隧道施工监控量测打算.docx

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隧道施工监控量测打算

专

项

施

工

技

术

方

案

工程名称：

吉首~茶洞高速公路

方案名称：

隧道施工监控量测打算

2021年07月12日

一、工程概况1

二、监控量测指导思想、监控目标和依据2

一、指导思想2

二、监控量测的目标2

3、监控量测依据2

三、监控量测技术标准2

一、一样要求2

二、目的3

3、监控量测作业3

4、数据处置和应用6

五、报告和报警制度提交7

六、测量治理8

7、计量与支付8

四、监控量测实施方案8

一、隧道监控量测项目8

二、量测断面布置12

3、量测频率12

五、单个隧道工程量打算13

一、两岔口隧道13

二、树耳Ⅰ号隧道14

3、树耳Ⅱ号隧道15

4、树耳Ⅲ号隧道16

五、树耳Ⅳ号隧道17

六、矮寨Ⅰ号隧道18

7、矮寨Ⅱ号隧道19

八、矮寨Ⅲ号隧道20

六、参加人员名单21

七、监控量测设备一览表21

隧道施工监控量测打算

一、工程概况

吉首至茶洞高速公路是国家重点计划长沙至重庆公路大通道的一段，现已动工建设，共有隧道11座，其中有分离式隧道2座、小净距隧道1座，连拱隧道5座，分岔式隧道1座，棚洞与设硬路肩各1座。

其中隧道施工监控量测第一合同段的隧道具体情形下表。

吉茶高速公路隧道施工监控量测第一合同段隧道一览表

序号

土建合同段

隧道

名称

起止桩号

长度（m）

1

C1

两岔口隧道

ZK2+770～ZK3+285

515

小净距隧道

YK2+775～YK3+290

515

2

C4

树耳Ⅰ号隧道

K8+850～K9+187

337

连拱隧道

3

C4

树耳Ⅱ号隧道

K10+600～K10+840

240

连拱隧道

4

C5

树耳Ⅲ号隧道

K12+065～K12+150

85

连拱隧道

5

C5

树耳Ⅳ号隧道

K12+405～K12+465

60

棚洞

6

C5

矮寨Ⅰ号隧道

K12+660～K12+840

180

连拱隧道

7

C5

矮寨Ⅱ号隧道

K13+035～K13+224

189

连拱隧道

8

C5

矮寨Ⅲ号隧道

K13+790～K14+

设硬路肩隧道

本路段隧道采纳的技术标准如下：

（1）计算行车速度：

80km/h；

（2）隧道建筑限界净宽：

+++2×++=；

（3）隧道建筑限界净高：

；

关于上下线分离的隧道，隧道采纳三心圆曲墙式衬砌，建筑限界净宽，净高，行车道（含路缘带）宽，两边检修道宽，在左右洞室隧道双侧检修道及余宽下各设置一个尺寸为50×60cm的电缆沟，路面左右边设置Φ20cm的路缘沟。

关于上下行合建的四车道连拱隧道，隧道单洞建筑限界净宽，净高（含路缘带），两边检修道宽，在左右洞室隧道双侧检修道及余宽下各设置一个尺寸为50×60cm的电缆沟，路面左右边设置Φ20cm的路缘沟。

二、监控量测指导思想、监控目标和依据

一、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份，通过监控量测搜集大量围岩、初期支护和衬砌受力变形数据，能够分析隧道围岩及其支护结构的稳固状态，从而幸免施工中的盲目性，幸免塌方等事故，优化衬砌支护结构，达到经济、平安等目的。

二、监控量测的目标

（1）为了把握施工中围岩和支护的力学动态信息及稳固程度并及时反馈，以指导施工作业，保证施工平安。

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】中华人民共和邦交通部，公路隧道设计标准（JTGD07-2004）。

【2】中华人民共和邦交通部，公路隧道施工技术标准（JTJ042-94）。

【3】吉茶路相关设计文件及相关合同文件.

三、监控量测技术标准

一、一样要求

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

（2）量测打算应依照隧道的围岩条件、支护类型和参数、施工方式和所确信的量测目的进行编制。

（3）采纳复合式衬砌的隧道，施工单位与设计单位必需紧密配合，一起研究，分析各项量测信息，确认或修正设计参数。

（4）《公路隧道设计标准》（JTGD07-2004）围岩级别与《公路隧道施工技术标准》（JTJ042-94）的围岩级别对应关系可按下表大致确信。

围岩级别与围岩类别关系表

围岩级别（设计规范）

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

Ⅵ

围岩类别（施工规范）

Ⅵ

Ⅴ

Ⅳ

Ⅲ

Ⅱ

Ⅰ

二、目的

（1）为了把握施工中围岩和支护的力学动态信息及稳固程度并及时反馈，以指导施工作业，保证施工平安。

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《公路隧道施工技术标准》（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。

依照标准规定，必测项目为:

（1）地质和支护状况观看、

（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；选测项目为：

（5）地表下沉量测、（6）围岩体内位移（洞内设点）、（7）围岩体内位移（地表设点）、（8）围岩压力及两层支护间压力、（9）钢支撑内力及外力、（10）支护、衬砌内应力、表面应力及裂痕量测、（11）围岩弹性波测试。

应依照图纸要求和各隧道的具体情形和监理工程师的指示选定量测项目和布设测点。

测点应埋设牢固靠得住，并加以妥帖爱惜。

（1）地质和支护状况观看

爆破开挖后应当即观看工作面状态、围岩变形、围岩风化变质情形、节理裂隙、断层散布和形态、地下水情形等。

观看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。

地质转变处和重腹地段，应有照片记录，记录表应符合《公路隧道施工技术标准》（JTJ042-94）第9章的规定。

对已施工区段的观看也应天天至少进行一次，观看内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状况。

洞外观看包括对洞口地表情形、地表沉陷、边坡及仰坡的稳固和地表水渗透等的观看。

（2）周边位移量测

量测坑道断面的收敛情形，包括量测拱顶下沉、净空水平收敛，和底板鼓起（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。

围岩转变处应适当加密，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。

各测点应在幸免爆破作业破坏测点的前提下，尽可能靠近工作面埋设，一样为～2m，并在下一次爆破循环前取得初始读数。

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，必需完成初期变形值的读数。

净空水平收敛测线的布置应依照施工方式、地质条件、量测断面所在位置、隧道埋置深度等条件确信。

在地质条件良好，采纳全断面开挖方式时，可设一条水平测线。

当采纳台阶开挖方式时，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，可采纳水准仪测定下沉量。

本地质条件复杂，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，应从下表中依照变形速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率。

量测频率

变形速度（mm/d）

量测断面距开挖工作面的距离

量测频率

>10

（0-1）B

1～2次/d

10-5

（1-2）B

1次/d

5-1

（2-5）B

1次/2d

<1

>5B

1次/1周

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。

依照图纸要求或监理工程师指示，应在施工进程中可能产生地表塌陷的地方设置观测点，地表下沉观测点按一般水准基点埋设。

并在估量破裂面之外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依照围岩类别、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纳，并沿隧道纵向每隔5m成立观测点。

地表下沉量测断面的间距

埋置深度H

地表下沉量测断面的间距（m）

H>2B

20-50

B

10-20

H

5-10

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眼前方H+h（隧道埋置深度+隧道高度）处开始，直到衬砌结构封锁、下沉大体停止时为止。

（4）围岩松弛范围量测:

可采纳弹性波法或位移法。

（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大体稳固后1-3周，停止量测作业须经监理工程师批准。

（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

序号

项目名称

测量间隔时间

1～15d

16d～1个月

1～3个月

大于3个月

1

地质和支护状况观察

每次爆破后进行观察

2

周边位移

1～2次/d

1次/2d

1～2次/周

1～3次/月

3

拱顶下沉

1～2次/d

1次/2d

1～2次/周

1～3次/月

4

锚杆或锚索内力及抗拔力量测

5

地表下沉

开挖面距量测断面前后<2B时，1～2次/d

开挖面距量测断面前后<5B时，1次/2d

开挖面距量测断面前后>5B时，1次/周

6

围岩体内位移（洞内设点）

1～2次/d

1次/2d

1～2次/周

1～3次/月

7

围岩体内位移（地表设点）

同地表下沉要求

8

围岩压力及两层支护间压力

1～2次/d

1次/2d

1～2次/周

1～3次/月

9

支护、衬砌内应力、表面应力及裂缝量测

1～2次/d

1次/2d

1～2次/周

1～3次/月

10

钢支撑内力及外力

每10榀钢拱支撑一对测力计。

测量间隔时间与序号2相同

11

围岩弹性波测试

在有代表性地段设置

注：

B为隧道开挖宽度。

4、数据处置和应用

（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-时刻曲线趋于平缓时，应进行数据处置或回归分析，以推算最终位移和把握位移转变规律。

（3）当位移-时刻曲线显现反弯点时，那么说明围岩和支护已呈不稳固状态，现在应紧密监视围岩动态，并增强支护，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。

当位移速度无明显下降，而现在实测位移值已接近表列数值，或喷层表面显现明显裂痕时，承包人应当即采取补强方法，并调整原支护设计参数或开挖方式。

隧道周边许诺相对位移值（%）

围岩类别

覆盖层厚度（m）

<50

50～300

>300

IV

～

～

～

III

～

～

～

II

～

～

～

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许诺值范围。

d、本表所列数值可在施工中通过实测和资料积存作适当修正。

（5）埋设量测元件情形和量测资料，均应整理清楚报监理工程师核查，并作为完工交验资料的一部份。

（6）依照量测结果进行综合判定，确信变形治理品级，据以指导施工。

变形治理品级见下表。

变形治理品级

表10

管理等级

管理位移

施工状态

III

U0

可正常施工

II

（Un/3）U0（2Un/3）

应加强支护

I

U0>（2Un/3）

应采取特殊措施

注:

U0：

实测变形值;Un：

许诺变形值

五、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。

所有数据均输入运算机，用专门程序进行计算处置，每周出周报，每一个月出月报，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形，分析数据转变的趋势。

严格按有关各方讨论的具体报警值分两个时期报警（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，以引发有关各方注意。

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显现险情时的排险应急会议，踊跃协同有关各方出谋献策，提出有利的建议，以采取有效方法确保基坑及周围环境的平安。

六、测量治理

（1）隧道测量承包人应常驻工地，负责测点埋设、日常量测、数据处置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打算。

打算中应包括量测内容、方式、量测仪器、测点布置、量测频率、数据处置、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，切实保证施工平安，提高工程质量，降低工程造价，特制定本监控量测打算。

一、隧道监控量测项目

依照《公路隧道施工技术标准》（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，着重增强隧道围岩位移、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份选测项目的量测。

（1）位移量测

隧道围岩位移是隧道受施工阻碍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，结果最靠得住的量测项目，因此在监控量测中占有重腹地位。

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。

（2）洞内变形量测

洞内变形量测包括隧道双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固性及其变形特性。

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平安，把握初期支护受力状态，为二次衬砌施作选择最正确机会。

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，采纳自动张紧式收敛计进行洞周收敛量测。

主洞断面测点、测线布置中导洞断面测点、测线布置

图1位移量测断面测点、测线布置

（3）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。

通过地表下沉监测能够了解浅埋段隧道围岩的稳固情形，对保证隧道洞口段的施工平安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。

测线的数量依照隧道长度、埋深情形、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，双侧疏”的布置原那么，测点布置范围依照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

（4）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能够把握围岩的松动情形，为判定围岩松动范围、优化锚杆长度和密度提供信息。

隧道围岩内部位移量测一样采纳位移计进行。

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爱惜；多点位移计那么能够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。

（5）压力量测

为了把握施工和运营中隧道结构的力学状态，操纵围岩压力，及时合理调整设计参数，有必要在施工不同时期对有关压力进行量测。

为了了解支护结构是不是靠得住，就必需对支架等支护结构上的围岩压力进行监测。

围岩压力量测采纳预埋压力盒的方式进行。

（6）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要紧依据。

通过量测支护与衬砌内的应力，能够了解支护结构的靠得住性，能够查验衬砌设计的合理性，并对深切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。

（7）锚杆轴力量测

锚杆是山岭隧道施工中的大体支护技术之一，锚杆的用量专门大。

若是锚杆都能有效的工作，那么不仅有利于隧道施工的平安，而且还有助于隧道的长期稳固；反之，或无益于隧道施工平安，或会造成庞大的材料浪费。

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类应变计完成，依照新型锚杆的特点，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。

（8）钢架内力量测

钢架支护关于操纵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，施工时应付一些典型区段进行支架内力量测，以便进一步保证平安、优化设计。

支架内力量测拟以量测支架受力后的应变成主，据此计算支架受力。

此法的优势在于它能够并入围岩位移实时监测系统，从而实现遥控监测。

另外，在一些典型区段，还将少量埋设一次性利用的压力计，以便不同的监测方式之间彼此校验。

（9）衬砌混凝土应力量测

衬砌混凝土应力量测采纳各类压力计进行，通过理论分析，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。

二、量测断面布置

量测断面将严格依照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。

必要时依照围岩压力的显现情形调整量测断面数量。

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一个量测断面；Ⅳ级围岩每20m一个量测断面；Ⅲ级围岩每30m一个量测断面；Ⅱ级围岩每40m一个量测断面；

C、锚杆拉拔实验：

3根/10m；

D、锚杆内力量测：

5根/200m。

3、量测频率

为了切实保障隧道平安施工，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标准要求尽可能加大，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治理提供围岩力学行为的动态信息。

五、单个隧道工程量打算

一、两岔口隧道

两岔口隧道为小净距隧道，单洞共长1030m，打算工程量如下表所示。

项目名称

单位

计划数量

备注

必测项目

洞内观察与地质素描

断面

224

周边位移

断面

32

拱顶下沉

断面

32

锚杆拉拔试验

根

201

锚杆内力量测

根

17

地表下沉

断面

3

选测项目

围岩体内位移

（洞内设点）

断面

4

围岩体内位移

（地表设点）

断面

4

围岩压力及两

层支护间压力

断面

4

支护、衬砌内应力、

表面应力及裂缝量测

断面

4

钢支撑内力及外力

断面

4

围岩弹性波测试

断面

4

二、树耳Ⅰ号隧道

树耳Ⅰ号隧道为连拱隧道，单洞共长1011m（其中包括中隔墙开挖）打算工程量如下表所示：

项目名称

单位

计划数量

备注

必测项目

洞内观察与地质素描

断面

220

周边位移

断面

32

拱顶下沉

断面

32

锚杆拉拔试验

根

198

锚杆内力量测

根

17

地表下沉

断面

3

选测项目

围岩体内位移

（洞内设点）

断面

4

围岩体内位移

（地表设点）

断面

4

围岩压力及两

层支护间压力

断面

4

支护、衬砌内应力、

表面应力及裂缝量测

断面

4

钢支撑内力及外力

断面

4

围岩弹性波测试

断面

4

3、树耳Ⅱ号隧道

树耳Ⅱ号隧道为连拱隧道，单洞共长720m（其中包括中隔墙开挖）打算工程量如下表所示：

项目名称

单位

计划数量

备注

必测项目

洞内观察与地质素描

断面

156

周边位移

断面

22

拱顶下沉

断面

22

锚杆拉拔试验

根

141

锚杆内力量测

根

12

地表下沉

断面

2

选测项目

围岩体内位移

（洞内设点）

断面

3

围岩体内位移

（地表设点）

断面

3

围岩压力及两

层支护间压力

断面

3

支护、衬砌内应力、

表面应力及裂缝量测

断面

3

钢支撑内力及外力

断面

3

围岩弹性波测试

断面

3

4、树耳Ⅲ号隧道

树耳Ⅲ号隧道为连拱隧道，单洞共长255m（其中包括中隔墙开挖）打算工程量如下表所示：

项目名称

单位

计划数量

备注

必测项目

洞内观察与地质素描

断面

55

周边位移

断面

8

拱顶下沉

断面

8

锚杆拉拔试验

根

50

锚杆内力量测

根

4

地表下沉

断面

1

选测项目

围岩体内位移

（洞内设点）

断面

1

围岩体内位移

（地表设点）

断面

1

围岩压力及两

层支护间压力

断面

1

支护、衬砌内应力、

表面应力及裂缝量测

断面

1

钢支撑内力及外力

断面

1

围岩弹性波测试

断面

1

五、树耳Ⅳ号隧道

树耳Ⅳ号隧道为棚洞，单洞共长60m，打算工程量如下表所示：

项目名称

单位

计划数量

备注

必测项目

洞内观察与地质素描

断面

13

周边位移

断面

2

拱顶下沉

断面

2

锚杆拉拔试验

根

12

锚杆内力量测

根

1

地表下沉

断面

0

选测项目

围岩体内位移

（洞内设点）

断面

0

围岩体内位移

（地表设点）

断面

0

围岩压力及两

层支护间压力

断面

0

支护、衬砌内应力、

表面应力及裂缝量测

断面

0

钢支撑内力及外力

断面

0

围岩弹性波测试

断面

0

六、矮寨Ⅰ号隧道

矮寨Ⅰ号隧道为连拱隧道，单洞共长540m（其中包括中隔墙开挖）打算工程量如下表所示：

项目名称

单位

计划数量

备注

必测项目

洞内观察与地质素描

断面

117

周边位移

断面

17

拱顶下沉

断面

17

锚杆拉拔试验

根

105

锚杆内力量测

根

9

地表下沉

断面

2

选测项目

围岩体内位移

（洞内设点）

断面

2

围岩体