王庄隧道监控量测方案1.docx
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王庄隧道监控量测方案1
小康高速公路N13合同段
王庄隧道监控量测计划
中国铁路工程总公司小康N13合同段项目经理部
二OO五年十二月十日
王庄隧道监控量测计划
一、编制依据
1、实施性施工组织设计；
2、公路隧道施工技术规范；
3、隧道施工图纸及招标文件要求。
二、工程概况
1、地理位置
王庄隧道是小康高速公路包家山隧道以南的一座双向四车道二连拱隧道,位于陕西省安康县茨沟镇。
隧道全长328m,进口段位于缓和平曲线上。
隧道最大开挖宽度为25.35m,最大开挖高度为9.15m。
在隧道出口因山势不均,存在明显的偏压。
隧道最大埋深为80.20m,在进、出口位置,属于浅埋范围。
2、工程地质
隧址区上行线SK166+795~SK166+940、下行线XK166+792~XK166+942之间见有区域性F57构造挤压带通过，该挤压带倾向北东，倾角50~60度，走向与线路近于直交。
挤压带地表可见长度170米，隧道进口端0~110米段位于该构造带上。
暗洞内围岩以Ⅴ、Ⅲ级为主，由强风化板岩构成，构造节理、裂隙、褶皱、揉皱发育，呈松散结构。
富水性弱。
三、施工监测设计
1、监测目的
a．通过监控量测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，把握施工中围岩和支护的力学动态信息及稳定程序及时反馈，了解施工过程中围岩及支护结构的受力状态,以指导施工作业，确保施工安全。
b．用现场实测结果弥补理论分析过程中存在的不足，并把监测结果反馈给设计及指导施工，为修改施工方法、调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据；
c．通过监控量测对工程施工可能产生的环境影响进行全面的监控；
d．通过监控量测进行隧道日常的施工管理，确保施工安全和施工质量；
e．通过施工现场的监控量测，确定二次衬砌合理施作时间；
f．通过监控量测了解该工程本身条件下所表现、反映出来的一些地下工程的规律和特点，为今后类似工程或该工法本身的发展提供借鉴、依据和指导作用。
3.2监测项目
根据王庄隧道的地质情况和隧道施工方法，将地质和初期支护观察、地表下沉量测、水平净空收敛量测、拱顶下沉量测、锚杆轴力作为施工监控量测项目，同时配备选测项目所需的设备，必要时实施选测项目。
隧道施工现场监控量测项目、方法及频率要求严格按照部颁公路隧道施工技术规范和设计要求实施。
监测内容及监控量测计划见《王庄隧道监控量测计划图》。
根据工程特点,以变形监测为主。
主要监测项目有：
a.地质和支护状态观察；
b.地表下沉监测；
c.洞内拱顶下沉监测；
d.洞内水平收敛监测。
e.锚杆内力及抗拔力
表1监控量测项目表
序号
量测项目
所需仪器、设备
1
地质和支护状态观察
地质罗盘等
2
地表下沉
精密水准仪,水准尺
3
拱顶下沉
精密水准仪,钢尺
4
净空收敛
坑道收敛计
5
锚杆抗拔力
锚杆测力计及拉拔器
3.3监控量测作业
隧道施工中的监控量测，按《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）的规定和招标文件要求，确定以上项目为监控量测项目。
根据规范要求，结合本隧道的具体情况以及监理工程师的指示布设测点，测点应埋设牢固可靠，并加以妥善保护。
a.地质和支护状态观察
地质和支护状态观察包括工作面观察和支护结构的支护效果观察。
观测频率：
每循环进尺都必须进行一次工作面观察，并作好客观详尽的记录。
在地质变化不大的地段，可每天按一个工作面记录，对已成洞的地段主要是支护效果的观察，频率同工作面。
观察内容：
（1）工作面工程地质和水文地质情况观察和描述：
包括岩石名称、岩石产状、风化变质情况，断层、层理、节理等结构面的分布、走向、产状及频率，有无偏压或膨胀地压，工作面及毛洞自稳情况，岩石单轴抗压强度，地下水情况及影响等内容，并以表格和素描形式记录。
（2）工作面附近初期支护状态观察和已成洞的支护效果观察：
包括锚杆锚固效果，喷层开裂部位、宽度、长度及厚度，喷射混凝土的整体性，防水效果等，以表格和素描形式记录。
b.地表下沉监测
量测目的：
由于王庄隧道进出口均处于浅埋地段，且围岩破碎，故在洞口段埋设地表沉降观测点进行地表下沉监测。
量测目的是为了了解
（1）地面下沉的范围、量值；
（2）地面下沉随工作面推进的规律；
（3）地面下沉稳定的时间。
测点布置：
深埋地段量测间距一般为20~50米，对于洞口段、浅埋段，布置间距不大于20米布一个量测断面。
在进口50米范围内每隔20米布置一个量测断面，沉降观测点按普通水准点要求埋置。
断面内沿中导洞线向两测每隔4米布设一个观测点，每个量测断面至少布置9个测点，隧道中线附近密些，远离中线处疏些，但不得大于5米，测点要在开挖形成的下沉之前埋设，一直测到下沉稳定。
在断裂带100米外稳定基岩上设置一个水准基点。
量测方法：
为了在开始沉降前进行量测，要从工作面前方H+h1处或2D处开始量测（H：
埋深，h1：
上半断面高度，D：
隧道开挖宽度）。
量测频率：
开挖面距量测断面前后距离L≤2D时，每日1~2次；2D＜L≤5D时，每日1次；L＞5D时，每周1次。
c.洞内拱顶下沉监测
量测目的：
监测隧道拱顶的绝对下沉量，掌握断面的变形动态，判断支护结构的稳定性。
测点布置：
每10米布置一个测点。
量测设备：
全站仪无尺量测或高精度水准仪。
图1地表沉降测点布置
d.水平净空收敛监测
量测目的：
根据收敛位移量、收敛速度、断面的变形形态，判断围岩的稳定性、支护的设计施工是否妥当和衬砌的浇筑时间。
量测方法：
收敛量测设计包括断面间距、量测频率、测线布置和测点埋设时间等。
这些内容的决定与地质条件、地压分布、隧道埋深、开挖方法及进度、断面收敛速度等有关。
测点布置：
洞口段和埋深小于2D（D为隧道最大开挖宽度）的地段，间隔5~10米一个断面，每断面布置2对测点。
其余地段每20米布置一个断面，中导洞、正洞均设两条测线，其位置为大跨或底板上1.5米位置处。
监测频率：
每天1~2次，爆破后24小时内完成。
e.锚杆内力及抗拔力
量测目的：
量测锚杆中的变形，求出锚杆轴力。
与收敛量测一起研究和修正锚杆的设计参数。
测点布置：
每10米布置一个量测断面，每断面布3~5根锚杆
4、量测频率与结束标准
（1）量测频率
量测频率根据监测数据的变化情况而定，详见《王庄隧道监控量测示意图》。
（2）结束标准
根据收敛速度判别：
一般地段：
收敛速度＞5mm/d时，围岩处于急剧变化状态，加强初期支护系数。
收敛速度＜0.2mm/d时，围岩基本达到稳定。
浅埋地段：
加强初期支护强度和刚度，严格控制过大变形。
各量测项目持续到变形基本稳定后2周结束，软弱围岩大变形地段位移长时间不能稳定时，延长量测时间。
5、监测数据的统计分析与信息反馈
1、隧道周边允许位移值的制度
根据以往的成功经验，利用隧道周边允许位移值对本隧道的拱顶下沉、净空收敛位移值进行管理。
2、监控量测项目的管理基准
根据既有的成功经验，变形管理等级标准见《位移管理等级表》。
现场监测时，可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级管理阶段则注意加密监测次数；Ⅰ级管理阶段则加强监测，通常监测频率为1~2次/天或更多。
初支结构允许相对位移（%）表
埋深
围岩类别
＜50m
50~300m
＞300m
Ⅳ、Ⅴ
0.10~0.30
0.20~0.50
0.40~1.20
Ⅲ
0.15~0.50
0.40~1.20
0.80~2.00
Ⅱ
0.20~0.80
0.60~1.60
1.00~3.00
注：
①相对位移指实测位移值与两点距离之比或拱顶下沉实测值与隧道宽度之比；
②脆性围岩取表中较小值，塑性围岩取表中较大值。
位移管理等级表
管理等级
管理位移
施工状态
Ⅲ
Uo＜Un/3
可正常施工
Ⅱ
Un/3≤Uo≤（2Un/3）
加强支护
Ⅰ
Uo＞2Un/3
采取特殊措施
注：
Uo--实测位移值；Un--允许位移值
3、监测数据的分析及预测
取得监测数据后，要及时进行整理，绘制位移随时间或空间的变化曲线图。
在取得足够的数据后，还要根据散点图的数据分布情况，选择合适的函数，对监测结果进行回归，以预测该测点可能出现的最终位移值及结构的安全性，评价施工方法，确定工程措施。
4、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《监控量测与信息反馈程序框图》。
1信息反馈修正设计的基本要求
现代隧道施工时，设计、施工必须紧密配合，共同研究，综合分析各项施工信息，及时进行信息反馈，最终确定和修改设计。
信息反馈修正设计，系指出隧道开挖后，根据施工信息，对施工前与设计院提供的结构形式、支护参数、预留变形量、施工工艺、施工方法以及各工序施工的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。
施工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5米的同类围岩地段。
隧道较长地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。
按修正后的地段，其设计参数的正确性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
A.施工方法变更的建议；
B.施工工序的更改；
C.预留变形量的修改或确认；
D.设计参数的修改或确认；
E.采用辅助施工措施的建议；
当施工信息给出不稳定征兆是，要检查是否是由于工序不当所造成的。
改变施工工序，如暂停开挖、及时喷锚、二次衬砌紧跟、仰坡及早封闭等，都可能促使支护结构趋于稳定。
4增强初期支护设计参数的确定
遇下列情况之一，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：
A.隧道开挖后，工程地质和水文地质、围岩类别比设计的要差；
B.喷射混凝土层裂缝多、裂缝大或不断发展；
C.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；
D.位移速度无明显下降，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；
E.稳定性特性出现异常状态。
⑤.降低初期支护设计参数的确定
遇到下列情况之一，改变设计参数，适当降低初期支护：
A.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；
B.初期支护未全部完成，位移已收敛，达到施工二次衬砌的指标；
C.初期支护全部施作完毕，位移量远小于规定允许位移值。
六、初期支护监测结果异常的处理
隧道监控量测结果出现异常时，按以下方法处理：
1、如果是由于基底下沉引起的，尽快仰拱封闭，如仍然下沉，在墙角处加设锚杆，复喷砼并在基底钻孔注浆加固。
2、如果是由于偏压引起的，负喷砼，加设锚杆。
3、如果是由于围岩压力引起的，可多次复喷并用锚杆加固围岩，补强初期支护。
在下一循环施工时，修改支护参数，增强初期支护，同时增大观测频率；再及时施作二次衬砌，必要时采用加强衬砌。
监控量测与信息反馈程序框图
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