上下分離式小凈距隧道監(jiān)控量測方案

1、.下布隧道監(jiān)控量測方案一、工程概況下布隧道位于四會市城中區(qū)下布村，設(shè)計為上下分離的小凈距隧道，隧道大致呈近東西向展布，其中隧道左幅起訖樁號為ZK39+135-ZK39+500(全長365m)，右幅起訖樁號為YK39+075-YK39+395(全長420m)，隧道最大埋深約65m。隧道左線進(jìn)、出口均采用端墻式洞門，右線進(jìn)口采用削竹式洞門，出口采用端墻式洞門。隧道左線平面位于R=2700m的曲線上，縱斷面設(shè)坡率為1.01的單向坡；隧道右線平面位于R3450m的曲線上，縱斷面設(shè)坡路率為0.9的單向坡。隧址區(qū)地貌單元為低山丘區(qū)。隧道進(jìn)口處山坡較陡，地面自然坡度為30°至35°，地面

2、高程一般在21.0m，出口處為山坡稍緩，自然地面坡度為18°至25°，出口前方亦為山間凹地；隧道所穿越山脊的最高處標(biāo)高為133.7m，山體表面植被很發(fā)育。下布隧道圍巖類別表（表1）左線隧道右線隧道圍巖級別別里程長度m圍巖級別里程長度mZK39+135-ZK+39+15823YK39+075-YK+39+13156ZK39+158-ZK+39+17012YK39+131-YK+39+15120ZK39+170-ZK+39+20030YK39+151-YK+39+21362ZK39+200-ZK+39+24848YK39+213-YK+39+24633ZK39+248-ZK+3

3、9+28335YK39+246-YK+39+438192ZK39+283-ZK+39+33249YK39+438-YK+39+47032ZK39+332-ZK+39+42189YK39+470-YK+39+49525ZK39+421-ZK+39+44928ZK39+449-ZK+39+50051二、編制依據(jù)1、二廣高速公路懷集至三水段第十合同段施工設(shè)計圖紙。2、廣賀司200794號文“關(guān)于發(fā)布懷集至四會段隧道、高邊坡第三方監(jiān)測大綱的通知”。3、公路隧道施工規(guī)范（JTJ042-94）三、適用范圍本監(jiān)控量測方案適用于二廣高速公路懷集至三水段第十標(biāo)段下布隧道監(jiān)控量測作業(yè)。四、監(jiān)控量測項目、儀器本隧道

4、的監(jiān)控量測主要項目包括：地表沉降觀測、拱頂下沉量測、周邊收斂量測、圍巖地質(zhì)和支護(hù)描述及超前地質(zhì)預(yù)報。量測項目及內(nèi)容見表2量測項目及內(nèi)容表 表2序號量測主要項目量測儀器主 要 內(nèi) 容1地表沉降觀測B20水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)尺監(jiān)視地表下沉值，了解圍巖變形情況，判斷隧道穩(wěn)定性2拱頂下沉量測B20水準(zhǔn)儀、掛鉤、鋼尺，水準(zhǔn)尺監(jiān)視拱頂下陷值，了解斷面變化情況，判斷拱頂?shù)姆€(wěn)定性，防止塌方。3周邊收斂量測JSS30A收斂計根據(jù)收斂情況判斷：1.圍巖穩(wěn)定性；2.支護(hù)設(shè)計和施工方法的合理性；3.模筑混凝土襯砌。4圍巖地質(zhì)和支護(hù)描述地質(zhì)羅盤及規(guī)尺1.開挖面圍巖自穩(wěn)性；2.巖質(zhì)破碎帶、褶皺節(jié)理等情況；3.核對圍巖級別及風(fēng)化變質(zhì)

5、情況；4.地下水情況；5.支護(hù)變形開裂情況；6.洞口淺埋地表沉陷情況。5地質(zhì)超前預(yù)報TSP202、級圍巖估計前方有斷裂破碎帶或溶洞等不良地質(zhì)五、監(jiān)控量測目的由于巖土工程的復(fù)雜性和特殊性,在隧道施工過程中一般需要根據(jù)施工過程中洞內(nèi)外地質(zhì)調(diào)查、洞內(nèi)觀察、現(xiàn)場監(jiān)控量測及巖土物理試驗等施工反饋信息，進(jìn)一步分析確定確定圍巖的物理力學(xué)參數(shù)，以修改和最終確定隧道施工方法和支護(hù)方式，以確保洞室周邊巖體的穩(wěn)定以及支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全。六、監(jiān)控量測管理6.1、隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測由項目總工孫紅強任組長，工程技術(shù)部趙祥虎、趙永安、鐘敏達(dá)、質(zhì)檢部萬德新為成員，組成量測組。量測組在項目總工的領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行測點埋設(shè)、日常量測和數(shù)據(jù)的處

6、理工作，并及時進(jìn)行信息反饋報告監(jiān)理工程師和業(yè)主。6.2、應(yīng)列入竣工資料文件的量測資料6.2.1、實際測點布置圖；6.2.2、量測記錄匯總及各種關(guān)系曲線；6.2.2、經(jīng)量測變更設(shè)計和改變施工方法地段的信息反饋記錄。6.3、監(jiān)控量測流程6.3.1、對量測工作必須認(rèn)真負(fù)責(zé)，并有吃苦耐勞和有敬業(yè)思想良好素質(zhì)；6.3.2、在總工指導(dǎo)下，負(fù)責(zé)測點的埋設(shè)和日常的量測工作，并做好量測記錄；6.3.3、負(fù)責(zé)測元件的準(zhǔn)備、工地零星加工和量測儀表的保養(yǎng)工作。監(jiān)控量測的流程見圖1所示： 附圖1 監(jiān)控量測流程圖七、地表下沉監(jiān)控量測在V級圍巖地段當(dāng)隧道埋置深度小于39米、在IV級圍巖地段當(dāng)隧道埋置深度小于19米時屬于淺埋

7、隧道,這種情況下，必須按要求進(jìn)行地表變形觀測，觀測斷面縱向間距約2030米，每端洞口至少設(shè)置一個觀測斷面。在觀測前必須進(jìn)行儀器校正、觀測點及基點的設(shè)置工作，在觀測過程中必須做好數(shù)據(jù)整理和分析工作，為洞室施工提供依據(jù)。7.1監(jiān)控量測斷面設(shè)置在下布隧道左、右線4個洞口各設(shè)置3個監(jiān)控量測斷面：左線進(jìn)口： ZK39+150,ZK39+160，ZK39+170左線出口：ZK39+482,ZK39+462,ZK39+442右線進(jìn)口：YK39+095,YK39+115, YK39+130右線出口：YK39+487,YK39+477,YK39+472地表沉降量測測點見圖2 監(jiān)控點布置圖21洞開及淺埋段監(jiān)控點布

8、置圖27.2 監(jiān)測頻率地表下沉測監(jiān)測頻率表3開挖面前>30m開挖面前后<30m開挖面后30-80m開挖面后>80m1次/2天2次/1天1次/2天1次/7天7.3 測量方法：用全站儀將同一斷面的測點布置在一條直線上，采用B20水準(zhǔn)儀測量地表沉降。在偏壓段增加地表橫向位移的測量。地表下沉量測應(yīng)在隧道尚未開挖前進(jìn)行，借已獲得開挖過程中的全部曲線。7.4 監(jiān)測精度監(jiān)測精度：0.1mm。7.5 量測數(shù)據(jù)整理7.5.1 繪制每一橫斷面沉降槽隨時間的變化曲線圖；7.5.2 繪制每一橫斷面最大沉降量隨時間變化曲線圖；7.5.3 繪制每一橫斷面最大沉降量與開挖面距離關(guān)系圖；7.5.4 對橫斷面

9、沉降槽垂直位移進(jìn)行回歸分析；7.5.5 對縱斷面沉降槽垂直位移進(jìn)行回歸分析；7.5.6 根據(jù)隧道頂部地表沉降及拱頂沉降值對土體內(nèi)部垂直位移進(jìn)行回歸分析；7.5.7 根據(jù)回歸分析數(shù)據(jù)求出每一斷面沉降穩(wěn)定值；7.5.8 根據(jù)回歸分析數(shù)據(jù)分析出土體的內(nèi)摩擦角及內(nèi)聚力。7.6 注意事項7.6.1 施工前做好監(jiān)測準(zhǔn)備工作：設(shè)置測點，引入高程點，配置所需的人員及儀器。7.6.2 在布置測點時應(yīng)在位移量較大的地段將測點布置密一點。7.6.3 地表量測與洞內(nèi)各項量測應(yīng)同步進(jìn)行，以利于資料的分析。7.6.4 量測數(shù)據(jù)及分析結(jié)果全部納入竣工資料，備查。八、拱頂下沉、水平收斂量測測點埋設(shè)在側(cè)壁導(dǎo)坑開挖后及時埋設(shè)，拱

10、頂下沉、收斂量測初讀數(shù)宜早，采集第一次數(shù)據(jù)。8.1斷面間距、測點布置8.1.1拱頂下沉、周邊位移測點設(shè)在同一斷面，測斷面間距、測線布置見圖3和表4。圖3 拱頂下沉、水平收斂量測測線布置圖量測斷面間距和每斷面測線數(shù)量 表4圍巖級別斷面間距（m）每斷面測線數(shù)量10-206條測線10-306條測線10-504條測線10-404條測線8.1.2量測斷面布置如下：1、下布隧道左線量測斷面布置（表5）表5圍巖級別序號監(jiān)測斷面里程樁號1K39+1532K39+1633K39+1904K39+2205K39+2706K39+3037K39+3528K39+3929K39+43610K39+46011K39+4

11、752、下布隧道右線量測斷面布置（表6）表6圍巖級別序號監(jiān)測斷面里程樁號1K39+0952K39+1153K39+1304K39+1415K39+1706K39+2007K39+2288K39+2769K39+32610K39+37611K39+42612K39+45313K39+4808.2 測量方法：8.2.1 水平收斂量測1、測點埋設(shè)：噴錨支護(hù)施作后，用風(fēng)槍鑿40mm、深200mm的孔，先用1：1水泥砂漿灌滿后再插入測點固定桿，盡量使同一基線兩測點的固定方向在同一直線上，等砂漿凝固后，即可進(jìn)行量測工作。2、量測方法：采用JSS30A隧道收斂計監(jiān)測。該機(jī)采用大張力自鎖緊搖柄加載系統(tǒng)，并在結(jié)

12、構(gòu)上進(jìn)行了一系列性能提升設(shè)計，具有很高的量測精度，特別適用于大跨度隧道的變形監(jiān)測。8.2.2 拱頂下沉量測1、測點埋設(shè)：拱頂位移量測的測點用風(fēng)槍打眼埋設(shè)好固定桿，并在外露桿頭設(shè)掛鉤。測點的大小要適中。支護(hù)結(jié)構(gòu)施工時要注意保護(hù)測點，不得掩埋，以保證數(shù)據(jù)不中斷。2、量測方法：采用水準(zhǔn)儀測量拱頂下沉，精度可達(dá)0.01mm。見圖4拱頂下沉量測示意圖。圖4 拱頂下沉量測示意圖8.3 監(jiān)控量測頻率及量測時間各項量測項目量測頻率應(yīng)根據(jù)位移速度和量測斷面距開挖面距離，分別按表4和表5確定。當(dāng)按表4或表5選擇量測頻率出現(xiàn)較大差異時，宜取量測頻率較高的作為實施的量測頻率。量測頻率及時間表（按位移速度）表7位移速度

13、（mm/d）量測頻率量測時間102次/d爆破后24小時內(nèi)進(jìn)行1051次/d511次/2d10.51次/3d0.51次/7d量測頻率表（按距開挖面距離）表8量測斷面距開挖面距離（m）量測頻率（015）2次/d（1530）1次/d（3075）1次/2d751次/7d注：b隧道開挖寬度。各項量測作業(yè)均應(yīng)持續(xù)到變形基本穩(wěn)定后23周結(jié)束。位移長期沒有減緩趨勢時，應(yīng)適當(dāng)延長量測時間。8.4 量測數(shù)據(jù)記錄整理、分析與反饋8.4.1數(shù)據(jù)的記錄、整理、分析1、量測過程中應(yīng)收集以下資料：（1）現(xiàn)場監(jiān)控量測計劃。（2）實際測點布置圖。（3）圍巖和支護(hù)的位移時間曲線圖、位移速度-時間曲線、位移量與開挖面距離關(guān)系曲線、

14、找出位移-時間回歸曲線，求出最終位移量。（4）經(jīng)量測變更設(shè)計和改變施工方法地段的信息反饋記錄。2、量測后應(yīng)及時進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，并繪制量測數(shù)據(jù)時態(tài)曲線和距開挖面關(guān)系圖，對初期的時態(tài)曲線應(yīng)進(jìn)行回歸分析，預(yù)測可能出現(xiàn)的最大值和變化速度，數(shù)據(jù)異常時，應(yīng)根據(jù)具體情況及時采取加厚噴層、加密或加長錨桿、增加鋼架等加固措施。由于現(xiàn)場量測的數(shù),對所有數(shù)據(jù)具有一定的離散性,它包含著偶然誤差的影響,要經(jīng)過數(shù)學(xué)處理方可應(yīng)用據(jù)進(jìn)行回歸計算,即用曲線u=f(t)對時間-位移散點圖進(jìn)行擬合,同時對變形加速率du/dt及變形速率的變化率d2u/dt2進(jìn)行探討,根據(jù)數(shù)據(jù)處理后圍巖變形-時間曲線,找出不同時刻圍巖的變形量以及圍巖變

15、形的發(fā)展趨勢,進(jìn)而預(yù)估圍巖的最大變形量,用以同變形臨界值相比較,以便判斷遂道圍巖變形是否在允許范圍內(nèi),據(jù)此來判斷隧道圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)結(jié)構(gòu)的可靠性。3、繪制變形曲線：(1)位移與時間的變化曲線(見圖5例樣)；圖5 位移與時間的變化曲線（2）位移速度與時間的變化曲線(見圖6例樣)；（3）位移與開挖工作面距離的關(guān)系曲線；（4）可作位移加速度與時間的變化曲線。 位移速度-時間曲線2y = 0.5756e-0.1677xR = 0.95880.00.10.20.30.40.50.6135.027913.31721.12529.3425670.184.2t(d)v(mm/d)位移時間回歸曲線指數(shù) (位移

16、時間回歸曲線) 圖6 位移速度與時間的變化曲線8.4.2 數(shù)據(jù)的反饋1、凈空變化速度持續(xù)大于1.0mm/d時，圍巖處于急劇變形狀態(tài)，應(yīng)加強初期支護(hù)系統(tǒng)。2、對于、級圍巖，當(dāng)隧道水平位移收斂速度為0.1-0.2mm/d，拱頂下沉位移速度為0.1mm/d時，可認(rèn)為圍巖達(dá)到基本穩(wěn)定，可施做二次襯砌。對于、級圍巖，二次襯砌按承受部分圍巖壓力設(shè)計，應(yīng)根據(jù)量測結(jié)果確定二次襯砌施作的適當(dāng)時間，施作過早可能使二次襯砌承受過大的荷載，施作過遲則可能使初期支護(hù)破壞。3、根據(jù)位移時態(tài)曲線的形態(tài)來判別當(dāng)圍巖位移速率不斷下降時（du2/d2t0），圍巖趨于穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)圍巖位移速率保持不變時（du2/d2t0），圍巖不穩(wěn)

17、定，應(yīng)加強支護(hù)；當(dāng)圍巖位移速率不斷上升時（du2/d2t0），圍巖進(jìn)入危險狀態(tài)，必須立即停止掘進(jìn)，加強支護(hù)。九、地質(zhì)及支護(hù)狀態(tài)觀察9.1 監(jiān)控量測布置 開挖后及初期支護(hù)后進(jìn)行。9.2 監(jiān)控量測工具及頻率工具：地質(zhì)羅盤及規(guī)尺。頻率：每次爆破后進(jìn)行。9.3 監(jiān)控量測方法9.3.1洞內(nèi)觀察隧道坑道開挖工作面的觀察，在每個開挖面進(jìn)行，特別是在軟弱破碎圍巖條件下，開挖后應(yīng)立即進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查。繪出地質(zhì)素描圖。若遇特殊不穩(wěn)定情況時，應(yīng)派專人進(jìn)行不間斷地觀察。1、對開挖后沒有支護(hù)的圍巖的觀測（1）節(jié)理裂隙發(fā)育程度及其方向；（2）開挖工作面的穩(wěn)定狀態(tài)，頂板有無坍塌；（3）涌水情況：位置、水量、水壓等；（4）底板是

18、否有隆起現(xiàn)象。2、對開挖后已支護(hù)地段圍巖動態(tài)的觀測（1）有無錨桿拉斷或墊板脫離圍巖現(xiàn)象；（2）噴射混凝土有無裂隙和剝離或剪切破壞；（3）鋼拱架有無被壓變形情況；（4）錨桿注漿和噴射混凝土施工質(zhì)量是否符合規(guī)定的要求。3、觀察圍巖破壞形態(tài)并分析：（1）危險性不大，不會發(fā)生急劇破壞，如加臨時支護(hù)之后即后可穩(wěn)定的情況；（2）應(yīng)當(dāng)引起注意的破壞，如拱頂混凝土噴層因受彎曲壓縮的影響而出現(xiàn)的裂隙；（3）危險征兆的破壞，如拱頂混凝土噴層出現(xiàn)有對稱性局部的崩落、側(cè)墻內(nèi)移等。9.3.2地質(zhì)素描與隧道施工進(jìn)展同步進(jìn)行的洞內(nèi)圍巖地質(zhì)和支護(hù)狀況的觀察和描述，這是稱為地質(zhì)素描。在隧道設(shè)計和施工過程中，它是不可缺少一項重要

19、的現(xiàn)場地質(zhì)詳勘工作，是圍巖工作地質(zhì)特性和支護(hù)措施的合理性、有效性的最直觀、最簡便、最經(jīng)濟(jì)的描述和評價。配合量測對綜合測試斷面的地質(zhì)素描、應(yīng)詳細(xì)準(zhǔn)確，如實反映情況。一般除前述洞內(nèi)觀察內(nèi)容的觀測外，還應(yīng)包括以下內(nèi)容的描述：1、綜合測試斷面的位置、形狀、尺寸及編號；2、巖石名稱、結(jié)構(gòu)、顏色；3、巖體層理、片理、節(jié)理、裂隙、斷層等各種軟弱面的產(chǎn)狀、寬度、延伸情況、連續(xù)性、間距等；4、巖石各結(jié)構(gòu)面的成因類型、力學(xué)屬性、充填物成分及泥化、軟化衛(wèi)情況；5、巖脈穿插情況及其與圍巖接觸關(guān)系，軟硬及破碎程度，圍巖的自穩(wěn)時間與自穩(wěn)性能；6、巖體風(fēng)化程度、特征、抗風(fēng)化能力；7、地下水的類型、出露位置、水量及對噴錨支護(hù)

20、的影響；8、施工開挖方法、支護(hù)參數(shù)及循環(huán)時間；9、圍巖內(nèi)鼓、彎折、彎形、巖爆、掉塊、坍塌的位置、規(guī)模、數(shù)量和分布情況；10、溶洞、黃土、流沙、膨脹性圍巖、瓦斯地層等特殊地質(zhì)條件的描述；11、噴層開裂、起鼓、剝落情況的描述；12、地質(zhì)斷面展示圖，或縱橫剖面圖，必要時附彩色照片。十、超前地質(zhì)預(yù)報超前地質(zhì)勘探是一種新的科學(xué)手段，需要配置先進(jìn)的地勘設(shè)備和儀器。根據(jù)施工設(shè)計圖的要求，須對下布隧道施工期進(jìn)行超前地質(zhì)勘探，它是設(shè)計提供的地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，以求進(jìn)一步完善、調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計。探測預(yù)報是對地質(zhì)進(jìn)行超前的過程控制，從而在其相關(guān)設(shè)計完善后，以進(jìn)一步調(diào)整和改進(jìn)施工方案、方法，保證施工順利安全的進(jìn)行。 10

21、.1 地質(zhì)預(yù)測、預(yù)報的主要內(nèi)容10.1.1 斷層及斷層影響帶；10.1.2軟弱帶；10.1.3可能發(fā)生的工程地質(zhì)災(zāi)害；10.1.4 含水構(gòu)造。10.2地質(zhì)預(yù)測、預(yù)報的主要內(nèi)容、方法10.2.1 本隧道施工中的重點地段采取各種預(yù)報手段并用；一般地段以地質(zhì)描述為主，加強對圍巖監(jiān)測，進(jìn)一步掌握圍巖的特性，為施工提供可靠的技術(shù)依據(jù)。10.2.2主要設(shè)備：擬采用TSP203地震波探測儀。10.2.3隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報的工作流程補充地質(zhì)調(diào)查掌子面地質(zhì)調(diào)查與素描長距離探測：TSP202，預(yù)報距離100m左右探測資料判釋，提出探測意見和工程措施意見申報業(yè)主、監(jiān)理和設(shè)計單位，執(zhí)行審批意見調(diào)整施工。10.3

22、 實施方法10.3.1 TSP202超前地質(zhì)預(yù)報1、概述該系統(tǒng)是利用地震波在不均勻地質(zhì)體中產(chǎn)生的反射波特性來預(yù)報隧道掘進(jìn)面前方及周圍臨近區(qū)域地質(zhì)狀況的。它由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和處理系統(tǒng)兩部分組成。該系統(tǒng)具有地震波發(fā)射、接收、電腦自動分析成圖等功能。本隧道采用TSP202探測，主要用于預(yù)報掌子面前方100m左右范圍內(nèi)的斷層破碎帶、富水帶、不同巖層接觸帶等不良地質(zhì)體的界面位置。TSP202隧道地震超前地質(zhì)預(yù)報分為洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集和室內(nèi)計算分析處理兩大部分。 TSP202監(jiān)控量測圖2、洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集包括打接收器孔和爆破孔，埋置接收器管、連接接收器信號儀器及爆破信號等過程。洞內(nèi)布置的接收器孔和爆破孔不

23、是在掌子面上，而是在掌子面附近的邊墻上。一般情況下，它是由一個接收器孔和24個爆破孔組成。接收器距掌子面約55m，最后一個爆破孔距掌子面約0.5m。爆破孔間距1.5m，孔深1.5m，孔徑1945，孔口距隧道底約1.0m，向掌子面方向傾斜約10O，向下傾斜10O20O；接收器與第一個孔間距20m，接收器孔深2.4m，孔徑3245，孔口距隧道底1.0m,向洞口傾斜約10O, 向下傾斜10O20O。若地質(zhì)情況特別復(fù)雜,有時需要在隧道另一邊墻上也布置一個接收器和24個爆破孔,通過左右邊墻所測資料的對比分析，取得較為準(zhǔn)確的判斷結(jié)果。3、數(shù)據(jù)處理與分析巖性反射波的分析:TSP202地震數(shù)據(jù)處理由測得的從震源直接到達(dá)傳感器的縱波時間換算地震波的傳播速主度Vp,并運手圖象處理和分割,提取P波和S波反射面。反射界面巖石的性質(zhì)通過以下方法加以判斷：出現(xiàn)較高的反射幅、較大的反射