簡述監(jiān)控量測在偏壓、淺埋連拱隧道施工應用和重要性

1、簡述監(jiān)控量測在偏壓、淺埋隧道施工中的重要性1.工程概況玉蒙鐵路在施工中主要有三座鐵路單線隧道為淺埋偏壓隧道，分別為錢家灣隧道、哨腳一號隧道、哨腳二號隧道，共計345米為淺埋偏壓段，約占上述三座隧道全長的50%，最小埋深為1.5米。為保證隧道淺埋偏壓段的正常施工，專門指派專人嚴格按照有關規(guī)范，負責上述三座隧道的監(jiān)控量測。按照設計文件，五級圍巖變形預留值為10cm，但在施工過程中根據(jù)監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)最大時，開挖調(diào)整預留變形值為20cm。通過監(jiān)控量測提供的變形數(shù)據(jù)保證了開挖的結(jié)構(gòu)尺寸，確保了隧道的正常施工。2.監(jiān)控量測在隧道施工中的意義在施工的隧道中普遍提到新奧法施工，新奧法不單純是一種施工方法，也不

2、能認為錨噴支護就是新奧法。新奧法實質(zhì)是一種現(xiàn)代先進設計與施工一體化方法。如果錨噴結(jié)構(gòu)是按照規(guī)定程序進行設計與施工一體化的，才能認為符合新奧法。新奧法施工的基本原則為“少擾動、早噴錨、勤量測、緊封閉”，可見監(jiān)控量測在新奧法施工中的重要性。所以監(jiān)控量測在隧道施工中可以為隧道的動態(tài)設計和信息化施工提供依據(jù)，確保施工的安全，因此具有重大的意義。3.監(jiān)控量測的項目及技術要求3.1隧道監(jiān)控量測的項目隧道監(jiān)控量測的項目應根據(jù)工程特點、規(guī)模大小和設計要求綜合選定。量測項目可分為必測和選測項目兩大類。必測項目在采用噴錨構(gòu)筑法施工時必須進行，選測項目應根據(jù)工程規(guī)模、地質(zhì)條件、隧道埋深、開挖方法及其他特殊要求，有選

3、擇的進行。3.2監(jiān)控量測的技術要求監(jiān)控量測在隧道施工中的由來 鑒于巖體狀態(tài)的復雜性及不確定、不確知性，地下結(jié)構(gòu)的力學分析不像地面結(jié)構(gòu)那樣準確可信。有時使用嚴密的力學數(shù)學方法，進行大量計算，但結(jié)果并不滿意，仍不足以作為結(jié)構(gòu)設計的根據(jù)。因此人們設想突破原有思路，而在施工過程中對圍巖及支護的動態(tài)嚴格監(jiān)控，所得的數(shù)據(jù)一般真實可信，用它來判斷圍巖穩(wěn)定與否，核對原有的設計并指導施工。因此，監(jiān)控的由此而來。監(jiān)控量測中收斂、約束的定義 隧道開挖后，由于巖體內(nèi)應力調(diào)整而產(chǎn)生位移，這種巖體向洞內(nèi)的位移稱之為收斂。如果圍巖位移不能自行停止、可能失穩(wěn)時，就需要修筑支護結(jié)構(gòu)，支護結(jié)構(gòu)和圍巖形成一體，共同變形和參與應力調(diào)

4、整，其中支護對圍巖位移的控制，稱為約束。偏壓、淺埋隧道中量測工作的技術要求.1量測儀器量測儀器配備：數(shù)碼相機、羅盤儀、收斂儀、全站儀、水準儀、塔尺、鋼尺等。.2監(jiān)控量測斷面及測點布置原則1)量測儀器、測試精度、斷面間距、測點數(shù)量凈空變化測點和拱頂下沉點量測儀器、測試精度、量測斷面、間距測點數(shù)量如表1圖進行:   2)凈空變化測點和拱頂下沉測點的布置要求凈空變化測點和拱頂下沉測點應布置在同一斷面上，測點布置時應避開鋼架和脫空回填處，將測點布置在兩榀鋼架之間。凈空變化、拱頂下沉和地表下沉等必測項目必須布置在同一斷面上。3)淺埋隧道布置地表沉降點淺埋隧道(H02b，H0隧道埋深，

5、b隧道最大開挖寬度)應在隧道開挖前布設地表沉降點，地表沉降點縱向間距應符合以下表3的要求：    4)地表沉降點布置要求地表沉降點橫向間距為25m。在隧道中線附近測點應適當加密，隧道中線兩側(cè)量測范圍不應小于H0+b，地表有控制性建筑物時，量測范圍應適當加密。測點布置圖如下圖表4所示：監(jiān)控量測頻率 .1監(jiān)控量測的頻率要求應根據(jù)測點距開挖面的距離及位移速度按表5確定。由位移速度決定的監(jiān)控量測頻率和由距開挖面的距離決定的監(jiān)控量測頻率之中，原則上采用較高的頻率值。當出現(xiàn)異常情況或不良地質(zhì)時，應增大監(jiān)控量測頻率。在塑性流變巖體中，位移長期（開挖完成兩個月以上）不能變化時，量

6、測要繼續(xù)進行直到每月變化為1mm時候為止。.2監(jiān)控量測控制基準.2.1監(jiān)控測量控制基準包括的內(nèi)容 監(jiān)控量測控制基準包括隧道內(nèi)位移、地表沉降等，應根據(jù)地質(zhì)條件、隧道結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性、隧道施工安全性等因素制定。.2.2隧道位移基準要求及管理等級.2.3位移控制基準的等級4.監(jiān)控量測方法與作用4.1洞內(nèi)、外觀察洞內(nèi)、外觀察可分為開挖工作面觀察和已施工地段觀察兩部分。其中，開挖工作面觀察應在每次開挖后進行，及時繪制開挖工作面地質(zhì)素描圖、數(shù)碼成像、填寫工作面地質(zhì)狀況記錄表，并與勘察資料進行對比；已施工地段，應記錄噴射混凝土、錨桿、鋼筋變形和二次襯砌等工作狀態(tài)。洞外觀察重點應在洞口段和洞身淺埋段，記錄地表

7、開裂、地表變形、邊坡及仰坡穩(wěn)定狀態(tài)、地表水滲漏情況等，同時還應對地面建筑物進行觀察。4.2凈空變化量測根據(jù)圍巖條件確定量測間距埋設測點，并按規(guī)定量測頻率進行量測。主要原理：每次測出兩點間凈長，求出每次量測的增減量，即為此處凈空變化值。讀數(shù)讀三次，然后取其平均值，并記錄在規(guī)定的凈空記錄表。預埋測點由鋼筋加工而成，采用沖擊電錘或風鉆鉆孔，埋入鋼筋采用直徑不小于20mm的螺紋鋼，前端外露鋼筋與埋入鋼筋焊接，直徑不小于6mm，加工成180°彎鉤或三角形鉤。測點用錨固劑穩(wěn)定，埋入圍巖深度不小于20cm。4.3量測方法 收斂測點要求檢查預埋測點有無損壞、松動、并將測點灰塵擦凈；收斂測量方法每次量

8、測前檢查收斂儀讀數(shù)是否歸零，尺架兩端掛鉤是否緊密不松動。檢查完畢后把收斂儀的尺頭及尺架掛鉤分別固定在預埋點后將尺孔銷插入，用尺卡將尺與聯(lián)尺架固定后，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺母，記下鋼尺的基線長度和數(shù)顯讀數(shù)，在重復測讀兩次，每次讀數(shù)誤差不得大于0.05mm，然后取三次讀書的平均值。（注意每次開挖后12小時內(nèi)取得初讀數(shù)）；拱頂下沉量測在隧道拱頂軸線附近通過焊接或鉆孔預埋測點。測點應與隧道外監(jiān)控量測基準點進行聯(lián)測。拱頂下沉量測測點布置在拱頂，每斷面布置一點；量測時采用水準儀、塔尺或是鋼尺進行測量。每次開挖后12小時內(nèi)取得處讀數(shù)。同一斷面每次測量必須采用同一基點。地表下沉 地表下沉測量方法同拱頂下沉測量，在工程開挖

9、前（隧道未進洞前對每一個測點讀取初始值。首次觀測時，對測點進行三次觀測（三次讀數(shù)的差值要小于±1mm），取平均讀數(shù)作為初始值。每個測點讀數(shù)誤差應不大于0.3mm。4.4監(jiān)控量測的作用提供監(jiān)控設計的依據(jù)和信息：掌握圍巖力學狀態(tài)的變化和規(guī)律；掌握支護的工作狀態(tài)信息并及時反饋，指導施工作業(yè)。預報及監(jiān)視險情：作出工程預報，確定施工對策和措施；監(jiān)視險情，以確保安全施工。校核地下工程理論計算結(jié)果、完善工程類比法：為理論解析、數(shù)值分析提供計算數(shù)據(jù)與對比指標；為工程類比提供參考指標；為地下工程設計與施工積累經(jīng)驗資料。5.監(jiān)控量測在偏壓、淺埋隧道施工中的重要性 5.1偏壓、淺埋隧道中的地質(zhì)環(huán)境隧道巖體

10、或地層被開挖以前，一般說總是穩(wěn)定的，但在開挖過程中及開挖以后，由于原有平衡被打破，巖體性狀發(fā)生變化，人們直接觀察到的既是大部分巖體或遲或早將出現(xiàn)或大或小的坍落，有的洞壁還會發(fā)生明顯的內(nèi)擠位移，這是修筑隧道經(jīng)常會遇到的問題。5.2巖體的特性巖體是在一定工程規(guī)模范圍內(nèi)現(xiàn)實存在的自然地質(zhì)體。由于長期經(jīng)受各種地質(zhì)作用，通常不是單一的巖石，而是呈現(xiàn)出各種各樣的地質(zhì)構(gòu)造形跡，即或多或少地存在性狀各異的層里面、節(jié)理面和裂縫面，我們把這些地質(zhì)界面統(tǒng)稱為節(jié)理、結(jié)構(gòu)面或不連續(xù)面。為由于它的力學性質(zhì)軟弱，又稱弱面。因此常說巖體是由被分割的結(jié)構(gòu)體和眾多結(jié)構(gòu)面組成的統(tǒng)一體。結(jié)構(gòu)面的存在，使得巖體的破壞往往出現(xiàn)在這些軟弱

11、面處，整體的力學性能遠差于其組成物巖石，同時還會出現(xiàn)不均勻性及各向異性。5.3隧道新奧法施工程序目前隧道施工大多采用新奧法施工，采用新奧法施工的隧道應視其規(guī)模、地質(zhì)條件以及安全要求、施工方法，并充分利用現(xiàn)場監(jiān)控、量測信息指導施工，嚴格施工程序，不得省略。新奧法的特征之一是采用現(xiàn)場監(jiān)控，量測信息指導施工，即通過對隧道施工中隧道施工中量測數(shù)據(jù)和對開挖面的地質(zhì)觀察等進行預測、預報和反饋。并根據(jù)已建立的量測為基準，對隧道施工方法（包括特殊的、輔助的施工方法）、斷面開挖步驟及順序、初期支護的參數(shù)等進行合理調(diào)整，以保證施工安全、隧道圍巖穩(wěn)定、工程質(zhì)量和支護結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性等。5.4隧道施工工序布置圖 

12、;   注：采用新奧法施工，地層為Ptim薄層狀板巖、炭質(zhì)巖層（W3），節(jié)理很發(fā)育，洞內(nèi)巖體破碎，呈角礫土狀，有地下水滲出，遇水易軟化剝落，拱部易坍塌。5.5監(jiān)控量測在隧道中的重要性由于偏壓、淺埋隧道中巖體由于自重應力和側(cè)壓力的存在，且?guī)r體存在不均勻性，或節(jié)理呈現(xiàn)不發(fā)育，遇水及易軟化等癥狀。造成隧道開挖初支后受巖體的初始應力（又稱地應力，是地層未受工程擾動時存在的天然應力）的影響，自穩(wěn)性差。造成巖面位移，洞身側(cè)壁逐漸內(nèi)移，造成洞身變形乃至坍塌。而監(jiān)控量測是新奧法施工的核心，是監(jiān)視圍巖穩(wěn)定性，檢驗設計和施工是否正確合理及安全的重要手段。因此，保證隧道施工時為了及時掌握施工中圍巖穩(wěn)定程度與支護受力、變形的力學動態(tài)或信息，以判斷設計與施工的安全與經(jīng)濟，必須