隧道监测方案设计文档格式.docx

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8.3.1围岩地质和支护状况观察

所谓隧道工程地质和支护状况观察，就是通过观察实际揭露的隧道掌子面地质情况，掌握隧道的实际围岩状态，分析隧道掌子面的稳定状态，预测前方隧道围岩情况，并提出必要的预警；

通过观察隧道洞内初期支护的状态，及时发现各种异常现象并进行观察，评价初期支护的稳定性。

（1）观察方法

隧道掌子面的地质情况采用目测、地质罗盘和锤击检查进行观测，及时绘制掌子面地质素描，记录围岩的岩性、产状等详细特征，断层。

破碎带等不良地质特征，地下水的水量。

压力等特征，填写掌子面地质观察记录。

隧道初期支护状况采用目测观察为主，对初期支护中的喷射混凝土、钢支撑，锚杆出现的外鼓、裂缝、扭曲等异常现象，进行跟踪观测并做好原始记录。

观测中，如果发现异常现象，要详细记录发现的时间、距开挖工作面的距离以及附近测点的各项量测数据。

（2）观察频率

隧道工程地质和支护状况观察应在隧道开挖及初期支护后进行，每次开挖后需进行掌子面地质情况观察，每个监测断面应绘制隧道开挖工作面及素描剖面图。

8.3.2周边收敛位移量测

隧道周边或结构物内部净空尺寸的变化，通常称为收敛位移。

隧道周边收敛位移量测其实是一种相对位移量测。

（1）测点和测线布置

隧道收敛位移的量测测点原则上应布置在同一断面上，两个测点之间的连线为量测基线，即测线。

在本设计中，测线选择2条。

在公路隧道中，一般沿着隧道周边的拱顶、拱腰和边墙部位分别埋设测桩作为测点，测桩为带挂钩的预埋件，埋设方法为：

埋设前先用小型钻机在待测部位成孔，然后将测桩放入，用快凝水泥或早强锚固剂固定，测桩头需设保护罩。

测点和测线布置示意图如图8.1所示

图8.1隧道周边收敛位移测点及测线布置示意图

（2）量测断面间距

隧道收敛位移的量测断面间距根据表8.1确定：

表8.1隧道收敛位移量测断面间距取值范围

围岩级别

Ⅴ级

Ⅳ级

Ⅲ级

断面间距

5-10m

10-20m

20-30m

（3）量测频率

隧道收敛位移的量测频率取值根据表8.2确定:

表8.2隧道收敛位移量测频率取值范围

按开挖后时间

1-15d

16-30d

31-90d

＞90d

按与开挖面距离

＜2B

（2-5）B

（5-10）B

≥10B

按变形速率

≥1.0mm/d

0.5-1.0mm/d

0.1-0.5mm/d

＜0.1mm/d

量测频率

1-3次/d

1次/2d

1-2次/w

1-3次/m

注：

B为隧道跨度，d为天，w为周，m为月。

8.3.3拱顶下沉量测

（1）测点布置、量测断面间距、量测频率

隧道拱顶下沉测点和收敛位移测点布置在同一断面上，以方便进行数据分析。

拱顶下沉测点埋设在拱部围岩和支护结构表面上，每个断面上布置3个测点，测点和测线布置示意图如图8.1所示。

其量测断面间距、量测频率的取值范围与收敛位移量测相同，分别见表8.1和表8.2。

8.3.4地表沉降观测

在隧道洞口浅埋地段，应进行地表沉降观测。

（1）断面和测点布置

地表沉降观测的断面及测点按表8.3进行布置。

表8.3地表沉降测点布置

覆土厚度H与隧道跨度B的关系

3B＞H≥2B

2B＞H≥B

H＜B

纵向测点间距

15-25m

10-15m

横断面间距

30-50m

15-20m

每个断面布置7-15个点，测点按隧道中线两侧在3倍隧道跨度范围布置。

（2）观测频率

地表沉降观测的量测频率根据表8.4进行取值

表8.3地表沉降观测频率取值范围

开挖面距地表观测断面距离

2B-5B

＞5B

1-2次/d

1次/（2-3）d

8.3.5围岩内部位移量测

围岩内部位移量测，就是观测围岩表面、内部各测点间的相对位移值，它能较好地反映出围岩受力的稳定状态，岩体扰动与松动范围。

在每一级围岩段选择埋深最大的截面作为量测断面。

对于公路隧道，一般可沿隧道围岩周边分别在拱顶、拱腰和边墙共打5个测孔。

位移量测布置示意图如图8.2所示：

图8.2围岩内部位移量测布置示意图

（2）量测频率

隧道围岩内部位移的量测频率根据表8.5进行取值。

表8.5隧道围岩内部位移量测频率取值范围

开挖后时间

8.3.6锚杆轴力量测

为监测锚杆的受力大小，充分了解锚杆的工作状态，对锚杆轴力进行量测。

掌握了锚杆轴力及其应力分布状态，再配合围岩内部位移的量测结果，就可以优化锚杆长度及根数，同时还可以掌握围岩内应力重分布过程。

在每一级围岩段选择埋深最大的截面作为量测断面，每一监测断面选取5根量测锚杆，分别布置在拱顶中央，拱腰及边墙处，每一量测锚杆设置4个测点。

锚杆轴力量测布置示意图如图8.3所示：

图8.3锚杆轴力量测量测布置示意图

锚杆轴力的量测频率根据表8.6进行取值。

表8.6锚杆轴力量测频率取值范围

埋设后时间

1次/w

1次/m

8.3.7围岩与支护间接触压力量测

在围岩与初期支护（喷射混凝土）之间埋设压力计，用以量测围岩与初期支护间的接触压力，即围岩压力。

在初期支护与二次衬砌之间埋设压力计，用以量测初期支护与二次衬砌间的接触压力。

（1）断面、测点布置及量测频率

量测断面的选择、测点布置以及量测频率均与锚杆轴力量测相同。

8.3.8喷射混凝土层应力、应变量测

在每一级围岩段选择埋深最大的截面作为量测断面，每一量测断面应沿隧道的拱顶、拱腰及边墙布设5个测点，通过混凝土喷层应力计，测出每个测点的环向应力和切向应力。

围岩初喷以后，在初喷面上将喷层应力计固定，再复喷，将喷层应力计全部覆盖并使应力计居于喷层的中央，方向为切向。

喷射混凝土达到初凝时开始读测取读数。

测量喷射混凝土层的应变采用应变砖量测法。

量测断面的测点布置位置示意图如图8.4所示：

图8.4喷射混凝土层测点布置示意图

8.3.9二次衬砌应力、应变量测

在每一级围岩段选择埋深最大的截面作为量测断面，监测元件的布置位置与混凝土喷层应力计布置位置相同，见图8.4.

8.3.10钢支撑应力、应变量测

8.4监测数据的分析

8.4.1位移量测数据的分析

（1）极限相对位移值

极限相对位移值（U0）是指拱顶下沉的最大值相对隧道高度的百分比或水平净空变化最大值相对隧道开挖宽度的百分比。

极限相对位移值主要用于判断量测数据的可靠性、确定初期支护的稳定性、判断监控量测的结束时间等。

大青山一号隧道跨度B=12.14m，对于跨度大于12m的隧道，目前还没有统一的位移判定基准，应在施工中通过实测资料积累经验。

（2）允许相对位移值

隧道初期支护允许相对位移值根据测点距开挖面的距离，并通过初期支护极限相对位移按表8.7确定：

表8.7隧道初期支护允许相对位移

类别

距开挖面1B（U1B）

距开挖面2B（U2B）

距开挖面较远

允许值

65%U0

90%U0

100%U0

（3）围岩变形等级管理

隧道监控量测的主要目的就是保证施工的安全，因此，对监控量测实施三级管理。

a．通过允许相对位移值管理

通过允许相对位移值来进行围岩等级管理，见表8.8：

表8.8围岩位移等级管理a

等级管理

距开挖面1B

距开挖面2B

采取措施

U＜U1B/3

U＜U2B/3

可减少监测频率，继续施工

Ⅱ级

U1B/3≤U≤2U1B/3

U2B/3≤U≤2U2B/3

加强监测频率，加强支护措施

Ⅰ级

U≥2U1B/3

U≥2U2B/3

加强监测频率，暂停掘进施工

注：

U为实测位移值。

b．通过位移速度变化率管理

通过位移速度变化率来进行围岩等级管理，见表8.9：

表8.9围岩位移等级管理b

位移速度

不断下降

保持不变

不断上升

（4）量测结束时间的确定

当下列条件同时满足时，可以结束某一断面的监控量测：

a．测点距开挖面距离不大于5B；

b．当净空变化速度小于0.2mm/d，拱顶下沉速度小于0.15mm/d，且持续时间不少于15d。

8.4.2受力量测数据的分析

a．锚杆轴力量测的分析

根据隧道工程的实际调查，可以发现：

同一断面内，锚杆轴力最大值大多发生在拱部45°

附近到起拱线之间的锚杆；

拱顶锚杆，不管净空位移值大小，出现压力的情况是较多的情况；

锚杆轴力超过屈服强度时，水平净空位移值一般都超过50mm。

当锚杆轴力大于锚杆屈服强度时，可增加锚杆数量或增大锚杆直径以降低锚杆应力，也可直接采用高强度锚杆。

b．围岩压力量测的分析

围岩压力大，表明初期支护受力大，这可能有两种情况：

围岩压力大但围岩变形量不大，表明支护时机选择不当，尤其是仰拱的封底时间过早，此时应延迟支护和仰拱封底时机，让围岩应力得到较大的释放；

围岩压力大，围岩变形量也很大，此时应加强支护，控制围岩变形。

当测得的围岩压力很小但是变形量很大时，则应考虑是否会出现围岩失稳。

c．喷射混凝土层应力量测的分析

喷射混凝土层压力与围岩压力密切相关，喷层应力大，可能是由于支护不足，也可能是由于仰拱封底过早，其分析与围岩压力的分析大致相似。

当喷层应力大时，喷层会出现明显裂损，