简述隧道新奥法施工中的监控量测工作

《简述隧道新奥法施工中的监控量测工作》由会员分享，可在线阅读，更多相关《简述隧道新奥法施工中的监控量测工作（11页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、简述隧道新奥法施工中的监控量测工作HFJ第一部分、简单介绍隧道监控量测工作首先，需说明的是：新奥法不单纯是一种施工方法，也不能认为锚喷支护就是新奥法 新奥法实质是一种现代先进设计与施工一体化方法。如果锚喷结构是按照规定程序进行设计 与施工一体化的，才能认为符合新奥法。我国传统矿山法施工的采取的基本原则：“少扰动、早支撑、慎撤换、快衬砌”，那么 新奥法也可用十二字的基本原则概括：“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。可见监控量测 在新奥法施工中的重要性。（一）、监测意义及目的 监控量测测工作是隧道新奥法施工的眼睛，不但可以为隧道的动态设计和信息化施工 提供依据，确保施工的安全，还可为隧道设计理论的

2、发展积累经验，因而具有重要的意义。通过施工现场监测掌握围岩和支护在施工过程中的力学动态及稳定程度，为评价和修改 初期支护参数、力学分析及二次衬砌施作时间提供信息依据；通过信息反馈及预测预报来优 化施工组织设计，指导现场施工，确保隧道施工的安全与质量和工程项目的社会、经济和环 境效益。为科研项目提供第一手的信息，为节省工程投资，提高浅埋大跨双连拱隧道的修建水平 提供科学依据和技术保证，积累资料，为今后的设计提供类比依据等。（二）、监测项目及测点布置（芜湖经济开发区龙山隧道）根据中华人民共和国行业标准：公路隧道施工技术规范（JTJ042-94 ）隧道施工图设 计中有关监测项目的设计，监测内容分为必

3、测和选测两种： 监测项目 必测项目 地质及支护状况观察描述 净空收敛 拱顶下沉 隧道地表下沉 锚杆拉拔力 选测项目（双连拱隧道） 围岩内部位移（原洞内埋设，为提高埋设质量，拟多投入费用，改为地表埋设） 围岩内部位移（地表埋设） 接触压力（围岩和初衬，初衬与二衬） 钢拱架压力（或钢格栅支撑内力） 衬砌内力 锚杆轴力（内力） 中墙内力 拱与中墙的相对变位 衬砌裂缝 边坡稳定监测 根据具体情况还可以选定其他的项目如地质预报等等 断面布臵监测断面分两种：一般性监测断面；代表性监测主断面。一般性监测断面和代表性 监测断面布设于正洞内。一般性监测断面的主要监测内容为中华人民共和国行业标准公路隧道施工技术规

4、范 （JTJ042 94 ）和隧道施工图中规定的必测项目。代表性监测断面，主要监测项目为中华人民共和国行业标准公路隧道施工技术规范 （JTJ042 94 ）和隧道施工图中规定的必测和选测项目，代表性监测断面布置在隧道进出洞 口、断层破碎带内及其与砂岩交接部位。 测点布置表 1 各监测项目的监测仪器和测点布置原则序号监测项目仪器设备测点布设原则1地质及支护状况观察 描述地质罗盘，数码相机按地质及支护状况布置2净空收敛坑道收敛计 BJSD-2 型激光隧道限界检测仪上、下行线正洞每断面各布设6条3拱顶下沉高精度全站仪BJSD-2 型激光隧道限界检测仪上、下行线正洞每断面布各设3点， 共6点。布设位置

5、为拱顶中央及中 央两侧各2m4地表下沉全站仪每条测线布设9点5锚杆抗拉拔力锚杆拉拔计每个断面至少测3根锚杆6围岩内部位移（洞内埋设，拟改为 地表埋设）多点位移计上、下行线正洞每断面各布设1条。 每条各4个测点7围岩内部位移 （地表埋设）多点位移计中导洞及上、下行线正洞每断面顶 部各布设1条。每条各4个测点。8接触压力（围岩与初衬间，初 衬与二衬间 仰拱压力盒、频率计上、下行线正洞每断面各布设4点。 两种接触压力共14和8点9钢拱架压（应）力轴力计（钢应变计）、频 率计上、下行线每断面各布设4点。共8 点10衬砌内力钢筋应力计（应变计）、上、下行线每断面各布设7点，其频率计中仰拱各3点。共14点

6、11锚杆轴（内）力锚杆轴力计（钢筋应力 计）、频率计上、下行线每断面各布设4条，共8 条。每条各3个测点。12中墙内力钢筋应力计（应变计）、 频率计布置4 点13拱与中墙的相对变位测缝计、频率计根据具体情况布设14中墙或衬砌裂缝测缝计及简易测缝计、 频率计根据裂缝情况布设布臵如图：四）、监测频率及监测进度计划安排 监测频率根据公路隧道施工技术规范（JTJ042 94 ）,各监测项目的监测频度与监测次数如表2。表2 各监测项目的监测频度与监测次数洞内埋设 项目1 15d16d1个月13个月大于3个月量测 次数地表埋设 项目L2B2BL5B监测频度12次/天1次/2天1 - 2次/周13次/月32

7、次注：L开挖面距量测断面的距离，B隧道开挖宽度。实际测量频率根据前两次测量情况而定。当观测值相对稳定时，可适当降低观测频率； 当达到报警指标或观测值变化速率加快或出现危险事故征兆时，应加密观测。 监测进度监测安排根据工程进度而定，在隧道施工前进场，至地下工程施工完毕后两月结束。（五）、报警指标根据中华人民共和国行业标准：公路隧道施工技术规范（JTJ042-94 ）规定，隧道周 边最大允许相对位移（指实测位移值于两测点间距离之比，或拱顶位移实测值与隧道宽度之 比）为0.20%0.80% （具体数值会同业主、设计、监理、施工确定）二衬施作则应在满足下列要求时进行： 各测试项目的位移速率明显收敛，围

8、岩基本稳定； 已产生的各项位移已达预计总位移量的8 0%- 9 0%； 周边位移速率小于，或拱顶下沉速率小于。监测警戒值也可由设计单位提出，经有关单位认可后执行。（三）监测方法及测点埋设（一）、地质及支护状况观察描述观察并描述隧道围岩地质、地下水情况，衬砌支护情况。使用仪器、材料、工具：地质罗盘、地质锤、钢卷尺、放大镜、秒表、手电、照相机或 摄像机。（二）、净空收敛测点布设：收敛量测是最基本的主要量测项目之一。与拱顶下沉点布置在同一断 面。埋设测点时，先在测点处用人工挖孔或凿岩机开挖孔径为4080mm,深为25mm的孔。 在孔中填满水泥砂浆后插入收敛预埋件，尽量使两预埋件轴线在基线方向上，并使

9、预埋件销 孔轴线处于铅垂位置，上好保护帽，待砂浆凝固后即可量测。量测。采用高精度全站仪或BJSD-2型激光隧道限界检测仪进行自动数据采集。（三）、拱顶下沉 测点布设: 拱顶下沉主要用于确认围岩的稳定性。在每个量测断面的拱顶中心埋设 一自制的钢筋预埋件。埋设前，先用小型钻机在待测部位成孔，然后将预埋件放入，并用混 凝土填塞，待混凝土凝固后即可量测。量测。采用高精度全站仪或BJSD-2型激光隧道限界检测仪进行自动数据采集。（四）、地表下沉 基点布设：埋设在隧道开挖纵横向各（35）倍洞径外的区域，埋设5个基点，以 便互相校核，参照标准水准点埋设，所有基点应和附近水准点联测取得原始高程。测点布设：在测

10、点位置挖长、宽、深均为200mm的坑，然后放入地表测点预埋件（自 制），测点一般采用2030mm、200300mm的平圆头钢筋制成。测点四周用砼填实，待 砼固结后即可量测。量测：用高精度全站仪进行观测。要求a）观测应在仪器检验合格后方可进行，且 避免在测站和标尺有振动时进行；b）尽量选择在每一天同一时间内进行观测；观测坚持四 固定原则，即：施测人员固定，测站位置固定，测量延续时间固定，施测顺序固定，且应每 隔30天用精密水准测量的方法进行基点与水准点的联测，其误差不得超过0.5、.mm （n 为测站数）。 数据简要分析：可绘制时间-位移与距离位移图，曲线正常则说明位移随施工的 进行渐趋稳定。如

11、果出现反常，出现反弯点，说明地表下沉出现点骤增加现象，表明围岩和 支护已呈不稳状况，应立即采取措施。（五）、锚杆拉拔力 试验操作程序 使用前，在具有一定资质的实验室对仪器进行标定； 测试前，现场加工一块铁（或钢）垫板，中间孔径不小于锚杆直径，一侧带有凹槽， 凹槽长、宽及厚度稍大于锚杆垫板的相应尺寸； 测试时，将预先加工的垫板放在锚杆垫板上，其带有凹槽的一面朝向岩石墙面； 将锚杆拉拔计的接口与待测锚杆的外露端连接紧固； 拉拔计百分表归零，然后人工摇动油泵手柄，使油泵压力逐渐升高； 油泵压力达到 15 吨，可停止继续加压，记录锚杆位置及油泵压力值，油泵卸压，如 果油泵压力未达到15 吨，锚杆破坏，

12、则该锚杆可认为安装质量不合格； 量测结束，填写锚杆拉拔测试报表，检查核实后，上报主管部门。 锚杆拉拔力最大值根据设计提供值最终确定。数据计算 根据锚杆拉拔试验的油泵压力与试验标定数据或曲线即可换算出锚杆拉拔力。（六）、围岩内部位移（洞内埋设） 用于监测隧道围岩的径向位移分布和松弛区域范围，获得决定锚杆长度的判断资料、隧 道每一量测断面布设5 组测点。 仪器设备 多点位移使用 4点钻孔伸长计进行量测。它由四个钻孔锚头、四根量测 钢丝、一个测筒、四个电感式传感器和它的量测仪器数字位移计组成。 测点安装 在预定量测部位，用特制直径140mm钻头，钻一深40cm的钻孔，然后再在此钻孔内 钻一同心的直径

13、为48mm的小孔，孔深由试验要求确定，钻孔要求平直，并用水冲洗干净。 矫直钢丝，并截成预定长度，将钢丝连接在钻孔锚头上。 把锚头末端插入安装杆，然后将锚头推进到预定深度，在操作时要注意定向，避免 安装杆旋转，千万不能将安装杆后退，以免安装杆和锚头脱落。 紧固锚头，若用楔形弹簧式锚头，则用3050公斤力拉钢丝，如果锚头不滑动，即 可认为锚头已经锁紧；若用压缩木锚头，则等待压缩木吸水膨胀后，亦用3050公斤力拉 钢丝，若拉不动，则可认为锚头已经紧固。 重复以上 2、3、4 操作步骤，安装剩余锚头，每根钢丝必须穿过楔形弹簧式锚头上 的环或压缩木锚头中间的铁管，要注意避免钢丝互相缠绕。 把与各锚头连接

14、的钢丝分别穿过测筒上的各个导杆，并把测筒的上筒用固定螺丝、 木楔及水泥砂浆固定在孔内，然后拉紧钢丝，并用螺母夹紧在各个导杆上，这时要注意调整 导杆距离，使之有15mm的伸长量。 把下筒与上筒相接，并用木楔塞紧，若是电测下筒，还需仔细安装，调整电感式位 移传感器的量程，并引出电缆，盖上盖板。当试验点离开挖面很近时，必须采取防护措施， 以防止爆破飞石损坏电缆及测筒。 开始初读数（如果用百分表测读，应每次打开盖板）。为保证读数的稳定性，第一次 读数的建立应不小于24 小时。 开始阶段，每天应至少进行一次测度测读，随着开挖面的远离，测读间隔时间可以 酌情延长。 量测与计算 将钻孔伸缩计测筒上的电感式位

15、移传感器与数字位移计连接，并打开位移计电源开关， 即可进行读数。然后根据实际位移与读数的标定数字回归方程，即可算出钻孔伸缩计四个测 点的实际位移。（七）、围岩内部位移（地表埋设） 测试原理与多点位移监测（地表埋设）完全相同，只不过钻孔和设备埋设由地表进行。（八）、接触压力测点布设：应把测点布设在具有代表性的断面的关键部位上（如拱顶、拱腰、拱脚、边 墙仰拱等），每一断面宜布臵8 个测点，并对各测点逐一进行编号。分别埋设于围岩和初衬 之间以及初衬和二衬之间。埋设压力盒时，要使压力盒的受压面向着围岩。在隧道壁面，当 测围岩施加给喷砼层的径向压力时，先用水泥砂浆或石膏把压力盒固定在岩面上，再谨慎施 作

16、喷砼层，不要使喷砼与压力盒之间有间隙，保证围岩与压力盒受压面贴紧。（九）、钢拱架应力 和围岩应力布设在同一量测断面上，每环格栅钢拱架布设8组钢筋计，分别沿钢架的内 外边缘成对布设。安装前，在钢拱架待测部位并联焊接钢弦式钢筋计，在焊接过程中注意对 钢筋计淋水降温，然后将钢拱架由工人搬至洞内立好，记下钢筋计型号，并将钢筋计编号， 用透明胶布将写在纸上的编号紧密粘贴在导线上。注意将导线集结成束保护好，避免在洞内 被施工所破坏。根据钢筋计的频率轴力标定曲线可将量测数据来直接换算出相应的轴力值，然后根据 钢筋混凝土结构有关计算方法可算出钢筋轴力计所在的拱架断面的弯矩，并在隧道横断面上 按一定的比例把轴力

17、、弯矩值点画在各轴力计分布位臵，并将各点连接形成隧道钢拱架轴力 及弯矩分布图。（十）、衬砌内力和围岩应力布设在同一量测断面上，每环二衬钢筋布设8 组钢筋计，分别沿主筋的内外 边缘成对布设。安装前，在主筋待测部位并联焊接钢弦式钢筋计，在焊接过程中注意对钢筋 计淋水降温，记下钢筋计型号，并将钢筋计编号，用透明胶布将写在纸上的编号紧密粘贴在 导线上。注意将导线集结成束保护好，避免在洞内被施工所破坏。根据钢筋计的频率轴力标定曲线可将量测数据来直接换算出相应的轴力值，然后根据 钢筋混凝土结构有关计算方法可算出钢筋轴力计所在的主筋断面的弯矩，并在隧道横断面上 按一定的比例把轴力、弯矩值点画在各轴力计分布位

18、臵，并将各点连接形成隧道主筋轴力及 弯矩分布图。（十一）、锚杆轴力锚杆轴力计安装如与拱架应力基本安装相同，在锚杆待测部位并联焊接钢筋计，焊接时 应对轴力计采取降温措施。（十二）、中墙内力和衬砌内力的安装与测试基本相同，每断面布设 4 组，布设于中墙主筋上。（十三）、拱与中墙的相对变位拱与中墙相对变位量测用于监测隧道中隔墙不均匀受力时拱脚和中隔墙顶夹角的变化 仪器设备 采用测缝计及频率计。数量根据工程需要确定。测点安装与测量埋设测点时，先在待测裂缝量端用凿岩机开挖孔径为4080mm，深为25mm的孔。在孔 中填满水泥砂浆后插入测缝计固定预埋件，尽量使两预埋件轴线与中隔墙-拱脚交线或裂缝 斜交，安

19、装测缝计，保护好引线，待砂浆凝固后即可量测。（十四）、中墙和衬砌裂缝裂缝量测用于监测隧道施工过程中出现的控制性裂缝及其发展趋势。 仪器设备 衬砌裂缝简易测量使用水泥钢钉和游标卡尺，测点数量初步定为20 个。裂缝一维监测采用钢弦式测缝计，二维、三维裂缝监测采用自制的组合钢板 式测缝计及游标卡尺，数量根据工程需要确定。测点安装与测量 钢弦式测缝计安装埋设测点时，先在待测裂缝量端用凿岩机开挖孔径为4080mm，深为25mm的孔。在孔 中填满水泥砂浆后插入测缝计固定预埋件，尽量使两预埋件轴线与中隔墙-拱脚交线或裂缝 斜交，安装测缝计，保护好引线，待砂浆凝固后即可量测。 钢钉简易测缝计安装 在待测裂缝关

20、键点的两侧各打入一个水泥钢钉，采用游标卡尺初测读数后，通过测量两 钉间距离的变化来监测裂缝的变化规律。 二维、三维组合钢板测缝计安装 按照裂缝宽度及可能变化趋势设计好测缝计后，用凿岩机在裂缝两侧开孔，用水泥砂浆 固定测缝计钢板，采用游标卡尺初测读数后，通过测量各钢板间距离的变化来监测裂缝的二 维、三维变化规律。（十五）、边坡稳定监测基点布设：根据边坡的具体情况，埋设在隧道洞门边坡立面横向（35 ）倍洞径外 的区域，埋设9个基点，以便互相校核，参照标准水准点埋设，所有基点应和附近水准点联 测取得原始高程。测点布设：在测点位置挖长、宽、深均为200mm的坑，然后放入地表测点预埋件（自 制），测点一

21、般采用2030mm、200300mm的平圆头钢筋制成。测点四周用砼填实，待 砼固结后即可量测。量测：用全站仪进行观测。要求a）观测应在全站仪检验合格后方可进行，且避免 在测站和标尺有振动时进行；b）尽量选择在每一天同一时间内进行观测；观测坚持四固定 原则，即：施测人员固定，测站位置固定，测量延续时间固定，施测顺序固定，且应每隔 30天用精密水准测量的方法进行基点与水准点的联测，其误差不得超过0.5 Vn mm （ n为 测站数）。 数据简要分析：可绘制时间-位移与距离位移图，曲线正常则说明位移随施工的 进行渐趋稳定。如果出现反常，出现反弯点，说明边坡的位移出现骤然增加现象，表明边坡 已呈不稳状

22、况，应立即采取措施。（四）报告和报警制度提交 由仪表量测的数据记录在专用的表格上，原始记录表格存档以供需要时查用。监测日报 表当日一式四份提交给业主、监理方、施工方和设计方。所有数据均输入计算机，用专门程 序进行计算处理，每周出周报，每月出月报，必要时出专门分析简报。、监测技术负责人参加工程现场会，汇报最近一段时期的监测情况，分析数据变化的趋势。 严格按有关各方讨论的具体报警值分两个阶段报警。当监测值超过预警值的 80%时，在日报表中注明，以引起有关各方注意。当监测值达到 预警值，除在日报表中注明外，专门出文通知有关各方。监测技术负责人参加出现险情时的 排险应急会议，积极协同有关各方出谋划策，

23、提出有益的建议，以采取有效措施确保基坑及 周围环境的安全。（五）信息反馈与预测预报 在复杂多变的隧道施工条件如何进行准确的信息反馈与可靠的预测预报是本监控量测 试验的主要内容之一。迄今为止，信息反馈与预测预报通过两个途径来实现。（一）、力学计算法 支护系统是确保隧道施工安全与进度的关键。可以通过力学计算来调整和确定支护系 统。力学计算所需的输入数据则采用反分析技术根据现场量测数据推算而的如塑性区半径、 初始地应力、岩体变形模量、岩体流变参数、二次支护荷载发布。这些数据是对支护系统进 行计算所需要的。关于应力计算，已有专门的计算机分析软件供使用。（二）、经验法 此法也是建立在现场量测的基础之上的

24、；其核心是根据经验建立一些判断标准来直接根 据量测结果或回归分析数据来判断围岩的稳定性和支护系统的工作状态。在施工监测过程 中，数据“异常”现象的出现可以作为调整支护参数和采取相应的施工技术措施的依据。何 为“异常”，这就需针对不同的工程条件（围岩地层，埋深，隧道断面，支护，施工方法等） 建立一些根据量测数据对围岩稳定性和支护系统的工作条件进行判断的准则。 根据围岩（或净空变化）量值或预计最终位移值与位移临界值对比来判断 位移临界值的确定需根据具体工程具体确定。 根据位移速率来判断 国外的一些经验，例如日本新奥法设计施工技术指南草案提出当位移速率大于20mm/day 时，就需要特别支护，二次支

25、护时间可以根据净空变化的速率达出某一给定值进 行施工（即围岩变形基本稳定）。 位移时间曲线 根据现场量测的位移时间曲线进行如下判断d 2 u 0则表示已进入危险状态，须立即停工，采取有效的工程措施进行加固。dt2第二部分、结合实例说明其在隧道施工中监控量测工作简单介绍在龙山隧道监理工作中，通过监控量测的给各方提供的数据，正确指导施工 的过程来说明这项工作的重要性。龙山隧道位于芜湖经济开发区凤鸣湖北路，而龙山隧道为 该路的控制点和控制性工程。龙山隧道地处开发区最高地势，位于三个构造断裂带交汇部位， 设计为全浅埋大跨大断面双连拱复合式衬砌隧道，采用新奥法施工。由于隧道跨度大（双跨 达 31 米）、

26、埋深浅（最大埋深为 13 米左右、最浅埋深仅为 6 米）、构造发育（隧道南段近 1/3处于F3断层破碎带）且围岩破碎（以II类为主，裂隙发育），施工难度较大。隧道开挖 时，若受剧烈震动或处理措施不当，拱部会出现大规模塌方、冒顶，侧壁可能出现坍塌、失 稳；施工方法不当还可能导致隧道中墙、二衬出现大量裂缝、掉块，影响隧道结构的完整性、 耐久性及使用性。隧道于 2003 年 4 月开工，建设单位根据设计部门意见公开招标隧道的监控量测单位。 同济大学地下建筑与工程系中标，中标后量测单位随即安排组织进场开始了隧道的监控量测 工作，首先根据龙山隧道的特点编制了隧道监控量测及科研大纲，建设单位随后召集监理、

27、 施工等单位及时开了监控量测现场技术交底会，并安排监理单位同时对量测单位进行监理， 是量测单位往来文件报告的第一被约单位，也就是说量测的结果信息第一时间通知监理由监 理根据信息立即做出安排正确指导施工单位的施工。施工单位根据施组开始了中导坑的开挖，通过中导坑的开挖，各方对隧道的岩层有了更 为详细的了解，隧道开挖范围内虽为 II 类围岩但相对密度较好且整个隧址少水。由于种种 原因要求隧道在2004年元旦必须贯通。施工单位根据以往大断面公路隧道施工的经验和隧 道前期的超前支护采用直径108 的导管注浆加固基本贯穿了整个洞室。提出采用分部、分层 开挖法替代原设计的双侧壁导坑开挖法。在建设、监理、量测

28、、施工等单位开会研究后同意 施工单位暂施工十米试验段，再根据量测单位监控量测的数据来分析是否采用此变更方案。 由于一次爆破开挖断面达14.225米,量测单位根据实际情况加密加大了检测断面和频率。在 试验段每次爆破排险后立即对各项目进行量测并在第一时间反馈到业主、监理和施工单位， 各方根据数据立即调整施工的各工序和步骤。尽快要求施工单位在最短时间内完成初支钢拱 架施工和喷锚，尽快形成初支体系并保证爆破后有足够的间歇有利于围岩形成自稳。在试验 段总结会上，建设、质监、设计、监理、施工根据量测的数据研究后，原则同意施工单位提 出的施工方案，但要求各方及时根据量测的数据指导施工。当然，在隧道正洞施工过程中也出现过量测数据急剧变化和速率加大，监控单位及时发 出了报警信号，业主、设计、监理、施工立即采取措施，例如缩短隧道环形进尺，重新布臵 爆破药眼和药量，减少对周边围岩的扰动。监理单位也及时根据量测数据正确发出工作指令 指导隧道的施工，均取得了很好的效果。更进一步证实了监控量测对隧道施工的重要性。到2003 年10月隧道的左右正洞安全贯通。随后根据设计单位提供的二衬施作时间和界 定的数值对照现场量测数值及时施工二衬，于2004年2月正洞二衬全部结束。目前正在施 工隧道的装修工作。监控量测外业也于2004年 4 月结束，经业主、监理验收后撤离回去继 续科研项目。