雷公石隧道監(jiān)控量測分析總結(jié)

1、湘桂鐵路永州至柳州擴能改造工程XG-1標(biāo)雷公石隧道監(jiān)控量測分析總結(jié)中國中鐵編制： 審核： 中鐵五局湘桂鐵路擴改工程標(biāo)指揮部二九年十二月湘桂鐵路雷公石隧道監(jiān)控量測分析總結(jié)李素谷 谷湘泉（中鐵五局湘桂一標(biāo)第一項目部）摘 要:目前鐵路隧道的設(shè)計理念是：安全、環(huán)保，盡可能少的破壞原始地貌，隧道一般遵循“早進晚出”，所以隧道的進口和出口埋深都比較淺。為保證工程的安全進行，質(zhì)量可靠，監(jiān)控量測是施工中重要的一個工作。本文闡述了京滬高速鐵路三標(biāo)段金牛山隧道監(jiān)控量測的施測方法，掌握圍巖動態(tài)和支護工作狀態(tài)，綜合分析監(jiān)控量測，從而及時調(diào)整隧道的支護方案，保證圍巖穩(wěn)定和施工安全。關(guān)鍵詞:監(jiān)控量測、拱頂沉降、水平收斂、

2、地表沉降、全站儀、電子水準(zhǔn)儀、非接觸測量1 工程概況雷公石隧道位于湖南省東安縣境內(nèi)，隧道長為358m，隧道內(nèi)為5.8下坡。隧道開挖半徑為7.06m、凈空高為11.91m，處于丘陵緩坡地帶，地形起伏較大，圍巖大部分為、類弱風(fēng)化圍巖。隧道進口的最小埋深只有2.1m，由于隧道的進口和出口埋深較淺，所以在進口和出口45m施工范圍內(nèi)采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。 2 監(jiān)控量測的目的由于雷公石隧道圍巖復(fù)雜，為保證施工安全及結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性，監(jiān)控量測工作非常必要。在隧道施工過程中，用現(xiàn)場量測的數(shù)據(jù)對圍巖支護體系的穩(wěn)定狀態(tài)進行檢測，確認(rèn)支護參數(shù)和施工方法的準(zhǔn)確性，為初期支護和二次襯砌設(shè)計參數(shù)的調(diào)整提供依據(jù)，驗證支護結(jié)

3、構(gòu)效果。監(jiān)控工程對周圍環(huán)境的影響，積累量測數(shù)據(jù)，為信息化設(shè)計與施工提供依據(jù)，是確保施工及運營安全、指導(dǎo)施工程序、便利施工管理的重要手段，監(jiān)控量測是施工過程中必不可少的施工工序。通過量測了解該工程條件下所表現(xiàn)、反映出來的一些地下工程規(guī)律和特點，為今后類似工程或工法本身發(fā)展提供借鑒、依據(jù)和指導(dǎo)作用。3 監(jiān)控量測的項目（1）洞內(nèi)觀察（2）水平相對凈空變化值的量測（3）拱頂下沉量測（4）地表下沉量測4 量測斷面間距和量測頻率（1）根據(jù)設(shè)計圖紙確定拱頂下沉及周邊收斂間距如下表圍巖級別量測斷面間距（m）（淺埋）5（深埋）10（淺埋）1015（深埋）20305080（2）根據(jù)設(shè)計圖紙確定拱頂下沉及周邊收斂量

4、測頻率如下表變形速度（mmd）量測斷面距開挖面距離（m）量測頻率5（01）B12次天15（12）B1次天0.51（12）B1次2天0.20.5（25）B1次2天0.25B1次1周注：B表示隧道開挖寬度，d表示天（3）地表下沉量測斷面間距如下表埋置深度H量測斷面間距（m）H2B2050BH2B1020HB10注：B表示隧道開挖寬度5 監(jiān)控量測的方法和實施情況5.1、洞內(nèi)監(jiān)控量測的實施5.1.1監(jiān)測點的布置根據(jù)相關(guān)圖紙和相關(guān)技術(shù)要求，隧道有以下三種開挖方式，根據(jù)開挖方式的不同，有三種測點布置方式，其示意圖如下：為能對圍巖及支護結(jié)構(gòu)的性態(tài)作較全面的分析，并且獲得完整數(shù)據(jù)，同時又使各項數(shù)據(jù)間能相互比較

5、、相互驗證，因此，地表監(jiān)測點與洞內(nèi)拱頂沉降點及水平凈空收斂點均布置在同一斷面上。5.1.2監(jiān)測儀器的選用由于洞內(nèi)監(jiān)測有兩項工作內(nèi)容，根據(jù)工作內(nèi)容的不同，儀器選用情況如下：水平凈空收斂：水平凈空收斂采用中鐵西南科學(xué)研究院生產(chǎn)的SWJ-IV隧道收斂儀，最小讀數(shù)0.01mm。拱頂沉降：拱頂沉降采用DNA03水準(zhǔn)儀和尼康DTM352C全站儀進行非接觸測量，DNA03水準(zhǔn)儀的標(biāo)稱精度為0.3mm/Km, DTM352C全站儀的標(biāo)稱精度：測角2，測距±（1mm+1ppm）。5.1.3、監(jiān)控量測的方法和實施水平凈空收斂實測步驟：根據(jù)設(shè)計要求隨時掌握巖石的變化情況，測點安裝應(yīng)靠近開挖面又不宜被破壞的

6、地方，并且保證在開挖后12小時（最遲不超過24小時）內(nèi)埋設(shè)，且在下一次循環(huán)開挖前量測到初次讀數(shù)，初期觀測為每天兩次，如巖石沒有異常變化按照4.2表中量測頻率進行觀測。監(jiān)測點的鋼筋根部應(yīng)深入巖石并灌入水泥砂漿使其牢固。量測方法：每個監(jiān)測斷面兩次掛尺，第一次量測完成后，記錄量測數(shù)據(jù)，然后交換尺頭再次量測，兩次量測結(jié)果誤差在0.5mm內(nèi)取平均數(shù)作為水平凈空量測結(jié)果。洞內(nèi)拱頂沉降監(jiān)測實測步驟：首先在隧道的仰拱埋設(shè)水準(zhǔn)點，按照二等水準(zhǔn)測量規(guī)范聯(lián)測水準(zhǔn)點的絕對高程（此點坐標(biāo)也可作為隧道內(nèi)日常測量施工放樣使用）。拱頂監(jiān)測點位置和埋設(shè)時間同水平收斂點相同，埋設(shè)方法同水平收斂點一樣要把鋼筋插入巖石內(nèi)使其牢固，在

7、鋼筋外露部分焊接5×5cm的鐵片，然后在鐵片上貼測量專用反光片。在后視水準(zhǔn)點上架設(shè)徠卡儀器自帶的金屬三角架，固定1.3M作為后視標(biāo)高，儀器架設(shè)在水準(zhǔn)點和反光片中間適當(dāng)?shù)奈恢茫槐亓咳『笠晿?biāo)高和儀器高，這樣可消除因量取儀器高和后視標(biāo)高帶來的誤差。然后使用全站儀測量水準(zhǔn)點到反光片的高差，正、倒鏡測量3個測回，每測回高差值比較不超過0.5mm，取平均數(shù)作為拱頂下沉量測數(shù)據(jù)結(jié)果。示意圖如下：洞內(nèi)水平凈空收斂的精度分析：收斂儀鋼尺受溫度影響較小，隧道內(nèi)溫度基本穩(wěn)定，初次量測溫度和日常量測時溫度基本一致，不必考慮溫度改正。收斂儀的最小讀數(shù)為0.01mm，量測結(jié)果的取值也為0.01mm，能夠反映圍

8、巖的細(xì)微變化，滿足精度要求。洞內(nèi)沉降監(jiān)測精度分析：此公式為光電測距三角高程測量（單向觀測）的高差精度估算公式，其中：如水平距離取值30米，儀器觀測測點天頂距取值70°。儀器觀測后視棱鏡天頂距取值90°。斜距取值32米，地球曲率半徑取值6369000米，大氣折光系統(tǒng)測量誤差忽略不計，未考慮儀器高測定誤差及棱鏡高測定誤差。光電測距邊邊長中誤差及垂直角測角中誤差均采用儀器標(biāo)稱精度。計算得此高差精度值為±0.34mm。完全可以滿足觀測 要求。5.2 洞外監(jiān)控量測的實施5.2.1監(jiān)測點的布置地表上沿隧道軸線布置的監(jiān)測點與洞內(nèi)拱頂沉降及水平收斂點布置在同一斷面內(nèi)，用現(xiàn)澆混凝土

9、方式埋設(shè)，沿隧道縱斷面斷面間距按4.3表執(zhí)行。橫斷面地表監(jiān)測點間距取35M，在同一量測斷面內(nèi)取711個監(jiān)測點。另外，根據(jù)相關(guān)圖紙和相關(guān)技術(shù)要求，我們在隧道地表布設(shè)了水準(zhǔn)觀測點，用于對地表沉降進行觀測，其示意圖如下：5.2.2監(jiān)測儀器的選用采用徠卡DNA03電子水準(zhǔn)儀，儀器標(biāo)稱精度：0.3mm。5.2.3監(jiān)控量測的方法和實施首先沿隧道軸線方向每隔100150M埋設(shè)一個水準(zhǔn)工作基點構(gòu)成水準(zhǔn)網(wǎng)，工作基點埋設(shè)在穩(wěn)定的基巖面上并與隧道開挖線保持一定距離，以免受隧道施工影響工作基點的穩(wěn)定，采用現(xiàn)澆混凝土方式埋設(shè)，工作基點按照二等水準(zhǔn)測量規(guī)范聯(lián)測。對每個斷面上的監(jiān)測點也按照二等水準(zhǔn)測量規(guī)范進行觀測，依次對每

10、條斷面上的監(jiān)測點進行閉合或符合水準(zhǔn)路線測量。地表下沉量測應(yīng)在開挖工作面前方H+h（隧道埋置深度+隧道高度）處開始，直至襯砌結(jié)構(gòu)封閉，下沉基本停止時為止。5.3工作基點網(wǎng)的建立和檢測在監(jiān)控量測地表區(qū)域附近布設(shè)3個水準(zhǔn)基點為一組，基準(zhǔn)點布設(shè)在穩(wěn)定的基巖面上，均采用現(xiàn)澆混凝土的方式埋設(shè)，為保證基準(zhǔn)點不受隧道開挖的影響，基準(zhǔn)點都布設(shè)在爆破振動安全允許距離外，以保證基準(zhǔn)點的穩(wěn)定性。工作基點網(wǎng)和監(jiān)測點距離適中，通視條件好，網(wǎng)形適宜。工作基點按閉合水準(zhǔn)網(wǎng)測量，等級按二等測量規(guī)范執(zhí)行，每3個月復(fù)測一次，檢測出現(xiàn)異常時必須先復(fù)查工作基點，特殊情況加密復(fù)測頻率。6 量測數(shù)據(jù)的整理、分析6.1現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)及時整理，

11、繪制量測數(shù)據(jù)與時間的關(guān)系曲線，并進行數(shù)據(jù)處理和回歸分析。6.2以位移-時間曲線為基礎(chǔ)，根據(jù)位移值、位移速率等分析、評定圍巖和支護的穩(wěn)定性。判別初期支護的工作狀態(tài)，支護特點并對初期支護進行安全評估。6.3當(dāng)位移急劇增加，每天的相對凈空變化超過1mm時或位移-時間曲線出現(xiàn)反彎點時，應(yīng)加強觀測，通知現(xiàn)場施工密切注意支護結(jié)構(gòu)的變化。6.4當(dāng)?shù)乇沓两?、水平凈空收斂、拱頂下沉量達到預(yù)測最終值的80%90%，收斂速度小于0.10.2mm天，拱頂下沉速率小于0.070.15mm天時，可認(rèn)為圍巖基本穩(wěn)定進行下一道工序施工。6.5在同一斷面上，當(dāng)?shù)乇硐鲁亮看蠖磧?nèi)拱頂和水平凈空收斂值沒有異常變化時，要進行現(xiàn)場觀察

12、和分析是否地表有局部滑坡并將數(shù)據(jù)和情況及時上報。6.6及時提交成果資料和上報監(jiān)測數(shù)據(jù)，在觀測期內(nèi)，位移值超過設(shè)計值的20%及以上時，應(yīng)及時會同建設(shè)、勘察設(shè)計等單位查明原因，必要時進行地質(zhì)復(fù)查，并根據(jù)實測結(jié)果調(diào)整計算參數(shù)，對設(shè)計預(yù)測位移進行修正或采取控制措施。6.7通過以上綜合分析、評價及時修正設(shè)計、調(diào)整支護參數(shù)，對施工及時提供建議和措施。6.8拱頂下沉和水平凈空收斂成果表如下圖：工程名稱：雷公石隧道 測量里程：DK155+123測站點： D06-10 埋設(shè)日期：2009年5月5日2009.10.202009.10.52009.9.202009.8.202009.7.202009.6.20200

13、9.7.52009.8.52009.9.52009.11.52009.6.5 工程名稱：雷公石隧道 測量里程：DK155+123測站點： D06-10 埋設(shè)日期：2009年5月5日2009.11.52009.10.202009.10.52009.9.202009.9.52009.8.202009.8.52009.7.202009.7.52009.6.52009.6.5 通過以上的數(shù)據(jù)分析來看，沉降及收斂速率符合相關(guān)規(guī)范及設(shè)計圖紙要求，可繼續(xù)按原施工方案施工。7 結(jié)束語由于隧道工程的特殊、復(fù)雜性和隧道圍巖的不確定性，對隧道圍巖及支護結(jié)構(gòu)進行監(jiān)控量測是保證隧道工程質(zhì)量、安全必不可少的手段。在雷公石隧道施工中，通過對隧道施工現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)獲得圍巖動態(tài)及得到沉降最終值，通過分析監(jiān)控變形趨勢來確定下一道施工工序時間，確保施工安全。尤其是在隧道下穿高速公路段埋深淺，而且高速公路車流量多，噸位大，為確保高速公路不受影響，正常運行，防止發(fā)生坍塌，我們增加了監(jiān)測點的密度和觀測頻率，隨時掌握隧道內(nèi)部和路面的位移變化，隧道下穿高速公路的順利通過提供安全保障。另外，在洞內(nèi)進行拱頂沉降觀測利用全站儀進行非接觸測量，測量速度快，受施工干擾少。全站儀所觀測的三維坐標(biāo)，也可代替水平凈空收斂，