二次襯砌內(nèi)部應力

11、量測通常包含應力量測和應變量測，按、圍巖每級圍巖布設一個斷面。通常采用鋼筋計、混凝土應變計和壓力盒等測試儀器進行量測，如圖11。圖11 二次襯砌內(nèi)部應力量測3.9 圍巖彈性波測試圍巖松弛范圍量測采用彈性波法，確定巖土介質(zhì)和結構的力學特征，了解其內(nèi)部缺陷。按、圍巖每級圍巖布設一個斷面，每一個斷面布設3個測孔，如圖12所示，鉆孔深度大于錨桿長度，鉆孔內(nèi)每隔0.20.5米測試一個點。常用超聲波儀進行測試。圖12 圍巖聲波測試3.10 爆破震動測試根據(jù)測到的震動波形，確定當次爆破震動峰值速度及其對應的主頻率，結合地質(zhì)和支護狀況的觀測，定出圍巖質(zhì)點震動速度的安全控制值，控制爆破的最大一段藥量。隧道開挖遇

12、到不同圍巖時，需作25次試驗爆破，每炮必測，密切監(jiān)測爆破震動的同時，當隧道向前掘進一段距離，測出震動隨距離的衰減趨勢時，利用回歸分析方法及時尋求震動峰值速度隨比例藥量的衰減規(guī)律，繪制震動峰值速度隨比例藥量的衰減曲線，結合地質(zhì)和支護狀況的觀察，以及圍巖聲波測試結果，定出質(zhì)點震動速度的安全控制值，優(yōu)化爆破參數(shù)。爆破震動測試傳感器布置，如圖13。圖13 爆破震動測試3.11 地質(zhì)超前預報地質(zhì)雷達是利用電磁波在不同介質(zhì)中傳播速度不同，傳播時間也不同。按每10m測一次，全長范圍內(nèi)進行測試。當開挖面前方有斷層或破碎帶等時，將產(chǎn)生相應的信號異常，如圖14兩線間信號。 圖14 地質(zhì)雷達檢測信號4 量測監(jiān)測頻率

13、量測監(jiān)測頻率如表2。表2 監(jiān)控量測項目及頻率表序號項 目 名 稱量測間隔時間115日16日1月13月3個月以后1地質(zhì)觀察與支護描述每次爆破后進行2周邊位移12次/日1次/2日12次/周13次/月3拱頂下沉12次/日1次/2日12次/周13次/月4錨桿內(nèi)力1次/日1次/2日12次/周13次/月5地表下沉開挖面距量測斷面的距離DD1B時，12次/日 1BD2B時，1次/日2BD5B，1次/2日 D5B時，1次/周6圍巖體內(nèi)位移12次/日1次/2日12次/周13次/月7圍巖壓力12次/日1次/2日12次/周13次/月8鋼支撐內(nèi)力12次/日1次/2日12次/周13次/月9支護襯砌內(nèi)力12次/日1次/2

14、日12次/周13次/月10圍巖彈性波測試根據(jù)圍巖條件進行11爆破震動測試根據(jù)圍巖條件進行12錨桿拉拔力根據(jù)錨桿批次等進行B 表示隧道開挖寬度5 量測斷面數(shù)量及經(jīng)費預算隧道量測斷面數(shù)量及經(jīng)費預算如表3、表4。表3 隧道量測斷面數(shù)量及經(jīng)費預算表編號項目名稱單位數(shù)量單價（元）總價（元）石家埡鐵路坡涼亭坳大干溪一現(xiàn)場測試費用1地表下沉斷面22222200176002拱頂下沉斷面1637222113501296003周邊位移斷面16372221450432004圍巖內(nèi)部位移斷面22222200176005圍巖壓力斷面22222200176006鋼支撐內(nèi)力斷面22222200176007支護襯砌內(nèi)力斷面2

15、2222200176008圍巖彈性波測試斷面22223200256009爆破震動測試次9999320011520010地質(zhì)觀察和支護描述斷面160370220210807680011地質(zhì)超前預報次235633325200748800二其他費用1840001司機工資1人×18月2000360002保險費5人×2年80080003通訊費5人×18月200180004差旅費500005工地食宿5人×18月80072000三辦公費用450001電腦臺35000150002打印機臺1200020003資料出版費80004其他20000四現(xiàn)場交通費用2190001工

16、作車輛折舊費1080002燃油及維修費1000003車輛保險費11000一至四項合計1675200五稅金5.6%93811總 計1769011表4 現(xiàn)場測試費用單價分析詳表（含管理費、人工費）編號項目名稱單位費用組成（元）單價總計（元）儀器購置或使用儀器安裝數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)分析1地表下沉斷面400200500110022002拱頂下沉斷面35020020060013503周邊位移斷面100501002004504圍巖內(nèi)部位移斷面140020020040022005錨桿軸力根200020020080032006圍巖壓力斷面130020010060022007鋼支撐內(nèi)力斷面13002001006002

17、2008支護襯砌內(nèi)力斷面130020010060022009圍巖彈性波測試斷面60060010001000320010爆破震動測試次12005005001000320011地質(zhì)觀察和支護描述斷面0030508012地質(zhì)超前預報次220001000200052006 監(jiān)控量測保障工作6.1 組織管理與質(zhì)量保證體系監(jiān)測人員4人，司機1人。（1）量測人員相對固定； （2）儀器的管理采取專人保管，專人負責；（3）量測設備，傳感器等各種器件在使用前均經(jīng)檢查校準合格后方可投入使用；（4）各量測項目在監(jiān)測過程中必須嚴格遵守相應的監(jiān)測項目實施細則； （5）量測數(shù)據(jù)均經(jīng)現(xiàn)場檢查、室內(nèi)復核后方可上報； （6）量測

18、數(shù)據(jù)的存儲計算管理均采用計算機系統(tǒng)進行；（7）現(xiàn)場量測的測點埋設、數(shù)據(jù)采集。圍巖及相關信息、采用專門表格記錄，全部實行表格化管理，表格簽署齊備，責任落實到每一個人。6.2 擬投入的主要設備擬投入的主要設備如表4。表4 主要設備序號設 備數(shù)量備注1精密水準儀1臺2周邊收斂儀2臺3頻率計2臺4壓力盒多臺5鋼筋計多臺6應變計多臺7多點位移計多臺8超聲波儀1臺9爆破震動測試儀4臺10地質(zhì)雷達1臺11照相機1臺12地質(zhì)羅盤4臺13電腦3臺14打印機1臺15汽車1輛工地交通6.3 進度安排根據(jù)項目段隧道的實際施工情況，滿足量測技術的規(guī)范要求，并結合業(yè)主的需要，制定隧道監(jiān)控量測工作進度計劃，工作總體安排按以下三個階段進行：（1）合同簽訂一周以內(nèi)，組織人員， 量測儀器、設備、加工元件進場； （2）根據(jù)工程進度進行現(xiàn)場測點布設、埋設傳感器、數(shù)據(jù)采集，根據(jù)要求認真編寫監(jiān)控量測中間報告。按月提交監(jiān)控量測階段報告成果，根據(jù)工程需要提交異常報告或預警報告； （3）進行工作總結并提交監(jiān)控量測總報告。