隧道圍巖監(jiān)控量測實施專項方案

1、目 錄1 編制依據(jù)、目的及范圍21.1 編制依據(jù)21.2 編制目的21.3 編制范圍22 設(shè)計概況22.1 工程概況22.2 主要技術(shù)標準32.3 地層巖性42.4 地質(zhì)構(gòu)造42.5 水文地質(zhì)42.5.1 地下水類型42.5.2 地下水的補給、徑流、排泄條件53 監(jiān)控量測項目及方法53.1 監(jiān)控量測項目53.2 監(jiān)控量測施工工藝53.3 監(jiān)控量測方法64 監(jiān)控量測操作要求74.1 監(jiān)控量測斷面及測點布置原則74.2 監(jiān)控量測頻率84.3 監(jiān)控量測控制基準95 監(jiān)控量測實施與管理95.1 管理小組及實施人員95.2 監(jiān)控量測設(shè)備106 監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析與應用106.1 數(shù)據(jù)分析主要內(nèi)容106.2

2、 數(shù)據(jù)分析主要方法106.3 數(shù)據(jù)處理分析要求106.4 變形管理等級116.5 二襯施做時間確定127 質(zhì)量保證措施128 安全保證措施13隧道圍巖監(jiān)控量測專項實施方案1 編制依據(jù)、目的及范圍1.1 編制依據(jù)1）公路工程質(zhì)量檢驗評定標準JTG F80/1-20042）公路隧道施工技術(shù)規(guī)范JTG F60-20093）南昌至寧都高速公路岡上至寧都段新建工程兩階段施工圖設(shè)計4）南昌至寧都高速公路岡上至寧都段新建工程隧道通用圖5）本標段施工組織設(shè)計6）類似工程的施工經(jīng)驗1.2 編制目的1）通過監(jiān)控量測了解各施工階段地層與支護結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化，把握施工過程中結(jié)構(gòu)所處的安全狀態(tài)，判斷圍巖的穩(wěn)定性、支護、襯

3、砌的可靠性，確保施工安全及結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性；2）用現(xiàn)場實測的結(jié)果彌補理論分析過程中存在的不足，并把監(jiān)測結(jié)果反饋設(shè)計，指導施工，為修改施工方法，調(diào)整圍巖級別、變更支護設(shè)計參數(shù)提供依據(jù)，驗證支護結(jié)構(gòu)效果，確認支護參數(shù)和施工方法的準確性或為支護參數(shù)和施工方法提供依據(jù)；3）通過監(jiān)控量測對施工中可能出現(xiàn)的事故和險情進行預報，以便及時采取措施，防患于未然；4）通過監(jiān)控量測，判斷初期支護穩(wěn)定性，確定二次襯砌合理的施做時間；5）通過監(jiān)控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，為今后類似工程或該施工方法本身的發(fā)展提供借鑒，依據(jù)和指導作用，積累量測數(shù)據(jù)，為信息化設(shè)計與施工提供依據(jù)。1.3 編

4、制范圍適用于昌寧高速C7標項目石馬隧道出口（ZK176+700ZK178+195/ YK176+700YK178+215）隧道圍巖監(jiān)控量測的實施。2 設(shè)計概況2.1 工程概況南昌至寧都高速公路岡上至寧都段都是新修編的江西省2020年高速公路網(wǎng)規(guī)劃中增設(shè)的一條地方加密高速公路；是未來南昌寧都興國韶關(guān)國家高速公路的一部分；也是江西省又一條南北向交通大通道。項目起于南昌縣崗上鎮(zhèn)境內(nèi)的滬昆高速公路上（設(shè)岡上樞紐互通），經(jīng)南昌縣.豐城市.安樂縣.永豐縣，終于寧都縣賴村鎮(zhèn)境內(nèi)的泉南高速公路上（設(shè)寧都南樞紐互通），路線全長248.586公里。其中C7合同段位于永豐縣沙溪鎮(zhèn)、上溪鄉(xiāng)境內(nèi)，合同段起點樁號K176

5、+700,位于暖水坑南面山上（隧道中），與第C6合同段終點相接，穿山后到沙溪的大茶坑村，沿山壟上跨沙溪河支流，在上溪鄉(xiāng)橫溪村進隧道穿山，終點樁號為K181+380,與第C8合同段起點相接（隧道中）。路線全長為4.68km，所屬區(qū)內(nèi)為低山地貌，地形起伏較大，山勢較陡，植被發(fā)育，山體自然坡度一般在35°60°左右。本合同段內(nèi)有石馬隧道和馬頭嘴隧道，為本合同段重難點控制工程。具體隧道情況見下頁表：表2-1 隧道表序號隧道名稱起訖里程長度（m）圍巖級別工程地質(zhì)概況III級IV級V級1石馬隧道左線ZK176+700ZK178+19514952481146101出洞口為碎石土、強風化凝

6、灰質(zhì)砂巖，洞身為中風化凝灰質(zhì)砂巖、破碎帶和中風化變余砂巖。右線YK176+700YK178+21515152281067220合計30104762213321百分比（%）10015.8%73.5%10.7%單位數(shù)量（m3/m）/87.08103.56110.272.2 主要技術(shù)標準南昌至寧都高速公路岡上至寧都段新建工程C7合同段為新建工程，根據(jù)本項目在公路網(wǎng)中的功能和作用、交通量預測結(jié)果以及沿線的地形條件等因素，全線采用雙向四車道高速公路標準新建。具體設(shè)計標準如下：1）設(shè)計速度：100km/h2）路基寬度：整體式路基：26m，其橫斷面布置為：0.75m（土路肩）+3.0m（硬路肩）+2

7、5;3.75m（行車道）+0.75m（路緣帶）+2.0m（中央分隔帶）+0.75m（路緣帶）+2×3.75m（行車道）+3.0m（硬路肩）+0.75m（土路肩），橋涵與路基同寬分離式路基：13m，其橫斷面布置為：0.75m（土路肩）+3.0m（硬路肩）+2×3.75m（行車道）+1.0m（硬路肩）+0.75m（土路肩），橋涵與路基同寬3）路面采用瀝青混凝土路面，設(shè)計年限15年，設(shè)計標準軸載BZZ-100KN4）汽車荷載：公路-I級5）地震動峰值加速度0.05g，考慮簡易設(shè)防2.3 地層巖性根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)繪及鉆孔資料分析，該隧道基巖主要為震旦系楊家橋群（Z1y）凝灰質(zhì)砂巖。覆

8、蓋層為第四系（Q）碎石土。1）第四系地層（Q）第四系中更新統(tǒng)殘坡積層（Q2el+de）主要分布于隧道山體坡腳及山體，一般以碎石土為主，碎石成分與母體巖性有關(guān)，厚度一般在213m左右。2）震旦系下部第一巖組（Z1y）（1）強風化凝灰質(zhì)砂巖：貢褐色，巖石風化強烈，風化裂隙發(fā)育，巖體破碎，巖性軟。（2）中風化凝灰質(zhì)砂巖：灰色，凝灰質(zhì)砂狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，淺部裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，局部夾變質(zhì)砂巖；深部局部裂隙較發(fā)育，巖體較破碎較完整。2.4 地質(zhì)構(gòu)造 擬建路線地帶位于揚子準地臺之江南臺隆的豐城樂平凹斷束及華南褶皺系之贛中南褶隆的武功山玉華山隆斷束、大湖山芙蓉山壟斷束、寧都南昌拗斷束構(gòu)造區(qū)。歷經(jīng)加里東、

9、印支和燕山期三個構(gòu)造，其中尤以燕山期的構(gòu)造運動最為活躍，其主要表現(xiàn)為地殼的斷塊差異性升溫、盆地遷移，同時伴隨有褶皺作用，并在此期間有大量的巖漿巖侵入。2.5 水文地質(zhì)2.5.1 地下水類型隧址區(qū)內(nèi)的地下水類型主要有第四系松散巖類孔隙水、基巖裂隙水。第四系松散巖類孔隙水主要為潛水，主要賦存于第四系殘坡積層內(nèi)，其富水性直接受大氣降水的控制，雨季補給充足時，則孔隙水較多，而在旱季，蒸發(fā)量大于補給量，富水性較差，局部甚至枯竭?；鶐r裂隙水主要為承壓水或微承壓水，主要賦存于基巖的節(jié)理裂隙中，由于區(qū)內(nèi)基巖構(gòu)造裂隙、破碎帶發(fā)育，且第四系覆蓋層厚度小，有利于大氣降水和地表水的滲透；同時地表巖層風化節(jié)理裂隙呈網(wǎng)狀

10、發(fā)育，為大氣降水的直接入滲補給提供了有利條件，因此，區(qū)內(nèi)基巖裂隙水發(fā)育，為主要地下水類型；區(qū)內(nèi)的斷層破碎帶和構(gòu)造裂隙帶等為富水單元。2.5.2 地下水的補給、徑流、排泄條件根據(jù)隧道區(qū)內(nèi)的地形貌和水文地質(zhì)條件，區(qū)內(nèi)地下水主要為構(gòu)造裂隙水，主要接受大氣降水垂直向下滲透補給，水文地質(zhì)條件較復雜。據(jù)鉆孔揭露隧道區(qū)內(nèi)鉆孔水位在鉆進過程中變化較大，故隧道區(qū)內(nèi)地下水主要沿節(jié)理裂隙運動，連通性較好。區(qū)內(nèi)地下水一般沿基巖裂隙、構(gòu)造破碎帶等在地勢低洼處排泄。3 監(jiān)控量測項目及方法3.1 監(jiān)控量測項目根據(jù)本隧道工程特點、規(guī)模大小和設(shè)計要求選定洞內(nèi)、外觀察；凈空變化； 拱頂下沉；表沉降作為必測項目；作為隧道工程應進行

11、的日常監(jiān)控量測項目，如下表。表3-1 監(jiān)控量測項目序號監(jiān)測項目測試方法和儀表布置測試精度量測間隔時間115天16天1個月13個月3個月以上1洞內(nèi)、外觀察現(xiàn)場觀察、地質(zhì)羅盤、數(shù)碼相機/2周邊位移隧道凈空變化測定儀（收斂計、全站儀）每550m一個斷面，每個斷面23對測點0.1mm12次/d1次/2d1次/周1次/15天3拱頂下沉水準測量的方法；精密水準儀、鋼掛尺或全站儀每550m一個斷面0.1mm12次/d1次/2d1次/周1次/15天4地表沉降水準測量的方法；精密水準儀、銦鋼尺或全站儀洞口段、淺埋段（h02b）0.51mm開挖斷面距量測面2b時，12次/d；5b時，1次/3d；5b時，1次/7d

12、注：h0-隧道埋深，b-隧道最大開挖寬度3.2 監(jiān)控量測施工工藝 圖3-2 監(jiān)控量測施工工藝流程圖否監(jiān) 控 量 測施工是否完成是是分析、研究地質(zhì)勘測資料制定監(jiān)控量測實施方案施 工開挖工作面狀態(tài)評價監(jiān)控量測數(shù)據(jù)處理修改支護參數(shù)結(jié) 束束否穩(wěn)定性判斷3.3 監(jiān)控量測方法3.3.1 洞內(nèi)、外觀察施工過程中應進行洞內(nèi)、外觀察。洞內(nèi)觀察可分開挖工作面觀察和已施工地段觀察兩部分。開挖工作面觀察應在每次開挖后進行，及時繪制開挖工作面地質(zhì)素描圖、數(shù)碼成像，填寫開挖工作面地質(zhì)狀況記錄表，并于勘察資料進行對比。已施工地段觀察應記錄噴射混凝土、錨桿、鋼架變形和二次襯砌等的工作狀態(tài)。洞外觀察重點在洞口段和洞身淺埋段，記

13、錄地表開裂、地表變形、邊坡及仰坡穩(wěn)定狀態(tài)、地表水滲漏情況等，同時還應對地面建（構(gòu)）筑物進行觀察。3.3.2 變形監(jiān)控量測1）凈空變化量測采用收斂計或全站儀進行。采用收斂計量測時，測點采用鉆孔預埋；采用全站儀量測時，測點采用膜片式回復反射器作為測點靶標，靶標附在預埋件上，量測方法包括自由設(shè)站和固定設(shè)站兩種。2）拱頂下沉量測采用精密水準儀和銦鋼掛尺進行或全站儀進行。在隧道拱頂軸線附近鉆孔預埋測點。3）地表沉降監(jiān)控量測采用精密水準儀、銦鋼尺進行，基準點應設(shè)置在地表沉降影響范圍之外。測點采用地表鉆孔埋設(shè)，測點四周用水泥砂漿固定。4 監(jiān)控量測操作要求4.1 監(jiān)控量測斷面及測點布置原則1） 地表沉降位于級

14、圍巖中且覆蓋厚度小于40m的隧道洞口、洞身段，應進行地表沉降量測，地表下沉觀測點按普通水準基點埋設(shè)。淺埋隧道地表沉降點應在隧道開挖前，邊仰坡噴錨后布設(shè)，地表沉降測點和隧道內(nèi)測點應盡量布置在同一斷面里程。地表沉降測點縱向間距按下頁表的要求布置。表4-1 地表沉降測點縱向間距隧道埋深與開挖寬度縱向測點間距(m)2bh02.5b2050bh02b1020h0b510注：h0-隧道埋深，b-隧道最大開挖寬度地表沉降測點橫向間距按圖4-2布置。地表有控制性建（構(gòu)）筑物時，可適當調(diào)整。其測點布置如下圖所示。 圖4-2 地表沉降橫向測點布置示意圖2） 拱頂下沉及凈空變化拱頂下沉的量測目的是：監(jiān)視隧道拱頂?shù)慕^

15、對下沉量，掌握斷面的變行動態(tài)，判斷支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。凈空變化量測的目的是：根據(jù)收斂位移量、收斂速度、斷面的變形形態(tài)，判斷圍巖的穩(wěn)定性、支護的設(shè)計（施工）是否妥當，確定襯砌的澆注時間。拱頂下沉測點和凈空變化測點應布置在同一里程斷面上。監(jiān)控量測斷面按下頁表的要求布置。 表4-3 必測項目監(jiān)控量測斷面間距圍巖級別斷面間距（m）152540當發(fā)生較大涌水時，、類圍巖量測斷面的間距應縮小至510m。拱頂下沉測點原則上布置在拱頂軸線附近，當跨度較大或采用分部開挖時，應結(jié)合施工方法在拱部增設(shè)測點。凈空變化量測線的布置應根據(jù)施工方法、地質(zhì)條件、量測斷面所在位置、隧道埋置深度等條件確定，參照圖下圖及下表中要求布

16、置。不同斷面的測點應布置在相同部位，測點應盡量對稱布置，以便數(shù)據(jù)的相互驗證。圖4-4 監(jiān)控量測點布置示意較圖表4-5 凈空變化量測測線數(shù)開挖方法一般地段特殊地段全斷面法一條水平線一條水平線臺階法每臺階一條水平線每臺階一條水平線，兩條斜測線4.2 監(jiān)控量測頻率拱頂下沉量測與水平凈空相對變化宜用相同的量測頻率，各項量測項目的量測頻率應根據(jù)測點距開挖面距離及位移速度分別按下表確定，一般采用表4-6的監(jiān)測頻率；當出現(xiàn)異常情況或不良地質(zhì)時，采用表4-5的監(jiān)測頻率。表4-5 按距開挖面距離確定的監(jiān)控量測頻率量測斷面距開挖面距離（m）量測頻率（01）b2次/d（12）b1次/d（25）b1次/23d5b 1

17、次/7d注：b隧道開挖寬度。表4-6 按位移速度確定的監(jiān)控量測頻率位移速度（mm/d）量測頻率52次/d151次/d0.511次/23d0.20.51次/3d0.21次/7d4.3 監(jiān)控量測控制基準1）周邊允許相對位移值（%）表4-7 周邊允許相對位移值（%）允許相對位移值圍巖級別埋 深h （m）h5050<h300300 <h0.200.500.402.001.803.000.100.300.200.800.701.200.030.100.080.400.300.60注：本表適用于復合式襯砌的初期支護，硬質(zhì)圍巖隧道取表中較小值，軟質(zhì)圍巖隧道取表中較大值。表列數(shù)值可在施工中通過實測

18、資料積累作適當修正。 拱腳水平相對凈空變化指兩側(cè)拱腳測點間凈空水平變化值與其開挖寬度之比；拱頂相對下沉指拱頂下沉值與原拱頂至隧底高度減去隧道下沉值之比。 墻腰水平相對凈空變化極限值可按拱腳水平相對凈空變化值乘以1.11.2后采用。2）測點距開挖面距離的控制基準表4-8 位移控制基準類別距開挖面1b（U1b）距開挖面2b（U2b）距開挖面較遠允許值65%U090%U0100%U0注:b為隧道開挖寬度，U。為極限相對位移值。5 監(jiān)控量測實施與管理5.1 管理小組及實施人員為了切實抓好本標段隧道圍巖監(jiān)控量測工作，成立昌寧高速C7標項目經(jīng)理部隧道圍巖監(jiān)控量測實施管理小組，如下表：表5-1 監(jiān)控量測實施

19、管理小組序號姓名職務職責管段任務1包倫春項目部總工總體負責各個隧道口2劉江輝工程部長技術(shù)負責、檢查指導各個隧道口3譚超技術(shù)主管具體實施、數(shù)據(jù)分析整理石馬隧道出口4楊波技術(shù)員數(shù)據(jù)采集分析石馬隧道出口5張夢技術(shù)員數(shù)據(jù)采集分析石馬隧道出口6王子飛技術(shù)主管具體實施、數(shù)據(jù)分析整理馬頭嘴隧道進口7程仲文技術(shù)員數(shù)據(jù)采集分析馬頭嘴隧道進口8黃興技術(shù)員數(shù)據(jù)采集分析馬頭嘴隧道進口5.2 監(jiān)控量測設(shè)備為滿足本項目隧道工程監(jiān)控量測需要，擬投入以下監(jiān)控量測設(shè)備，并根據(jù)工程需要及時調(diào)整，監(jiān)控量測設(shè)備配置情況如下表中所示。表5-1 監(jiān)控量測設(shè)備序號設(shè)備名稱單位數(shù)量監(jiān)控量測項目備注1精密水準儀臺4地表沉降、拱頂下沉配套銦鋼尺

20、2全站儀臺4凈空收斂、拱頂下沉3收斂計臺4凈空收斂4數(shù)碼相機臺2洞、內(nèi)外觀察6 監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析與應用6.1 數(shù)據(jù)分析主要內(nèi)容監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析主要內(nèi)容包括：根據(jù)量測值繪制時態(tài)曲線；選擇回歸曲線，預測最終值，并與控制基準進行比較；對支護及圍巖狀態(tài)、工法、工序進行評價；及時反饋評價結(jié)論，并提出相應工程對策建議。6.2 數(shù)據(jù)分析主要方法監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析處理主要采用回歸分析法，擬采用雙曲函數(shù)模型或采用專用軟件分析。雙曲函數(shù)模型如下：ut/(A+Bt)式中u-變形值；A、B-回歸系數(shù)；t-測點的觀測時間（d）6.3 數(shù)據(jù)處理分析要求1）施工時應按時準確的進行現(xiàn)場監(jiān)控測量，在對量測數(shù)據(jù)進行分析處理與必要的

21、計算后，給出曲線，根據(jù)所繪曲線的變化情況與趨勢，判定圍巖的穩(wěn)定性，及時預報險情，確定施工時應采取的措施，為修正和確定隧道初期支護參數(shù)、二次襯砌施工時間提供參考依據(jù)。2）對初期的時態(tài)曲線進行回歸分析，預測可能出現(xiàn)的最大值和變化速度，建立最大日變形量和累計變形量的風險預警機制。3）當數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，及時分析原因，擬定支護加固措施，并當天報告建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理單位，以便及時制定針對施工方案。4）當隧道噴射混凝土出現(xiàn)大量的明顯裂縫或隧道支護表面任何實測收斂值已達到到表4-7允許的70%，且收斂速度無明顯下降時，應及時根據(jù)實測值由回歸方程推算最終的位移值，若最終位移值接近或超過表4-7的允許相對位移值時，

22、應及時采取補強初期支護的措施，并改變施工方法。6.4 變形管理等級監(jiān)控量測實施三級管理，三級管理可通過極限位移值、位移速度、位移速度變化率綜合考慮，一旦達到I級管理狀態(tài)，應立即停止掌子面掘進，及時分析原因，采取處理措施，確保施工安全。1）通過極限位移值管理主要根據(jù)測點的累計位移值U、測點距開挖面的距離來判定，如下表所示。表6-1 位移管理等級等級管理距開挖面1b距開挖面2b采取措施IIIUU1b/3UU2b/3可減少監(jiān)測頻率，繼續(xù)施工IIU1b/3U2U1b/3U2b/3U2U2b/3加強監(jiān)測頻率，加強支護措施IU2U1b/3U2U2b/3加強監(jiān)測頻率，暫停掘進施工注：U為實測位移值2）通過位

23、移速度管理III級：凈空變化速度小于0.2mm/d，拱頂下沉速度小于0.15mm/d，圍巖基本達到穩(wěn)定?？烧Ｊ┕ぁI級：凈空變化速度在0.2mm/d1.0mm/d之間，應加強監(jiān)控量測頻率。加強支護措施。I級：凈空變速度持續(xù)大于1.0mm/d（或位移累計達到100mm）時，圍巖處于急劇變形狀態(tài)。應立即停止掘進施工，分析原因，采取處理措施。3）通過位移速度變化率來管理III級：當圍巖位移速速度不斷下降時（du2/d2t0），圍巖趨于穩(wěn)定狀態(tài)；II級：當圍巖位移速度保持不變時（du2/d2t0），圍巖不穩(wěn)定，應加強支護；I級：當圍巖位移速度不斷上升時（du2/d2t0），圍巖進入危險狀態(tài)，必須立即停止掘進，加強支護。6.5 二襯施做時間確定深埋段二次襯砌橫筑混凝土施工應在圍巖和初期支護變形基本穩(wěn)定，并具備以下條件時施作：1）隧道周邊位移速率有明顯減緩趨勢；2）水平收斂（拱腳附近）速度小時0.15mm/d，或拱頂位移速度小于0.1mm/d；3）施作二次襯砌前的收斂量已達到總收縮量的80%90%。4）初期支護表面無再發(fā)展的明顯裂縫。當不能滿足上述條件，圍巖變化無收斂趨勢時，必須采取措施，使初期支護基本穩(wěn)定后，才可施作二次襯砌，或者根據(jù)要求采用加強襯砌，及施工。7 質(zhì)量保證措施1）成立監(jiān)控量測質(zhì)量管理