隧道監(jiān)控量測(cè)方法

1、5.5 隧道監(jiān)控量測(cè)監(jiān)控量測(cè)是信息化設(shè)計(jì)與施工的重要內(nèi)容。通過施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控量測(cè)，為判斷圍巖穩(wěn)定性，支護(hù)、襯砌可靠性，二次襯砌合理施作時(shí)間，以及修改施工方法、調(diào)整圍巖級(jí)別、變更支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)提供依據(jù)，指導(dǎo)日常施工管理，確保施工安全和質(zhì)量。隧道監(jiān)控量測(cè)主要包括圍巖及支護(hù)狀態(tài)觀察、拱頂下沉、周邊位移及收斂、錨桿抗拔力、針對(duì)、級(jí)圍巖段觀測(cè)錨桿軸力、圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的接觸應(yīng)力、支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)量測(cè)、隧道內(nèi)分段涌水量和水壓、涌水含砂量與含泥量觀察、地表水水位觀察等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。施工中的監(jiān)控量測(cè)是施工安全的保障，在施工過程中按要求進(jìn)行此項(xiàng)工作，并將結(jié)果做系統(tǒng)處理后及時(shí)反饋指導(dǎo)施工。監(jiān)控量測(cè)工藝流程見下頁“隧道監(jiān)

2、控量測(cè)工藝流程圖”。1)監(jiān)測(cè)量測(cè)內(nèi)容、方法和儀器(1)地質(zhì)和支護(hù)狀況信息的觀察觀察記錄工作面的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)情況，作地質(zhì)素描。觀察開挖面附近初期支護(hù)狀況，判斷圍巖、隧道的穩(wěn)定性和初期支護(hù)的可靠性。由工區(qū)地質(zhì)組進(jìn)行，其它技術(shù)人員協(xié)助。范圍：工作面及初期支護(hù)后的地段進(jìn)行觀察。監(jiān)測(cè)儀器：地質(zhì)羅盤儀等。(2)隧道洞口段、淺埋和偏壓段地表沉降監(jiān)測(cè)洞口段覆蓋層薄，開挖后圍巖難以自穩(wěn)成拱，地表易沉陷，為了確保洞口淺埋段的施工安全，進(jìn)行地表沉降監(jiān)測(cè)。布點(diǎn)原則為：在級(jí)圍巖且埋深小于40m的地段沿隧道軸向每隔510m布設(shè)。同時(shí)在橫向依據(jù)實(shí)際情況，選定主斷面，沿主斷面布設(shè)測(cè)點(diǎn)，以了解地表沉降的橫向影響范圍。監(jiān)測(cè)

3、儀器為：精密水準(zhǔn)儀，銦鋼尺等。原施工設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)控量測(cè)量測(cè)結(jié)果的微機(jī)信息處理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)結(jié)果的綜合評(píng)價(jià)量測(cè)結(jié)果的綜合處理及反分析量測(cè)結(jié)果的形象化，具體化監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)資料調(diào)研報(bào)送設(shè)計(jì)，監(jiān)理單位結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)性判斷經(jīng)驗(yàn)類比理論分析甲方/規(guī)范要求等“圍巖結(jié)構(gòu)”體系動(dòng)態(tài)及現(xiàn)態(tài)及現(xiàn)狀分析說明，提交修正設(shè)計(jì)，施工建議反饋設(shè)計(jì)施工是否改變?cè)O(shè)計(jì)，施工方法新設(shè)計(jì)施工方法是調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，改變施工方法或輔助施工措施否A項(xiàng)量測(cè)的回歸分析隧道監(jiān)控量測(cè)工流程圖(3)拱頂下沉及收斂量測(cè)拱頂下沉及凈空變位收斂量測(cè), 根據(jù)圍巖類別、隧道尺寸和埋深等，沿隧道縱向在拱頂和墻中布設(shè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間距一般級(jí)圍巖為10m，級(jí)圍巖為2030m，級(jí)

4、圍巖為50m。凈空變位量測(cè)在開挖后盡早進(jìn)行，初讀數(shù)在開挖12小時(shí)內(nèi)且在下一循環(huán)開挖前讀取，采用無尺量測(cè)法。淺埋地段洞內(nèi)外量測(cè)點(diǎn)布設(shè)在同一橫斷面內(nèi)。拱頂下沉及收斂量測(cè)測(cè)點(diǎn)布置見下頁 “拱頂下沉及收斂量測(cè)測(cè)點(diǎn)布置圖”。(4)仰拱底部的監(jiān)測(cè)級(jí)圍巖開挖地段在底部設(shè)測(cè)點(diǎn)，每10m設(shè)一點(diǎn)與拱頂下沉量測(cè)點(diǎn)同斷面布設(shè)、水準(zhǔn)儀測(cè)量。(5)錨桿抗拔力量測(cè)錨桿拉拔是錨桿施工過程控制中質(zhì)量檢驗(yàn)的常規(guī)項(xiàng)目，可檢驗(yàn)錨桿錨固效果和錨桿強(qiáng)度，每300根檢查一組,每組做3根錨桿拉拔力檢驗(yàn)；或根據(jù)實(shí)際情況及監(jiān)理指令加設(shè)檢驗(yàn)項(xiàng)目。監(jiān)測(cè)儀器：電測(cè)錨桿、錨桿抗拔器等。(6)錨桿軸力量測(cè)錨桿軸力主要是量測(cè)錨桿的在不同時(shí)期的受力狀況。方法

5、：在軟巖變形段及斷層破碎帶變形段各設(shè)置12組進(jìn)行測(cè)試,每組設(shè)5根錨桿進(jìn)行軸力測(cè)試。監(jiān)測(cè)儀器：電測(cè)錨桿、錨桿軸力計(jì)等。(7)圍巖壓力及支護(hù)拱架應(yīng)力量測(cè)主要量測(cè)圍巖與初期支護(hù)結(jié)構(gòu)之間的相互作用力及初支結(jié)構(gòu)拱架主力筋受力情況，以此評(píng)價(jià)支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀況及合理性。方法：在斷層破碎帶及其影響帶（級(jí)圍巖中進(jìn)行）510m各設(shè)置斷面，每斷面上測(cè)點(diǎn)對(duì)稱布置24個(gè)。同時(shí)初期支護(hù)的格柵主筋應(yīng)力量測(cè)點(diǎn)與圍巖與初期支護(hù)的接觸應(yīng)力點(diǎn)設(shè)置在同一斷面上，對(duì)稱布置，每斷面布設(shè)1520測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)儀器：采用土壓力盒、鋼筋應(yīng)力計(jì)及頻率接收儀量測(cè)。拱頂下沉及收斂量測(cè)測(cè)點(diǎn)布置圖(8)隧道涌水量及涌水含泥量與含砂量觀察內(nèi)容在隧道排水溝內(nèi)每

6、50200米設(shè)置一個(gè)涌水量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)隧道涌水量進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估，以此指導(dǎo)隧道結(jié)構(gòu)防水堵排對(duì)策，從而達(dá)到隧道結(jié)構(gòu)防水的“限量排放”的目的。同時(shí)為了保證隧道排水系統(tǒng)的暢通，不定期的對(duì)隧道初期支護(hù)段涌水進(jìn)行取樣分析測(cè)試其含泥量和含砂量，根據(jù)其水質(zhì)狀況采取必要的堵排措施，防止排水導(dǎo)致隧道排水系統(tǒng)的堵塞和淤積現(xiàn)象發(fā)生。方法：涌水量采用三角形圍堰法或浮標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，而含泥量與含砂量則采用烘干后秤取重量法進(jìn)行測(cè)試。(9)地表水力聯(lián)系觀察項(xiàng)目為確切了解隧道涌水排水對(duì)地表水系的影響，進(jìn)一步弄清隧道排水與地表水的水力聯(lián)系，為制定隧道堵排水方案提供依據(jù)，在隧道內(nèi)發(fā)生大的涌水和突水時(shí)，則有必要對(duì)地表水系進(jìn)行觀察。主要設(shè)置

7、的項(xiàng)目有相關(guān)區(qū)域內(nèi)的井泉水位狀況的觀察。2)量測(cè)頻率與結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)(1)量測(cè)頻率量測(cè)頻率根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化情況而定，一般按“量測(cè)頻率表”進(jìn)行。量測(cè)頻率表項(xiàng)目量測(cè)儀器設(shè)備量測(cè)時(shí)間間隔115天1630天13月3月以上圍巖及支護(hù)狀態(tài)觀察目測(cè)、數(shù)碼相機(jī)、地質(zhì)羅盤等開挖面每次開挖后進(jìn)行已施工地段噴混凝土、錨桿、鋼架1次/天地表沉降精密水準(zhǔn)儀，銦鋼尺開挖面離量測(cè)面<2B時(shí)，2次/天開挖面離量測(cè)面<5B，1次/2天開挖面離量測(cè)面5B時(shí)，1次/周拱頂下沉水準(zhǔn)儀，掛尺2次/天1次/2天12次/周2次/月周邊收斂坑道收斂計(jì)同上圍巖與支護(hù)間壓力壓力盒，頻率接收儀1次/天1次/2天12次/周2次/月格柵主筋內(nèi)

8、力鋼筋應(yīng)力計(jì)，頻率接收儀1次/天1次/2天12次/周2次/月結(jié)構(gòu)混凝土裂縫觀察讀數(shù)顯微鏡，鋼尺根據(jù)需要進(jìn)行錨桿軸力錨桿軸力計(jì)根據(jù)需要進(jìn)行其它根據(jù)實(shí)際情況和要求進(jìn)行注：B為隧道開挖寬度(2)監(jiān)測(cè)結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)收斂速度判別：一般地段：收斂速度5mm/d時(shí)，圍巖處于急劇變化狀態(tài)，加強(qiáng)初期支護(hù)系統(tǒng)；收斂速度0.2mm/d時(shí)，圍巖基本達(dá)到穩(wěn)定。特殊地質(zhì)地段：加強(qiáng)初期支護(hù)強(qiáng)度和剛度，嚴(yán)格控制過大變形。各量測(cè)項(xiàng)目持續(xù)到變形基本穩(wěn)定后2周結(jié)束，斷層破碎帶地段位移長時(shí)間不能穩(wěn)定時(shí)，延長量測(cè)時(shí)間并采取加強(qiáng)措施。(3)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析與信息反饋工程監(jiān)控量測(cè)作為施工組織的核心內(nèi)容之一，置于動(dòng)態(tài)管理體系之中，具體包括監(jiān)

9、測(cè)、數(shù)據(jù)的整理分析和信息反饋等幾個(gè)主要方面。A)量測(cè)數(shù)據(jù)的整理、分析數(shù)據(jù)整理：把原始數(shù)據(jù)通過一定的方法，如大小順序，用頻率分布的形式把一組數(shù)據(jù)分布情況顯示出來，進(jìn)行數(shù)據(jù)的數(shù)字特征計(jì)算以及離群數(shù)據(jù)的取舍。回歸分析和曲線擬合：時(shí)間（t）0時(shí)態(tài)散點(diǎn)示意圖繪制量測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)態(tài)變化曲線圖（即“時(shí)態(tài)散點(diǎn)圖”所示）和距開挖面關(guān)系圖。在取得足夠的數(shù)據(jù)后，根據(jù)散點(diǎn)圖的數(shù)據(jù)分布狀況，選擇合適的函數(shù)，對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行回歸分析，以預(yù)測(cè)該測(cè)點(diǎn)可能出現(xiàn)的最大位移值或應(yīng)力值，預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)和建筑物的安全狀況，防患于未然。還可通過插值法，在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用函數(shù)近似的方法，求得符合測(cè)量規(guī)律而又未實(shí)測(cè)到的數(shù)據(jù)。B)建立監(jiān)測(cè)管理等級(jí)基

10、準(zhǔn)建立監(jiān)測(cè)變形管理等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，管理等級(jí)分三等，其等級(jí)劃分及相應(yīng)基準(zhǔn)值見“變形管理等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表”。通過對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的比較和分析來判定支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，并指導(dǎo)施工。變形管理等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表管理等級(jí)管 理 位 移施工狀態(tài)U0Un3正常施工Un3U02Un3加強(qiáng)支護(hù)U02Un3采取特殊措施注：U0 為實(shí)測(cè)變形值，Un允許變形值見“結(jié)構(gòu)允許相對(duì)位移表”。Un的確定：Un的確定考慮圍巖類別、隧道埋置深度等因素并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件選擇。結(jié)構(gòu)允許相對(duì)位移表（%）埋深圍巖級(jí)別<50m50300m300m500m拱腳水平相對(duì)靜空變化值0.290.720.582.882.594.320.140.430.291.151.

11、001.730.040.140.120.580.430.860.010.040.010.12拱腳水平相對(duì)靜空變化值0.120.230.201.581.152.020.090.140.060.120.431.150.040.090.060.220.170.430.040.090.070.17注：硬巖取下限，軟巖取上限。拱腳水平相對(duì)凈空變化指兩側(cè)點(diǎn)間凈空水平變化值與其距離之比；拱頂相對(duì)下沉指拱頂下沉值減去隧道下沉值后與原拱頂至隧底高度之比。墻腰水平相對(duì)凈空變化極限值可按拱腳水平相對(duì)凈空變化值乘以1.21.3后采用。C)建立快速信息反饋渠道為確保監(jiān)測(cè)結(jié)果的質(zhì)量，加快信息反饋速度，建立快速信息反饋平臺(tái)

12、。監(jiān)控量測(cè)設(shè)置洞內(nèi)和地表兩個(gè)監(jiān)測(cè)小組，每個(gè)小組的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均由計(jì)算機(jī)管理，并與項(xiàng)目總工計(jì)算機(jī)通過局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部快速傳遞，從而作到每日監(jiān)測(cè)結(jié)果的及時(shí)上報(bào)。如有變形超過管理標(biāo)準(zhǔn)，則由總工根據(jù)相關(guān)要求制定對(duì)策，通過調(diào)度命令直接傳達(dá)到工區(qū)執(zhí)行，并同時(shí)通過電話及其它方式通知監(jiān)理及設(shè)計(jì)單位。周報(bào)、月報(bào)則通過書面形式上報(bào)項(xiàng)目總工，由項(xiàng)目部按期向施工監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位和業(yè)主單位提交監(jiān)測(cè)報(bào)告，并附上相對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)位移或應(yīng)力時(shí)態(tài)曲線圖，和對(duì)施工情況進(jìn)行評(píng)價(jià)并提出施工建議。D)監(jiān)測(cè)信息反饋程序監(jiān)控量測(cè)與信息反饋程序見下頁“監(jiān)控量測(cè)與信息反饋程序圖”。E)信息反饋設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容施工方法變更的建議；施工工序的更改；預(yù)留變形量的修改或確認(rèn)；設(shè)計(jì)參數(shù)的修改或確認(rèn)；輔助施工措施的選擇與變更；周邊環(huán)境的影響評(píng)估及輔助施工措施建議。施工設(shè)計(jì)監(jiān)控量測(cè)現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)