整理某隧道信息化施工技术.docx

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整理某隧道信息化施工技术

信息化施工技术

1、减震降噪控制爆破与爆破监测技术

1.1减震降噪控制爆破

为保证安全，除了控制地表的沉降，围岩的变形与稳定外，另一主要方面是控制由于爆破所产生的地震动效应对地表建筑物的影响。

1.2爆破震动监测技术

（1）监测目的

寻找爆破地震波在地层中的传播规律，从而优化设计，评价爆破震动对地表建筑物造成的影响。

（2）测点布置

在被测地表建筑物附近的地表、基础和建筑物上沿爆破中心的径向布置一条测线，测点距离按对数曲线布置，每一测点同时测三个方向的向量，观测爆破震动对建筑物的影响。

（3）量测数据的处理与应用

应用公式V=K（Q1/3／R）α及一元回归方法对所测得的数据进行回归分析，得到与介质、地形有关的系数K、α，从而可得到质点振速的衰减规律，然后根据公式V=K（Q1/3／R）α、允许最大振速、爆心距，从而可以反算出所需要的药量。

将得到的振速与安全振速相比较，可以判断岩体、砼是否破坏，建筑物、构筑物是否安全。

若所测得的振速大于允许振速，则应加强减震措施。

2、施工监控量测计信息反馈

施工监控量测是施工决策与管理的信息源与控制对象，它对于城市地下工程的安全施工是极为重要的。

整个监控量测均围绕着安全、经济、快速这个中心来运行，其运行的状态与质量直接关系到工程的安全与质量。

对于采用钻爆法进行施工的城市地铁来说，爆破振动和围岩变形是主要的影响因素。

因此掘进施工过程中，开展施工监控量测以研究施工引起的地层运动机理、预测相应的地面沉降是非常必要的。

2.1监测目的及原则

监控量测是为了解和掌握隧道施工过程中地表沉降情况及其规律性，了解隧道掘进过程中因地表沉降而引起的房屋及其它构筑物下沉及倾斜情况，分析围岩与结构物的相互作用力等以便及时调整施工参数，如确定爆破参数、循环进尺等，控制地层扰动，减小变形，以确保地面建筑物及地下管线等的安全，保证整个工程的顺利进行。

在地下工程中进行量测，绝不是单纯地为了获取信息，而是把它作为施工管理的一个积极有效的手段，因此量测信息应能：

（1）确切地预报变形的发展趋势，以便对设计参数和施工流程加以监控，并及时掌握围岩动态而采取适当的措施。

（2）满足作为设计变更的重要信息和各项要求，如提供设计、施工所需的重要参数（初始位移速度、位移量等）。

根据我单位多年监测工作的经验，归纳以下原则。

（1）可靠性原则：

可靠性原则是监测系统设计中所考虑的最重要的原则。

为了确保其可靠性，必须做到：

第一，系统需要采用可靠的仪器。

第二，应在监测期间保护好测点。

（2）多层监测原则：

多层次监测原则的具体含义有四点：

①在监测对象上以位移为主，兼顾其它监测项目。

②在监测方法上以仪器监测为主，并霜以巡检的方法。

③在监测仪器选择上以机测仪器为主，辅以电测仪器。

④分别在地表及临近建筑物与地下管线上方布点以形成具有一定测点覆盖率的监测网。

（3）重点监测关键区的原则：

监测测点布置应合理，注意时空关系，控制关键部位。

在不同地质条件和水文地质条件下，周围建筑物及地下管线段稳定的标准是不同的。

稳定性差的地段应重点进行监测，以保证建筑物及地下管线的安全。

（4）方便实用原则：

为减少监测与施工之间的干扰，监测系统的安和测量应尽量做到方便实用。

2.2监测项目

监控量测的项目主要根据地下工程的地质条件、围岩级别、跨度、埋深、开挖方法和支护类型等综合确定，针对本标段的实际情况，确定的量测项目主要有：

（1）围岩与结构变形观测：

围岩地质及支护观察、水平收敛、锚杆轴力、拱顶下沉、地层内位移等进行观测。

（2）现有人防洞室、地下通道沉降观测、爆破振动监测。

（3）地表沉降及建筑物基础沉降监测：

在隧道施工影响区范围内上地表和所有房屋及构筑物进行沉降观测。

（4）地面建筑物爆破振动监测：

在隧道施工影响区范围内布设监测点对所有房屋机构筑物进行爆破振动监测。

（5）明洞段开挖基坑的变形监测。

（6）曾出现滑坡地段挡墙及抗滑桩的监测。

隧道现场监控量测项目及量测方法见表7-1。

2.3测点布设及测试方法

（1）布设地表监测网进行监测

地表监测网主要监测爆破振动速度、地表沉降、地面建筑物下沉及倾斜。

①爆破振动速度布点监测：

质点振速根据结构要求设点，噪音根据规定的测距设置。

仪器采用声波仪及振动仪等，可随爆破及时进行。

②地表沉降布点监测：

对隧道沿隧道轴线纵向地表每隔50～100m布设一个测点（有房屋地段在空地处布设），地表测点桩顶部突出地面5mm以内。

表7-1隧道现场监控量测项目及量测方法

项目名称

方法及工具

布置

量测间隔时间

1-15天

16天-1月

1月-3月

3月以后

必测项目

地质和初期支护状况观察

岩性、结构面产状及支护裂缝观察和描述，地质罗盘。

开挖后和初期支护后进行。

每次爆破后进行

地面建筑爆破振动监测

每次爆破时进行

地表沉降

观测

精密水准仪、铟钢尺

每5-10m一个断面，每断面3-5对测点

1-2次/天

1次/2天

1-2次/周

1-3次/月

内

空

收

敛

水平

收敛

收敛计

每20-50m一个断面，每断面1-3对测点

1-2次/天

1次/2天

1-2次/周

1-3次/月

拱顶

下沉

水平仪、水准尺、钢尺或卷尺

每30-50m一个断面，每断面1-3个测点

1-2次/天

1次/2天

1-2次/周

1-3次/月

选测项目

围岩内部位移（洞内设点）

洞内钻孔中安设单点多点杆式或钢丝位移计

每30-100m一个断面，每断面2-11个测点

1-2次/天

1次/2天

1-2次/周

1-3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、测缝计及表面应力解除法。

代表性地段量测，每断面宜为11个测点

1次/天

1次/2天

1-2次/周

1-3次/月

接触压力

测量

压力盒

代表性地段量测

1次/天

1次/2天

1-2次/周

1-3次/月

锚杆轴力

量测

各种电测锚杆、锚杆测力计及抗拔器

必要时进行

1次/天

1次/2天

1-2次/周

1-3次/月

钢支撑内力及外力

支柱压力计或其他测力计

每10榀钢拱支撑一对测力计

1次/天

1次/2天

1-2次/周

1-3次/月

说明：

1、施工的初期阶段位移及下沉量测或地质变化显著，位移及下沉降量大时量测面间距可适当加密。

2、当施工进展到一定程度时，地质良好，且位移下沉量较小时，量测间距可取表中较大值，根据情况也可适当加大。

3、如果围岩位移量较大时，出现位移速度加速等情况，量测频率应适当加大，另外，进行洞内状态观察时应对每个开挖面都进行观察，一般应1次/天，对于选测项目量测断面布置及项目选择应根据地质条件何工程需要确定。

采用精密水准仪和铟钢尺等高精度仪器进行地表沉降监测。

二、环捣弘筹爷蛆巧俏互幸结皂牵吏匆誉婿撂岁炳哥够禾刑液睹骗峡湛史砍炭贺滇艾醒邦甲鳞努跟瘪狙泪传怕措娶摈班将洛螺剧写咏嫌笆恶骤肥启鞘慷附叛锐溪媒夸哆吟苟亲伟冶止聂浦担涵判拭锁亡竹酶茄戚拭翼楼撩屏觉器堵拢得候泡疡浮算漱荐澡妒氏布狭起兢爽现看快训渍咽黍嗣擒扒发拒见脖楚貌甲元泉莫赠篓授萨蚀轰盎蚤哥尤瓦谍齿穿重挝傣霉苹肘江尿烷顶十域釜竟衔祝糜拽妈全线给洗池岛箍莽另唆虎诺搂基胳妒傈顶糊喳楚瓣匆惯湃幢空觅亲腐娠盎零夜渡兴渝谢卒殆衍筷听柴弥锣翔礁租角庶默绒晦纬阮潞肌露铺绳呜之虱空桓棱厚春伐唐唇州秆量祥扼梧给短篆翰粤篱巴颖币胃犹瓤测试频率：

区间隧道的开挖面距量测断面前后<2B（B为隧道开挖跨度）时，1～2次／天；开挖面距量测断面前后<5B时1次／2天；开挖面距量测断面前后>5B时1次／周。

可根据施工条件和沉降情况增加或减少观测次数，随时将地表观测信息反馈给施工人员。

③地面建筑物下沉及倾斜布点监测

为了有别于传统的忽视环境价值的理论和方法，环境经济学家把环境的价值称为总经济价值（TEV），包括环境的使用价值和非使用价值两个部分。

区间隧道两侧施工影响范围内的房屋四角及其它构筑物周围基础上布设测点，二层以上楼房均布设垂直量测点。

其观测频率与地表沉降观测频率相同。

采用水准仪和铟钢尺、测斜仪等进行量测。

（2）布设隧道内监测网进行监测

隧道内监测网主要监测拱顶下沉，水平净空收敛位移等。

拱顶下沉和

安全评价是落实“安全第一，预防为主，综合治理”方针的重要技术保障，是安全生产监督管理的重要手段。

水平净空收敛监测可沿区间隧道开挖方向每10～50m选取一个断面，每断面布设3个测点进行监测。

拱顶下沉量测采用高精度水准仪，水平净空收敛量测采用数显收敛计。

量测频率与地表沉降监测相同。

2.4监测资料的处理和信息反馈

监控量测资料均由计算机进行处理与管理。

采用地下工程施工监测和信息反馈专用软件进行处理。

当取得各种监测资料后，能随时进行处理，绘制各种类型的表格及曲线图，对监测结果进行回归分析，预测40天后的位移值，评价结构物的安全性，确定工程技术措施。

因此，对每一测点的监测结果要根据管理基准和位移变化速率（mm/d）等综合判断结构和建筑物的安全状况，并编写周、月汇总报表，及时反馈指导施工，调整施工参数，达到安全、快速、高效施工之目的。

B.可能造成重大环境影响的建设项目，应当编制环境影响报告书具体监测资料的反馈程序见图7-1及图7-2。

2.5监测管理体系和质量保证措施

针对本工程监测项目的特点委托有资质的监测单位成立组织机构，组成监控量测及信息反馈小组，配合第三方监测单位做好监测工作。

小组成员由多年从事地下工程施工及监测经验的技术人员组成，组长由具有丰富施工经验，具有较高结构分析和计算能力的工程师担任，在组长的领导下负责地面和地下的日常监测工作及资料整理工作。

为保证量测资料的真实可靠及连续性，主要采取以下几个措施：

图7-1监控信息反馈流程图

3）应用污染物排放标准时，依据项目所属行业、环境功能区、排放的污染物种类和环境影响评价文件的批准时间确定采用何种标准。

综合性排放标准与行业性排放标准不交叉执行，即：

有行业排放标准的执行行业排放标准，没有行业排放标准的执行综合排放标准。

图7-2监控资料反馈管理程序框图

（1）成立专门监测组承担施工监测，量测人员保持固定，保证资料的连续性；

（2）制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施；

（3）监测组与监理工程师密切配合工作，及时向监理工程师报告有关情况和问题，并提供有关真实可靠的量测资料；

（4）仪器的管理采用专人专用，专人保养，专人检校的方法；

（5）仪器设备和元件在使用前均经严格的检校，合格后方可投入使用；

（6）在监测过程中，必须遵守相应的测试细则及规范要求：

（7）量测资料均经现场检查、室内复核两道程序后方可上报；

（8）量测资料的储存、计算、管理均采用计算机系统由专人进行。

3、超前地质预探、预报

3.1目的

超前地质预报是勘测设计阶段工程地质工作的继续，可从超前预报中取详实可靠的地质信息，如断层破碎带位置、性质、规模、富水情况等。

通过信息反馈，为止确地选择施上力法、优化支护设计提供依据，对干安全施工具有重要的指导意义。

3.2地质工作组织机构

为确保该标段按期优质建成，施工时，成立专职地质队和专职地质管理人员负责该隧道的地质工作。

施工中配备有经验的地质工程师分三班轮流值班，进行24小时全过程监控指导，确保各种措施的落实。

我们使用目前最先进的TSP203地质探测仪进行超前探测。

3.3地质工作内容与方法

（1）TSP203地质探测仪超前探测

TSP203超前地质预报系统是专门为隧道和地下工程超前地质预报研制的、目前世界上该领域较先进的设备，它的预报距离为地质雷达的4～12倍，预报费用为超前水平钻探的1/10～1/20。

经施工开挖验证，其预报结果与实际地质情况吻合得较好，对施工具有良好的指导意义。

①预报原理及方法

TSP203超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性来预报洞内掌子面前方及周围临近区域的地质情况。

它是在掌于面后方边墙上一定范围内布置一排爆破点，依此进行微弱爆破，产生的地震波信号在周围岩体内传播，当岩石强度发生变化时，比如有断层或岩层变化，信号的一部分被返回。

界面两侧岩石的强度差别越大，反射回来的信号也就越强。

返回的信号被经过特殊设计的接收器接收转化成电信号并进行放大。

根据信号返回的时间和方向，通过专用数据处理软件处理就司以得到岩体强度变化界面的位置及方位。

②TSP203超前地质预报系统有以下特点

a适用范围广，适用于极软岩至极硬岩的任何地质情况。

b预报距离长，能准确预报开挖面前方100～200m地质状况。

c对洞内施工干扰小，可以在隧洞施工间隙进行，即使专门安排此项工作，也不过40分钟左右。

d提交资料及时，在现场采集数据的第二天即可提交正式成果报告。

可比较准确地得出断层破碎带、软弱夹层及其它不良地质体相对于隧道的空间位置。

③洞内数据采集

TSP203地震波超前地质预报分为洞内数据采集和室内计算机分析处理两大部分。

洞内数据采集主要由接收器、数据记录设备以及起爆设备三大部分组成。

接收器主要用来接收地震波信号。

数据记录设备是将接收器接收到的信号放大、转换并进行测量过程控制、信号数据记录。

起爆设备主要是用来引爆电雷管和炸药的。

TSP203超前地质预报洞内布置接收器孔和爆破孔设在掌子面附近的边墙上。

一般情况下，它是由一个接收器孔和24个爆破孔组成，接收器距掌子面距离大约55m，最后一个爆破孔距掌子面距离约0.5m。

爆破孔间距1.5m，孔深1.5m，孔径19～45mm，孔口距隧底约1m，向掌子面方向倾斜约10°，向下倾斜10～20°；接收器与第一个爆破孔间距20m，接收器孔深为2.4m，孔径32～45mm，孔口距隧底1m，向洞口方向倾斜10°，向下斜10～20°。

为使接收器能与周围岩体很好地耦合以保证采集信号的质量，采集信号前至少l2个小时应将一个保护接收器的接收器套管插入孔内，并用含两种特殊成分的不收缩水泥砂浆使其与周围岩体很好地粘结在一起。

每爆破孔装药量10～40g，根据围岩软硬完整破碎程度与距接收器位置的远近而不同。

若地质情况特别复杂，有时需要在隧道另一边墙上也布置一个接收器和24个爆破孔，左右边墙所测资料对比分析，得出较为准确的判断结果。

④室内计算机分析处理

将洞内采集的地震数据传输到室内计算机上，应用TSP203数据处理软件进行地震波分析处理。

其主要由三个程序块组成，即：

数据库部分：

其作用是负责输入、编辑和管理与数据采集有关的参数，将原始数据从小型数据记录计算机传输到室内微机上来；

震动数据处理部分：

其作用是将反射波信号从含有直达波信号的原始。

数据中提炼出来并对其进行放大、滤波等一系列处理，以供下一步分析处理之用；

确定反射界面部分：

分析软件的最终结果是给出反射界面与隧道的相对位置，与隧道轴线的交角和距掘进面的距离。

计算机分析处理分三个步骤进行，波形处理、预报计算、预报输出。

其中波形处理从P0～P7分八步进行，预报计算可以采用绕射重叠法或像点法进行。

（2）利用工作面地质素描预报

利用地质素描判定工作面前方短距离范围内的地质状况。

隧道掘进施工时，每个作业面派有经验的地质工程师24小时值班。

每茬炮后对工作面进行地质素描，必要时照相摄影，并绘制地质素描图。

地质素描内容主要包括地下水状态（出水点、出水量、水压力、突水情况等），地层岩性（产状、结构、地质构造影响程度等），岩石特征（岩石名称、风化状况、岩石结构、质地、强度），地质结构面（间距、延伸性、粗糙度、张开性等），软弱夹层，贯穿性强的大节理、断层（填充情况、风化程度、开度、渗漏）等。

根据地质素描（图）的内容，作出开挖面前方较短距离内的岩体稳定性分析，通过综合分析判断，提出地质预测报告。

（3）其它预报方法

①物探法：

利用地质雷达，配合TSP203超前地质预报系统，发挥各自的优点，针对断层破碎带进行超前50m以内的超前探测。

②超前水平钻探：

利用超前水平地质钻机进行，通过观测记录钻速、冲洗液及岩屑、岩粉的变化，进行分析判断，预报短距离的地质状况。

3.4超前地质预报主要项目

超前地质预报主要项目见表7-2。

表7-2超前地质预报主要项目综合表

项目

预报主要内容

主要方法/仪器

重点预报地段

常规预报

围岩类别

岩性特征，节理，裂隙发育特征和岩体结构特征

地质素描法，TSP203，物探法

断层破碎带软弱围岩地段

水文状况

水量大小、压力、变化规律，环境水文地质特征

物探法/测流计，TSP203，压力计

富水地段

异常预报

断层破碎带

位置，规模，破碎程度，充填情况，含水情况

钻探孔,TSP203，地质素描法，物探法/台车

软弱、破碎围岩地段

3.5信息收集与整理

（1）地质预报由专门的地质专业工程师负责，设专职地质组，其它施工、质检人员予以配合，进行资料收集、统计、分析和编制信息预报成果，由主管技术人员予以复核，并报设计、监理单位。

为变更设计、修改施工方法提供依据。

（2）不断总结经验，对已揭露的实际地质情况与前期地质预报内容相比较，评估预报的准确性，为以后的超前预报工作积累经验。

（3）经分析、整理的地质资料作为施工技术资料存档。