28 隧道施工监控量测方案.docx

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28隧道施工监控量测方案

隧道施工监控量测方案

一、工程概况

炎陵至汝城高速公路位于湖南省东南部，行政区划属株洲市炎陵县（K0+000~K56+647）、郴州市桂东县（K56+647~K93+311）及汝城县（K93+311~终点）。

起点位于接炎陵县三河镇衡炎高速炎帝陵连接线，路线走向整体呈北向南，沿G106经龙渣以隧道至桂东，在汝城县到达湘粤边界湖南一侧的大麻溪，接广东仁化城口至翁源坝仔段高速公路起点，全长151.048km。

全线隧道总长32417m/32座，其中隧道施工监控量测第二十八合同段的隧道具体情况下表。

炎汝高速公路隧道施工监控量测第二十八合同段隧道一览表

本路段隧道采用的技术标准如下：

（1）计算行车速度：

80km/h；

（2）隧道建筑限界净宽：

0.75+0.5+2×3.75+0.75+0.75=10.25m；

（3）隧道建筑限界净高：

5.0m；

二、监控量测指导思想、监控目标和依据

1、指导思想

施工监控量测是应用新奥法进行隧道施工的重要组成部分，通过监控量测采集大量围岩、初期支护和衬砌受力变形数据，可以分析隧道围岩及其支护结构的稳定状态，从而避免施工中的盲目性，避免塌方等事故，优化衬砌支护结构，达

到经济、安全等目的。

2、监控量测的目标

（1）为了掌握施工中围岩和支护的力学动态信息及稳定程度并及时反馈，以指导施工作业，保证施工安全。

监控量测在施工中应认真实施。

（2）通过对围岩和支护的变位、应力量测，及时修改支护系统设计。

3、监控量测依据

【1】中华人民共和国交通部，公路隧道设计规范（JTGD70-2004）。

【2】中华人民共和国交通部，公路隧道施工技术规范（JTJ042-94）。

【3】炎汝路相关设计文件及相关合同文件。

三、监控量测技术规范

1、一般要求

（1）承包人应在初期支护前30d提出监控量测计划，其内容包括量测项目及方法，量测仪器、测点布置、量测频率、数据处理及量测人员组织等，并经监理工程师批准。

（2）量测计划应根据隧道的围岩条件、支护类型和参数、施工方法以及所确定的量测项目的进行编制。

（3）采用复合式衬砌的隧道，施工单位与设计单位必须紧密配合，共同研究，分析各项量测信息，确认或修正设计参数。

（4）《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）围岩级别与《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）的围岩级别对应关系可按下表大致确定。

2、目的

（1）为了掌握施工中围岩和支护的力学动态信息及稳定程度并及时反馈，以指

导施工作业，保证施工安全。

监控量测在施工中应认真实施。

（2）通过对围岩的支护和变位、应力量测，及时修改支护系统设计。

3、监控量测作业

隧道施工中的监控量测，按《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）第9章的规定和图纸要求，进行必测项目和选测项目的测量。

按照规范规定，必测项目为:

（1）地质和支护状况观察、

（2）周边位移量测、（3）拱顶下沉量测、（4）锚杆或锚索内力及抗拔力量测、（5）地表下沉量测；选测项目为：

（6）围岩体内位移、（7）钢支撑内力、（8）喷混凝土应力量测、（9）二次衬砌压力量测。

应根据图纸要求和各隧道的具体情况以及监理工程师的指示选定量测项目和布设测点。

测点应埋设牢固可靠，并加以妥善保护。

（1）地质和支护状况观察

爆破开挖后应立即观察工作面状态、围岩变形、围岩风化变质情况、节理裂隙、断层分布和形态、地下水情况等。

观察后应绘制开挖工作面略图（地质素描），填写工作面状态记录表及围岩类别判定卡。

地质变化处和重要地段，应有照片记录，记录表应符合《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）第9章的规定。

对已施工区段的观察也应每天至少进行一次，观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状况。

洞外观察包括对洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定以及地表水渗透等的观察。

（2）周边位移量测

量测坑道断面的收敛情况，包括量测拱顶下沉、净空水平收敛，以及底板鼓起（必要时）。

拱顶下沉和水平收敛量测断面的间距为:

IV类及以上围岩不大于40m;Ⅲ类围岩不大于25m;Ⅱ类围岩应小于20m。

围岩变化处应适当加密，在各类围岩的起始地段增设拱顶下沉测点1～2个，水平收敛1～2对。

当发生较大涌水时，II、III类围岩量测断面的间距应缩小至5～10m。

各测点应在避免爆破作业破坏测点的前提下，尽可能靠近工作面埋设，一般为0.5～2m，并在下一次爆破循环前获得初始读数。

初读数应在开挖后12h内读

取，最迟不得超过24h，而且在下一循环开挖前，必须完成初期变形值的读数。

净空水平收敛测线的布置应根据施工方法、地质条件、量测断面所在位置、隧道埋置深度等条件确定。

在地质条件良好，采用全断面开挖方式时，可设一条水平测线。

当采用台阶开挖方式时，可在拱腰和边墙部位各设一条水平测线。

拱顶下沉量测应与净空水平收敛量测在同一量测断面内进行，可采用水准仪测定下沉量。

当地质条件复杂，下沉量大或偏压明显时，除量测拱顶下沉外，尚应量测拱腰下沉及基底隆起量。

拱顶下沉量测与净空水平收敛量测宜用相同的量测频率，应从下表中根据变形速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率。

注：

B表示隧道开挖宽度。

（3）地表下沉量测

a.位于Ⅲ-I类围岩中且覆盖层厚度小于40m的隧道，应进行地表沉降量测。

根据图纸要求或监理工程师指示，应在施工过程中可能产生地表塌陷之处设置观测点，地表下沉观测点按普通水准基点埋设。

并在预计破裂面以外3～4倍洞径处设水准基点，作为各观测点高程测量的基准，从而计算出各观测点的下沉量。

地表下沉桩的布置宽度应根据围岩类别、隧道埋置深度和隧道开挖宽度而定，地表下沉量测断面的间距按下表采用，并沿隧道纵向每隔5m建立观测点。

地表下沉量测断面的间距

注：

1.无地表建筑物时取表内上限值；2.B表示隧道开挖宽度。

b.量测频率

地表下沉量测频率和拱顶下沉及净空水平收敛的量测频率相同。

c.地表下沉量测应在开挖工作面前方H+h（隧道埋置深度+隧道高度）处开始，直到衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。

（4）围岩松弛范围量测:

可采用弹性波法或位移法。

（5）当围岩条件差、变形过大或初期支护破损变形较大时，应进行支护结构内的应力及接触应力量测。

（6）各项量测作业均应持续到变形基本稳定后1-3周，停止量测作业须经监理工程师批准。

（这段是否删除）

（7）各项量测项目，其监控量测的要求应按图纸规定，监控量测项目及频率按下表执行。

监控量测项目及频率

注：

B为隧道开挖宽度。

4、数据处理和应用

（1）应及时对现场量测数据绘制时态曲线（或散点图）和空间关系曲线。

（2）当位移-时间曲线趋于平缓时，应进行数据处理或回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。

（3）当位移-时间曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时应密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。

（4）隧道周壁任意点的实测相对位移值或用回归分析推算的总相对位移值均应小于下表所列数值。

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，或者喷层表面出现明显裂缝时，承包人应立即采取补强措施，并调整原支护设计参数或开挖方法。

隧道周边允许相对位移值（%）

注:

a、相对位移值系指实测位移与两测点间距离之比，或拱顶位移实测值与隧道宽度

之比。

b、脆性围岩取表中较小值，塑性围岩取表中较大值。

c、I、V、VI类围岩可按工程类比初步选定允许值范围。

d、本表所列数值可在施工中通过实测和资料积累作适当修正。

（5）埋设量测元件情况和量测资料，均应整理清楚报监理工程师核查，并作为竣工交验资料的一部分。

（6）根据量测结果进行综合判断，确定变形管理等级，据以指导施工。

变形管理等级见下表。

变形管理等级

注:

U0：

实测变形值;Un：

允许变形值

5、报告和报警制度提交

有仪表量测的数据记录在专用的表格上，原始记录表格存档以供需要时查用。

检测日报表当日一式四份提交给业主、监理方、施工方和设计方。

所有数据均输入计算机，用专门程序进行计算处理，每周出周报，每月出月报，必要时出专门分析简报。

监控技术负责人参加工程现场会及工地例会，汇报最近一段时期的监测情况，分析数据变化的趋势。

严格按有关各方讨论的具体报警值分两个阶段报警（隧道监测项目预警值由设计单位提出）。

当监测值超过预警值的80％时，在日报表中注明，以引起有关各方注意。

当监测值达到预警值时，除在日报表中注明外，专门出文通知有关各方。

监测技术负责人参加出现险情时的排险应急会议，积极协同有关各方出谋划策，提出有益的建议，以采取有效措施确保基坑及周围环境的安全。

6、测量管理

（1）隧道测量承包人应常驻工地，负责测点埋设、日常量测、数据处理和仪器保养维修工作并及时将量测信息反馈予施工和设计单位，请假应经总监办批准；

（2）承包人在提交实施性施工组织设计的同时，应专门提交详细的监控量测计划。

计划中应包括量测内容、方法、量测仪器、测点布置、量测频率、数据处理、量测人员及负责人，并报业主工程师批准后执行。

7、计量与支付

（1）按实际完成的量测项目提交监理处、总监办认可后每3个月计量支付一次。

（2）支付细目

见工程量清单。

四、监控量测实施方案

为了指导施工，优化设计，切实保证施工安全，提高工程质量，降低工程造价，特制定本监控量测计划。

1）隧道监控量测项目

根据《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）的要求进行所有必测项目的量测。

结合隧道具体工程条件，着重加强超前地质预报、隧道围岩位移、围岩压力、支护体的内力的量测。

施工中如有必要还将进行部分选测项目的量测。

（1）超前地质预报

采用地质雷达进行地质超前预报工作，进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件，指导工程施工的顺利进行，降低地质灾害发生的几率和危害程度，为优化工程设计提供地质资料。

（是否需要更改）

（2）位移量测

隧道围岩位移是隧道受施工影响而发生的最直观的地压显现。

位移量测是隧道监控量测中实施最容易，结果最可靠的量测项目，因而在监控量测中占有重要

地位。

位移量测包括洞内变形量测、地表沉降量测和围岩内部位移量测。

（3）洞内变形量测

洞内变形量测包括隧道两侧收敛和隧道拱顶下沉两个项目。

洞内变形直接反映了围岩的稳定性及其变形特性。

通过对洞内变形的量测，能够预防预报隧道塌方，有利于保障隧道施工安全，掌握初期支护受力状态，为二次衬砌施作选择最佳时机。

洞内位移量测测点布置如图1所示。

在两边墙之间布置一条测线，采用自动张紧式收敛计进行洞周收敛量测。

图1位移量测断面测点、测线布置

（4）地表沉降监测

地表沉降是隧道浅埋段施工中常见的工程现象。

通过地表下沉监测可以了解浅埋段隧道围岩的稳定情况，对保证隧道洞口段的施工安全和施工质量有重要作用。

隧道地表沉降通过在隧道横向布置测线，用水准仪进行量测。

测线的数量根据隧道长度、埋深情况、地质条件和施工技术而定。

每条测线上测点的布置应遵循“中间密，两侧疏”的布置原则，测点布置范围根据隧道宽度和围岩滑动摩擦角而定，如图3所示。

图3地表沉降测点在横断面的布置

（5）围岩内部位移量测

隧道围岩内部位移也是反映围岩力学行为的重要指标。

通过对围岩内部位移的量测可以掌握围岩的松动情况，为判断围岩松动范围、优化锚杆长度和密度提供信息。

隧道围岩内部位移量测一般采用位移计进行。

位移计分单点位移计和多点位移计，单点位移计只能观测围岩内一个深度的位移，结构简单，制作容易，测试精度高且易于安装和保护；多点位移计则可以观测同一钻孔不同深度围岩的位移，结构较复杂。

为了实现位移自动量测，本隧道拟自主开发数字化自动读数位移计，并将其并入隧道位移实时监测系统数据库。

（6）压力量测

为了掌握施工和运营中隧道结构的力学状态，控制围岩压力，及时合理调整设计参数，有必要在施工不同阶段对有关压力进行量测。

为了了解支护结构是否可靠，就必须对支架等支护结构上的围岩压力进行监测。

围岩压力量测采用预埋压力盒的方法进行。

（7）内力量测

隧道支护与衬砌结构的内应力是隧道结构设计的主要依据。

通过量测支护与衬砌内的应力，可以了解支护结构的可靠性，可以检验衬砌设计的合理性，并对深入研究隧道结构设计原理有重要意义。

本方案拟在典型部位对支护体系中的锚杆轴力、钢架内力和衬砌混凝土应力进行量测。

（8）锚杆轴力量测

锚杆是山岭隧道施工中的基本支护技术之一，锚杆的用量很大。

如果锚杆都能有效的工作，则不仅有利于隧道施工的安全，而且还有助于隧道的长期稳定；反之，或者不利于隧道施工安全，或者会造成巨大的材料浪费。

本方案拟对隧道中安装的锚杆在工作时所受的轴力进行量测。

锚杆轴力量测借助各种应变计完成，根据新型锚杆的特点，必要时开发新的应变式测力计，并将应变式测力系统并入隧道位移实时监测系统，实施遥控监测。

（9）钢架内力量测

钢架支护对于控制浅埋软弱围岩隧道拱顶下沉和地表沉降具有十分突出的作用。

软弱围岩极易发生坍塌，在设计中支护参数很难把握。

因此，施工时应对一些典型区段进行支架内力量测，以便进一步保证安全、优化设计。

支架内力量测拟以量测支架受力后的应变为主，据此计算支架受力。

此法的优点在于它可以并入围岩位移实时监测系统，从而实现遥控监测。

此外，在一些典型区段，还将少量埋设一次性使用的压力计，以便不同的监测方法之间相互校验。

（10）衬砌混凝土应力量测

衬砌混凝土应力量测采用各种压力计进行，经过理论分析，在衬砌轴力、剪力和弯矩的极值部位埋设压力计。

压力计选型时也尽可能选用电测式，以方便的并入隧道位移实时监测系统。

2）量测断面布置

量测断面将严格按照JTJ042-94标准的要求布置。

本方案拟定沿隧道纵向每50米布置1个位移量测断面，平均每100米布置一组压力量测断面，平均每200米布置一组围岩内部位移量测断面。

必要时根据围岩压力的显现情况调整量测断面数量。

具体如下：

A、洞内观测：

随开挖，每循环或3m一个断面；

B、周边位移及拱顶下沉：

Ⅴ级围岩每10m（设计为15-20）一个量测断面；Ⅳ级围岩每20m（设计20-40m）一个量测断面；Ⅲ级围岩每30m（设计40-60）一个量测断面；Ⅱ级围岩每40m一个量测断面；

C、锚杆拉拔试验：

3根/10m；

D、锚杆内力量测：

5根/200m。

（20标设计为每一级围岩选一组，每组3-5根）

3）量测频率

为了切实保障隧道安全施工，保证施工质量，降低工程造价，同时为长大隧道施工技术和结构分析提供资料，本方案量测频率将按规范要求尽量加大，并尽可能地实现遥控与实时监测，最大限度的为施工组织与管理提供围岩力学行为的动态信息。

五、隧道工程量计划

乐湾隧道为小净距隧道，左洞长度947m，右洞长度870m,计划工程量如下表所示。

上述检测工程量为计划工程量，是按照招标文件中的工程量确定的，在实际工作中我们将根据实际工程情况以及实际地质情况确定工程量，并报监理和业主审批。

（是否需要删除）

六、参加人员名单

七、监控量测设备一览表

28标进场2010年3月

湖南省交通科学研究院2010年01月26日