5监控量测剖析.docx

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5监控量测剖析

监控量测专项施工方案

一、工程概况

六狼山特长隧道位于朔准峙车站和六狼山车站之间，隧道通过该区域最高山黑驼山的边缘，黑驼山最高高程为2147m，隧道最大埋身为443m，设计为单线隧道。

隧道进口位于朔城区下团乡大白坡村东南侧，隧道出口位于平鲁区白堂乡卧场村东南侧，隧道进出口里程为改DK20+575～改DK35+750,全长15175m。

从进口至改DK23+928.18位于半径为1200的右曲线上，从改DK23+928.18至改DK35+304.53位于直线上，从改DK35+304.53至改DK35+650.88位于半径1200的曲线上，从改DK35+650.88至改出口位于直线上。

隧道纵向设计坡度一致，从进口至改DK35+450为1.4%上坡，从改DK35+450至出口为0.9%上坡。

根据地下水赋存条件的不同，地下水类型有孔隙潜水、基岩裂隙水、岩溶水和构造裂隙水。

第四系松散堆积类孔隙潜水分布于隧道区东、南部，主要赋存岩性为第四系土石界面及沟谷碎石类土层中，受气候影响大。

碳酸盐岩裂隙岩溶水主要分布于区内奥陶系寒武系碳酸岩地区，含水层岩性主要为白云岩和灰岩、豹皮灰岩。

调查区岩溶水补给面积大，而浅层排泄量小，裂隙、溶隙、溶孔较为发育，接受降水下渗系数较大，其围岩富水程度应属中等富水区，裂隙岩溶水对工程会产生一定的影响。

调绘区断裂构造不发育，区内多条断层均属导水断裂，断裂破碎带宽度不足一米到数米，多为断层角砾充填，围岩富水程度属强富水区。

二、工程量测的重要性和目的

监控量测是新奥法施工的重要内容，是隧道工程施中不可缺少的一项技术内容，是监视围岩和支护稳定性的重要手段，是判断设计正确合理，施工是否安全可靠的主要依据，是监视的眼睛。

通过监控量测可监测隧道洞室、支护结构的稳定性，验证结构设计的合理性，确定二次衬砌施工时机，是判断围岩和隧道的稳定状态、保证施工安全、指导施工生产、进行施工管理和为设计反馈信息。

而六狼山隧道属于长大隧道，地质构造极其复杂，节理断裂发育，因此，监控量测显得尤为重要。

通过对六狼山隧道进行全面系统的观测，详细分析、评价观测资料，以便及时了解和掌握支护在各施工阶段的工作状态及施工过程中围岩的变形动态，对隧道围岩的稳定情况和支护结构的可靠性做出准确预报，为工程验收提供可靠的依据，从而保证工程安全使用。

三、监控量测原则

监控施工安全与改进设计、指导施工相结合，以监控工程安全为主。

监测将侧重地质条件差、结构受力复杂及工程薄弱环节等重点部位，并将各监测项目的测点（线）布设在该部位，设置成重点监测断面。

将重点监测断面与一般监测断面、临时监测断面相结合，以重点监测断面为主。

使用稳定、可靠、新型、先进的观测仪器设备。

所选择的监测项目应具有代表性和可信性。

四、监测项目

监测项目的选择将以工程设计为依据，针对影响工程施工安全的制约因素和优化工程设计的需要，合理地选择监测项目。

本隧道施工中将进行以下观测项目：

洞内外观察、水平净空收敛、拱顶下沉、地表下沉、围岩支护间接触应力和支护结构状态等。

监控量测工作必须紧接开挖、支护作业，按设计和规范要求进行布点和监测，监测断面一般布置在开挖面前约5米，断面一定要垂直线路中线，所在监测点都必须在该监测断面上，不得偏离，不论是正洞还是斜井，量测断面间距以以下表格说明为准：

围岩级别

断面间距（m）

洞口及浅埋处

其它位置

Ⅴ

5

10

Ⅳ

10

30

Ⅲ

30

50

每一个断面必须测如下三个项目，其它可以按情况增加。

拱顶下沉（水准仪，钢尺，精度1mm）

地表下沉（水准仪，塔尺，精度1mm，浅埋必测）

水平净空变化（收敛计，精度0.1mm，可选择内轨顶面、起拱线位置）

以上三个位置的量测必须预埋钢筋,并尽可以与支护外圈并齐,防止施工时损坏和撞动，并作好里程标记。

测点布置及具体位置见附图。

量测频率：

除离开挖面约5米的量测断面要在12小时内取得初次读数，最迟也得在24小时内取得读数，且在下一循环开挖前必须完成，其它情况按下表频率量测：

量测断面距开挖面距离（m）

量测频率

备注

5

2次/1天

特殊

情况

频率

加大

10

1次/1天

25

1次/3天

＞25

1次/7天

当量测频率出现较大差异时，宜取量测频率较高的作为实施量测频率。

隧道里布点基本位置:

正洞：

拱顶、起拱线、内轨顶

斜井：

拱顶、起拱线、比隧底高1.5m处

五、监控量测组织机构

根据工程特性，我标段由指挥部总工崔军任组长，副总工王整会、工程部长费晗任副组长、各分部技术主管等相关人员为组员进行检测。

具体组织机构见下图：

组长：

崔军

副组长：

王整会费晗

六、监测方法

⒈洞内围岩及支护状态观察

监测目的：

了解洞身开挖工作面地质状况及初期支护效果，并为隧道施工提供地质预测资料。

隧道工作面开挖后立即进行工程地质与水文地质观察描述，确定围岩类别，对开挖后围岩的结构、节理、构造及产状，洞内渗、涌水等情况进行描述记录，并用打分法判断工作面的稳定状况，与原地质资料有较大差异时用相机拍摄并描述，同时观察洞身的初期支护状态。

据以上内容在每次开挖后整理出该掌子面地质素描图，并每隔20m或50m制作1个纵向地质素描断面图。

⒉隧道周边位移观测

监测目的：

该项目主要是用于围岩稳定性判别及位移分析，贯穿于隧道施工的全过程，为预测和反馈提供参数，为二次衬砌提供依据。

量测仪器采用周边收敛计，初读数应在开挖后12h内读取，最迟不得大于24h，而且在下一循环开挖前获取初读数。

进洞5m处设第一个量测断面，隧道进出口段50m范围内，每10m布设一个断面，洞身段视围岩的具体情况每30～50m一个断面，在围岩变化处（断层、软弱地带）要加设断面，每5～10m设一个断面。

⒊拱顶下沉

拱顶下沉量测一般应与周边位移量测在同一量测断面进行。

若有障碍物影响，拱顶下沉量测测点可适当移动位置。

拱顶下沉量测将采用精密水准仪和铟瓦钢尺进行。

⒋围岩应力量测

监测目的：

了解围岩应力场在隧道开挖后所形成新的平衡状态及围岩由于变形所产生的应力和支护对围岩所产生的抗力（接触压力）大小。

采用压力盒和频率接收仪进行量测。

在埋设前，预先进行压力盒标定，埋设后及时测读围岩压力初读数，之后则按检测频率进行测读，对照压力盒标定曲线，即可得知压力盒所受压力多少（即围岩应力的大小），由此判定围岩的稳定程度，决定是否加强支护等。

⒌洞口地表下沉

本合同段隧道洞口埋深较浅，隧道开挖后围岩自稳能力差，地表易沉陷，为了确保洞口浅埋段施工安全，将此项目作为必测项目。

地表下沉量测应在隧道开挖前就开始进行，借以获得开挖过程中全位移曲线。

地表下沉量测采用地表埋桩布点，用精密水准仪和铟钢尺进行。

布点原则：

在洞口Ⅳ、Ⅴ级围岩且埋深小于40m的地段沿隧道轴线每隔5～10m布设，测点与周边位移量测和拱顶下沉量测的测点布置在同一断面上，每断面至少5个点。

⒍监测仪器及监测频率

各监测项目所使用的监测仪器及监测频率见表。

各监测项目、监测仪器、监测频率表

项目

量测仪器设备

监测频率

围岩地质及

支护状态观察

目测、地质罗盘等

工作面每次开挖后进行，

已支护地段喷砼、锚杆、钢架1次／天

地表沉降

精密水准仪，铟钢尺

开挖面距量测面<2B时，2次／天

开挖面距量测面2B～5B时，1次／2天

开挖面距量测面>5B时，1次／周

周边位移收敛

QJ—85型

收敛计

1～15天

16～30天

1～3月

3月以上

2次／天

1次／2天

1～2次／周

2次／月

拱顶下沉

精密水准仪，铟钢尺

同上

围岩应力量测

应力盒

开挖初期1～2次/天

开挖后期2～3次/周

注：

B为开挖面宽度。

七、信息反馈基本控制基准及管理基准

⒈隧道周边围岩位移控制基准

洞周允许位移控制基准如下表。

在实际信息反馈过程中，同时配合使用位移速率控制指标。

根据以往施工监测经验，在Ⅴ、Ⅳ级围岩中，位移速率控制值为5mm/d；在Ⅲ、Ⅱ级围岩中，位移速率控制值为3mm/d。

洞周允许相对位移值（%）

围岩级别

覆盖层厚度（m）

H＜50

50≤H≤300

H＞300

Ⅱ

0.10～0.30

0.20～0.5

0.4～1.20

Ⅲ

0.15～0.50

0.40～1.20

0.80～2.00

Ⅳ

0.20～0.8

0.60～1.6

1.0～3.0

注：

相对位移值指实测位移与两测点间距离之比；脆性围岩取表中较小值，塑性围岩取表中较大值；Ⅴ级、Ⅵ级围岩可按工程类比初步选定允许值范围；本表所列数值可在施工中通过实测和资料积累作适当修正。

⒉各监测项目管理基准

根据既有成功经验，本工程各监测项目管理基准如下表。

变形管理基准等级表

管理等级

管理基准确

施工状态

Ⅲ

Uo＜Un/3

可正常施工

Ⅱ

（Un/3）≤Uo≤（2Un/3）

应加强支护

Ⅰ

Uo＞2Un/3

应采取特殊措施

注：

Uo—实测值；Un—允许值

现场监测时，根据监测结果所处的管理阶段来选择监测频率：

一般Ⅲ级管理阶段监测频率可放宽些；Ⅱ级管理阶段则应注意加密监测次数；Ⅰ级管理阶段则应加强监测。

具体表现在施工中出现下列情况之一时，应立即停工，并采取措施进行处理：

初期支护结构喷射混凝土或浇筑的混凝土出现裂缝，且持续发展；

开挖一个月后，洞壁的水平位移不能收敛，实测位移达到危险状态的80%；

位移--时间曲线出现反弯、突弯的急聚增长现象。

八、监控量测信息反馈及动态施工

根据量测手段所获得的信息资料以数学的方式通过处理加工来分析判断围岩、支护的稳定性，并及时反馈到设计、施工中，优化设计（修正支护设计的形式和参数），指导施工（变更施工的方法和采取加强支护的措施）。

根据反馈的信息确定围岩和支护的稳定性标准，是一个异常复杂的问题。

目前国内外尚无定论的准则可循，其主要的手段还得靠结合工程的实际，通过对围岩和支护变形速率的分析和最终位移的预测来实现。

而信息化施工则要求以监测结果来评价施工方法和工程质量，进而确定施工技术措施。

⒈监测数据的分析及预测

取得监测数据后，由专业监测人员及时整理分析监测数据，并结合施工步骤对围岩、支护等变形进行分析判断，将实测数据与允许值进行比较，及时绘制各种变形—时间关系曲线，预测结构变形发展趋势，预测结构的安全性，评价施工方法，确定工程技术措施，并向项目工程师及监理工程师汇报，项目经理部根据监测结果并及时调整施工步序及采取相应的技术措施，以实现信息化施工。

⒉监测数据的信息反馈

为确保监测结果质量，加快信息反馈速度，全部监测数据均由计算机管理，并绘制测点位移变化曲线图。

监测数据的反馈程序见图6。

①信息反馈修正设计的基本要求

信息反馈与修正设计是地下工程开挖后，根据获得的施工信息，对施工前预设计所确定的结构形式、支护参数、预留变形量、施工工艺、施工方法以及各工序施作时间等的检验和修正，是贯穿于整个施工过程的设计阶段。

施工信息是指施工观察、现场地质调查、现场监控量测等得到的数据和信息，是隧道开挖后围岩稳定性的动态反映，也是修正设计的依据。

对各种信息进行综合分析、互相印证，对预设计参数修正和施工方法的改进是不可缺少的部分。

②施工信息的应用

根据一个量测断面的施工信息综合分析处理结果，进行设计参数修正，只适用于该断面前后不大于10m的同类围岩地段。

较长段同类围岩设计参数的修正，特别是降低设计参数，必须以不少

于三个断面的施工信息综合分析为依据。

按修正后的参数开挖时，设计参数的正确和合理性根据施工信息综合分析予以验证。

③信息反馈修正设计的内容

施工方法变更的建议；施工工序的更改；预留变形量的修改或确认；设计参数的修改或确认；采用辅助施工措施的建议；

由于本工程的特点，在监测后均应及时对监测数据进行整理和分析，判断其稳定性并及时反馈到工程中去指导施工。

当施工信息给出不稳定征兆时，应检查是否是由于工序不当所造成的，根据具体情况制定对策，采取措施（如暂停开挖、改变施工工序、及时喷锚、尽快封闭、加强初期支护、二次衬砌紧跟施作等），促使支护结构趋于稳定。

施工设计

现场施工

资料调研

监测设计

监控量测

量测结果的计算机信息分析

量测的应力、应变动态分析

量测结果的综合处理及

反馈分析

量测的回归分析

监测结果的综合评价

报送设计和施工单位

经济类比

量测结果的形象化、具体化

理论分析

结构安全性、经济性判断

甲方、规范要求

“围岩—结构”体系动态及现状分析说明、提交修正设计意见、建议

反馈设计施工

是否改变设计、施工方法

调整设计参数、改变施工方法或辅助施工措施

新设计方案

⒊增强初期支护设计参数的确定

遇下列情况之一，应立即采取补强措施，改变施工方法或设计参数，增强初期支护：

隧道开挖后，工程地质和水文地质、围岩类别比预计的要差；

喷射混凝土层裂缝多、裂缝大或不断发展；

实测位移值超过规定的允许值或类似条件下的隧道位移值；

位移速率无明显下降，实测位移值已接近规定的允许值，位移量可能超过预留变形量；

稳定性特征出现异常状态。

⒋修改初期支护设计参数的确定

遇到下列情况之一，应改变设计参数，适当减弱初期支护：

确认围岩类别、工程地质及水文地质条件比预计有明显好转或有具体工程类比；

初期支护未全部完成，位移已收敛，达到施作二次衬砌的指标；

初期支护全部施作完毕，位移量远小于规定允许位移值。

5.数据处理表格详见附表（自制）

数据输入后自动生成。

地质素描表格

监控量测数据记录表