公路隧道监控量测方案

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1、公路隧道监控量测方案国家高速公路网厦成线厦门海沧至漳州天宝公路工程厦门段A4标段雷公山隧道监控量测施工方案文件号： 审 批：中铁电气化局集团厦漳公路厦门段A4合同段工程经理部2022年4月6日目 录TOC o “1-3” h z u 第一章 概述 11.1 工程概述 11.2 总体施工方法 21.3 监测的目的 31.4 工程监测的必要性 31.5 监测方案制定的原那么 41.6 编制主要根据 4第二章 监测工程施行方案 52.1 洞内外观察 72.2 隧道周边收敛监测 92.3 隧道拱顶下沉监测 122.4 地表下沉监测 12第三章 量测数据处理与应用 143.1 一般要求 143.2 量测

2、数据整理、分析p 与反应 143.3 围岩稳定性的综合判别 143.4 量测资料 15第一章 概述1.1 工程概述1、工程概况雷公山隧道为上下行别离式双向六车道高速公路隧道，位于厦门市海沧区与漳州龙海交界处海沧区青礁村。本隧道左线起讫里程为LK7+474LK9+185，长1711m；右线起讫里程为RK7+424RK9+150，长1726m。设计行车速度100km/h，正常隧道净宽14.5m，净高5m。隧道进口受青礁枢纽互通影响，加减速车道都进入了隧道内左线约21m，路面加宽1m；右线约81m，路面加宽41m，分别设置了加宽值不同正常段+1m、2m、3m、4m的大拱段，不同加宽值的大拱段采用突变

3、形式进展连接。2、气象与气候本区气候属南亚热带海洋性季风气候，温暖潮湿多雨，四季不甚清楚，年平均气温约20.4，年平均降水量1275.0mm，年平均相对湿度78.9。每年5-9月份为雨季，11月至次年3月为旱季，7至9月为台风季节。风暴潮为本区主要气象灾害。本区位于滨海地区，河流大体呈树枝状，非常短促，溪流均为独立入海水系。河网水系属于九龙江水系。河水位受潮汐影响，随季节变化较大。3、地形地貌雷公山隧道沿线穿越的地貌单元残积台地或残丘平台地貌、剥蚀侵蚀陡坡丘陵地貌、山间河谷堆积地貌，地形高程20.2219.1m最高点为雷公山隧道顶高程219.1m。山间凹地为周围的山谷洪流洪积作用和山坡面流坡积

4、作用形成，多分布于侵蚀剥蚀残丘间的低洼地带。线路沿线多被开垦为果园、稻田等，沿线主要在城区内，交通方便。雷公山隧道进口段西侧为漳州市龙海地区，线路位于城区或附近，隧道出口段线路多位于乡村附近。本隧道洞口围岩主要为坡积土和全强风化花岗岩，岩体破碎，构造松散，围岩级别为级，施工采用套拱+长管棚进洞方案。4、地层岩性根据本次调查资料及钻探揭露，线路沿线出露地层有第四系残破积层Q等，线路左侧公路、住宅和厂房附近多分布有人工填土Q。基岩主要为以燕山早期侵入的花岗岩为主，岩性主要有中粗粒花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩；部分夹燕山晚期侵入蚀变花岗岩等。其次为侏罗系南园组J的英安质凝灰熔岩、流纹质凝灰熔岩、流

5、纹质晶屑凝灰熔岩及后期侵入的辉绿岩脉。5、地质构造测区位于闽东南滨海断隆带以西，闽东火山断拗带以东，处与闽东南沿海地幔陡坡带的变异带上。复杂的地质改造背景，导致了区内中生代强烈的岩浆活动，形成遍布测区中酸酸性火山岩，从而也造就了测区以北东向构造为主，北西向构造为次的构造格架。区域构造受屡次构造运动的影响，特别是中新生代以来受太平洋内板块运动的影响，区域主要发育北东北北东向断裂，主要有平潭东山北东向断裂带和南靖厦门东西向断裂带均属于长乐广东南澳深大断裂带的一部分。1.2 总体施工方法1、严格按新奥法原理组织施工加强监控量测工作，用量测信息指导施工，及时反应信息以修正设计和采取应急措施。施工中的必

6、测工程为：洞外观测、地表下沉量测、拱顶下沉量测、净空收敛量测、每一施工循环工作面地质描绘。量测数据应及时整理分析p ，并及时预报变位状况，以便修改设计，或制定加强措施，防止坍塌。2、隧道施工放样应保证精度。施工时应根据隧道各主要控制点的坐标计算隧道的长度和方向，并据此实地放线。为保证隧道底部按图纸所示的纵坡开挖并满足衬砌的正确放样，洞内每隔50米应设置一个水准点。3、施工开挖必须采用光面或预裂技术。在级围岩中需时，应采用微震光面技术，尽可能减少超挖及减轻对围岩的扰动和破坏。隧道洞身不允许存在欠挖现象。施工前应做好各级围岩特别是、级石质围岩的光爆技术设计，合理选用参数，并根据围岩的变化适时调整参

7、数，以确保开挖断面有良好的光爆效果，级的土质围岩宜采用人工开挖或挖掘机开挖。4、地质超前预报是做好动态设计、动态施工的重要环节。施工时应根据设计图纸和现场详细情况的要求做好地质超前预报工作，在不同的地质条件下采用相应的超前预报措施，井及时反应预报结果，以便修改支护参数或开挖方式，确保施工和营运的平安。5、施工初期应做好洞口范围的排水，成洞时应选择有利的施工方法，严禁洞口大开挖，防止滑坡及坍塌。6、施工中应及时核对围岩级别，如发现与设计不符时应及时提出，以便修改设计。7、施工中遇到地下水应逐段取样化验，理解有否侵蚀性，以便采取防腐蚀措施。隧道进口大拱段的成洞面采用喷射砼、锚杆群及挂网加固稳定，进

8、口大拱段采用长管棚注浆并以工字型钢和系统锚杆形成较强的初期支护。仰拱开挖后应及时施作，尽快形成闭合环。8、小导管及中空注浆锚杆的注浆压力为0.5Mpa1.0Mpa，到达压力时持续15分钟即可终止注浆。大管棚的注浆压力为0.1Mpa1.5Mpa，必要时可增加到20Mpa，到达压力时持续15分钟即可终止注浆。、复合式衬砌施工应认真执行新奥法原那么，各级围岩二次衬砌应根据施工量测数据分析p 结果及时浇筑。当围岩变形过大，初期支护力缺乏时，应及时反应以便及时加强初期支护，或修改二次衬砌设计参数及提早施作模筑砼。在选作带仰拱的二次衬砌时，应先浇筑仰拱，再浇筑洞身墙拱二衬砼。10、大拱段级围岩采用双侧壁导

9、坑法施工，级围岩采用多侧壁导坑法施工；正常段级围岩采用台阶法施工，级围岩采用双侧壁导坑法施工。各级围岩开挖后应及时施作初喷砼，封闭围岩外露面，并紧跟掌子面，初喷与时间间隔不得大于小时，对、级围岩在初喷后应立即安装钢拱架、钢筋网、锚杆等，紧接着砼喷至设计的初喷厚度。级围岩初喷后也应尽快喷至设计的初支厚度。对于大拱段+3、+4米段应施行第三次衬砌。所有喷射砼均应采用湿喷技术，不得采用干喷，以确保喷射砼的质量。11、锚杆与垫扳应保持垂直，并与喷射砼充分接触，螺母务必拧紧。12、类围岩段一次开挖长度不宜大于钢拱架或锚杆纵向间距的1.5倍。1.3 监测的目的为了保证隧道施工的平安和顺利进展，掌握围岩和支

10、护的动态信息,使隧道构造既平安，满足其使用要求，又经济合理;在不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求的地段或业主及监理认为有必要监控的地段设置监控量测断面，进展全面、系统的监控量测。以：1)掌握隧道施工不同工况下围岩动态，并及时对其围岩稳定性作出评价，以指导现场施工； 2)通过对围岩和支护的变位、应力测量，修改支护系统设计； 3)及时地为调整、修改设计和施工方法等提供科学参考根据，能有效地防止塌方等工程事故； 4)积累资料，为以后的类似工程设计、施工提供经历。1.4 工程监测的必要性作为开挖对象，土体特性非常复杂，解析土体的诸多假定是在所难免的，因此解析的结果只能作为一个初期的预测，而并非对环

11、境的掌握与解析相对应。监测具有相对准确地把握土体自身的动态(应力、变形、应变等)的特性。在解析结果的根底上对照监测结果，及时修正设计，实现信息化施工。如前所述，工程施工中的现场监测是其施工过程中必不可少的内容之一。而且各种施工开挖方法对土体和支护构造的受力以及周边的环境有较大的影响。尤其是不良地质现象假如不及时发现和处理，很可能开展成重大施工事故。为使施工满足平安性和经济性，通过现场监测进展预测、预报，是防止事故，降低施工风险的有效手段，进一步证明现场监测的特殊性和重要性。1.5 监测方案制定的原那么根据隧道的工程地质和水位地质条件，结合我公司在以往隧道监测中积累的经历，编制本监测方案遵循以下

12、原那么：1)监测方案以平安监测为目的，根据工程特点确定监测对象和主要监测指标。2)根据监测对象的重要性确定监测规模和内容、监测工程和测点布置，较全面地反映围岩的实际工作状态。3)采用先进、可靠的监测仪器和设备，设计先进的监测系统。4)为确保提供可靠、连续的监测资料，各监测工程间互相校验，以便数值计算、故障分析p 和状态研究。5)在满足工程平安的前提下，尽量减少对工程施工的穿插干扰影响。6)按照国家现行的有关规定、标准及招标文件要求编制监测方案。1.6 编制主要根据1)公路隧道施工技术标准(JTJ0422022)2)公路隧道设计标准(JTGD70204)3)工程测量标准(GB5002693)4)

13、厦漳公路厦门段A4合同段设计图纸5)厦漳公路厦门段A4合同段施工组织设计文件6)闽高路工(206)90号文(关于加强隧道监控量测工作的紧急通知)7)其他公路工程建立相关标准、标准、资料。第二章 监测工程施行方案监控量测管理工作流程图完毕完毕平安分析p 测点埋设初期支护施工量测数据采集人员、仪器设备隧道开挖已施工段支护加强措施工程制定管理基准的设定监测总结施工建议量测数据分析p 修改支护设计参数修改管理基准值不满足监控量测工程和方法：表2-1 隧道现场监控量测必测工程序号工程方法和工具布 置测试量测频率名称精度115d16d1个月13个月大于3个月1洞内外观察现场观测、地质罗盘等开挖及初期支护后

14、进展2周边位移各种类型收敛计每550m一个断面，每断面23对测点。0.1mm 12次/ d1次/2 d12次/周13次/月3拱顶下沉水准测量的方法，水准仪、钢尺等每550m一个断面0.1mm 12次/ d1次/2 d12次/周13次/月4地表下沉水准测量的方法，水准仪、钢尺等洞口段、浅埋段h02b0.5mm 开挖面距量测断面前后2b时，12次/d。开挖面距量测断面前后5b时，1次/23d。开挖面距量测断面前后5b时，1次/37d。注：b-隧道开挖宽度；h0-隧道埋深。表2-2 隧道现场监控量测选测工程序号工程名称方法和工具布 置测试精度量测频率115d16d1个月13个月大于3个月1钢架内力及

15、外力支柱压力计或其它测力计每代表性地段12个断面，每断面钢支撑内力37个测点，或外力1对测力计0.1MPa12次/d1次/2d12次/2d13次/月2围岩体内位移洞内设点洞内钻孔中安设单点、多点杆式或钢丝式位移计每代表性地段12个断面，每断面37个钻孔0.1mm 12次/d1次/2d12次/周13次/月3围岩体内位移地表设点地面钻孔中安设各类位移计每代表性地段12个断面，每断面35个钻孔0.1mm 同地表下沉要求4围岩压力各种类型岩土压力盒每代表性地段12个断面，每断面37个测点0.1MPa12次/d1次/2d12次/周13次/月5两层支护间压力压力盒每代表性地段12个断面，每断面37个测点0

16、.1MPa12次/d1次/2d12次/周13次/月6锚杆轴力钢筋计、锚杆测力计每代表性地段12个断面，每断面37根锚杆索，每根锚杆24测点0.1MPa12次/d1次/2d12次/周13次/月7支护、衬砌内应力各类混凝土内应变计及外表应力解除法每代表性地段12个断面，每断面37个测点0.1MPa12次/d1次/2d12次/周13次/月8围岩弹性波速度各种声波仪及配套探头在有代表性地段设置9震动测振及配套传感器临近建构筑物随进展10渗水压力、水流量渗压计、流量计0.1MPa11地表下沉水准测量的方法，水准仪、钢尺等洞口段、浅埋段h02b0.5mm 开挖面距量测断面前后2b时，12次/d。开挖面距量

17、测断面前后5b时，1次/23d。开挖面距量测断面前后5b时，1次/37d。注：b-隧道开挖宽度；h0-隧道埋深根据招标文件、设计文件、施工组织设计文件的要求，结合我们以前在类似工程中总结的监测经历，在本隧道中开展如下监测工程：1)洞内外观测2)周边收敛量测3)拱顶沉降监测4)地表下沉监测各监测工程的详细监测方法如下：2.1 洞内外观察2.1.1观测内容(1)对开挖后没有支护的围岩；1)岩质种类和分布状态，近界面位置的状态；2)岩性特征：岩石的颜色、成分、构造、构造；3)地层时代归属及产状；4)节理性质、组数、间距、规模、节理裂隙的发育程度和方向性，断面状态特征，充填物的类型和产状等；5)断层的

18、性质，产状，破碎带宽度、特征；6)溶洞的情况；7)地下水类型，涌水量大小，涌水压力，湿度等；8)开挖工作面的稳定状态，顶板有无剥落现象；9)核准围岩级别。(2)开挖后己支护段：1)初期支护完成后对喷层外表的观测及裂缝状况的描绘和记录；2)有无锚杆被拉脱或垫板陷入围岩内部的现象；3)是否有底鼓现象。4)洞外观察主要是理解洞口、洞身和浅埋段的地表喷混凝土是否产生裂隙或剥离，要特别注意喷混凝土是否发生剪切破坏：5)有无锚杆和喷混凝土施工质量问题：6)钢架有无被压弯、变形、开裂情况。2.1.2观察目的通过对洞内外观察，以到达：1)预测开挖面前方的地质条件；2)为判断围岩、隧道的稳定性提供根据；3)根据

19、喷层外表状态及锚杆的工作状态，分析p 支护构造的可靠程度；4)掌握地表变形变位及开裂等情况。2.1.3观测方法每次开挖后，利用地质素描、照相或摄像技术将观测到的有关情况和现象进展详细记录，观测中，如发现异常现象，要详细记录发现的时间、详细的里程位置以及对异常情况的描绘。2.1.4测试仪器地质罗盘，地质锤，放大镜，数码照相机或摄像机2.1.5监测频率每次开挖后及初期支护后及时进展观察。2.2 隧道周边收敛监测2.2.1监测内容隧道周边收敛监测，是监测隧道内壁两点连线方向的相对位移或监测点的绝对位移量。2.2.2监测目的对隧道周边进展收敛观测，主要有以下目的：1)周边位移是隧道围岩应力状态变化的最

20、直观反映，监测周边位移可为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息，以确定初期支护的平安性；2)根据变位速度、变位加速度判断隧道围岩的稳定程度，为二次衬砌提供合理的支护时间；3)判断初期支护设计与施工方法选取的合理性，用以指导设计和施工。2.2.3监测方法在隧道内设置监控量测断面，每个断面分别在侧墙和拱顶设置测点，利用收敛计，采用一根在重锤作用下被拉紧的普通钢尺作为传递位移的媒介，通过百分表测读隧道周边某两点相对位置的变化。测点应在距开挖面2m的范围内尽快安设，在后24h内或下一次前测读初次读数。2.2.4测试仪器JSS30A型数显收敛计。2.2.5监测精度监测的最小精度0.01mm。2.2.6测点

21、布置本隧道平均20m布设一个监测断面，每监测断面设置不少于3条测线，测点分别布置在拱项及两侧。在实际开挖中，应及时对每个小导洞的周边收敛进展监测。1、正常段级围岩采用全断面法开挖，级围岩采用上下台阶法开挖，监控点布置一样，如图2-1：图2-1全断面及上下台阶法开挖拱顶沉降、周边收敛测线布置示意图2、大拱段级围岩采用的多侧壁导坑施工，测点布置如图2-2：图2-2多侧壁导坑开挖拱顶沉降、周边收敛测线布置示意图3、大拱段级围岩及正常段级围岩都采用的是双侧壁导坑法开挖，监控点布置如图2-3：图2-3 双侧壁导坑法开挖拱顶沉降、周边收敛测线布置示意图2.3.7程度收敛戒备值根据公路隧道设计标准(JTG

22、D70204)锚喷衬砌和复合式衬砌初期支护的允许洞周程度相对收敛值如表2-3所示表2-3允许洞周程度相对收敛值()围岩级别埋深m503003015000.10.30.20.50.41.20.150.50.41.20.82.00.20.80.61.61.03.01)程度相对收敛值系指收敛位移累计值与两测点间间隔 之比；2)硬质围岩隧道取表中较小值，软质围岩的隧道取表中较大值；3)本表所列数值，可在施工过程中通过实测和资料积累作适当修正。4)拱顶下沉允许值，一般按本表数值的0.51.0倍采用2.3.8监测频率本隧道拱顶沉降和周边收敛监测按表2-1所列频率进展。1)从不同测线得到的位移速度不同，监测

23、频率应按速度高的取值2)假设根据位移速度和据工作面间隔 两项指标分别选取的频率不同。那么从中取高值；3)后期监测时，间隔时间可加大到几个月或半年监测一次。2.3 隧道拱顶下沉监测2.3.1监测内容拱项下沉监测，是指对隧道拱顶的实际下沉位移值进展监测，是相对于不动点的绝对位移。2.3.2监测目的对隧道拱顶进展沉降观测，主要有以下目的：1)通过拱项位移监测，理解断面的变形状态，判断隧道拱顶的稳定性；2)根据变位速度判断隧道围岩的稳定程度，为二次衬砌提供合理的支护时间；3)指导现场设计与施工。2.3.3监测方法在隧道内设置监测断面，在隧道拱顶设置测点，安设隧道拱部监测测点，将钢尺或收敛计挂在作为隧道

24、拱部测点上作为标尺，后视点可设在稳定的部位，用程度仪观测。测点应在距开挖面2m的范围内尽快安设，并应保证后24h内或下一次前测读初次读数。2.3.4测试仪器精细水准仪、全站仪、铟钢尺、钢尺、反射片等仪器。2.3.5监测精度监测的最小精度0.1mm。2.3.6测点布置本隧道平均20米布设一个监测断面，和隧道周边收敛布设于同一断面上。在实际施工过程中，应及时对每个断面的小导洞拱顶沉降进展监测。每监测断面设置在拱顶处设置监测测点。如图2-1、2-2、2-3所示。2.3.7拱顶沉降戒备值根据隧道埋深及围岩类别确定拱顶沉降控制值，按表2-3要求取值。2.3.8监测频率按表2-1所列频率进展。2.4 地表

25、下沉监测2.4.1监测内容测试隧道开挖时对地面沉降的影响及其影响范围2.4.2监测目的1判断开挖时对地面的影响及其影响范围2根据监测结果断定对该区段设计、施工的调整和变更3保证施工平安，优化支护参数2.4.3监测方法用精细水准仪、全站仪对测点的高程进展测量，计算其高程的变化量。2.4.4测点布置每端洞口不少于1个监测横断面，对于隧道中间浅埋段也必须有2-3个监测断面。在选定的量测断面区域内，首先设一个通视条件较好、测量方便、结实的基准点(基准点布置地表沉降影响区以外)，然后在各个断面埋设地表沉降测桩，测桩采用钢筋制作而成，并用水泥砂浆埋设结实。测量断面沿隧道纵向延伸如图2-4。其间距：当埋深h

26、2D时，为2050m；当埋深Dh2D时，为1020m；当埋深hD时,为510mD为隧道直径。横向布置间距范围为25m；隧道中线附近密些，远离隧道中线处疏些。测点布置如图2-4：图2-4 地表沉降观测点布置示意图2.4.5监测工具程度仪、水准尺2.4.6监测精度h=0.5mm2.4.7监测频率见表2-1第三章 量测数据处理与应用3.1 一般要求1隧道现场监控量测应成立专门量测小组，负责日常量测、数据处理和仪器保养维修工作，并及时将量测信息反应给施工部门和设计单位。测点埋设宜在施工部门配合下，由量测小组完成。各预埋测点应结实可靠，不得任意撤换和破坏。2现场监控量测应按量测方案认真组织施行，并与其他

27、施工环节严密配合，不得中断工作。3每次量测后，应及时进展数据整理和分析p ，并绘制量测数据失态曲线和间隔 开挖面间隔 图；应绘制地表下沉值沿隧道纵向和横向变化量和变化速率曲线。4应根据量测数据处理结果，及时提出调整和优化施工方案和工艺；围岩变形和速率较大时，应及时采取平安措施，并建议变更设计。5围岩稳定性、二次支护时间应根据所测得位移量或回归分析p 所得最终位移量、位移速度及其变化趋势、隧道埋深、开挖断面大小、围岩等级、支护所受压力、应力、应变等进展综合分析p 断定。3.2 量测数据整理、分析p 与反应量测数据整理、分析p 与反应应符合以下规定：1当位移-时间曲线趋于平缓时，应进展数据处理或回

28、归分析p ，以推算可能出现的位移最大值和变化速度，掌握位移变化的规律。2当位移-时间曲线出现反弯点时，那么说明围岩和支护已呈不稳定状态，此时应亲密监视围岩动态、及时分析p 原因，提出对策和建议，并及时反应给有关单位，采取有效措施加强支护，必要时暂停开挖。3.3 围岩稳定性的综合判别围岩稳定性的综合判别，应根据量测结果，按以下指标断定：实测位移值不应大于隧道的极限位移，并按表3-1位移管理等级施工。一般情况下，宜将隧道设计的预留变形量作为极限位移，而设计变形量应根据检测结果不断修正。表3-1 位移管理等级管理等级管理位移mm施工状态UU0/3可正常施工U0/3U2U0/3应加强支护U2U0/3应

29、采取特殊措施注：U-实测位移值；U0-设计极限位移值。2根据位移速率判断：速率大于1mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护；速率变化在0.21.0mm/d时，应加强观测，做好加固的准备；速率小于0.2mm/d时，围岩到达根本稳定。在高地应力、岩溶地层和挤压地层等不良地质中，应根据详细情况制定判断标准。3根据位移速率变化趋势判断：当围岩位移速率不断下降时，围岩处于稳定状态；当围岩位移速率变化保持不变时，围岩尚不稳定，应加强支护；当围岩位移速率变化上升时，围岩处于危险状态，必须立即停顿掘进，采取应急措施。4初期支护承受的应力、应变、压力实测值与允许值之比大于或等于0.8时，围岩不稳定，应加强初期支护；初期支护承受的应力、应变、压力实测值与允许值之比小于0.8时，围岩处于稳定状态。3.4 量测资料开工文件中应包括以下量测资料：1现场监控量测方案；2实际测点布置图；3围岩和支护的位移时间曲线图、空间关系曲线图，以及量测记录汇总表；4量测变更设计和改变施工方法地段的信息反应记录；5现场监控量测说明。第 20 页 共 20 页