1、吉林援建垭口山隧道 01 标段监控量测施工方案山西路桥集团有限公司吉林援建垭口山隧道 01 标项目经理部2009.12.18垭口山隧道 01 标段监控量测施工方案一、工程概况及特点一、工程概况黑水县垭口山隧道主体工程位于四川省黑水县省道 302 线,吉林援建垭口山隧道 01标段,是一座单洞两车道对向行车二级公路标准的隧道。我标段的隧道起讫桩号为：K0953K2100,总长度为 1147 米,其中洞门段长 13 米,明洞长 8 米,隧洞有效净宽9 米,有效净高 5 米,洞口采用削竹式洞门（接遮阳棚） 。 现场监控量测是新奥法施工的三大要素之一，是复合式衬砌设计、施工的核心技术。通过施工现场监控量
2、测监视围岩变化，掌握支护结构在施工过程的力学状态和稳定程度，确保施工安全,并确定二次衬砌和仰拱施作时机，了解和掌握围岩变化规律， 评价和修改支护参数及施工方法。为最终稳定时间等提供信息依据，并为以后设计、施工积累资料。因本隧道开挖断面大，必须加强围岩及支护的施工监控量测工作，并贯穿于施工全过程。二、监控量测的目的和任务1、监控围岩力学形态的变化和规律，指导施工作业和管理，合理安排隧道施工程序，确保施工安全；2、通过施 工 现 场 监 控 量 测 监 视 围 岩 变 化 ， 通过对量测数据的分析，掌握围岩和支护结 构 在 施 工 过 程 中 的 力 学 状 态 和 稳 定 程 度 ， 调整支护参
3、数、最大预留变形量，确定仰拱、二次衬砌合理施作时间，制定相关施工方案和措施，并判定施工方法是否有效。3、监视险情，作出工程预报，确定施工对策和措施，以确保安全施工。三、垭口山隧道监控量测组织机构成立监控量测小组，配备 3 名专职人员，并由现场其他技术人员辅助，垭口山隧道进口 施工将 由隧道 监控量测小组包括负责现场施工技术的人员。在开工作前必须进行人员培训，学习有关地质知识，量测仪器的使用以及 八项目机制，其机构人员如下：组 长：骆勇 副组长：朱高峰 、张小亮组 员：江代鹏 四、监控量测项目、内容及方法1、量测项目根据垭口山隧道设计图纸第一册中垭口山隧道设计说明，确定垭口山隧道量测必测项目为:
4、洞内、外观察、地表下沉、净空水平收敛、拱顶下沉量。必要时在隧底增设隧底隆起量测项目。根据特殊情况可增设选测项目：详见垭口山隧道现场监控量测项目、内容及方法表2、 量 测 内 容 与 方 法 量 测 内 容 与 方 法 ： 见 垭口山隧道现场监控量测项目、内容及方法表 开 挖 、 爆 破 后 立 即 进 行 工 程 地 质 、 水 文 地 质 状 况 的 观 察 和 记 录 ， 并 进 行 地质 描 述 ， 地 质 变 化 处 、 重 要 地 段 要 作 好 照 片 记 载 和 量 测 记 录 。 初 期 支 护 完 成 后 ， 进行 喷 层 表 面 的 观 察 和 记 录 ， 对 裂 缝 进
5、行 描 述 。 隧 道 开 挖 后 及 时 进 行 围 岩 、 初 期 支 护 的 周 边 位 移 量 测 、 拱 顶 下 沉 量 测 ，仰 拱 底 隆 起 ,钢 拱 架 、 锚 杆 按 规 定 取 样 频 率 进 行 抗 拔 力 、 内 力 试 验 、 检 测 ， 如 围 岩收 敛 变 化 较 大 则 对 V、 级 围 岩 体 内 位 移 量 测 ， 对 钢 支 撑 进 行 内 力 量 测 ， 对 覆 盖 层厚 度 小 于 40m 的 V、 级 围 岩 进 行 围 岩 压 力 及 两 层 支 护 间 的 压 力 量 测 。 测 量 部 位 、 测 点 布 置 ， 根 据 地 质 条 件 、
6、量 测 项 目 、 施 工 方 法 结 合 规 范 要 求 确定 。 详 见 “隧 道 施 工 监 控 量 测 测 点 布 置 图 ”。 测 点 距 开 挖 面 2m 范 围 内 尽 早 布 设 ， 在开挖后 8h 内，最长不超过 12h，且在下次开挖、爆破前测取初读数。测点测试频率根据围岩和支护的位移速度及距开挖面的距离而定。垭口山隧道现场监控量测项目、内容及方法表 表一五、必测项目量测仪器设备垭口山隧道监控量测必测项目所用仪器设备见下表。垭口山隧道监控量测仪器设备一览表 表二序号 仪器 型号 测试精度 单位 数量 备注1 水准仪 1mm 台 22 钢尺 把 23 塔尺 把 24 收敛仪 0
7、.1mm 台 1六 、 监 控 量 测 流 程项目名称 方法及工具 布 置 精度地质和支护状况观察岩性、结构面产状及支护裂隙观察开挖后及初期支护前进行水平净空收敛 ZW 型收敛计 见表 3 0.1mm拱顶下沉 水准仪、钢尺 见表 3 1mm地表下沉 水准仪、水准尺浅埋、洞口，每 1020m 一个断面，每断面 3B 范围内至少 7 个测点。1mm必测项目隧底隆起量 水准仪、水准尺 见表 3 1mm围岩内部位移洞内钻孔安设单点、多点式位移计每 30100m 一个断面，每断面 5 个测点0.1mm钢拱架、锚杆内力量测各类电测应力计 每一级围岩段选一组，每组 35 根 0.1Mpa选测项目二次衬砌压应
8、力量测 压力盒 每级围岩段选一组，每组 25 个点 0.01Mpa开挖监控量测围岩、支护结构观测 围岩、支护结构位移、应变量测指标体系 综合判断分析变形正常变形异常调整施工程序、修改支护参数应急措施七、隧道监控量测的方法及要求1、洞内、外观察洞外观察重点为洞口段、洞身浅埋段、山间洼地、岩堆、破碎带、岩溶漏斗区域及偏压洞口段的地表开裂、下沉和隧道洞口边、仰坡的稳定状态、地表渗、流水等情况，并做好详细记录。洞内观测分为开挖工作面观测和初期支护状态观测两部分。开挖观测应在每次开挖后进行，地质情况变化不大时，可每天进行一次。对初期支护的观测也应每天至少进行二次。对开挖面的观察应在每次开挖后初喷混凝土之
9、前进行，重点观察记录工作面的工程地质与水文情况，对复杂地段，还必须积累影像资料，作为分析地质变化的依据之一，初期支护观察必须包括混凝土观察、喷混凝土观察、已成形支护观察、锚杆及钢支撑的变形状况，并以此判定初期支护、二次衬砌的可靠性和围岩稳定性。2、地质素描地质素描内容：当地质情况发生变化时根据地质素描预测开挖前面前方围岩地质状况，以便考虑选择施工方案、调整施工措施，其包括：岩性：岩石名称、颜色、结构、构造、矿物成分和风化程度。断层：位置、产状、断层破碎带宽度及构造类型、断层性质、与其它断裂的关系、派生节理产状、密度及充填物，上下盘派生节理发育特点。贯穿性节理：产状、密度、宽度、延伸情况、节理面
10、特征、出露位置。岩脉：岩性、出露位置、宽度、接触关系、破碎情况、风化程度。地下水：出水点位置、与断层和节理关系、出水状态（滴、流、涌） 、水味、水色、水温、水质、出水点附近有无沉淀物。地应力：标志地应力大小的地质现象（岩爆、大变形、岩块松动等）及其发生部位必须详细记录。地质素描要求：素描记录应图文并茂，能准确的显示出结构面距拱顶、边墙和隧道中心的位置。地质素描必须在现场进行，不得根据回忆绘制和编写。结构面产状的走向、倾向采用象限记录。对于产状变化大的点进行量测，一组或一条大的结构面应选 23 个有代表性的点进行量测，以其平均值或最不利者进行预报。现场记录草图的比例、图例和用语要统一。2、地表下
11、沉量测地表下沉量测应在开挖工作面前方，隧道埋深与开挖高度之和处开始，直到衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。地表下沉量测断面与隧道内的量测处于同一横断面，测点布置依据：根据垭口山隧道进口段埋深和公路隧道施工规范中地表下沉必测埋深小于 2 倍隧道开挖宽度的规定及监测范围应在隧道开挖影响范围之外,地表下沉范围计算公式如下: D=B+2*h*tg(45-/2)式中 D开挖影响范围 m；B隧道开挖宽度，取 13. 00m；h隧道开挖高度，取 11.00m；围岩内摩擦角，取 33。D=13.00+2*11.00*tg(45-33/2)=20.48(m)本隧道地表下沉量测布置:以 K0974K1140 段为
12、重点,在垂直于隧道中线方向在洞口地表间隔 510m 布置 917 条测线，每条测线在隧道中线及两侧间距分别为2M、4M、5M 布设,（详：附图（一）图 1）共 17 个测点，第 110 测线里程为: K0974 K1020、长 46 米,属于 V 级围岩浅埋段, 第 1035 测线里程为K1020K1140 长 120 米、属于 V 级围岩浅埋段, 测线与洞内收敛、拱顶下沉、仰拱底隆起 量测断面里程对应。测量方法及频率：采用光学水准仪、塔尺配合测量地表沉降。量测频率见表 3，每个断面均绘制下沉时间曲线。3、净空水平收敛量测测点布置：根据 设计图纸净空水平收敛监控量测设计，各围岩量测断面间距为：
13、，IV 级围岩 1520m，V 级围岩 5 m。特殊地段围岩量测断面应加密（控制在 25 米）,测点应紧靠工作面尽快埋设，尽早量测。安设在距工作面 2m 范围内，在开挖后 8h 内，最长不超过 12h，且在下次开挖或爆破前测取初读数。垭口山隧道净空水平收敛测点布设里程见表三。测点设置:初期支护施做后，用风钻凿 40mm、深 200mm 的孔，用锚固剂填满再插入带弯钩的钢筋测点固定杆，尽量使同一断面两测点的固定方向在同一直线上，待凝固后即可进行量测工作。量测方法及频率：采用收敛计监测，频率见表三。基线在横断面上的布置见下图。对于三台阶七步断面法施工，水平收敛监控量测在起拱线上 2.5 米和下 1
14、.5 米处设二条基线、拱顶设一下沉 监控点、仰拱底部设一隆起监控点 如 附图（一）21 所示。4、拱顶下沉量测测点布置:拱顶下沉量测测点和净空水平收敛量测断面布置在相应里程处，即二者布设量测断面里程一致，见上图。其测点沿隧道拱中布置，当遇到其它障碍时，可适当移动位置。和围岩收敛量测一样，测点安设在距工作面 2m 范围内，在开挖后 8h 内，最长不超过 12h，且在下次开挖或爆破前测取初读数。测点设置:拱顶下沉观测点用风钻打眼埋设好固定杆，并在外露杆头设挂钩。测点大小适中，如过小测量时不容易找到，如过大爆破时容易打烂。支护结构施工时要注意保护观测点，一旦发现测点被埋或损毁，要尽快重新设置，保证量
15、测数据不中断。八隧道监控量测频率及变形管理等级1、量测频率各量测项目量测频率根据位移速度和量测断面距开挖面距离，分别按表三 和表四 确定，净空水平收敛和拱顶下沉量测采用相同的量测频率。表三 量测频率表（按位移速度及位移速度）变形速度（mm/d） 量测断面距开挖断面距离 量测频率5 1B 2 次/d15 （12）B 1 次/d0.20.5 （25）B 1 次/d0.2 5B 1 次/周2、变形管理等级监测人员根据工程的实际情况，制定出变形等级管理标准指导施工，变形等级可参考下表：表四 变形管理等级表等级管理 管理位移 施工动态 0 n/3 可正常施工 n/3 02 n /3 应加强支护 02 n
16、 /3 应采取特殊措施表中：n允许变位值，0实测变位值n 的确定考虑围岩类别、隧道埋置深度等因素并结合现场条件选择。1 隧道施工时, 拱顶下沉 V、级围岩 n 取 0.50, 级围岩 n 取 0.20 ,级围岩 n 取 0.07。水平收敛 V、级围岩 n 取 2.50, 级围岩 n 取 1.00 , 级围岩 n 取 0.50.选择好管理等级标准和允许变位值后，可根据下列框图进行信息管理。九、量测数据的处理与反馈每次量测后及时对现场量测数据进行处理，并绘制时态曲线和空间关系曲线。1.当位移时间曲线趋于平缓时，进行数据处理、回归分析，推算最终位移和掌握位移变化规律。保持隧道周边任意点的相对位移值或
17、回归分析推算的总相对位移值均小于允许相对位移表所列数值。2.当位移时间曲线出现反弯点时，表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时增加量测频率、密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖，研究对策。3.当位移速率无明显下降，而此时实测位移值已接近表列数值，或喷层表面出现明显裂缝时，立即采取补强措施，并调整原支护设计参数或开挖方法。二次衬砌施做在满足下列要求时进行：1.各测试项目的位移速率明显收敛、围岩基本稳定；2.已产生的各项位移已达到预计总位移量的 80%90%；3.周边位移速率小于 0.10.2mm/d，或拱顶下沉速率小于 0.070.15mm/d。在正常情况下，每天将有关量测资料反馈到监理、设
18、计单位，如发现异常情况，是 不安全是否否否监测结果是否超过级管理是否超过级管理是否超过管理继续施工暂停施工 采取特殊措施综合判断是否安全加强支护监控量测信息管理框图应在 2 小时内通知监理、设计单位，遇重大、紧急情况同时报总指。对设计单位根据量测情况要求采取的施工措施，认真落实，也可向监理单位提出召开三方会议研究确认。十、监控量测管理1量测人员职责 负责量测计划安排 负责量测资料整理。 及时向总工汇报隧道洞内围岩稳定状态，并定期提出围岩稳定性和支护可靠性的书面报告 当量测结果出现危险信息时，应立即向总工汇报，并积极协助施工人员进行紧急处理。2、 测前准备工作 检查仪表准备数量、质量，设备是否完
19、好，如发现问题应及时修理、更换或补充。 检查测点是否松动或人为损坏确认测点状态良好时方可进行量测。3量测过程要求 按各项目量测的操作规程安装好仪器、仪表，每一测点测读三次，三次读数相差不大时，可取算术平均值作为观测值。若读数相差太大，应检查仪器安装是否正确，测点是否松动。 每次测试时都要作好记录，并记录环境温度、掘进里程以及施工情况等，并保持原记录的准确性。 在现场进行粗略的计算，若发现围岩与支护变形较大时，应及时通知现场施工负责人。 测试完毕作好仪器的保养和保管工作。4量测资料的整理 对现场量测资料应认真检查、审核和计算，每次量测结束后，应在两小时内进行资料的整理工作。 及时将量测资料填入有关图表，以便了解量测数据的变化规律，便于各量测围岩的稳定进行判断。5、数据结果上报程序1、现场监控量测小组负责每天下午 5 点前向驻地监理、项目部领导、专项负责的工程师上报当天的量测日报表。 并每周日向监理上报本周的量测周报表（含原始记录复印表） 。2、所报资料要求内容齐全、数据准确、打印清晰、签认有效（观测人、记录人、复核人、技术主管均应签字确认） ，上报及时。山西路桥集团有限公司吉林援建垭口山隧道 01 标项目经理部2009.12.18附图（一）
