隧道圍巖監(jiān)控量測實(shí)施專項(xiàng)方案

1、隧道圍巖監(jiān)控量測實(shí)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(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)JTG F80/1-20042）公路隧道施工技術(shù)規(guī)范JTG F60-20093）商洛市南環(huán)路市政工程隧道工程設(shè)計(jì)圖5）本標(biāo)段施工組織設(shè)計(jì)6）類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)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(hù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)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(hù)、襯砌的可靠性，確保施工安全及結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性；2）用現(xiàn)場實(shí)測的結(jié)果彌補(bǔ)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(jì)，指導(dǎo)施工，為修改施工方法，調(diào)整圍巖級(jí)別、變更支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)提供依據(jù)，驗(yàn)證支護(hù)結(jié)構(gòu)效果，確認(rèn)支護(hù)參數(shù)和施工

2、方法的準(zhǔn)確性或?yàn)橹ёo(hù)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(xiǎn)情進(jìn)行預(yù)報(bào)，以便及時(shí)采取措施，防患于未然；4）通過監(jiān)控量測，判斷初期支護(hù)穩(wěn)定性，確定二次襯砌合理的施做時(shí)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(diǎn)，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(dǎo)作用，積累量測數(shù)據(jù)，為信息化設(shè)計(jì)與施工提供依據(jù)。1.3 編制范圍適用于商洛市南環(huán)路市政工程龜山隧道（XK0+629XK1+360/ DK0+604DK1+385）隧道圍巖監(jiān)控量測的實(shí)施。2 設(shè)計(jì)概況2.1 工程概況商洛市市區(qū)環(huán)城南線西段隧道工程為新建道路，起點(diǎn)為環(huán)南路設(shè)計(jì)樁號(hào)

3、K0+652.335，沿天士力公司圍墻向北跨越南秦河后進(jìn)入小白溝，向東穿越龜山，從龜山北側(cè)的蟒龍峪穿出山體，沿著五四村與老虎嶺山腳，最后接至北新街，路線全長4044.027m，雙向六車道城市主干道，設(shè)計(jì)時(shí)速50公里。路基寬46米，分離式路基寬23米設(shè)計(jì)采用雙向六車道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)車速50km/h,設(shè)計(jì)汽車荷載為公路-I級(jí)，單幅路基寬度為23m,全幅路基寬度為46m。本合同段內(nèi)有龜山隧道，為本合同段重難點(diǎn)控制工程。具體隧道情況見下頁表：表2-1 隧道表序號(hào)隧道名稱起訖里程長度（m）圍巖級(jí)別工程地質(zhì)概況IV級(jí)V級(jí)1龜山隧道東線DK0+604DK1+385781466280殘積土、強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖、中風(fēng)

4、化砂礫巖西線XK0+629XK1+3607312404562.2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：第2節(jié) 主要技術(shù)指標(biāo)序號(hào)技術(shù)指標(biāo)名稱單位指標(biāo)值1公路等級(jí)城市主干道2設(shè)計(jì)車速公里/小時(shí)503車道數(shù)雙向6車道4路基寬度整體式米46分離式米235行車道寬度米2*3*3.56隧道凈寬米14.007停車視距米608設(shè)計(jì)荷載公路級(jí)9橋涵設(shè)計(jì)洪水頻率其他1/10010平曲線一般最小半徑米/處120/111最大縱坡%/處3/112最小坡長米/處90/12.3 地層巖性龜山地貌單元屬秦嶺中低山，海拔高度750870m，相對高差50 160m,總體東低西高，山勢呈“一”字型,長方形展開，東西長，南北窄，地勢相對教陡，平均陡坡35

5、º左右，既有山的險(xiǎn)峻，又有丘陵的小落差風(fēng)貌。隧道區(qū)位于構(gòu)造、剝蝕低山區(qū)，除少量薄層殘坡積外，大部分基巖裸露，巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，洞室圍巖大部分為強(qiáng)風(fēng)化中風(fēng)化巖體，完整性較差，圍巖級(jí)別較低。隧道隧址區(qū)地層巖性描述如下: 第 層，種植土（Q4MI），褐黃色，松散，稍濕，主要以粉質(zhì)粘土為主，內(nèi)含有砂土、植物根及蟲孔等。成份復(fù)雜，結(jié)構(gòu)雜亂，土質(zhì)不均勻，工程性質(zhì)較差。粉質(zhì)粘土透鏡體(Q3e1+d1),粉質(zhì)粘土（Q3e1+d1），褐黃色，可塑硬塑，層狀結(jié)構(gòu)，土質(zhì)較純凈但含有少量植物根須。土面較光滑，稍有光澤，中高干強(qiáng)度，搖震反應(yīng)慢無，韌性等級(jí)為中等。工程性質(zhì)較好，次層的fa0=170kpa。第 層殘積

6、土（Q3e1+d1），灰黃色，為基巖風(fēng)化后的產(chǎn)物，組織結(jié)構(gòu)全部風(fēng)化，已風(fēng)化成土狀，局部含有粒徑大于20mm的顆粒。鍬鎬易挖掘，干鉆易鉆進(jìn)，具可塑性。工程性質(zhì)較好，此層的fa0=180kpa。第層，強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖（E），砂礫巖為含礫中粗粒砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礫石呈角 礫狀，成份為石英巖、花崗巖等。主要為鈣鐵質(zhì)及泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)程度較好，巖芯風(fēng)化強(qiáng)烈，多呈碎塊狀及短柱狀。工程性質(zhì)較好，此層的fa0=310kpa。第層，中風(fēng)化砂礫巖（E），砂礫巖為含礫中粗粒砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礫石呈角礫狀，成份為石英巖、花崗巖等。主要為鈣鐵質(zhì)及泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)程度較好，巖芯風(fēng)化強(qiáng)烈，多呈短柱狀及長柱狀。工程性質(zhì)較好，此層

7、的fa0=400kpa。 2.4 隧道洞口段及洞口邊坡穩(wěn)定性評價(jià)洞口段地下水埋藏較深，洞口位于地下水位以上，洞口設(shè)計(jì)標(biāo)高較高，位于丹江河支流柳家溝河最高洪水線以上，地表水對洞口影響較小，但大氣降水形成的坡面散流對坡面有一定沖刷，須采取截排水措施。隧道洞口位于第三系砂巖的低山及其斜坡上，洞口處山體坡腳較陡，基巖出露，風(fēng)華強(qiáng)烈，。從現(xiàn)場調(diào)查看洞口山坡目前較穩(wěn)定，但在洞口施工開挖后，會(huì)形成陡直臨空面，上部地層在雨季易接收大氣降水向下垂直入滲，軟化上部土體，降低其強(qiáng)度，并加大覆土體的重量，可能使上部土體下滑，埋沒洞口，施工時(shí)應(yīng)采取管棚護(hù)體、明洞等防御措施，確保施工及運(yùn)營安全。3 監(jiān)控量測項(xiàng)目及方法3.

8、1 監(jiān)控量測項(xiàng)目及要求根據(jù)本隧道工程特點(diǎn)、規(guī)模大小和設(shè)計(jì)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(xiàng)目；作為隧道工程應(yīng)進(jìn)行的日常監(jiān)控量測項(xiàng)目，如下表。表3-1 監(jiān)控量測項(xiàng)目項(xiàng)目名稱方法及工具布置測試時(shí)間115天16天1個(gè)月13個(gè)月3個(gè)月以上應(yīng)測項(xiàng)目地質(zhì)及支護(hù)狀態(tài)觀察巖性、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及支護(hù)裂縫觀測和描述，地質(zhì)羅盤全長度開挖后及初期支護(hù)后每次開挖后及初期支護(hù)后周邊位移收斂儀每1060米一個(gè)斷面每斷面23對測點(diǎn)12次/天1次/2天12次/周13次/月拱頂下沉水平儀、水準(zhǔn)尺每1060米一個(gè)斷面12次/天1次/2天12次/周13次/月地表下沉緊密水準(zhǔn)儀洞室中心線上與洞軸線正交平面的一定范

9、圍1次/12天錨桿軸力錨桿測力儀沒代表地段210個(gè)斷面1次/天1次/2天12次/周13次/月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(shí)施方案施 工開挖工作面狀態(tài)評價(jià)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)處理修改支護(hù)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(yīng)進(jìn)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(yīng)在每次開挖后進(jìn)行，及時(shí)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(jìn)行對比。已施工地段觀察應(yīng)記錄噴射混凝土、錨桿、鋼架變形和二次襯

10、砌等的工作狀態(tài)。洞外觀察重點(diǎn)在洞口段和洞身淺埋段，記錄地表開裂、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(shí)還應(yīng)對地面建（構(gòu)）筑物進(jìn)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(jì)或全站儀進(jìn)行。采用收斂計(jì)量測時(shí)，測點(diǎn)采用鉆孔預(yù)埋；采用全站儀量測時(shí)，測點(diǎn)采用膜片式回復(fù)反射器作為測點(diǎn)靶標(biāo)，靶標(biāo)附在預(yù)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(zhǔn)儀和銦鋼掛尺進(jìn)行或全站儀進(jìn)行。在隧道拱頂軸線附近鉆孔預(yù)埋測點(diǎn)。3）地表沉降監(jiān)控量測采用精密水準(zhǔn)儀、銦鋼尺進(jìn)行，基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在地表沉降影響范圍之外。測點(diǎn)采用地表鉆孔埋設(shè)，測點(diǎn)四周用水泥砂漿固定。4 監(jiān)控量測操作要求4

11、.1 監(jiān)控量測斷面及測點(diǎn)布置原則1） 地表沉降位于級(jí)圍巖中且覆蓋厚度小于40m的隧道洞口、洞身段，應(yīng)進(jìn)行地表沉降量測，地表下沉觀測點(diǎn)按普通水準(zhǔn)基點(diǎn)埋設(shè)。淺埋隧道地表沉降點(diǎn)應(yīng)在隧道開挖前，邊仰坡噴錨后布設(shè)，地表沉降測點(diǎn)和隧道內(nèi)測點(diǎn)應(yīng)盡量布置在同一斷面里程。地表沉降測點(diǎn)縱向間距按下頁表的要求布置。表4-1 地表沉降測點(diǎn)縱向間距隧道埋深與開挖寬度縱向測點(diǎn)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(diǎn)橫向間距按圖4-2布置。地表有控制性建（構(gòu)）筑物時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整。其測點(diǎn)布置如下圖所示。 圖4-2 地表沉降橫向測點(diǎn)布置示意圖2） 拱頂

12、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^對下沉量，掌握斷面的變行動(dòng)態(tài)，判斷支護(hù)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(hù)的設(shè)計(jì)（施工）是否妥當(dāng)，確定襯砌的澆注時(shí)間。拱頂下沉測點(diǎn)和凈空變化測點(diǎn)應(yīng)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(xiàng)目監(jiān)控量測斷面間距圍巖級(jí)別斷面間距（m）1525當(dāng)發(fā)生較大涌水時(shí)，、類圍巖量測斷面的間距應(yīng)縮小至510m。拱頂下沉測點(diǎn)原則上布置在拱頂軸線附近，當(dāng)跨度較大或采用分部開挖時(shí)，應(yīng)結(jié)合施工方法在拱部增設(shè)測點(diǎn)。凈空變化量測線的布置應(yīng)根據(jù)施工方法、地質(zhì)條件、量測斷面所在位置、

13、隧道埋置深度等條件確定，參照圖下圖及下表中要求布置。不同斷面的測點(diǎn)應(yīng)布置在相同部位，測點(diǎn)應(yīng)盡量對稱布置，以便數(shù)據(jù)的相互驗(yàn)證。圖4-4 監(jiān)控量測點(diǎn)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(tái)階法每臺(tái)階一條水平線每臺(tái)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(xiàng)量測項(xiàng)目的量測頻率應(yīng)根據(jù)測點(diǎn)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(dāng)出現(xiàn)異常情況或不良地質(zhì)時(shí)，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

14、（12）b1次/d（25）b1次/23d5b 1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(zhǔn)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(jí)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(fù)合式襯砌的初期支護(hù)，硬質(zhì)圍巖隧道取表中較小值，軟質(zhì)

15、圍巖隧道取表中較大值。表列數(shù)值可在施工中通過實(shí)測資料積累作適當(dāng)修正。 拱腳水平相對凈空變化指兩側(cè)拱腳測點(diǎn)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(diǎn)距開挖面距離的控制基準(zhǔn)表4-8 位移控制基準(zhǔn)類別距開挖面1b（U1b）距開挖面2b（U2b）距開挖面較遠(yuǎn)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(shí)施與管理5.1 管理小組及實(shí)施人員為了切實(shí)抓好本標(biāo)段隧道圍巖監(jiān)控量測工作，成立項(xiàng)目經(jīng)理部隧道圍巖監(jiān)控量測實(shí)施管理小

16、組，如下表：表5-1 監(jiān)控量測實(shí)施管理小組序號(hào)姓名職務(wù)職責(zé)管段任務(wù)1薛曉威項(xiàng)目部總工總體負(fù)責(zé)龜山隧道2李小會(huì)工程部長技術(shù)負(fù)責(zé)、檢查指導(dǎo)龜山隧道4李宏飛技術(shù)員數(shù)據(jù)采集分析龜山隧道5黃純飛技術(shù)員數(shù)據(jù)采集分析龜山隧道5.2 監(jiān)控量測設(shè)備為滿足本項(xiàng)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(shí)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(hào)設(shè)備名稱單位數(shù)量監(jiān)控量測項(xiàng)目備注1水準(zhǔn)儀臺(tái)2地表沉降、拱頂下沉配套銦鋼尺2全站儀臺(tái)1凈空收斂、拱頂下沉3收斂儀臺(tái)1凈空收斂4數(shù)碼相機(jī)臺(tái)1洞、內(nèi)外觀察6 監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析與應(yīng)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：

17、根據(jù)量測值繪制時(shí)態(tài)曲線；選擇回歸曲線，預(yù)測最終值，并與控制基準(zhǔn)進(jìn)行比較；對支護(hù)及圍巖狀態(tài)、工法、工序進(jìn)行評價(jià)；及時(shí)反饋評價(jià)結(jié)論，并提出相應(yīng)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(diǎn)的觀測時(shí)間（d）6.3 數(shù)據(jù)處理分析要求1）施工時(shí)應(yīng)按時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)控測量，在對量測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理與必要的計(jì)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(shí)預(yù)報(bào)險(xiǎn)情，確定施工時(shí)應(yīng)采取的措施，為修正和確定隧道初期支護(hù)參數(shù)、二次襯砌施工時(shí)間提供參

18、考依據(jù)。2）對初期的時(shí)態(tài)曲線進(jìn)行回歸分析，預(yù)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(jì)變形量的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制。3）當(dāng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，及時(shí)分析原因，擬定支護(hù)加固措施，并當(dāng)天報(bào)告建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位，以便及時(shí)制定針對施工方案。4）當(dāng)隧道噴射混凝土出現(xiàn)大量的明顯裂縫或隧道支護(hù)表面任何實(shí)測收斂值已達(dá)到到表4-7允許的70%，且收斂速度無明顯下降時(shí)，應(yīng)及時(shí)根據(jù)實(shí)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(shí)，應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)強(qiáng)初期支護(hù)的措施，并改變施工方法。6.4 變形管理等級(jí)監(jiān)控量測實(shí)施三級(jí)管理，三級(jí)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(dá)到

19、I級(jí)管理狀態(tài)，應(yīng)立即停止掌子面掘進(jìn)，及時(shí)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(diǎn)的累計(jì)位移值U、測點(diǎn)距開挖面的距離來判定，如下表所示。表6-1 位移管理等級(jí)等級(jí)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(qiáng)監(jiān)測頻率，加強(qiáng)支護(hù)措施IU2U1b/3U2U2b/3加強(qiáng)監(jiān)測頻率，暫停掘進(jìn)施工注：U為實(shí)測位移值2）通過位移速度管理III級(jí)：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(dá)到穩(wěn)定?？烧Ｊ┕?。II級(jí)：凈空變化速度在0.2mm/d1.

20、0mm/d之間，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控量測頻率。加強(qiáng)支護(hù)措施。I級(jí)：凈空變速度持續(xù)大于1.0mm/d（或位移累計(jì)達(dá)到100mm）時(shí)，圍巖處于急劇變形狀態(tài)。應(yīng)立即停止掘進(jìn)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(jí)：當(dāng)圍巖位移速速度不斷下降時(shí)（du2/d2t0），圍巖趨于穩(wěn)定狀態(tài)；II級(jí)：當(dāng)圍巖位移速度保持不變時(shí)（du2/d2t0），圍巖不穩(wěn)定，應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)；I級(jí)：當(dāng)圍巖位移速度不斷上升時(shí)（du2/d2t0），圍巖進(jìn)入危險(xiǎn)狀態(tài)，必須立即停止掘進(jìn)，加強(qiáng)支護(hù)。6.5 二襯施做時(shí)間確定深埋段二次襯砌橫筑混凝土施工應(yīng)在圍巖和初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定，并具備以下條件時(shí)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(shí)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(dá)到總收縮量的80%90%。4）初期支護(hù)表面無再發(fā)展的明顯裂縫。當(dāng)不能滿足上述條件，圍巖變化無收斂趨勢時(shí)，必須采取措施，使初期支護(hù)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(qiáng)襯砌，及施工。7 質(zhì)量保證措施1）成立監(jiān)控量測質(zhì)量管理小組，在施工過程中將監(jiān)控量測納入正常施工工序組織管理。2）量測儀器設(shè)備在使用前和使用過程中必須進(jìn)行定期的檢查、校對和率定。3）初讀數(shù)應(yīng)在開挖后12h內(nèi)讀取，最遲不得超過24h，而且在下一循環(huán)開挖前，應(yīng)