隧道巖溶專項(xiàng)施工設(shè)計(jì)方案

1、中渡隧道巖溶預(yù)報(bào)、處治、監(jiān)測專項(xiàng)施工方案1工程概況中渡隧道進(jìn)口進(jìn)程 DK451 + 603 ,出口里程 DK452 + 327 ,全長 724m。進(jìn)口位于直線上，出口位于半徑為5500m的右偏曲線上?？v坡為 單面上坡，坡度為1.5%。中渡隧道位于中渡鎮(zhèn)西側(cè)，隸屬峰叢地貌，地形起伏大，高程170 285m ,相對高差5115m ,山體陡峻，自然坡度10 °0 °?；鶐r裸露， 坡面植被多為灌木。主要地質(zhì)為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，其巖性為：淺灰、灰、灰白、深灰 色，厚層巨厚層狀，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，質(zhì)堅(jiān)硬。垂直節(jié)理發(fā)育， 節(jié)理大多微張，延伸遠(yuǎn)，連通性好，內(nèi)充填黃褐色黏土，方解石脈發(fā)育

2、， 巖體表面溶蝕現(xiàn)象發(fā)育，多發(fā)育小溶孔，山坡緩坡外多發(fā)育溶蝕峰林。地 表巖體完整性較好，進(jìn)出口段巖體較破碎。水文地質(zhì)特征：隧道區(qū)地表水以第四系孔隙水為主，主要由大氣降水 補(bǔ)給，富存于第四系孔隙之中，水量微弱，向洛江排泄；地下水以基巖裂 隙水、巖溶管道水為主，主要由大氣降水補(bǔ)給，水量微弱，沿基巖裂隙及 巖溶管道向下排泄，最終向洛江排泄。2隧道不良地質(zhì)巖溶2.1巖溶：隧道段內(nèi)下伏基巖為灰?guī)r，厚巨厚層狀，基巖表面發(fā)育小溶 洞、溶溝及小溶槽。DK451 + 914DK451 + 934段內(nèi)右側(cè)3060m范圍 內(nèi)發(fā)育一巖溶洼地，該洼地長軸約30m ,短軸約15m ,與基巖裂隙連通， 為大氣降水補(bǔ)給巖溶水

3、的主要通道；DK452 + 012右側(cè)240270m范圍內(nèi) 發(fā)育一巖溶洼地，該洼地長軸約70m ,短軸約30m ,與基巖裂隙連通，為 大氣降水補(bǔ)給巖溶水的主要通道2.2隧道進(jìn)出口端發(fā)現(xiàn)多個(gè)巖溶形態(tài)，分述如下：DK451+610右側(cè)40cm 左右斜坡腳處發(fā)現(xiàn)一地下溶洞，該溶洞出水量大，供中渡鎮(zhèn)約3000人使 用，日出水量為1025m 3/d ,最小水量為840 m3/d ; DK451+600右側(cè)60m 處有一溶洞，約3xi.5m見方，深約1.5m ,水位穩(wěn)定，水質(zhì)較清，見魚游 動(dòng)，雨季時(shí)水質(zhì)渾濁。據(jù)訪問，該地區(qū)下暴雨時(shí)，該處有水涌出，且溢出 地面；DK451+685右側(cè)200m處，為一小溶洞，

4、隧道出口 DK452+370右 120m ,為一溶洞，洞口呈近半圓形，底寬3m，高2m，后向S65E斜坡呈 15度向下延伸，長約10m ,寬約1-3m ,高約2.5m，洞底為一水井，水井 呈矩形，長約3m,寬約1-1.5m ,水深1-2m ,未見流動(dòng)，僅供一住戶使 用，據(jù)調(diào)查，暴雨水位上升約為1m ,枯水期無水，井底沿S50W （洞外） 為一小溶隙;DK452+370右280m坡腳低洼處，為一消水溶洞，洞口呈正 方形，邊長1m,井口為灰?guī)r，井深約8m ,水位深0.5m。未見明顯流 動(dòng)。隧道穿過的山體為巨厚層狀灰?guī)r，產(chǎn)狀傾向SE （線路左側(cè)），傾角約 30 °75 °，地表巖

5、溶形態(tài)發(fā)育，下部巖溶通道較發(fā)達(dá)，為大氣降水向洛江 等山下低洼處滲流提供了良好的渠道。從隧道山體進(jìn)、出口之間溶洞水的徑流條件分析，其線路標(biāo)高以上基本無水平向淺部較大的巖溶管道相聯(lián) 通，即以垂直巖溶發(fā)育為主，總體看來，隧道區(qū)屬巖溶強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)。 3巖溶隧道可能出現(xiàn)的問題分析由于巖溶發(fā)育的控制因素錯(cuò)綜復(fù)雜，發(fā)育的形態(tài)千姿百態(tài)，以及巖溶 發(fā)育的不均衡性和不規(guī)則性，給巖溶隧道的設(shè)計(jì)施工帶來一系列困難，特 別是施工階段的突水、突泥對施工安全和進(jìn)度造成很大威脅?？偨Y(jié)分析國 內(nèi)外隧道施工巖溶問題可分為三大類：第一類：隧道施工中的突水、突泥問題；第二類：隧道施工中頂板溶洞充填物陷落冒頂；第三類：隧道施工中底板塌陷

6、。4巖溶預(yù)報(bào)4.1巖溶隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的原則：內(nèi)外兼顧，內(nèi)為重；長短結(jié)合，短為重；直間并用，直為重；綜合 集成、長期預(yù)報(bào)”。以此確保巖溶隧道的施工安全。4.2地面（洞外）地質(zhì)調(diào)查法這種方法的主要工作內(nèi)容如下：421弄清楚隧道線路經(jīng)過地區(qū)可溶巖（灰?guī)r、鹽巖），特別是強(qiáng)溶巖（純灰?guī)r、白云巖、鹽巖）的地層層位、展布范圍及所處的巖溶水動(dòng)力分帶。422查明隧道線路經(jīng)過地區(qū)及其鄰近地區(qū)，在可溶巖特別是強(qiáng)溶巖中分布 規(guī)模較大斷層的產(chǎn)狀及其與地表隧道軸線的相互關(guān)系 ；特別注意那些兩條或 兩條以上斷層交匯的位置（它們是侵蝕性地下水的有利通道）。查明可溶巖與非可溶巖接觸界面的位置及其與地表隧道軸線的相互關(guān) 系。結(jié)

7、合上述有利于巖溶發(fā)育的巖層層位和構(gòu)造位置，在大小圭寸閉的洼地 內(nèi)，尋找大型溶洞或暗河的入口 。425根據(jù)斷層產(chǎn)狀或可溶巖與非可溶巖界面的產(chǎn)狀，用地面地質(zhì)界面法和投射公式，求得可能出現(xiàn)的大型溶洞、暗河與隧道的相互關(guān)系。426查明暗河入口和出口的位置及標(biāo)高，并結(jié)合可能成為暗河通道的較大 斷層或較緊閉背斜褶皺核部的位置、產(chǎn)狀，推斷暗河的大致通道，確定能 否與隧道相遇或與隧道的大概位置關(guān)系。427依據(jù)巖溶發(fā)育的分帶性和隧道相對標(biāo)高和季節(jié)變化，判斷那些可能與 隧道相遇溶洞、暗河的含水量；或推斷那些不與隧道相遇的有水溶洞或暗河 對隧道施工的影響程度。428搞清隧道所在位置所屬的構(gòu)造體系和地表具體的構(gòu)造行跡

8、。通過以上方法定性確定巖溶的空間分布，但此方法預(yù)報(bào)巖溶的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了隧道施工的具體要求，僅對具體預(yù)報(bào)的解釋有指導(dǎo)意義。4.3洞內(nèi)掌子面巖溶探測方法隧道掌子面的巖溶探測方法和地面（洞外）探測方法相比具有如下特點(diǎn)：八、可看到出露的巖體，與地面相比具有更多的已知條件；432由于掌子面空間小，且要探測前方地質(zhì)情況，因而，許多物探方法現(xiàn) 場布置收到限制；如電極難以布置，地面的各種裝置不能排布；線框大小 受限，許多依靠線性的連續(xù)測量方法不能使用。433掌子面通暢的干擾因素包括：各種電纜引起電性的干擾噪音、各種風(fēng) 鉆、隧道施工機(jī)械的震動(dòng)噪音等；預(yù)報(bào)的目的了解掌子面前方一定范圍的巖溶地質(zhì)情況，地面物探的許

9、多方法是測試地下半無限空間場的分量，當(dāng)需測試掌子面前方地質(zhì)情況時(shí) 失效。因此，能用掌子面預(yù)報(bào)的方法較少。由于掌子面超前地質(zhì)預(yù)報(bào)相對地面超前預(yù)報(bào)有許多的有優(yōu)點(diǎn)，已知條件較多，精度相對較高。因此它是目前隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的主要方 法。4.4長距離超前地質(zhì)預(yù)報(bào)長距離超前地質(zhì)預(yù)報(bào)包括：隧道地震預(yù)報(bào)（TSP、VSP、TRT）隧道電 性預(yù)報(bào)、水平超前鉆探等。4.5短距離超前地質(zhì)預(yù)報(bào)地質(zhì)雷達(dá)法、BEAM法、水平聲波剖面法、陸地聲納法、紅外探水 法、超前平行導(dǎo)坑（隧道）法、水平鉆速法、充電法、自然電位法、隧道及 井巷電磁導(dǎo)彈超前預(yù)報(bào)技術(shù)、掌子面地質(zhì)編錄預(yù)測法。掌子面超前地質(zhì)預(yù)報(bào)常用方法方法掌子面超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

10、常用方法TSP法VSP地質(zhì)雷達(dá)陸地聲納法超前鉆孔地質(zhì)編錄勘探范圍200m100mv 30mv 30m200m10m （粗略）勘探布置掌子面50m掌子面30 50m掌子面掌子面掌子面掌子面勘探時(shí)間1.5hrs1.5hrs1hrs1.5hrs240hrs0.5hrs內(nèi)容法內(nèi)容掌子面超前地質(zhì)預(yù)報(bào)常用方法TSP法VSP地質(zhì)雷達(dá)陸地聲納法超前鉆孔地質(zhì)編錄解釋人員現(xiàn)場人員專業(yè)人員專業(yè)人員專業(yè)人員地質(zhì)專業(yè)地質(zhì)專業(yè)解釋精度精度高精度高精度高精度高精度高精度較差局限性多解性多解性多解性多解性效率低、難度大地質(zhì)專業(yè)技術(shù)要求高費(fèi)用預(yù)算200 元 /M200 元/M300 元 /M200 元 /M1000 元/M50

11、 元/M巖土力學(xué)信息好（縱橫波）好（縱橫波）非直接類比好（縱橫波）好好5巖溶處治5.1鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定穿越溶巖、洞穴的隧道，應(yīng)根據(jù)空穴大小、填充情況及其與隧道的關(guān) 系、地下水情況，采取下列處理措施：對空穴水的處理應(yīng)因地制宜，采用截、堵、排結(jié)合的綜合治理措施；干、小的空穴，開采取堵塞封閉；有水且空穴較大，不宜堵塞封閉 時(shí)，可根據(jù)具體情況，采取梁、拱跨越；當(dāng)空穴巖壁強(qiáng)度不夠或不穩(wěn)定，可能影響隧道結(jié)構(gòu)安全時(shí)，應(yīng)采取支 頂、錨固、注漿等措施。5.2鐵路隧道施工規(guī)范規(guī)定521巖溶地區(qū)隧道的施工，可采用下列技術(shù)措施進(jìn)行處理：可采用暗管、涵洞、小型過橋或泄水洞等排水方法，將溶洞積水或 暗河水排走。當(dāng)不能

12、排水，或由于溶洞規(guī)模大且溶洞填充物為含水量較大的巖溶 泥時(shí)，可采用封堵的方法。當(dāng)溶洞在隧道底部時(shí)可采用旋噴，在邊墻及拱 部時(shí)可采用注漿、管棚等，形成堵水墻（邊墻）和防水帷幕（拱部）。對于停止發(fā)育、跨徑較小，且無水的中、小型溶洞，可根據(jù)其與隧 道相交的位置及其填充情況，采用干砌片石、漿砌片石或低等級(jí)混凝土進(jìn) 行填充。溶洞僅在隧道底部且較大較深，或者填充物松軟不能承載結(jié)構(gòu)物 時(shí)，可采用梁或拱跨越，梁的兩端或拱的拱座應(yīng)置于穩(wěn)固可靠的巖層上，必要時(shí)可用混凝土和石砌體加固。巖溶地區(qū)隧道開挖應(yīng)符合以下要求：開挖方法宜采用臺(tái)階法。在級(jí)圍巖條件下，且溶洞盡穿過隧 道底部一小部分?jǐn)嗝鏁r(shí)，可采用全斷面一次性開挖。

13、爆破開挖時(shí)，應(yīng)采用超前鉆孔探測。當(dāng)隧道只有一側(cè)遇到溶洞時(shí)，應(yīng)先開挖該側(cè)，待支護(hù)完成后再開挖 另一側(cè)。巖溶地區(qū)隧道支護(hù)和襯砌應(yīng)根據(jù)溶洞情況予以加強(qiáng)。5.3鐵路規(guī)范規(guī)定的巖溶隧道的處治原則可總結(jié)為：繞、截、排、 堵、越與分部開挖，加強(qiáng)支護(hù)相結(jié)合”。531繞：施工繞”施工中若遇到特大和一時(shí)難以處理的溶洞 ，為使工程不陷入停頓，可 以增加出口作業(yè)面或用迂回導(dǎo)坑繞過溶洞區(qū) ，一面繼續(xù)進(jìn)行施工，一面進(jìn) 行溶洞處理。532截：攔截地表水”根據(jù)勘測資料和施工現(xiàn)場觀測 ，當(dāng)?shù)乇碜匀粶洗?，匯水洼地發(fā)現(xiàn)有溶 穴、落水洞、漏斗、豎井等為隧道地下水補(bǔ)給來源，補(bǔ)給量隨季節(jié)變化， 則米用攔截地表水。如為自然溝槽，米用在溶穴

14、、落水洞、漏斗、地表陷 穴四周施作漿砌片石排水溝。如地表為一溶蝕封閉洼地，則可采用截水 溝，泄水暗管，泄水暗管將水引到隧道滲泄區(qū)以外。533排：引排地下水”當(dāng)隧道掘進(jìn)遇到溶洞有流水時(shí)，宜排不宜堵，首先應(yīng)查明水源，涌水 量，流向及與隧道位置的關(guān)系，采取以排為主，截引相結(jié)合的措施常年流 量大的采用開鑿泄水將水排除洞外，流量小的可采用攔截引排將水引入隧 道排水溝內(nèi)，排出洞外。常年流量大的巖溶地下水，即隧道排水溝無法正常完全排走的水 ，隧 道可設(shè)平行導(dǎo)坑排水。地下水出露在平導(dǎo)一側(cè)，比較好處理，可自平導(dǎo)鑿 泄露水洞，將水引入平行導(dǎo)坑排走。當(dāng)?shù)叵滤雎对谄叫袑?dǎo)坑的另一側(cè)， 則需將水排引到平行導(dǎo)坑一側(cè)，再由

15、平行導(dǎo)坑開鑿至正洞的泄水洞將水引 入平導(dǎo)排出至洞外。下面介紹地下水出露在平行導(dǎo)坑的另一側(cè)排水情況 ：當(dāng)?shù)叵滤雎对谄綄?dǎo)另一側(cè)，拱頂上部，或隧道拱頂以上時(shí)，可在拱頂 以上設(shè)渡槽，橫跨隧道，將水引至平導(dǎo)一側(cè)由泄水洞排至平導(dǎo)。渡槽兩端 置于拱頂以上的巖幫上，然后用豎向暗溝，將水引至泄水洞，再引入平 導(dǎo)，排出洞外。當(dāng)?shù)叵滤雎对谄綄?dǎo)另一側(cè)，拱頂至隧底標(biāo)高，可采用豎向間溝或在 隧道襯砌范圍外用漿砌片石攔水墻攔截地下水，當(dāng)?shù)叵滤雎遁^高時(shí)用間溝，出露較低時(shí)用攔水墻，然后用暗溝或暗管將水引至平導(dǎo)一側(cè)，再由泄 水洞排往平導(dǎo)排至洞外。當(dāng)隧道未設(shè)平行導(dǎo)坑時(shí)，其在隧道部位的處理方法，基本同有平行導(dǎo) 坑，但泄水洞要選

16、擇適當(dāng)位置將水排除至洞外。一般涌水即利用隧道排水溝能正常泄排走的水。在隧道施工中常遇到 的是一般涌水。仍以引排為主，其處理方法是：涌水在隧道頂上部出露 的，采用在襯砌范圍以外，拱部設(shè)渡槽和墻部豎向暗溝，將水引至墻腳外 側(cè)，在襯砌邊墻腳留一暗洞或理設(shè)鋼管將水引入隧道排水溝，當(dāng)涌水出露在邊墻部位，在邊墻襯砌以外可設(shè)豎向盲溝或暗溝、將水引至邊墻腳外 側(cè)，在邊墻襯砌時(shí)，墻腳留一暗洞或理管將水引入隧道排水溝排出洞外。534堵5.341對已停止發(fā)育，徑跨不大，無水或滲水較小量，可根據(jù)其與隧道相 交的位置及其充填情況，采用漿砌石或砼回填封閉，并輔以適當(dāng)?shù)囊?水。隧道防水堵水措施主要有三種方法：第一，襯砌堵

17、水：利用復(fù)合式襯砌或防滲混凝土防水；第二、注漿堵漏：在襯砌背后注漿；第三、超前預(yù)注漿堵水：在掌子面前方未掘進(jìn)地段超前預(yù)注漿，利用漿液結(jié)石堵塞巖溶裂隙及通道達(dá)到暫時(shí)堵水的目的，贏得襯砌封閉的時(shí)間。溶槽位于隧道拱部，橫穿隧道且有水，但溶槽不大，有部分充填物。采用漿砌石回填圭寸堵拱頂，其寬度至拱腳外2m，并在涌水側(cè)，作豎向暗 溝或盲溝，將水引入隧道排水溝。溶洞位于隧道中部或一側(cè)，仍采用漿砌石封閉，滲水引入隧道隧道排 水溝。5.342隧道穿過溶洞，下部為充填物拱部以上空洞，可采用加強(qiáng)襯砌 拱頂以 上設(shè)漿砌片石，漿砌片石以上設(shè)干砌片石封閉如空洞過高，可視巖石破碎程 度,對空穴巖壁可進(jìn)行適當(dāng)噴錨加固。下圖

18、為轎頂山隧道 K58+167K58+177 段，隧道洞身穿過溶洞充填物，充填物干燥緊密，拱頂為空洞的處 理實(shí)例襯砌改為I類圍巖，曲墻有仰拱，拱部增設(shè)鋼軌骨架。5.3.5 越當(dāng)溶洞較深時(shí)，不宜采用堵填封閉的方法，可采用梁、拱跨越，但梁端 或拱座要置于穩(wěn)固可靠的基巖上，必要時(shí)用圬工加固。隧道在不同部位遇到溶洞的跨越措施：當(dāng)隧道一側(cè)遇到狹長而較深的溶洞，可加深該側(cè)的邊墻基礎(chǔ)通過；535.2當(dāng)隧道底部遇有較大溶洞并有流水時(shí)，可在隧底以下砌筑漿砌片石支 墻,支承隧道結(jié)構(gòu)，并在支墻內(nèi)套設(shè)涵管引排洞水。當(dāng)隧道邊墻部位遇到較大，較深的溶洞，不宜加深邊墻基礎(chǔ)時(shí)，可 在邊墻部位或隧底以下筑拱跨過。535.4當(dāng)隧道

19、中部及底部預(yù)有深狹的溶洞時(shí)，可加強(qiáng)兩邊墻的基礎(chǔ)。并根 據(jù)情況設(shè)置橋臺(tái)架梁通過。535.5溶洞上大下小。并有部分充填物時(shí)?？蓪⑺淼理敳康某涮钗锴宄?然后在隧道底部標(biāo)高以下設(shè)置鋼筋混凝土橫梁及縱梁。橫梁兩端嵌入巖層。535.6隧道穿過大溶洞，情況較為復(fù)雜時(shí)?？筛鶕?jù)情況，以邊墻梁及行車 梁通過。當(dāng)隧道道邊墻懸空時(shí)，設(shè)鋼筋砼或鋼軌托梁通過，隧道底部以鋼筋砼 梁通過，易于施工，質(zhì)量可靠。6巖溶監(jiān)控量測及信息化施工技術(shù)6.1概述隧道施工過程中使用各總類型的儀表和工具，對圍巖和支護(hù)、襯砌的力學(xué)行為以及它們之間的力學(xué)關(guān)系進(jìn)行量測和觀察，并對其穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，統(tǒng)稱為監(jiān)控量測。隧道監(jiān)控量測的必要性：隧道工程作為

20、工程建筑物，受力特點(diǎn)與地面工程有較大的差別。隧道在開挖支護(hù)成形運(yùn)營的過程中，自始自終都存在受力狀態(tài)變化 這一特性。施工監(jiān)控量測的目的和任務(wù)6.121通過監(jiān)控量測了解各施工階段地層與支護(hù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化，判斷圍巖的穩(wěn)定性、支護(hù)、襯砌的可靠性；用現(xiàn)場實(shí)測的結(jié)果彌補(bǔ)理論分析過程中存在的不足 ，并把監(jiān)測結(jié)果 反饋設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工，為修改施工方法，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)；6.123通過監(jiān)控量測對施工中可能出現(xiàn)的事故和險(xiǎn)情進(jìn)行預(yù)報(bào)，以便及時(shí)米取措施，防患于未然；6.124通過監(jiān)控量測，判斷初期支護(hù)穩(wěn)定性，確定二次襯砌合理的施作時(shí) 間；6.125通過監(jiān)控量測了解該工程條件下所表現(xiàn)、反映出來的一些

21、地下工程 規(guī)律和特點(diǎn)，為今后類似工程或該施工方法的發(fā)展提供借簽 ，依據(jù)和知道 作用。監(jiān)測一反饋一調(diào)整模型（信息化施工）由于巖溶地質(zhì)條件的復(fù)雜性，巖溶發(fā)育的不規(guī)則性、復(fù)雜性，巖溶圍 巖的力學(xué)物性參數(shù)取直的困難，因此，一般數(shù)值分析結(jié)果并沒有太大的實(shí) 際意義。以監(jiān)控量測和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)等為基礎(chǔ)的信息化設(shè)計(jì)與施工時(shí)解決 隧道施工期復(fù)雜巖溶地質(zhì)問題的唯一有效手段，也所研究巖溶圍巖力學(xué)特 性的十分有效的方法。數(shù)值模擬方法與信息反分析法相結(jié)合，才具有真正 應(yīng)用上的實(shí)際意義，但至今為止，在國內(nèi)現(xiàn)有文獻(xiàn)中還沒有利用信息化設(shè) 計(jì)與施工的方法來綜合研究具有復(fù)雜巖溶發(fā)育的隧道圍巖的力學(xué)特性的報(bào) 道，因此，信息化設(shè)計(jì)與施

22、工在實(shí)際工程實(shí)踐中應(yīng)用效果是不理想的，特別是研究復(fù)雜巖溶圍巖的穩(wěn)定性問題。巖溶區(qū)隧道掘進(jìn)要實(shí)現(xiàn)快速、經(jīng) 濟(jì)、合理，必須設(shè)計(jì)與施工的高度統(tǒng)一、協(xié)調(diào)，必須重視地質(zhì)、圍巖變形 等信息的采集，要充分利用收集到的信息進(jìn)行分析和反分析、數(shù)值模擬與 反分析法的充分結(jié)合。通過對現(xiàn)場巖體位移與應(yīng)力的監(jiān)測反饋信息，直接利用現(xiàn)場監(jiān)測信息進(jìn)行數(shù)值反演分析，得到巖體的初始地應(yīng)力與初始物理力學(xué)參數(shù)，為下以階段的數(shù)值的數(shù)值預(yù)測分析提供可靠的前提條件，或?yàn)樵O(shè)計(jì)與施工提供具體定量參數(shù)。6.2監(jiān)控量測方法1洞內(nèi)、外觀察現(xiàn)場觀察、數(shù)碼相機(jī)、羅盤儀2拱頂下沉水準(zhǔn)儀、鋼掛尺或全站儀3凈空變化收斂計(jì)、全站儀4地表沉降水準(zhǔn)儀、銦鋼尺或全站

23、儀隧道淺埋段序號(hào)監(jiān)控量測項(xiàng)目常用量測儀器1圍巖壓力壓力盒2鋼架內(nèi)力鋼筋計(jì)、應(yīng)變計(jì)3噴混凝土內(nèi)力混凝土應(yīng)變計(jì)4二次襯砌內(nèi)力混凝土應(yīng)變計(jì)、鋼筋計(jì)5初期支護(hù)與二次襯砌間接觸壓力壓力盒6錨桿軸力鋼筋計(jì)7圍巖內(nèi)部位移多點(diǎn)位移計(jì)8隧底隆起水準(zhǔn)計(jì)、錮鋼尺或全站儀9爆破振動(dòng)振動(dòng)傳感器、記錄儀10孔隙水壓力水壓計(jì)12水量三角堰、流量計(jì)13縱向位移多點(diǎn)位移計(jì)、全站儀621必測項(xiàng)目之一一一洞口、外觀察621.1施工過程中應(yīng)進(jìn)行洞口、外觀察。洞內(nèi)觀察可分開挖工作面觀察和 已施工地段觀察兩部分。開挖工作面觀察應(yīng)在每次開挖后進(jìn)行，及時(shí)繪制開挖工作面地質(zhì)素 描圖、數(shù)碼成像，填寫開挖工作面地質(zhì)狀況記錄表，并與勘察資料進(jìn)行對

24、比。已施工地段觀察，應(yīng)記錄噴射混凝土、錨桿、鋼架變形和二次初砌等的工 作狀態(tài)。621.3洞外觀察重點(diǎn)應(yīng)在洞口段和洞身淺埋段，記錄在表開裂、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(shí)還應(yīng)對地面建（構(gòu)） 筑物進(jìn)行觀察。必測項(xiàng)目之二一一周邊收斂量測隧道圍巖周邊各點(diǎn)趨向隧道中心的變形稱為收斂。所謂周邊收斂量測主要 是隧道內(nèi)壁面兩點(diǎn)連線方向的距離的變形量的量測 。收斂值為兩次量測的 距離之差。量測目的：收斂量測是隧道施工監(jiān)控量測的重要項(xiàng)目。周邊位移是隧道圍巖應(yīng)力 狀態(tài)變化量直觀的反映，通過周邊位移量測可以達(dá)到以下目的。1）、判斷隧道空間的穩(wěn)定性；2） 、根據(jù)變位速度判斷圍巖穩(wěn)定程度和二次襯砌施

25、作的合理時(shí)機(jī)；3）、指導(dǎo)現(xiàn)場的施工。622.2量測儀器：目前隧道施工中常用的收斂計(jì)為機(jī)械式的收斂計(jì)和數(shù)量式收斂計(jì)。例：QJ-85型坑道周邊收斂計(jì)；JSS30A型數(shù)顯收斂計(jì)；SWJ-IV型隧道收 斂計(jì)。測試原理測試中讀得初始數(shù)值Xo；間隔時(shí)間t后，用同樣的方法可讀得t時(shí)刻 的值Xt，則t時(shí)刻的周邊收斂值Ut即為的兩次讀數(shù)差。即Ut二Lo-Lt+Xt1-Xto式中：Lo 初讀數(shù)時(shí)所用尺孔刻度值；Lt時(shí)刻時(shí)所用尺孔刻度值；Xt1 時(shí)刻時(shí)經(jīng)溫度修正后的讀數(shù)值，Xt仁Xt+應(yīng)Xto 初讀數(shù)時(shí)經(jīng)溫度修正后的讀數(shù)值，Xto= Xo+擊xt時(shí)刻量測時(shí)讀數(shù)值；Xo初始時(shí)刻讀數(shù)值；直溫度修正值；£t二a

26、To-T) Lat岡尺線膨脹系列；TO簽定鋼尺的標(biāo)準(zhǔn)溫度，To=20 CT每次量測時(shí)的平均氣溫；L鋼尺長度。必測項(xiàng)目之三一一拱頂下沉量測埋深較淺、固結(jié)程度底的地層，水平成層的場合，這項(xiàng)量測比收斂量測更 為重要。623.1量測目的：量測數(shù)據(jù)是確認(rèn)圍巖的穩(wěn)定性，判斷支護(hù)效果，指導(dǎo)施 工工序，預(yù)防拱頂崩塌，保證施工質(zhì)量和安全的最基本的資料。623.2量測儀器：精密水準(zhǔn)儀 623.3量測原理：第一次讀數(shù)后視點(diǎn)讀數(shù)為 A1，前視讀數(shù)為B1 ；第二次 后視點(diǎn)讀數(shù)為A2，前視讀數(shù)為B2。拱頂變位計(jì)算方法如下：1）、差值計(jì)算法：鋼尺和標(biāo)尺均正位（即讀數(shù)上小下大）。后視讀數(shù)差A(yù)= A2- A1前視讀數(shù)差B= B

27、2- B1拱頂變位值C=B-AC> 0拱頂上移；CV 0拱頂下沉2 ）、水準(zhǔn)計(jì)算法：通過計(jì)算前后兩次拱頂測點(diǎn)的高程差來求拱頂?shù)淖兾恢?。鋼尺讀數(shù)上小下大,標(biāo)尺讀數(shù)下小上大，標(biāo)尺基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)高假定為KO。Kd仁 KO+A1+B1Kd2二KO+A2+B2第一次拱頂標(biāo)高第二次拱頂標(biāo)高拱頂變位值 C= Kd2- Kd 仁 A2- A1+ B2- B1C>0拱頂上移；CV 0拱頂下沉選測項(xiàng)目之一圍巖內(nèi)部位移量測隧道圍巖內(nèi)部位移量測的主要目的是：1） 、了解隧道圍巖的徑向位移分布和松弛范圍。2）、判斷開挖后圍巖的松動(dòng)區(qū)、強(qiáng)度下降區(qū)以及彈性區(qū)的范圍3） 、根據(jù)實(shí)測結(jié)果優(yōu)化錨桿參數(shù)，指導(dǎo)施工。524.2

28、量測儀器：多點(diǎn)位移計(jì)524.3測量原理625選測項(xiàng)目之二一一錨桿軸力量測量測目的1） 了解錨桿實(shí)際工作狀態(tài)及軸向力的大小。2）結(jié)合位移量測，判斷圍巖發(fā)展趨勢，分析圍巖內(nèi)強(qiáng)度下降區(qū)的界限。3）修正錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)，評(píng)價(jià)錨桿支護(hù)效果625.2量測方法和儀器錨桿的軸向力測定按其量測原理可分為電測式和機(jī)械式兩類。其中電源式又可分為電阻應(yīng)變式和鋼弦式。電阻應(yīng)變式和機(jī)械式是通過量測錨桿不同深度處的應(yīng)變（或變形），然后按有關(guān)計(jì)算方法轉(zhuǎn)求應(yīng)力。鋼弦式是通過測定不同深度處傳感器受力后的鋼弦振動(dòng)頻率變化，轉(zhuǎn)求應(yīng)力，其工作原理見本章的弦測法原理。選測項(xiàng)目之三圍巖壓力及兩層支護(hù)間壓力量測隧道開挖后，圍巖要向凈空方向變形，

29、而支護(hù)結(jié)構(gòu)要阻止這種變形，這樣 就會(huì)產(chǎn)生圍巖作用與支護(hù)結(jié)構(gòu)上的圍巖壓力。圍巖壓力量測，通常情況下是指圍巖與支護(hù)或噴層與二次襯砌混凝土間的接觸壓力的測試。目的：了解圍巖壓力的量值分布狀態(tài)；判斷圍巖和支護(hù)的穩(wěn)定性， 分析二次襯砌的穩(wěn)定性和安全度。量測儀器與原理接觸壓力量測儀器根據(jù)測試原理和測力計(jì)結(jié)構(gòu)不同分為液壓式測力計(jì)和電源式測力計(jì)。弦測法原理：在傳感器中有一根張緊的鋼弦 ，當(dāng)傳感器受外力作用 時(shí)，弦的內(nèi)應(yīng)力發(fā)生變化，隨著弦的內(nèi)應(yīng)力改變，自振頻率也相當(dāng)?shù)匕l(fā)生 變化，弦的張力越大，自振頻率越咼，反之，自振頻率越底。627選測項(xiàng)目之四一一鋼支撐應(yīng)力量測一般在W、V級(jí)圍巖中常采用型鋼支撐；"級(jí)

30、圍巖中常采用格柵支 撐。通過對鋼支撐的應(yīng)力量測，可知鋼支撐的實(shí)際工作狀態(tài)，從鋼支撐的 性能曲線上可以確定在此壓力作用下鋼支撐所具有的安全系數(shù)，視具體情況確定是否需要采用加固措施。量測目的：1) 了解鋼支撐應(yīng)力的大小，為鋼支撐選型與設(shè)計(jì)提供依據(jù)。2) 根據(jù)鋼支撐的受力狀態(tài)，判斷隧道空間和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。3) 了解鋼支撐的實(shí)際工作狀態(tài)，保證隧道施工安全。627.2量測元件：目前使用較普通的型鋼支撐應(yīng)力量測多采用鋼弦式表面應(yīng)變計(jì)，格柵支撐應(yīng)力量測多采用鋼弦式鋼筋應(yīng)力計(jì)。選測項(xiàng)目之四一一混凝土應(yīng)力量測混凝土應(yīng)力量測包括噴射混凝土和二次襯砌摸筑混凝土應(yīng)力量測。其目的是了解混凝土層的變形特性以及混凝土的

31、應(yīng)力的大小，判斷噴射混凝土層的穩(wěn)定狀況；判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)長期使用的可靠性以及安全程度 ；檢驗(yàn)二 次襯砌設(shè)計(jì)的合理性，積累資料。6.3監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析及信息反饋監(jiān)控量測控制基準(zhǔn)631.1位移控制基準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)測點(diǎn)距開挖面的距離，由初期支護(hù)極限相對位移按下表要求確定：位移控制基準(zhǔn)類別距開挖面1B (U.B)距開挖面2B (U2B)距開挖面較遠(yuǎn)允許值65 % Uo90Uo100 % Uo注：B為隧道開挖寬度，Uo為極限相對位移值。631.2根據(jù)位移控制基準(zhǔn)，可按表分為三個(gè)管理等級(jí)。631.3地表沉降控制基準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)地層穩(wěn)定性、周圍建(構(gòu))筑物的安全要 求分別確定，取最小值。位移管理等級(jí)管理等級(jí)距開挖面1B距開

32、挖面2B皿U< U 1B /3U< U 2B /3IIU1B /3 <U <2U1b /3U2b /3 <U <2U2b /3IU>2U 1B /3U>2U 2b /3注：U為實(shí)測位移值鋼架內(nèi)力、噴混凝土內(nèi)力、二襯內(nèi)力、圍巖壓力(換算成內(nèi)力)、初支與 二襯接觸壓力、錨桿軸力控制基準(zhǔn)應(yīng)滿足鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范(TB10003-2005 )的相關(guān)規(guī)定鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范：采用分部開挖法施工的隧道應(yīng)每分部分分別建立位移控制基準(zhǔn)，同時(shí) 應(yīng)考慮各部分的相互影響。圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性應(yīng)根據(jù)控制基準(zhǔn)，結(jié)合時(shí)態(tài)曲線形態(tài)判別。634 般情況下，二次襯砌的施做應(yīng)該在滿足下

33、列要求時(shí)進(jìn)行：6.341隧道水平凈空變化速度及拱頂或底板垂直位移速度明顯下降；6.342隧道位移相對值已達(dá)到總相對位移量的90 %以上；監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析處理鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范：6.6監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析處理6.6.1. 監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的分析處理應(yīng)包括數(shù)據(jù)校核、數(shù)據(jù)整理及數(shù)據(jù)分析；6.6.2. 每次觀測后應(yīng)立即對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，如有異常應(yīng)及時(shí)補(bǔ)測；6.6.3. 每次觀測后應(yīng)及時(shí)對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，包括觀測數(shù)據(jù)計(jì)算、填表制 圖、誤差處理等。監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的分析應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：根據(jù)量測值繪制時(shí)態(tài)曲線；選擇回歸曲線，預(yù)測最終值，并與控制基準(zhǔn)進(jìn)行比較；對支護(hù)及圍巖狀態(tài)、工法、工序進(jìn)行評(píng)價(jià)；及時(shí)反饋評(píng)價(jià)結(jié)論，

34、并提出相對工程對策建議；監(jiān)控量測數(shù)據(jù)可采用指數(shù)模型、對數(shù)模型、雙曲線模型、分段函數(shù)經(jīng) 驗(yàn)公式等進(jìn)行分析，并預(yù)測最終值監(jiān)控量測信息反饋及工程對策鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范：判斷基準(zhǔn)鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范：工程安全性評(píng)價(jià)分級(jí)及相應(yīng)應(yīng)對措施管理等級(jí)應(yīng)對措施皿正常施工II綜合評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)施工措施，加強(qiáng)監(jiān)控量測，必要時(shí)采取相 應(yīng)工程對策I暫停施工，米取相應(yīng)工程對策667工程對策主要包括下列內(nèi)容：667.1 般措施1）穩(wěn)定開挖工作面措施；2）調(diào)整開挖方法；3）調(diào)整初期支護(hù)強(qiáng)度和剛度并及時(shí)支護(hù)；4）降低爆破振動(dòng)影響；5）圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)間回填注漿。輔助施工措施1）地層預(yù)處理，包括注漿加固、降水、凍結(jié)等方法；2） 超前支護(hù)，包括超

35、前錨桿（管）、管棚、超出前插板、水平高壓旋噴 法、預(yù)切槽法等。6.7巖溶隧道監(jiān)控量測及反饋施工特點(diǎn)圍巖的變形特征巖體：（rockmass）是指在地質(zhì)歷史過程中形成的，由巖單元（或稱巖塊）和結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)組成的，具有一定的結(jié)構(gòu)并賦存于一定的天然應(yīng)力狀 態(tài)和地下水等地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體。巖體二巖石+結(jié)構(gòu)面+環(huán)境巖體結(jié)構(gòu)類型劃分表（引自巖土工程勘察規(guī)范GB50021-94.1995)巖體結(jié)構(gòu)類型巖體地質(zhì)類型主要結(jié)構(gòu)體形狀結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況巖土工程特征可能發(fā)生的巖土問題以原牛生構(gòu)造節(jié)理為主，多呈閉整體性強(qiáng)度均質(zhì)、巨塊狀巖漿合型，裂隙結(jié)構(gòu)整體高，巖體穩(wěn)巖，變質(zhì)巖、民有面間距大于狀結(jié)巨塊狀定性，可視厚層沉積巖、正變

36、1.5m，一般不超不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)構(gòu)為均質(zhì)彈性質(zhì)巖過1-2組，無危體的局部滑中向性體險(xiǎn)結(jié)構(gòu)面組成的動(dòng)或坍塌，落石掉塊深埋洞室的只具有少量貫穿整體強(qiáng)度較巖爆。性較好的節(jié)理裂高，結(jié)構(gòu)面厚層狀沉積巖、正塊狀塊狀柱隙，裂隙結(jié)構(gòu)面互相牽制，變質(zhì)巖、塊狀巖漿結(jié)構(gòu)狀間距 。巖體基本穩(wěn)巖、變質(zhì)巖一般為2-3組。定。接近彈有少量分離體性各向同性巖體結(jié)構(gòu)類型巖體地質(zhì)類型主要結(jié)構(gòu)體形狀結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況巖土工程特征可能發(fā)生的巖土問題體接近均一的各向異性不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體，其變形體可能產(chǎn)生層狀板有層理、片里、及強(qiáng)度的特滑塌，特別層狀多韻律的薄層及中狀透視節(jié)理常有層間錯(cuò)征受層面及是巖層的彎結(jié)構(gòu)厚巖層狀沉積巖鏡動(dòng)巖層組合控張破壞及軟制，

37、可視為弱巖層的塑彈塑性體，性變形穩(wěn)定性差。斷層、斷層破碎完整性破帶、片理、層理壞，整體強(qiáng)易引起規(guī)模及層間結(jié)構(gòu)面較度很低，并碎裂較大的巖體構(gòu)造影響嚴(yán)重的破發(fā)育，裂隙結(jié)構(gòu)受斷裂等軟狀結(jié)碎塊狀失穩(wěn)，地下碎巖層層間距：弱結(jié)構(gòu)面控構(gòu)水加劇巖體，一般制，多呈彈失穩(wěn)在3組以上，由塑性介質(zhì)，許多分離體形成穩(wěn)定性差。巖體結(jié)構(gòu)類型巖體地質(zhì)類型主要結(jié)構(gòu)體形狀結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況巖土工程特征可能發(fā)生的巖土問題斷層破碎帶交叉，構(gòu)造及風(fēng)化完整性遭到易引起規(guī)模裂隙集，結(jié)構(gòu)面極大的破散體構(gòu)造影響劇烈的斷較大的巖體碎屑狀積組合錯(cuò)綜復(fù)壞，穩(wěn)定性狀結(jié)層破碎帶、強(qiáng)風(fēng)化失穩(wěn)，地下顆粒狀雜，并多充填粘差，巖體屬構(gòu)帶、全風(fēng)化帶水加劇巖體性土，形

38、成許多性接近松散失穩(wěn)大小不一的分巖介質(zhì)。塊。整體狀和塊狀巖體圍巖這類巖體本身具有很高的力學(xué)強(qiáng)度和抗變形能力，其主要結(jié)構(gòu)面是節(jié)理，很少有斷層，含有少量的裂隙水。在力學(xué)同性上可視為均質(zhì)。各向同 性、連續(xù)的線彈性介質(zhì)，應(yīng)力應(yīng)變呈近似直線關(guān)系。這類圍巖具有很好的 自穩(wěn)能力，其變形破壞形式主要有巖煽、脆性開型及塊體滑移等。層狀巖體圍巖這類巖體常呈軟硬巖層相間的互層形式出現(xiàn)。巖體中的結(jié)構(gòu)面以層理面為主，并有層間錯(cuò)動(dòng)及泥化夾層等軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育。層狀巖體圍巖的變 形破壞主要受巖層產(chǎn)狀及巖層組合等因素控制，其破壞形式主要有：沿層面張裂、折斷塌落、彎曲內(nèi)鼓等。不同產(chǎn)狀圍巖的變形破壞形式如圖所示，在水平層狀圍巖中，

39、洞頂巖層可視為兩端固定的板梁，在頂板壓力下，將產(chǎn)生的下沉彎曲、開裂。當(dāng)巖層面較薄時(shí)，如不及時(shí)支撐，任其發(fā) 展，則將逐層折斷塌落，最終形成圖（a）所示的三角形塌落體。在傾斜 層狀圍巖中，常表現(xiàn)為沿傾斜放向一側(cè)巖層彎曲塌落，另一例邊墻巖塊滑移等破壞形式、形成不對稱的塌落拱。這時(shí)將出現(xiàn)偏壓現(xiàn)象圖 （b）。在 直立層狀圍巖中，當(dāng)天然應(yīng)力比值系數(shù)1/3時(shí)，洞頂由于受拉應(yīng)力作用， 使之發(fā)生沿層面縱向拉裂，在自重作用下巖柱易被拉斷塌落。側(cè)培則因壓 力平行于層面，常發(fā)生縱向彎折內(nèi)鼓，進(jìn)而危及洞頂安全圖（c）。但當(dāng) 洞軸線與巖層走向有一交角時(shí)，圍巖穩(wěn)定性會(huì)大大改善。經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)這 一角交大于20度時(shí)，洞室邊培不

40、易失穩(wěn)。這類巖體的變形破壞?？捎脧椥?梁彈性板或材料力學(xué)中的壓桿平衡理論來分析。6.721碎裂狀巖體圍巖碎裂巖體是指斷層、裕曲、巖脈穿插擠壓和風(fēng)化破碎加次生夾泥的巖 體。這類圍巖的變形破壞形式常變現(xiàn)為塌方和滑動(dòng)（圖）。破壞規(guī)模和特征主要取決于巖體的破碎程度和含泥多少。在夾泥少、以巖塊剛性接觸為 主的碎裂圍巖中，由于變形時(shí)巖塊相互鑲合擠壓，錯(cuò)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生較大阻力， 因而不易大規(guī)模塌方。相反，當(dāng)圍巖中含泥量很高時(shí)，由于巖塊間不散剛 性接觸則易產(chǎn)生大規(guī)模塌方或塑性擠入，如不及時(shí)支護(hù)，將愈演愈烈。這 類圍巖的變形破壞?？捎盟缮⒔橘|(zhì)極限平衡理論來分析。6.722散體狀巖體圍巖散體狀巖體是指強(qiáng)烈構(gòu)造破碎、強(qiáng)烈風(fēng)化的巖體或新近堆積的土體。