隧道监控量测方案汇编.docx

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隧道监控量测方案汇编

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vt.（bent,bent）使弯曲

unlikeprep.不同；不像

n.信号

aspectn.方面；层面

△Marsn.火星

professionn.职业；专业

anti-[前缀]反；抗；阻目录

木头坡隧道监控量测方案

一、编制说明

1、编制依据

1）G56杭州至瑞丽高速公路宣威至曲靖段两阶段施工图设计；

2）《公路隧道施工技术规范》JTGF60-2009；

2、编制目的

1）为我合同段木头坡监控量测提供重要的技术参考。

2）通过对监控量测数据的分析，对隧道新奥法施工提供技术指导。

在施工过程中不可避免地要导致沿线的地层扰动和土体损失,使其影响范围内的地表及其下伏围岩产生变形。

因此对木头坡隧道实施监控量测的目的主要有：

（1）认识各种因素对地表和围岩变形的影响，了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，以便有针对性地改进施工工艺和施工参数，预测、预报施工安全和隧道结构稳定性。

减少地表和围岩变形，保证工程安全。

（2）为研究地层、地下水、施工参数、地表和土体变形的关系积累数椐，为研究地表沉降与土体变形的分析预测方法等积累资料，并为改进设计和调整施工参数提供依据，调整开挖及支护参数，修改施工设计。

使设计达到优质安全、经济合理。

（3）掌握和收集地下水位变化的影响因素，防止地下水资源的流失和施工污染，保护生态环境，对工程施工可能产生的环境影响进行全面的监控。

（4）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。

（5）通过施工现场的监控量测，确定二次衬砌合理施作时间。

（6）通过监控量测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，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。

二、工程概况

1、宣威至曲靖公路是国家高速路网G56（“7918”网中东西向横12）杭州—昆明—瑞丽（口岸）高速公路的一段，为连接我国东部、西南及通向南亚、东南亚各国的公路通道。

也是云南省“9210”干线公路骨架网（9条放射线、2条环线、10条联络线）的联络线之一。

路线由东北向西南展布于曲靖市宣威市、沾益县、麒麟区境内，起点接国高网G56杭州—瑞丽高速公路普立（滇黔界）至宣威段止点宣威城南，止点位于曲靖市麒麟区西侧南海子，与曲靖至昆明高速公路（即国高网杭瑞高速G56与沪昆高速G60的公用段）相接。

2、G56杭州至瑞丽高速公路宣威至曲靖段我公司承建范围起讫桩号为K159+000--K164+105，路线地处云南省曲靖市沾益县西平镇，全长约5.133km。

本合同段含隧道一座，木头坡隧道，隧道左线起讫桩号K163+110--K164+105，长1027.986m（含断链32.986m），右线起讫桩号K163+080—K164+070，长1018.108m（含断链28.108m），围岩级别左线为V级345mm，Ⅳ级683m，右线为V级350mm，Ⅳ级668.1m，洞门形式均为削竹式洞门。

3、主要设计参数：

隧道设计行车速度100km/h。

净宽:

0.75+0.50+3×3.75+1.00+1.00=14.5m,净高：

5m。

如下图所示：

建筑界限

4、木头坡隧道基本情况如下表所示

木头坡隧道基本情况一览表

隧道名称

长度（m）

围岩级别及长度

洞门形式

备注

进口

出口

分离式隧道

木头坡隧道

左线

1027.986

683m

345m

削竹式

削竹式

右线

1018.108

668.1m

350m

削竹式

削竹式

三、水文地质条件

1、地形、地貌

沾益县西平镇地貌以滇东高原丘陵为主，低山、缓丘、。

地势北高南低。

2、气候、气象

施工段地处北回归线以北，属北亚热带季风气候区。

地形复杂，立体气候明显，具有年温差小、日温差大，雨热同季，冬春干冷风大，干、湿季节分明的气候特征。

全年温和，降水充沛，干湿季分明，属低纬度高原季风气候。

年平均气温16.3～18.6℃，极端最高温33.1℃，极端最低温一9.2℃，年日照时数2098小时，日照率47%，全年无霜期255天左右，年均降雨量1002毫米，每年5一10月降水量占全年降水的89%。

3、地层岩性、地质构造

该段地层为泥盆系灰岩、白云岩、砂岩和泥岩，以灰岩为主。

地表大部分覆盖有薄层残坡积层黏土，硬塑状，厚度变化较大，一般2.0~6.0米，局部大于10米。

灰岩为层状构造，钙质胶结，多呈中风化，节理（溶蚀）裂隙较发育，岩体多呈块石状镶嵌结构，强度高，局部斜坡地带出露。

白云岩节理发育，岩体呈碎裂状，强分化敲击易碎，岩芯基本为粗砂状；中风化，岩芯呈角砾~粗砂状。

砂岩、页岩、灰质页岩，节理发育，岩体较破碎，表层风化强烈，属软质岩。

4、地震

路线所经区域构造复杂，新构造运动强烈，地震活动频繁，有记载的地震活动次数较多，1783年沾益发生5级地震，曲靖1494年3月23日发生5.5级地震，1572年发生5级地震，曲靖东北北纬25.36°、东经103°24′于1968年3月4日发生5.0级地震。

据《中国地震动参数区划图》，沿线场地地震动峰值加速度为0.15g，相当于地震烈度7度区，根据交通运输部《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）等有关规定，高速公路上的抗震重点工程可比基本烈度提高一度，按照8度采取抗震措施。

5、水文

所经区域水系上属金沙江水系之牛栏江支流，沿线河流多呈树枝状展布，地表水系发育；地下水埋藏深度、地下水径流强度；岩溶水等十分明显地随地形变化而产生规律性的演变。

6、交通、电力及其他条件

项目所经地区电力设施比较完善，在工程实施时，与电力部门协调好用电事宜，在隧道施工现场、拌和站和预制梁场（附近）设置大功率变压器，做到施工用电与运营期永久用电协调统一，同时，单位自备发电设施，以备不时之需。

区域内主要有沾麻线乡道，运输条件良好。

四、监控量测计划

根据木头坡隧道的地质情况和隧道施工方法，将地质及支护状态观察、地质超前报告、地表下沉量测、小净距段中岩墙土压力、小净距段围岩内位移、小净距段围岩压力、周边位移、拱顶下沉作为施工监控量测必测项目。

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。

项目部成立以项目总工王锋为组长的隧道监控量测小组，由测量队队长时凯、测量队副队长司奇男、测量员王亮、靳泽明及隧道队队长王玉生及副队长薛伟负责具体实施。

组长：

王锋，职责：

总体负责监控量测的技术指导；

副组长：

尚建，职责：

督促量测点位布设、量测频次；

组员：

时凯、司奇男、王亮、靳泽明、隧道队队长王玉生及副队长薛伟，职责：

负责量测点位布设、量测数据采集及分析、反馈数据处理结果。

监控量测作业应根据下图所示的监控流程进行。

五、量测内容与方法

现场监控量测根据围岩条件、工程规模、支护类型和施工方法等来选择测试项目。

具体量测项目和方法下表。

量测项目分为必测项目和选测项目两大类。

必测项目是为了在设计、施工中确保围岩稳定，并通过判断围岩的稳定性来指导设计、施工的经常性量测。

通常这类量测测试方法简单，费用少，可靠性高，但对监控围岩稳定，指导设计施工却起着重要作用。

选测项目应根据设计要求、隧道横断面形状和断面大小、埋深、围岩条件、周边环境条件、支护类型和参数、施工方法等综合选择。

监控量测项目及检测频率表

1、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。

观察频率：

每次爆破后及初期支护后，都必须进行一次工作面观察，并作好客观详尽的记录。

在观察过程中如发现地质条件恶化，初期支护发生异常现象，立即通知施工负责人采取应急措施，并派专人进行不间断观察。

在地质变化不大地段，可每天按一个工作面记录，对已成洞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、长度及深度，喷射混凝土的整体性，防水效果等，以表格和素描形式记录下来。

2、周边位移和拱顶下沉

周边位移量测的目的：

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注时间。

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。

各地段视地质情况，每隔10～30m设一个断面，V级围岩段10～20m设一个量测断面，IV级围岩20～30m设一个量测断面。

量测设备:

用全站仪无尺进行量测或收敛仪

拱顶下沉量测量测目的：

监视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。

量测设备用全站仪无尺进行量测或水准仪。

1）测点布设

净空位移及拱项下沉量测在同一断面进行，拱顶下沉及周边收敛量测测点布置如下

2）量测断面间距及量测频率

根据我国锚喷支护规范中规定，结合本标段木头坡隧道具体情况，确定各级围岩量测断面间距如下表所示。

3、地表下沉量测

量测目的：

Ⅴ—Ⅵ类围岩为软弱破碎岩层，其稳定性差或极差，如果覆盖层厚度又很薄，那么隧道开挖时地表下沉量较大或很大。

为了判定隧道施工的坑道开挖对地面的影响程度和范围，因此有必要进行地表下沉测量。

浅埋隧道开挖时经常引起地表沉陷，量测的目的是了解：

①.地面下沉范围，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。

量测方法：

一般用精密水准仪量测，仪器精度±0.1mm。

测点沿纵向

（隧道中线方向）布置，其间距，当深埋时为20～50m，埋深介于深、浅埋之间时为10～20m，浅埋时为5～10m。

在隧道进出口地段及破碎段埋设断面。

横向间距范围为2～5m，单幅每断面至少布置5个测点，隧道中线附近密些，远离中线处疏些。

测点要在开挖形成的下沉之前埋设，一直测到下沉稳定。

为了在开始下沉前进行量测，要从工作面前方H+h1处或2B处开始量测（H：

埋深，h1：

上半断面高度，B：

隧道开挖宽度）。

量测频率：

开挖面距量测断面前后距离L≤2B时，每日1～2次；2B＜L≤5B时，每日一次；L＞5B时，每周一次。

浅埋隧道洞顶地表下沉量测，应在隧道尚未开挖前就开始进行，借以获得开挖过程中全位移曲线。

全位移值u计算式：

u=u1+u2+u3

u1---未挖到该测点时已发生的位移；

u2---从开挖到该测点到量测时已发生的位移；

u3---实测位移。

地表下沉量测的测点应与净空水平收敛和拱部下沉量测的测点布置在同一横断面上，

4、锚杆轴力

锚杆与围岩间握裹力通过锚杆拉拔试验鉴定,检测频率为锚杆总数量的1%且不少于3根，进行砂浆握裹力，锚杆强度试验。

锚杆拉拔试验通过锚杆拉拔计完成,同批锚杆测得的最小值不小于锚杆设计值的0.9倍，同时同组锚杆拉拔平均值必须大于锚杆设计轴力值。

如不满足上述要求需加密锚杆间距。

破坏性试验锚杆不能作工作锚杆

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。

量测仪器：

主要使用量测锚杆和锚杆抗拔仪。

六、监控量测数据处理、分析及信息反馈

1、量测数据散点图和曲线

量测数据处理分析后，反馈于设计、施工，新奥法就是将监控量测与理论计算相结合的反馈分析计算法，来指导施工及调整施工方法。

现场量测数据处理，即及时绘制位移—时间曲线（或散点图）。

⑴、当位移—时间关系趋于平缓时，就要进行数据处理和回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。

⑵、当位移—时间关系曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时因密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂缓开挖，采取停工加固并进行支护处理。

2、周边位移的分析

隧道围岩周边位移是围岩动态的显著表现，所以现场量测主要以围岩周边位移作为围岩稳定性评价及围岩稳定状态判断的标准。

数据分析的方法采用一元线性和非线性回归分析。

以下为回归分析函数：

u=alg（1+t）u=a+b/lg（1+t）

式中：

a、b——回归常数；

t——初读数后的时间（d）；

u——位移值（mm）。

3、锚杆轴力量测数据分析

锚杆轴向力是检验锚杆效果与锚杆强度的依据，根据锚杆极限抗拉强度与锚杆应力的比值K（锚杆安全系数）即能作出判断。

锚杆轴力越大，则K值越小。

当锚杆中某段最小的K值稍大于1时也是合理的，但即使出现局部段K值稍大于1，一般亦不会拉断，因为钢材有较大的延性。

4、浅埋隧道地表下沉分析

若量测结果表明地表下沉量较大，或出现增加的趋势，则应采取加强支护和调整施工措施，可适当加喷混凝土，增加锚杆、加挂钢筋网、加钢支撑、超前支护、或缩短开挖循环进尺、提前封闭仰拱、预注浆加固围岩等。

5、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，加强初期支护系统。

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。

6、信息反馈及指导施工

在信息化施工中，监测后及时对各种监测数据进行整理分析，判断其稳定性，并及时反馈到施工中指导施工。

1）、隧道周边允许位移值的制定

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

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。

监测管理表

管理等级

管理位移

施工状态

Ⅲ

U＜Uo/3

可正常施工

Ⅱ

（Uo/3）≤U≤（2Uo/3）

应考虑加强监测

Ⅰ

U＞（2Uo/3）

应采取特殊措施

注：

U—实测位移值；Uo—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，全部监测数据均有计算机管理，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：

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，系指在隧道开挖后，根据施工信息，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

A.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5m的同类围岩地段。

B.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。

按修正后的参数进行开挖的地段，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时，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、仰拱及早封闭等，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、围岩类别比预计的要差；

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；

E.稳定性特征出现异常状态。

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，达到施作二次衬砌的指标；

C.初期支护全部施作完毕，位移量远小于规定允许位移值。

监控量测与信息反馈程序框图

七、初期支护监测结果异常的处理及施作二次衬砌的条件

1、隧道监控量测结果出现异常时，按以下方法处理：

⑴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。

⑵如果是由于偏压引起的，复喷砼，加设锚杆。

⑶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。

2、施工二次衬砌的条件

⑴、各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定；

⑵、已经产生的各项位移已达预计总位移量的80%---90%；

⑶、周边位移速率小于0.15mm/d，或者拱顶下沉速率小于0.1mm/d.

在隧道施工阶段，使用各种量测仪表和工具，对围岩变化情况及支护结构的工作状态进行测量，监控量测工作必须坚持每日按时进行，作好原始记录；量测的数据要及时分析处理；根据量测数据分析的结果，随时采取支护加固和施工方案的调整。

及时提供了围岩稳定程度和支护结构可靠性的安全信息，预见事故和险情，作为调整和修改支护设计的依据，并在复合式衬砌中，依据测量结果确定二次衬砌施工的时间。

八、监控量测质量及安全保证措施

1、质量保证措施

（1）将监测管理及监测实施计划纳入施工生产计划中，作为一个重要的施工工序来抓，并保证监测有确定的时间和空间。

通过成立监控量测小组，具体负责各项监测工作的落实。

（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，并将其纳入工程的施工进度控制计划。

（3）施工监测紧密结合施工步骤，监控每一步施工步骤对周围环境、围岩、支护结构、变形的影响，据此优化施工方案。

（4）积极配合监理、设计单位做好对监测工作的检查、监督和指导，及时向监理、设计单位报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录，工程完成后，根据监测资料整理出标段的监测分析报告纳入竣工资料中。

（5）量测人员要相对固定，保证数据资料的连续性。

量测仪器专人使用、专业机构保养、专业机构校验。

（6）测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作，及时进行资料整理及信息反馈。

2、安全保证措施

（1）安全监测预报

采用地质超前和工程类比相结合的方法，对各项数据资料进行综合分析，从而对工程的不同位置的稳定性进行分区分类。

（2）安全监测反馈

a、反馈优化设计

根据观察和监控量测结果，调整修改支护参数，使之符合工程实际。

b、反馈指导施工

在安全预警和安全警戒阶段，根据监控量测数据和观察资料，对施工项目、支护参数及工序进行调整修改。

正常监控阶段对施工设计方案进行优化调整，减少支护，提高工效，简化施工工艺和施工方法，变更简化支护参数。

对地表的安全监控及防护措施反馈，确保地表稳定、安全。

c、监控量测人员必须按下列要求工作

①监控量测人员上岗要戴安全帽，持上岗证作业。

②监控量测人员在作业时要集中精力工作，不得接打电话，不得和无关人员闲聊，不得嬉戏打闹。

③监控量测人员在危险作业区要佩戴安全带、绝缘鞋等安全设备，确保人身安全。

④监控量测人员不得在大型机械旁边及其他没有防护的区域作业。

⑤监控量测人员在作业时测量仪器不得离人，不得违规操作造成仪器损伤。

3、应急措施

1、在监测过程中发现异常现象，立即复测核实，增加监测频率。

2、及时反馈施工管理部门和报送监理及设计部门，发出警戒报告，分析原因，并立即采取相应措施。

3、切实做到监测指导施工，施工以监测理论数据为指导。