隧道的監(jiān)控量測(cè)設(shè)計(jì)

1、監(jiān)控量測(cè)一、采用新奧法修建的隧道，應(yīng)將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目列入施工組織中，并作為施工工序中不可缺少內(nèi)容認(rèn)真實(shí)施。 監(jiān)控量測(cè)不僅檢測(cè)施工各 階段圍巖和支護(hù)動(dòng)態(tài)，確保施工安全，而且可為調(diào)整初期支護(hù)設(shè)計(jì)參 數(shù)、確定二次襯砌的施工時(shí)機(jī)，了解隧道施工對(duì)附近既有構(gòu)筑物的影 響，提供反饋，并作為信息化設(shè)計(jì)的依據(jù)；同時(shí)積累資料，為以后的 設(shè)計(jì)、施工提供參考。二、監(jiān)控量測(cè)計(jì)劃與內(nèi)容1、監(jiān)控量測(cè)計(jì)劃應(yīng)根據(jù)隧道的規(guī)模、地形地質(zhì)條件、支護(hù)類型和參數(shù)、開挖方式及機(jī)械設(shè)備等因素制定，并根據(jù)鐵路隧道監(jiān)控量 測(cè)技術(shù)規(guī)程(TB10121-2007 )進(jìn)行，監(jiān)控量測(cè)作業(yè)應(yīng)根據(jù)下圖(圖 1)所示進(jìn)行：監(jiān)控量測(cè)計(jì)劃的內(nèi)容包括：兩側(cè)項(xiàng)目及

2、方法、量測(cè)儀器的選擇、 測(cè)點(diǎn)布置、量測(cè)頻率、數(shù)據(jù)處理及量測(cè)作業(yè)人員的組織等。施工過(guò)程中，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件發(fā)生顯著變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)修訂監(jiān)控量測(cè) 計(jì)劃。2、監(jiān)控量測(cè)應(yīng)達(dá)到以下目的：(1)掌握圍巖和支護(hù)狀態(tài)，進(jìn)行日常施工管理；(2)驗(yàn)證支護(hù)結(jié)構(gòu)效果，確認(rèn)或調(diào)整支護(hù)參數(shù)和施工方法；(3)確保隧道工程的安全性、經(jīng)濟(jì)性及結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，確定二次襯砌施做時(shí)間;(4)將監(jiān)控量測(cè)結(jié)構(gòu)反饋與設(shè)計(jì)及施工中；(5)掌握隧道施工對(duì)周圍環(huán)境的影響；(6)積累量測(cè)數(shù)據(jù)，為信息化設(shè)計(jì)與施工提供依據(jù)。圖1監(jiān)控量測(cè)反饋程序圖框3、監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目(1)監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目分為必測(cè)項(xiàng)目和選測(cè)項(xiàng)目(2)必測(cè)項(xiàng)目是隧道工程應(yīng)進(jìn)行的日常監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目，具體

3、監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目見表1。(3)選測(cè)項(xiàng)目是為滿足隧道設(shè)計(jì)與施工的特殊要求進(jìn)行的監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目，具體監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目見表 2表1必測(cè)項(xiàng)目序號(hào)監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目常用量測(cè)儀器備注1洞內(nèi)、外觀察現(xiàn)場(chǎng)觀察、數(shù)碼相機(jī)、羅盤儀2拱頂卜沉水準(zhǔn)儀、鋼掛尺或全站儀3凈空艾化收斂?jī)x、全站儀4地表沉降水準(zhǔn)儀、鋼掛尺或全站儀隧道淺埋段表2選測(cè)項(xiàng)目序號(hào)監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目常用量測(cè)儀器1圍巖壓力壓力盒2鋼架內(nèi)力鋼筋計(jì)、應(yīng)受計(jì)3噴射混凝土內(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遂底隆起水準(zhǔn)儀、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)11水量

4、三角堰、流量計(jì)12縱向位移多點(diǎn)位移計(jì)、全站儀(4)隧道開挖后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行地質(zhì)素描及數(shù)碼成像，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行物 理力學(xué)實(shí)驗(yàn)。(5)初期支護(hù)完成后應(yīng)進(jìn)行噴層表面裂縫及其發(fā)展。滲水、變形觀 察和記錄。(6)對(duì)軟巖大變形可能發(fā)生時(shí)可對(duì)圍巖內(nèi)部位移、錨桿軸力、初期 支護(hù)內(nèi)力、錨桿拉拔試驗(yàn)等進(jìn)行量測(cè)。(7)對(duì)圍巖為土砂質(zhì)時(shí)可對(duì)圍巖內(nèi)部位移、錨桿軸力、初期支護(hù)內(nèi)力、錨桿拉拔試驗(yàn)等進(jìn)行量測(cè)。(8)對(duì)地下水發(fā)育斷層破碎帶等地質(zhì)構(gòu)造帶可進(jìn)行水量、孔隙壓力 等進(jìn)行量測(cè)。(9)對(duì)隧道附近存在隧道施工爆破影響的構(gòu)筑物時(shí)，可進(jìn)行隧道振 動(dòng)監(jiān)控量測(cè)。(10)對(duì)于一般硬質(zhì)巖、軟巖認(rèn)為可以優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少支護(hù)結(jié)構(gòu)數(shù) 量時(shí)，必要時(shí)可對(duì)

5、錨桿軸力、初期支護(hù)與二次襯砌間接觸壓力等進(jìn)行 量測(cè)。三、監(jiān)控量測(cè)作業(yè)1、洞內(nèi)觀察可分為開挖工作觀察和已施工區(qū)段觀察兩部分。開挖工作觀察應(yīng)在每次開挖后進(jìn)行一次， 觀察后應(yīng)繪制開挖工作面略圖(地 址素描)，填寫工作面狀態(tài)記錄表及圍巖級(jí)別判定卡。在觀察中如發(fā) 現(xiàn)地質(zhì)條件惡化，應(yīng)立即通知施工負(fù)責(zé)人采取緊急措施。對(duì)已施工區(qū) 段的觀察也應(yīng)每天至少進(jìn)行一次，觀察內(nèi)容包括噴射混凝土、錨桿、 鋼架的狀況。洞外觀察包括對(duì)洞口及淺埋段地表情況、地表沉陷、邊仰坡的穩(wěn)定、地表水滲漏的觀察。2、凈空變形量測(cè)斷面的間距應(yīng)根據(jù)圍巖級(jí)別、隧道斷面尺寸、埋置 深度及工程重要性等因素確定。在n級(jí)圍巖地段可根據(jù)需要酌情設(shè)置測(cè)點(diǎn)。監(jiān)控

6、量測(cè)斷面間距可參考下表 3進(jìn)行：表3必測(cè)項(xiàng)目監(jiān)控量測(cè)斷面間距圍巖級(jí)別斷面間距（m）V510IV10 303、凈空變形量測(cè)應(yīng)在每次開挖后盡早進(jìn)行，初始讀數(shù)應(yīng)在開挖后12h 內(nèi)讀取，最遲不得超過(guò)24h ,而且在下一循環(huán)開挖前，必須完成變形 量的讀取。4、測(cè)點(diǎn)應(yīng)牢固可靠，易于識(shí)別并妥善保護(hù)。拱頂量測(cè)后視測(cè)點(diǎn)必須 埋設(shè)在穩(wěn)定巖面上并和洞內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)建立關(guān)聯(lián)。5、量測(cè)應(yīng)選用精度適當(dāng)、性能可靠、使用及攜帶方便的儀器。如拱 頂沉降量測(cè)，應(yīng)采用水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺和掛鉤鋼尺等，有條件時(shí)周邊位 移宜采用非接觸量測(cè)儀器進(jìn)行量測(cè)。錨桿或圍巖內(nèi)部變形量測(cè)可采用 單點(diǎn)或多點(diǎn)式錨頭和傳遞桿，配以機(jī)械式或分表式點(diǎn)測(cè)位移計(jì)。變形 量測(cè)

7、可選用電阻或電感式儀器，一般使用前必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格標(biāo)定。6、水平相對(duì)凈空變化量測(cè)線的布置應(yīng)根據(jù)施工方法、地質(zhì)條件、量 測(cè)斷面所在位置、隧道埋置深度等條件確定。在地質(zhì)條件良好、采用 全斷面開挖方式時(shí)，可設(shè)一條水平測(cè)線。當(dāng)采用臺(tái)階開挖方式時(shí)，可 在拱腰和邊墻位置各設(shè)一條水平測(cè)線。7、拱頂下沉量測(cè)應(yīng)與水平相對(duì)凈空量測(cè)在同一量測(cè)斷面內(nèi)進(jìn)行，可 采用水準(zhǔn)儀等測(cè)定下沉量。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜，下沉量大或偏壓明顯時(shí)， 除量測(cè)拱頂下沉外，尚應(yīng)量測(cè)拱腰下沉及基地隆起量。8、必測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)控量測(cè)頻率應(yīng)根據(jù)測(cè)點(diǎn)距開挖面的距離及位移速度 分別按下表4、表5確定。由位移速度決定的監(jiān)控量測(cè)頻率和由距開挖面的距離決定的監(jiān)控量測(cè)頻率之中

8、， 原則上采用較高的頻率值。出 現(xiàn)異常情況或不良地質(zhì)時(shí)，應(yīng)增大監(jiān)控量測(cè)頻率。表4按距開挖面距離確定的監(jiān)控量測(cè)頻率監(jiān)控量測(cè)斷面距開挖面的距離(m )監(jiān)控量測(cè)頻率(01) B2次/d(1-2) B1次/d(2-5) B1次/23d5B1 次/7d注：B為隧道開挖寬度。表5按位移速度確定的監(jiān)控量測(cè)頻率位移速度(mm/d)監(jiān)控量測(cè)頻率52次/d151次/d0.5 11次/23d0.2 0.51 次/3dHo2B20-50BHo2B10-20Ho WB5c10注：1、無(wú)地表構(gòu)筑物時(shí)取表中上限值。2、H0為隧道埋深，B為隧道開挖寬度。橫斷面方向地表沉降量測(cè)測(cè)點(diǎn)橫向間距25m ,在一個(gè)量測(cè)斷面內(nèi)應(yīng)設(shè)711個(gè)

9、測(cè)點(diǎn)；在隧道中線附件測(cè)點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)加密。隧道中 線兩側(cè)兩側(cè)范圍應(yīng)不小于 Ho+B,地表有控制性建（構(gòu)）筑物時(shí)，量 測(cè)范圍應(yīng)適當(dāng)加寬。地表沉降量應(yīng)在開挖工作面前方Ho+B處開始,直至襯砌結(jié)構(gòu)封閉、沉降基本停止為止。地表沉降的量測(cè)頻率應(yīng)和拱 頂下沉及水平相對(duì)凈空的量測(cè)頻率相同。10、錨桿軸力、圍巖壓力、襯砌應(yīng)力等的量測(cè)，開始時(shí)應(yīng)和同一斷 面的變形量測(cè)頻率相同，當(dāng)量測(cè)值變化不大時(shí)，可降低量測(cè)頻率，從 每周一次到每月一次，直至無(wú)變化為止。11、各項(xiàng)量測(cè)作業(yè)均應(yīng)持續(xù)到變形基本穩(wěn)定后的 13周。四、監(jiān)控量測(cè)控制基準(zhǔn)及位移管理等級(jí)監(jiān)控量測(cè)控制基準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、 隧道施工安全性、隧道結(jié)構(gòu) 的長(zhǎng)期穩(wěn)定性及周圍建(

10、構(gòu))筑物特點(diǎn)和重要性等因素制定，包括隧 道內(nèi)位移、地表沉降、爆破振動(dòng)等。位移控制基準(zhǔn)根據(jù)測(cè)點(diǎn)距開挖面的距離，由初期支護(hù)極限相對(duì)位移按下表7要求確定：表7位移控制基準(zhǔn)類別據(jù)開挖面1B (U1B)據(jù)開挖面2B (U2B)距開挖面較遠(yuǎn)允許值60%U 090%U0100%U 0注：1、B為隧道開挖寬度2、U0為極限相對(duì)位移值。在缺乏實(shí)測(cè)資料時(shí)，可參照相關(guān)規(guī)范在施工加 以調(diào)整。根據(jù)位移控制基準(zhǔn)，位移管理分為三個(gè)等級(jí)，根據(jù)將監(jiān)控量測(cè)數(shù) 據(jù)分析結(jié)果，對(duì)工程安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并提出相應(yīng)工程對(duì)策建議，以 此作為設(shè)計(jì)施工變更最重要的依據(jù)， 做到信息化設(shè)計(jì)與施工。根據(jù)位 移管理等級(jí)，將工程安全性評(píng)價(jià)相應(yīng)分為三級(jí)進(jìn)行，

11、 并采取相應(yīng)的應(yīng) 對(duì)措施，具體位移管理等級(jí)及應(yīng)對(duì)措施見表 8。表8位移管理等級(jí)管理等級(jí)據(jù)開挖面1B據(jù)開挖面2B應(yīng)對(duì)措施mUCU1B/3UCU2B/3可正常施工丑U1B/3 U2U1B/3U2B/3 U 2U1B/3U2U2B/3暫停施工，采取相應(yīng)工程措施注：U為實(shí)際位移值。工程安全性評(píng)價(jià)可按流程圖進(jìn)行:圖2工程安全性評(píng)價(jià)流程地表沉降控制基準(zhǔn)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。鋼架內(nèi)力、噴射混凝土內(nèi)力、二次襯砌內(nèi)力、 圍巖壓力（換算成內(nèi)力）。初期支護(hù)與二次襯砌間接觸壓力（換算成內(nèi) 力）、錨桿軸力等控制基準(zhǔn)應(yīng)滿足鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10003-2005 ）相關(guān)規(guī)定。1

12、、根據(jù)控制基準(zhǔn)，結(jié)合時(shí)態(tài)曲線形態(tài)判定圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。2、一般情況下二次襯砌的施做應(yīng)在滿足下列要求時(shí)進(jìn)行：1）隧道周邊水平收斂速度及拱頂或底板垂直位移速度明顯下降；2）隧道位移相對(duì)值已達(dá)到總相對(duì)位移量的 90%以上；3）對(duì)淺埋、軟弱圍巖等特殊地段，應(yīng)視現(xiàn)場(chǎng)具體情況確定二次襯砌 的施做時(shí)機(jī)。五、監(jiān)控量測(cè)資料的整理與反饋1、掌子面的地質(zhì)狀況表、周邊收斂、拱頂下沉測(cè)試數(shù)據(jù)按鐵路隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù)規(guī)程附表 A、B、C格式記錄。2、應(yīng)及時(shí)根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)繪制水平相對(duì)凈空變化、拱頂下沉?xí)r時(shí)態(tài)曲 線及水平相對(duì)凈空變化、拱頂下沉與據(jù)開挖工作面的關(guān)系圖等。 根據(jù) 現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)繪制位移一一時(shí)間曲線圖或散點(diǎn)圖，在位移

13、一一時(shí)間 曲線趨平緩時(shí)進(jìn)行回歸分析，選擇與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合好的函數(shù)進(jìn)行回歸， 預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的最大拱頂下沉及水平相對(duì)凈空變化值，并推算最終位 移和掌握位移變化頻率。當(dāng)位移一一時(shí)間曲線出現(xiàn)反彎點(diǎn)，即位移出 現(xiàn)反常的急驟增加現(xiàn)象，表明圍巖和支護(hù)已呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)， 應(yīng)及時(shí) 加強(qiáng)支護(hù)必要時(shí)應(yīng)停止掘進(jìn)，采取必要的安全措施。3、根據(jù)位移變化速率判定圍巖穩(wěn)定狀態(tài)，變形基本穩(wěn)定應(yīng)符合下列 條件：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； 隧道位移相對(duì)值已達(dá)到總相對(duì)位移量的 90%以上。4、圍巖及支護(hù)的穩(wěn)定性應(yīng)根據(jù)開挖工作面的狀態(tài)，凈空水平收斂值 及拱頂下沉量的大小和速率綜合判斷，并及時(shí)反饋于設(shè)計(jì)和施工中

14、， 根據(jù)水平相對(duì)凈空變化值進(jìn)行判斷時(shí)，應(yīng)符合現(xiàn)行鐵路隧道監(jiān)控量 測(cè)技術(shù)規(guī)程（TB1021-2007）的有關(guān)規(guī)定，并結(jié)合隧道跨度修正考慮。5、設(shè)計(jì)單位可根據(jù)施工單位所提供的監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)反分析求算初始 應(yīng)力、巖體似彈簧、塑性區(qū)范圍、作用在二次襯砌上的荷載及巖體流 變參數(shù)等，為動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)提供信息和資料。6、測(cè)量過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象或與設(shè)計(jì)不符時(shí)，應(yīng)及時(shí)提出，以便修改支護(hù)參數(shù)。7、根據(jù)量測(cè)結(jié)果及鐵路隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù)規(guī)程的有關(guān)規(guī)定、可按表8 “位移管理等級(jí)”指導(dǎo)施工。六、根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果所反映的不同情況及其對(duì)應(yīng)的工程管理等級(jí)， 可采取加強(qiáng)超前預(yù)支護(hù)、噴射混凝土穩(wěn)定開挖面、調(diào)整施工方法、調(diào) 整初期支護(hù)強(qiáng)度和剛度并及時(shí)支護(hù)、降低爆破振動(dòng)影響、圍巖