1、隧道围岩监控量测实施方案1 编制依据、目的及范围1.1 编制依据1.2 公路工程质量检验评定标准 JTG F80/1-20041.3 公路隧道施工技术规范JTG F60-20093）商洛市南环路市政工程隧道工程设计图5）本标段施工组织设计6）类似工程的施工经验1.4 编制目的1）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，把握施工过程中结构所处的安全状态，判断围岩的稳定性、支护、衬砌的可靠性，确保施工安全及结构的长期稳定性；2）用现场实测的结果弥补理论分析过程中存在的不足，并把监测结果反馈设计，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，验证支护结构效果，确认支护
2、参数和施工方法的准确性或为支护参数和施工方法提供依据；3）通过监控量测对施工中可能出现的事故和险情进行预报，以便及时采取措施，防患于未然；4）通过监控量测，判断初期支护稳定性，确定二次衬砌合理的施做时间；5）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施工方法本身的发展提供借鉴，依据和指导作用，积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据。1.5 编制范围适用于商洛市南环路市政工程龟山隧道（XK0+629-XK1+360/ DK0+60 DK1+385 隧道围岩监控量测的实施。2 设计概况2.1 工程概况商洛市市区环城南线西段隧道工程为新建道路，起点为环
3、南路设计桩号K0+652.335,沿天士力公司围墙向北跨越南秦河后进入小白沟，向东穿越龟山，从龟山北侧的蟒龙峪穿出山体，沿着五四村与老虎岭山脚，最后接至北新街，路线全长 4044.027m,双向六车道城市主干道，设计时速 50公里。路基宽46米，分离式路基宽 23米设计采用双向六车道技术标准，设计车速50km/h,设计汽车荷载为公路-I级，单幅 路基宽度为23m,全幅路基宽度为46m本合同段内有龟山隧道，为本合同段重难点控制工程。具体隧道情况见下页表：表2-1 隧道表序 号隧道 名称起讫里程长度（成围岩级别工程地质 概况IV级V级1龟山东线DK0+60人DK1+385781466280残积土、
4、强风化砂砾隧道西线XK0+629HXK1+360731240456岩、中风化砂砾岩2.2 主要技术标准第2节主要技术指标序号技术指标名称单位指标值1公路等级城市主干道2设计车速公里/小时503车道数双向6车道整体式米464路基宽度分离式米235行车道宽度米2*3*3.56隧道净宽米14.007停车视距米608设计荷载公路一I级9桥涵设计洪水频率其他1/10010平曲线一般最小半径米/处120/111最大纵坡%/处3/112最小坡长米/处90/12.3 地层岩性龟山地貌单元属秦岭中低山，海拔高度750870ml相对高差50 160m,总体东低西高，山势呈“一”字型, 长方形展开，东西长，南北窄，
5、地势相对教陡，平均陡坡35o左右，既有山的险峻，又有丘陵的小落差风貌。隧道区位于构造、剥蚀低山区，除少量薄层残坡积外，大部分基岩裸露，岩体风化强烈，洞室围岩大部分为强风化中风化岩体，完整性较差，围岩级别较低。隧道隧址区地层岩性描述如下:第 层 ，种植土（Q4MI） ，褐黄色，松散，稍湿，主要以粉质粘土为主，内含有砂土、植物根及虫孔等。成份复杂，结构杂乱，土质不均匀，工程性质较差。粉质粘土透镜体（Q3e1+d1）,粉质粘土（Qe1+d1）,褐黄色，可塑硬塑，层状结构，土质较纯净但含有少量植物根须。土面较光滑，稍有光泽，中高干强度，摇震反应慢无，韧性等级为中等。工程性质较好，次层的 fa0 =17
6、0kpa。第 层残积土（Q3e1+d1） ，灰黄色，为基岩风化后的产物，组织结构全部风化，已风化成土状，局部含有粒径大于20mm的颗粒。锹镐易挖掘，干钻易钻进，具可塑性。工程性质较好，此层的 f a0 =180kpa。第层，强风化砂砾岩（E）,砂砾岩为含砾中粗粒砂状结构，块状构造，砾石呈角砾状，成份为石英岩、花岗岩等。主要为钙铁质及泥质胶结，胶结程度较好，岩芯风化强烈，多呈碎块状及短柱状。工程性质较好，此层的 fa0 =310kpa。第层，中风化砂砾岩（E）,砂砾岩为含砾中粗粒砂状结构，块状构造，砾石呈角砾状，成份为石英岩、花岗岩等。主要为钙铁质及泥质胶结，胶结程度较好，岩芯风化强烈，多呈短柱
7、状及长柱状。工程性质较好，此层的 fa0 =400kpa。2.4 隧道洞口段及洞口边坡稳定性评价洞口段地下水埋藏较深，洞口位于地下水位以上，洞口设计标高较高，位于丹江河支流柳家沟河最高洪水线以上，地表水对洞口影响较小，但大气降水形成的坡面散流对坡面有一定冲刷，须采取截排水措施。隧道洞口位于第三系砂岩的低山及其斜坡上，洞口处山体坡脚较陡，基岩出露，风华强烈， 。从现场调查看洞口山坡目前较稳定，但在洞口施工开挖后，会形成陡直临空面，上部地层在雨季易接收大气降水向下垂直入渗，软化上部土体，降低其强度，并加大覆土体的重量，可能使上部土体下滑，埋没洞口，施工时应采取管棚护体、明洞等防御措施，确保施工及运
8、营安全。3监控量测项目及方法3.1 监控量测项目及要求根据本隧道工程特点、规模大小和设计要求选定洞内、 外观察；净空变化；拱顶下沉；表沉降作为必测项目；作为隧道工程应进行的日常监控量测项目， 如下表。表3-1监控量测项目项目名称方法及工具测试时间115 天16 天 1 个月13个 月3个月 以上应 测 项 目地质及支 护状态观 察岩性、结构面产状及 支护裂缝观测和描 述，地质罗盘全长度开挖后及初 期支护后每次开挖后及初期支护后周边位移收敛仪每1060米一个断 面每断面23对测点12次/天1次/2 天12 次/ 周13 次/ 月拱顶卜沉水平仪、水准尺每1060米一个断 面12次/天1次/2 天1
9、2 次/ 周13 次/ 月地表卜沉紧密水准仪洞室中心线上与洞 轴线正父平囿的一 定范围1次/12天锚杆轴力锚杆测力仪没代表地段210 个断面1次/天1次/2 天12 次/ 周13 次/ 月3.2 监控量测施工工艺图3-2监控量测施工工艺流程图3.3 监控量测方法3.3.1 洞内、外观察施工过程中应进行洞内、外观察。洞内观察可分开挖工作面观察和已施工地段观察两 部分。开挖工作面观察应在每次开挖后进行，及时绘制开挖工作面地质素描图、数码 成像，填写开挖工作面地质状况记录表，并于勘察资料进行对比。已施工地段观察应 记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形和二次衬砌等的工作状态。洞外观察重点在洞口段 和洞身浅埋
10、段，记录地表开裂、地表变形、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等, 同时还应对地面建（构）筑物进行观察。3.3.2 变形监控量测61）净空变化量测采用收敛计或全站仪进行。采用收敛计量测时，测点采用钻孔预 埋；采用全站仪量测时，测点采用膜片式回复反射器作为测点靶标， 靶标附在预埋件上, 量测方法包括自由设站和固定设站两种。2）拱顶下沉量测采用精密水准仪和钿钢挂尺进行或全站仪进行。在隧道拱顶轴线 附近钻孔预埋测点。3）地表沉降监控量测采用精密水准仪、钿钢尺进行，基准点应设置在地表沉降影 响范围之外。测点采用地表钻孔埋设，测点四周用水泥砂浆固定。4监控量测操作要求4.1 监控量测断面及测点布置原则1
11、）地表沉降位于IVV级围岩中且覆盖厚度小于 40m的隧道洞口、洞身段，应进行地表沉降 量测，地表下沉观测点按普通水准基点埋设。浅埋隧道地表沉降点应在隧道开挖前，边 仰坡喷锚后布设，地表沉降测点和隧道内测点应尽量布置在同一断面里程。地表沉降测 点纵向间距按下页表的要求布置。表4-1地表沉降测点纵向间距隧道埋深与开挖宽度纵向测点间距（m）2bvhov2.5b20 50bho 2b10 20ho量测频率(01) b2次/d(1 2) b1次/d(25) b1次/23d5b1 次/7d注：b一隧道开挖宽度。表4-6按位移速度确定的监控量测频率位移速度（mm/d）量测频率52次/d151次/d0.5 1
12、1次/23d0.2 0.51 次/3d0.21 次/7d4.3 监控量测控制基准1）周边允许相对位移值（。%表4-7周边允许相对位移值（衿相对位移值围岩级别埋深h(m)h5050h300300 hV0.20 0.500.40 2.001.80 3.00IV0.10 0.300.20 0.800.70 1.20出一0.03 0.100.08 0.400.30 0.60注：本表适用于复合式衬砌的初期支护，硬质围岩隧道取表中较小值，软质围岩隧道取表中较大值。表列数值可在施工中通过实测资料积累作适当修正。 拱脚水平相对净空变化指两侧拱脚测点间净空水平变化值与其开挖宽度之比；拱顶相对下沉指拱顶卜沉值与原
13、拱顶至隧底高度减去隧道卜沉值之比。 墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化值乘以1.11.2后采用。2）测点距开挖面距离的控制基准表4-8 位移控制基准类别距开挖面1b (Ub)距开挖面2b (U2b)距开挖图较远允许值65%U090%U0100%U注:b为隧道开挖宽度，U。为极限相对位移值。5监控量测实施与管理5.1 管理小组及实施人员为了切实抓好本标段隧道围岩监控量测工作，成立项目经理部隧道围岩监控量测实施管理小组，如下表：表5-1监控量测实施管理小组序号姓名职务职责管段任务1薛晓威项目部总工1总体负责一龟山隧道2李小会工程部长技术负责、检查指导龟山隧道4李宏飞技术贝 ：数据采
14、集分析r 龟山隧道5黄纯飞技术贝数据采集分析龟山隧道5.2 监控量测设备为满足本项目隧道工程监控量测需要，拟投入以下监控量测设备，并根据工程需要 及时调整，监控量测设备配置情况如下表中所示。表5-1监控量测设备序号设备名称单位数量监控量测项目备注1水准仪台2地表沉降、拱顶卜沉配套锢钢尺2全站仪台1净空收敛、拱顶卜凯3收敛仪台1净空收敛4数码相机台1洞、内外观察6监控量测数据分析与应用1.1 数据分析主要内容监控量测数据分析主要内容包括：根据量测值绘制时态曲线；选择回归曲线， 预测最终值，并与控制基准进行比较；对支护及围岩状态、工法、工序进行评价； 及时反馈评价结论，并提出相应工程对策建议。1.
15、2 数据分析主要方法监控量测数据分析处理主要采用回归分析法，拟采用双曲函数模型或采用专用软件分析。双曲函数模型如下：u= t/(A+Bt)式中u-变形值；A、B-回归系数；t-测点的观测时间(d)1.3 数据处理分析要求1）施工时应按时准确的进行现场监控测量，在对量测数据进行分析处理与必要的 计算后，给出曲线，根据所绘曲线的变化情况与趋势，判定围岩的稳定性，及时预报险 情，确定施工时应采取的措施，为修正和确定隧道初期支护参数、二次衬砌施工时间提 供参考依据。2）对初期的时态曲线进行回归分析，预测可能出现的最大值和变化速度，建立最 大日变形量和累计变形量的风险预警机制。3）当数据出现异常时，及时
16、分析原因，拟定支护加固措施，并当天报告建设、设 计、监理单位，以便及时制定针对施工方案。4）当隧道喷射混凝土出现大量的明显裂缝或隧道支护表面任何实测收敛值已达到 到表4-7允许的70%且收敛速度无明显下降时，应及时根据实测值由回归方程推算最 终的位移值，若最终位移值接近或超过表 4-7的允许相对位移值时，应及时采取补强初 期支护的措施，并改变施工方法。1.4 变形管理等级监控量测实施三级管理，三级管理可通过极限位移值、位移速度、位移速度变化率 综合考虑，一旦达到I级管理状态，应立即停止学子面掘进，及时分析原因，采取处理 措施，确保施工安全。1）通过极限位移值管理主要根据测点的累计位移值 U、测
17、点距开挖面的距离来判定，如下表所示。表6-1 位移管理等级等级管理距开挖面1b距开挖面2b采取措施IIIUv U1b/3U L2b/3可减少监测频率，继续施工IIU1b/3 & Ul 2Uib/3U2b/3 & Ul 2U1b/3Ul 2U2b/3加强监测频率，暂停掘进施工注：U为实测位移值2）通过位移速度管理III级：净空变化速度小于0.2mm/d,拱顶下沉速度小于0.15mm/d,围岩基本达到 稳定。可正常施工。II级：净空变化速度在0.2mm/d1.0mm/d之间，应加强监控量测频率。加强支护措施I级：净空变速度持续大于1.0mm/d （或位移累计达到100mm时，围岩处于急剧变 形状态
18、。应立即停止掘进施工，分析原因，采取处理措施。3）通过位移速度变化率来管理III级：当围岩位移速速度不断下降时（du2/d2t 0）,围岩进入危险状态，必须立即停 止掘进，加强支护。1.5 二衬施做时间确定深埋段二次衬砌横筑混凝土施工应在围岩和初期支护变形基本稳定， 并具备以下条件时施作：1）隧道周边位移速率有明显减缓趋势；2）水平收敛（拱脚附近）速度小时 0.15mm/d,或拱顶位移速度小于0.1mm/d;3）施作二次衬砌前的收敛量已达到总收缩量的80%-90%4）初期支护表面无再发展的明显裂缝。当不能满足上述条件，围岩变化无收敛趋势时，必须采取措施，使初期支护基本稳定后，才可施作二次衬砌，
19、或者根据要求采用加强衬砌，及施工。7 质量保证措施1）成立监控量测质量管理小组，在施工过程中将监控量测纳入正常施工工序组织管理。2）量测仪器设备在使用前和使用过程中必须进行定期的检查、校对和率定。3）初读数应在开挖后12h 内读取，最迟不得超过24h ，而且在下一循环开挖前，应完成初期变形值的读数。 。4）测点第一次应安设在距离开挖学子面0.52m范围内，且不大于一个循环进尺，并细心保护，不受下一循环爆破的破坏。5）测点应在喷砼后打孔预埋，测点布置时应避开钢架和脱空回填处，并保证测点打入围岩，不得将测点焊接在钢架上。6）监控量测数据必须按照规定的频率连续、不间断采集。为提高观测数据的准确性，减
20、少误差，监测务必做到四固定：固定观测与录入人员、固定监测仪器、固定测量方式与线路、固定测量水准基点和工作基点，使监测工作在基本相同的情况下完成。7）监控量测时与录入人员应有高度的责任感，实事求是开展工作，严禁弄虚作假，确保数据的真实性。8）对监控量测的数据要按“四及时”的原则进行分析和处理，即 “观测数据及时录入、监测及时预分析、对异常数据应及时查找原因、对异常监测点及时复测” 。9）监控量测资料已作为竣工文件之一，因此，施工过程中应根据建设单位要求，加强资料收集、整理工作。8 安全保证措施1）监控量测人员必须经过隧道施工安全教育培训，掌握安全操作技术和安全生产基本知识。进洞前必须正确佩戴安全帽等劳动保护用品。2）监控量测实施时配备安全员，在量测过程中设有安全岗，协调指挥洞内车辆运输交通。3） 监控量测作业区域照明的光照度必须满足数据采集和作业人员安全操作的需要。4）隧道内观察应在开挖工作面和已施工地段分别进行，随时观察掌子面、初期支护的工作状态。5）监控量测使用的作业台架、升降梯等必须安设牢固，作业时操作人员必须系安全带。6）在安装量测仪器或进行钻孔时，发现岩壁松软、掉块或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异常情况时，必须停止钻进，立即上报有关部门。
