茅山东隧道监控量测方案

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1、茅山东隧道监控量测方案一、隧道施工方案简介茅山东隧道上行线里程：EK25+575EK25+815,下行线里程：FK25+514 EK25+782。是本标段的重点（关键）和难点工程，隧道按分离式双洞三车道单 向交通设计，最小净距为34.35m，隧道开挖跨度在17.13m17.33m间，洞身开 挖断面最大为162.82m2,不利于开挖后围岩的稳定。隧道跨度大、埋深浅，尤其 隧道洞室穿越6层安山凝灰岩属较软质岩石，具碎裂结构，裂隙发育，岩体整体 强度低，完整性差，洞室自稳能力差，易坍塌，不利于隧道施工及安全。根据本工程的特点，结合现场条件，茅山东隧道施工按先左隧、后右隧的 次序，组织左、右洞顺序法施

2、工，采取从东洞口向西洞口单口掘进，西洞口在 隧道贯通前仅施做洞口与明洞开挖及其防护，为隧道顺利贯通创造条件。隧道明洞段采用明挖顺做法施工，明洞两侧回填采用小型夯实机具，分层 均匀对称进行。隧道暗洞采用“新奥法”原理施工，按照无轨装碴运输模式组 织施工，其中III类围岩地段采用“CRD”法施工，W类围岩地段采用“CD”法施 工。隧道III类围岩地段施工时，首先施做相应的超前支护措施，及时施作初期 支护，施工严格按照“先支护、后开挖、短进尺、弱爆破、快封闭、勤量测” 的原则进行开挖施工。施工过程中严格控制超挖、欠挖，初期支护及时可靠，同 时加强监控量测，及时处理分析量测数据，调整支护参数。二、监控

3、量测目的把量测结果反映到设计施工中的目的，首先是确认施工的安全性，其次是 提高工程的经济性。现场监控量测是新奥法施工的三大要素之一，是复合式衬 砌设计、施工的核心技术。通过施工现场监控量测监视围岩变化，掌握支护结 构在施工过程的力学状态和稳定程度，确保施工安全。为确定二次衬砌和仰拱 施作时机，了解和掌握围岩变化规律，评价和修改支护参数及施工方法。为最 终稳定时间等提供信息依据，并为以后设计、施工积累资料。因本隧道开挖断 面大，必须加强围岩及支护的施工监控量测工作，并贯穿于施工全过程。其目 的是：1、提供监控设计的依据和信息。掌握围岩力学形态的变化和规律，掌握支 护的工作状态。2、指导施工，预报

4、险情。作出工程预报，确立施工对策，做到监视险情、 安全施工。3、通过回归分析，确定围岩变形收敛的准确时间和最大变形量，为隧道二 次衬砌的施工时间提供一个科学依据。三、监控量测的内容及方法1、量测的内容及方法见下表项目名称方法及工具布置量测间隔时间1 15d16d1个 月13个月3个月以后必 测 项 目地质和支护状况观察岩性、结构面产 状及支护裂隙观 察开挖后及初期支护后进行每次爆破后进行水平净空 收敛收敛计每1050m 一个断 面，每断面2对测 点八、12次/ 天1次/2天12次/ 周13次/月拱顶下沉水平仪、水准 仪、钢尺或测杆每1050m 一个断 面，每断面1个测 点八、12次/ 天1次/

5、2天12次/ 周13次/月地表下沉精密水准仪 水准尺浅埋、洞口（埋深 40m），每 1020m 一个断面，每断面 3B范围内至少3个 测点。12次/ 天1次/2天12次/ 周13次/月选 测 项 目围岩内部位 移（洞内设 点）洞内钻孔安设单 点、多点式位移计每30100m 一个 断面，每断面5个 测点12次/ 天1次/2天12次/ 周13次/月支护、衬砌内应力、表面应力及裂隙量 测混凝土内应变 计、应力计、压 力计每代表性地段量 测，每断面宜为9 个测点1次/天1次/2天12次/ 周13次/月钢支撑内 力及外力支柱压力计或其他测力计每1050m钢拱 支撑一对测力计1次/天1次/2天12次/ 周

6、13次/月喷射混凝土应力量 测表面应力解除 法每一围岩段选一 组每组35个 点八、二次衬砌施作前进行二次衬砌压应力量 测压力盒每一围岩段选一 组每组25个 点每断面711 个测点1次/天1次/2天12次/ 周13次/月结合设计规范要求及我单位施工经验，本隧道监控量测必测项目为：地 质和支护状况观察水平净空收敛拱顶下沉地表下沉2、量测方法1）地质素描爆破后立即进行工程地质、水文地质状况的观察和记录，并进行地质素描， 地质变化处和重要地段要有照片记录。、 代表性测试断面的位置形状、位置、尺寸及编号； 岩石名称、结构、颜色； 层理、片理、节理裂隙、断层等各种软弱面的产状、宽度、延伸情况、 连续性、间

7、距等；各结构面的成因类型、力学属性、粗糙程度、充填的物质成 分和泥化、软化情况； 岩脉穿插情况及其与围岩接触关系，软硬程度及破碎程度； 岩石风化程度、特点、抗风化能力； 地下水的类型、出露位置、水量大小及锚喷支护施工的影响等； 施工开挖方式方法、锚喷支护参数及循环时间； 围岩内鼓、弯折、变形、岩爆、掉块、坍塌的位置、规模、数量和分布 情况、围岩的自稳时间等； 溶洞等特殊地质条件描述； 喷层开裂、起鼓、剥落情况描述2）水准仪测拱顶下沉或地表下沉在地表稳定处设一固定点并引入高程，即可进行地表下沉的观测（具体式 样见附图）。水平净空收敛值用收敛仪进行测量，拱顶下沉、地表下沉的量测使 用精密水准仪测量

8、，读数精确到0.1mm。3）收敛仪测坑道周边相对位移 隧道开挖后，围岩向坑道方向的位移是围岩动态的最显著表现，最能反 映出围岩的稳定性。因此对周边位移的量测是最直接、最直观、最有意义、最 经济的量测项目。坑道周边位移用收敛仪量测其中两点之间的相对位移值，来 反映围岩的动态。 测试方法及注意事项A开挖完成后尽快埋设测点，并测取初读数，要求在24小时内完成。B测点要尽量靠近开挖断面，要求在2m以内。C整个过程做好记录，并随时检查有无错误。记录内容应包括断面位置、 测点编号、初始读数、各次测试读数、当时温度、以及开挖面距量测断面距离 等。 数据整理量测数据整理包括数据计算、列表或绘图表示各种关系。A

9、坑道周边相对位移计算式为MRRo式中：R。一初始观测值%第i次观测值M一第i次观测时，该两点间的相对位移B测尺为普通钢尺时，要消除温度影响，当温度变化大时，应进行温度改 正，其计算式为： M .t=a L（t-to）M .二R.-R -m .t式中：a -钢尺的线膨胀系数，一般取a =12X10-6/L 测量基线长tt。一测量时与初测的温度差C绘制位移M 一时间t关系曲线图或位移速度v一时间t关系曲线。4）测点测设频率见下表。位移量测频率表位移速率（mm/d）距开挖面工作距（m）测设频率502013次/天150401次/天0.5140 801次/天0.2 0.540 1001次/13天0.24

10、0 1001次/715天5）结束量测的时间考虑到我单位监控量测的实际操作目的和意义，我单位的监控量测的结束 时间定为：当围岩达到基本稳定后，以1次/3天的频率量测2周，若发觉无明 显变形，便结束该点的量测工作。6）洞内、外监控量测点测点的加工 地表下沉点，采用长度为40cm的？ 12圆钢，在地表同一截面处埋设砼 包铁芯桩，编号。（具体式样见附图） 洞内观测点，统一采用40cm长6 22螺纹钢，在端头处焊接三角形挂钩， 便于准确测量。样式如下：中22螺纹钢长40 cm./15I ，之八 I|40|。8圆钢等边三角形边长15 cm3、测试断面、测线、测点、测孔的布设1）测试断面的布置本工程测试断面

11、采用单一测试断面，即把单项测量内容布设在一个测试断 面，了解围岩和支护在这个断面的动态变化情况。隧道工程现场测量的单一测试断面沿隧道纵向间隔布置，分以下两种情况： 拱顶下沉和周边位移布设在同一断面，断面间距规定见下表条件洞口附近埋深小于2B施工进展200m以前施工进展200m以后断面间距10m10m20m30m，且围岩变化设置地表下沉量测与埋深关系很大，其测试断面间距见下表埋深h与洞室跨度B关系2BVhBh2BhB断面间距m20 5010 205102）周边位移的测线布置茅山东隧道设计图纸中给出了参考测线布置，具体测点、测线见图所示。3）地表、地中沉降的测点布置地表、地中沉降观测点，主要应布置

12、在洞室中轴线上方的地表或地中，在 主点的横轴上也应布置必要数量的点，另外，在沉降区以外还应设置测点作为 参照（点位布置见附图）。四、量测期间及量测频率的确定1、量测期间的确定理论上讲这个期间是从开挖后开始到围岩或围岩加支护完全进入稳定状 态为止，从变形来看就是到变形收敛为止。不同的围岩地质条件，从开挖到变 形收敛所需时间各不相同，因此，量测时间就有长有短，在稳定好的围岩中， 其变形收敛快，一般量测七天就可以判断围岩稳定状态；在塑性流变性岩体中， 其收敛时间长，有时可达两个月以上。初始读数的测取，应在开挖后24小时内完成，且应在下一循环开挖前完 成。2、量测频率的确定，见下表位移速度量测断面到开

13、挖面的距离量测频率位移速度量测断面到开挖面的距离量测频率10mm/日以上0B 1B12次/日51mm/日2B 5B1次/2日105mm/日1B 2B1次/日1mm/日以下5B以上1次/周五、数据分析与反馈1、地质预报地质预报就是根据地质素描来预测预报开挖面前方围岩的地质状况，以便考虑选择适当的施工方案调整各项施工措施。包括：1）在洞内直观评价当前已暴露围岩的稳定状态，检验和修正初步的围岩 分类；2）根据修正的围岩分类，检验初步设计的支护参数是否合理。如不恰当， 则应予以修正；3）直观检测初期支护的实际工作状态；4）根据当前围岩状况，推断前方一定范围内的地质特征，进行地质预报， 防范不良地质突然

14、出现；5）根据地质预报，并结合对已做初期支护实际工作状态的评价，预先确 定下循环的支护参数和施工措施；6）配合量测工作进行测试位置选取和量测成果分析。2、周边位移分析与反馈以围岩的位移来判断其稳定状态，关键是确定一个“判断标准”（或称为 收敛标准），即是判断围岩稳定与否的界限。包括三个方面：位移量、位移速度、 位移加速度。1）我国公路隧道施工技术规范（JTJ042 94）规定了以下几项允许值作为围岩位移收敛标准。水平相对位移的允许收敛率（%）埋深（m） 围岩类别5050 300301500W0.1 0.30.2 0.50.4 1.2III0.15 0.50.4 1.20.8 2.0II0.2

15、0.80.6 1.61.0 3.0注：a）收敛率指两测点的水平相对位移与该两点间距离之比；b）脆性围岩的隧道取表中较小值，塑性则取较大值；c）对不同类别的围岩，适用的坑道跨度高跨之比为：W围岩B20mH/B=0.8 1.2III围岩B15mH/B=0.8 1.2II围岩B10mH/B=0.8 1.2d）拱顶下沉也可参照执行。 允许位移速度，规定为周边位移0.1mm/日0.2mm/日；拱顶下沉速度0.07mm/ 日0.15mm/ 日。 位移加速度，如果位移速率呈典型的蠕变曲线特征，即先减速，后等速 或明显的加速趋势，则表明围岩正向不稳定方向发展或已出现破坏。2) 根据以上判断标准，如果围岩不超过

16、、两项允许值，即不出现蠕 变趋势，则可认为围岩是稳定的，初期支护是成功的。如果表现稳定性好，则 可以加大循环进尺。浅埋隧道暗挖法施工时，应特别注意对拱顶下沉即地表下沉量的控制，控 制标准见表指标内容日本、法国、德 国规范综合值推荐基准值城市地铁山岭隧道地面最大沉陷50mm30mm60mm地面沉陷槽拐点曲率1/3001/5001/300地层损失系数5%5%5%洞内边墙水平收敛20mm40mm20mm(0.1 0.2)D%洞内拱顶下沉75mm229mm50mm(0.3 0.4)D%注：D 一开挖洞室最大跨度(m)如果位移值超过允许值不多，且初期支护中的喷射砼为出现明显开裂，一般可不予补强。如果位移

17、情况与上述情况相反，则应采取处理措施。3) 二次衬砌的施作时间，按新奥法施工原则，当围岩稳定后，即可施做。 各测试项目的位移速率明显收敛、围岩基本稳定。 已产生的各项位移已达到预计总位移的80%90%； 周边位移速率小于0.10.2哑/d,或拱顶下沉速率小于0.0070.15 mw/d。六、监控量测管理1、成立隧道现场监控量测小组，受项目总工领导并配齐必须的检测仪器、 设备、用品，明确工作职责和标准，承担量测任务。2、量测组负责测点埋设、日常量测、数据处理和仪器设备的保养维修工 作，并及时将量测信息反馈于施工和设计。3、现场监控量测按制定的量测工作计划认真组织实施，并与其它施工环 节紧密配合，

18、不间断的贯穿于整个施工过程中。4、各预埋测点埋设要牢固可靠，易于识别并妥善保护，不能任意撤换和 避免破坏。5、按现场监控量测计划，在做好现场量测工作的同时，及时分析整理内 业资料并分类归档，按规范要求做好量测竣工文件。6、成立监控量测小组组长：周应灵副组长：赵晓阳卢联川成员：刘红银陆全军胡胜巨华富监控量测流程中铁一局集团有限公司宁常高速公路NC-JR3标项目经理部2005年1月4日m忡慎隆屈宙/ r技顶下沉.111供隧起及周遍收敏*仍布置图1。配备本合同工程的测量仪器表仪器设备类型仪器设备名称规格型号单位数量备注隧道精密水准仪N3台1地质罗盘SIR-10B个2隧道周边收敛仪JSS30/15A台2水平钻机GLP-150台13m铟钢尺把150m钢尺把2