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03高山岩隧道月报

泉州台商投资区南北主干道二期工程项目

高山岩隧道监控量测

2015年2-3月月报

审核：

沈明燕

湖南科大工程检测中心

泉州高山岩隧道监控量测项目部

2015年3月31日

1本阶段工作概况1

1.1工程概况1

1.2施工情况汇总3

1.3工作量统计3

2隧道施工监控量测4

2.1隧道监控量测工作概况4

2.2隧道监控量测管理规定5

2.3隧道地质及支护状态观察6

2.4隧道变形监控量测7

3阶段性结论及施工建议12

4存在问题12

5附件14

附件1高山岩隧道掌子面地质素描14

附件2高山岩隧道周边位移数据表及时程曲线图20

附件3高山岩隧道拱顶沉降数据表及时程曲线图32

附件4高山岩隧道地表沉降数据表及时程曲线图44

附件5高山岩隧道监控量测现场工作照48

1本阶段工作概况

1.1工程概况

高山岩隧道地处泉州市中心城区东郊台商投资区，属于南北主干道二期工程的百东大道-杏秀路段。

隧道呈南北走向穿越高山岩山区，主线隧道采用上下行分离式、双向8车道布置，同时在路线东西两侧各设一辅线隧道，4条隧道形成小净距隧道。

1#隧道（东侧辅线隧道）K0+359～K0+616；2#隧道（东侧主线隧道）K0+361～K0+619；3#隧道（西侧主线隧道）K0+361～K0+620；4#隧道（西侧辅线隧道）K0+363.5～K0+626.5。

（1）地形地貌及地质概况

隧道址区属丘陵地貌，地形起伏较大，山坡较陡，自然坡度30-50°。

进出口处地面高程9.50～22.90m，洞身最高处高程63.60m，隧道最大埋深约45.60m，地表植被稀少，为杂草及少量杂木。

围岩为燕山晚期侵入的花岗岩，岩性为中粗粒花岗岩。

第四系覆盖层薄或无。

（2）工程地质评价

1）北端洞口

洞口位于坡脚，洞口侧自然山坡坡度约30～40°，围岩为中等风化花岗岩和砂土状强风化花岗岩，围岩级别为Ⅳ～Ⅴ类，洞顶覆盖层为强风化花岗岩，且处于地下水位下，现状基本稳定，但开挖时稳定性较差。

建议在洞侧、洞顶设置排水天沟，坡面适当位置设泄水孔。

2）洞身

洞身围岩主要为微风化花岗岩，洞顶顶板厚度大，也以微风化花岗岩为主，围岩级别以Ⅱ级为主，勘察时未见断裂破碎带，裂隙局部发育，地下水不丰富。

洞身地下水位高于路面设计标高，水量较小，施工时可采取降水、引水等措施。

3）南端洞口

洞口位于坡脚，自然山坡坡度约35～45°，围岩和洞顶均以中等风化花岗岩为主，围岩级别为Ⅳ类，洞顶中等风化花岗岩厚度10m以上，稳定性较好。

但隧道出口段位于早期开采的花岗岩石料场，采坑高度约30.0m，坡度65～80°，因受爆破影响，表层裂缝较多，局部较松散，易发生崩塌、掉块，对隧道施工有一定影响。

（3）地质构造和不良地质

本区域上位于闽东南沿海断隆带，燕山期至喜马拉雅期的构造运动奠定了本区构造基础，现地壳相对稳定，未见影响场地稳定性的活动性断裂。

（4）水文地质

1）地下水类型与性质

隧道区地表水不发育，地下水主要为基岩风化裂隙-孔隙水，钻孔中地下水位埋深12.90～24.20m，标高32.00～40.00m，水量总体较贫乏，受大气降水的补给，往两侧谷中排泄。

根据钻孔简易水位恢复观测试验成果及取样分析，经估算渗透系数K=3.4×10-5cm/s，据采取地下水及地表水水样分析，场地环境类型为Ⅲ类环境，属弱透水岩土层，依据《公路工程地质勘察规范》（JTGC20-2011）附录D及《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）2009年版12.2.4判定，该场地的地下水对混凝土结构和钢筋混凝土结构中钢筋在干湿交替条件下和在长期浸水条件下均具微腐蚀性。

该场地的地表水对混凝土结构具中腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水条件下具弱腐蚀性，在干湿交替条件下具强腐蚀性。

该场地的地基土对混凝土结构和钢筋混凝土结构中钢筋均具微腐蚀性，根据地区经验判定，地基土对钢结构具弱腐蚀性。

2）隧道涌水量分析

根据水均衡理论，按隧道汇水面积范围内降水的入渗率估算隧道涌水量。

据1：

10000地形图量测，隧道汇水面积A约为0.50km2；当年均降雨量W为1022mm，结合该区地形特征和植被发育特征，降水渗入系数α取0.22计算。

则Q＝2.74·α·W·A（引自铁路规范附录A），其中：

Q为隧道通过含水体地段的正常涌水量（m3/d），α为降水渗入系数，A为隧道通过含水体地段的集水面积（km2），W为年降水量（mm）。

（4）气象

拟建场地位于泉州市惠安县，气候属南亚热带海洋性季风气候，年均气温19.7℃，2月份平均气温11.2℃，8月平均气温27.7℃，年均降水量1022毫米。

其中降水主要分布在每年的3～9月，占全年总降水量的70～80%，年平均降水量在1000mm～2300mm之间。

雾：

全年以3～4月雾日最多月平均5.4天；沿海地区多以平流雾为主，多发生在夜间和凌晨，一般日出后即消散。

相对温度：

多年平均温度16℃至21℃之间，每年3～9月较潮湿，达80%以上；10月至翌年2月较为干燥，相对湿度仅为72%。

（5）地震

据《中国地震动参数区划图（GB18306-2001）》福建省区划一览表，本区地震基本烈度为7度，设计地震分组第三组，地震动峰值加速度为0.1g，地震动反应谱特征周期为0.45s。

本次勘察时，在该场地S1、S5、S9、S10、S14、S16、S18、S19、S24、S28孔进行场地土的剪切波速测试（测试成果见附录Ⅵ）。

根据测试成果划分，该场地的等效剪切波速平均值为374.16m/s，处于500≥Vse＞250m/s之间，场地覆盖层厚度为4.42m；按规范（GB50011-2010）表4.1.6划分，该场地的建筑场地类别为Ⅰ1类；查表5.1.4-2，场地的特征周期值为0.35s。

1.2施工情况汇总

截止3月31日止，高山岩隧道本阶段施工情况见下表1-2-1所示。

表1-2-1高山岩隧道本阶段施工情况汇总表

名称

施工工序

起始里程

掌子面里程

本阶段进

尺（m）

累计进尺

（m）

备注

1#隧道

上台阶掌子面里程

K0+592

K0+539

本表中累计进尺的计算不包含明洞长度。

下台阶掌子面里程

二衬施工里程

2#隧道

上台阶掌子面里程

K0+595

208

下台阶掌子面里程

K0+595

208

二衬施工里程

K0+439.5

K0+557

117.5

170

3#隧道

上台阶掌子面里程

K0+602

241

下台阶掌子面里程

K0+552

K0+602

241

二衬施工里程

4#隧道

上台阶掌子面里程

K0+626.5

263

下台阶掌子面里程

K0+626.6

K0+626.5

263

二衬施工里程

K0+468

K0+608

140

244.5

1.3工作量统计

本阶段高山岩隧道监控量测项目累计完成工作情况见表1-3-1。

表1-3-1高山岩隧道本阶段工作量统计表

序号

监测项目

现场完成工作量

备注

1#隧道

2#隧道

3#隧道

4#隧道

地质和支护状况观察

5份

0份

拱顶沉降

3个断面

1个断面

5个断面

1个断面

周边位移

3个断面

1个断面

5个断面

1个断面

地表沉降

1条测线

表1-3-1-1高山岩隧道掌子面地质素描记录一览表

1#隧道掌子面里程

描述日期

K0+581

2015-3-11

K0+571

2015-3-16

K0+563

2015-3-20

K0+554

2015-3-24

K0+543

2015-3-28

表1-3-1-2高山岩隧道周边位移敛、拱顶下沉量测断面一览表

1#隧道

2#隧道

断面编号

断面里程

埋设日期

断面编号

断面里程

埋设日期

K0+588

2015-3-9

K0+585

2015-3-9

K0+560

2015-3-22

3#隧道

4#隧道

K0+560

2014-12-27

K0+578

2015-1-22

K0+586

2015-1-22

2隧道施工监控量测

2.1隧道监控量测工作概况

根据相关规范要求，高山岩隧道施工监控量测工作基本情况如下：

监测目的

1）周边位移、拱顶沉降、地表沉降和隧道支护状态是隧道围岩应力状态变化的最直观反映，并结合起来评判隧道结构的稳定性，确保隧道的施工过程安全。

2）根据拱顶沉降和周边位移的变形速度和变形加速度判断隧道围岩的稳定程度，指导二次衬砌的支护时机。

3）通过地质预报及地质素描合理判识掌子面前方的围岩级别，再综合各种结果反馈指导设计和施工。

监测依据

1）中华人民共和国行业标准《公路隧道设计规范》JTGD70-2004；

2）中华人民共和国行业标准《公路隧道施工技术规范》JTGF60-2009；

3）《工程测量规范》GD50026-93；

4）国家或行业其他测量规范、强制性标准；

5）高山岩隧道工程有关设计文件及合同技术要求；

6）我单位从事其它隧道工程监控量测项目取得的经验。

监测项目

1）隧道地质和支护状况观察

2）隧道拱顶沉降

3）隧道周边位移

4）洞口及浅埋段地表沉降

主要监测仪器和设备

序号

主要仪器设备名称

仪器设备型号

自动安平水准仪

W1LDNA2

测微器

GPM3

数显式收敛计

JSS30A

全站仪

LeicaTC402

数码照相机

尼康S9600等

地质罗盘

哈尔滨DQY-1

2.2隧道监控量测管理规定

2.2.1监控量测工作流程

合理的监控量测工作流程是确保监控量测工作顺利开展并保证数据准确的基础，也是监控量测工作能在信息化施工过程中体现价值的前提。

我方根据多年的监控量测工作经验，在本工程中拟采用的监控量测工作流程图，详见图2-2-1-1。

我单位监控小组严格执行监控量测工作流程，通过及时掌握并反馈隧道监控量测信息，为正确调控施工决策和调整、验证支护设计参数提供科学依据，确保隧道安全施工。

图2-2-1-1监控量测工作流程图

2.2.2监控量测预警流程

隧道监控量测工作的核心工作就是准确预警，其中预警的价值有两点：

1、保证安全，即通过提前预警，避免潜在的人员安全事故发生；2、降低损失，即各方努力，形成一个完善并可操作的应急方案，争取达到及时采取措施，有效避免在的塌方等情况发生，从而减少经济损失。

对于第一点而言，隧道监控量测方只要严格遵循监控操作流程，基本都能实现。

对于第二点操作的难度较大，其根本原因在于时间控制，如何赢得更多挽回损失的操作时间。

这个时间涉及到隧道施工过程中的总监办、驻监办、设计、施工、监理和监控等各方，只有各方共同努力，形成一个快速的预警机制和切实可行的应急方案和防范措施才有可能。

因此，我方建议预警流程中增加施工方或设计方储备应急方案，并对方案实时的施工能力和占用时间提出适当要求。

2.3隧道地质及支护状态观察

2.3.1隧道掌子面地质观察

高山岩隧道本阶段开挖段地质概况：

高山岩隧道出口处围岩为中等风化花岗岩和砂土状强风化花岗岩，围岩级别为Ⅳ～Ⅴ类，洞顶覆盖层为强风化花岗岩，且处于地下水位下，现状基本稳定，但开挖时稳定性较差；洞身围岩主要为微风化花岗岩，洞顶顶板厚度大，也以微风化花岗岩为主，围岩级别以Ⅱ级为主，掌子面未见断裂破碎带，裂隙局部发育，岩体自稳能力较好，隧道地下水不发育，地下水主要有基岩裂隙水、岩溶水及构造裂隙水，水量较小，受季节气候影响较大。

2.3.2隧道支护状态观察

高山岩隧道本阶段开挖段内支护状况观测：

隧道未发现明显的初支裂缝，喷层无剥落，隧道结构整体较稳定。

具体见表2-3-2-1。

表2-3-2-1高山岩隧道本阶段初支支护状态观察统计表

隧道名称

里程区段

部位

描述

1#隧道

2#隧道

3#隧道

4#隧道

2.4隧道变形监控量测

2.4.1预警判断依据

隧道变形监控量测的核心目的是控制安全，准确把握隧道围岩的稳定状态，为隧道后期运营期间养护维修提供依据。

但隧道所处的工程地质及水文地质情况、施工工艺和断面尺寸等因素对隧道围岩的稳定都有直接的影响，因此隧道围岩的稳定性是很难通过单项评价指标达到准确判断。

本隧道施工变形监控量测控制围岩预警的判断依据采用了多参数的综合评判，主要通过以下三个方面进行评价：

1）按围岩变形最大位移值评判标准

根据《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）锚喷衬砌和复合式衬砌初期支护的允许洞内周边位移值如表2-4-1-1和允许洞内周边位移及拱顶沉降控制值A（mm）主要参考见表2-4-1-2。

表2-4-1-1施工规范中隧道周边允许相对位移值

围岩级别

允许相对位移值（%）

埋深＜50m

埋深50~300m

埋深＞300m

Ⅲ

0.1~0.3

0.2~0.5

0.4~1.2

Ⅳ

0.15~0.5

0.4~1.2

0.8~2.0

Ⅴ

0.2~0.8

0.6~1.6

1.0~3.0

注：

1、水平相对收敛值系指收敛位移累计值与两测点间距离之比；

2、硬质围岩隧道取表中较小值，软质围岩的隧道取表中较大值；

3、本表所列数值，可在施工过程中通过实测和资料积累作适当修正；

4、拱顶沉降允许值，一般按本表数值的0.5~1.0倍采用。

表2-4-1-2允许洞内周边位移及拱顶沉降控制值A（mm）

围岩

级别

埋深（m）

＜50

50~300

301~500

周边位移

拱顶沉降

周边位移

拱顶沉降

周边位移

拱顶沉降

Ⅲ

120

Ⅳ

120

210

100

Ⅴ

160

300

150

注：

本表所列数值，可在施工过程中通过实测和资料积累作适当修正，取控制值的80％作为本隧道监测项目的警戒值。

地表沉降的最大允许变形量目前没有相应规范，因此对于此类问题仍有待各方共同努力，具体问题具体分析。

2）按围岩变形速率值评判标准

a）当围岩位移速率值（回归速率值或3~5天平均速率值）小于0.2mm/d时可判断围岩达到基本稳定；

b）当围岩位移速率值（回归速率值或3~5天平均速率值）在1mm/d~0.2mm/d之间表明围岩仍处于缓慢变形增长阶段，应关注围岩动态，检查支护裂纹状态；

c）当围岩位移速率值（回归速率值或3~5天平均速率值）连续大于1mm/d时，表明围岩处于急剧变形阶段，应加强观测；

d）当围岩位移速率值（回归速率值或3~5天平均速率值）连续大于5.0mm/d时，应立即通知施工管理人员和现场监理，检查围岩状态和支护状态，发现裂纹扩大应立即加固，严重时应停止掘进。

3）按变形曲线形态判断围岩稳定标准

a）当变形曲线（二阶导数）d2U/dt2＜0时，表明曲线变形速率下降，变形曲线趋于平缓，表明围岩变形向稳定方向发展；

b）当变形曲线（二阶导数）d2U/dt2=0时，表明曲线变形速率匀速变化，变形曲线直线上升，表明围岩不稳定。

应立即通知施工管理人员和现场监理，检查围岩状态和支护状态，发现裂纹扩大应立即加固，严重时可停止掘进；当变形曲线（二阶导数）d2U/dt2＞0时，表明曲线变形速率出现拐点，即变形速率逐步增大，表明围岩即将失稳。

应立即通知施工管理人员和现场监理，暂停施工。

2.4.2测点布设

表2-4-2-1周边位移测点与拱顶沉降测点布置

测点埋设：

上下台阶开挖布置5个测点（A1~C1））。

测点分别布置在拱顶及两侧，周边位移及沉降测点埋设位置如右图所示。

断面间距：

依据规范，距离不一。

周边位移与拱顶沉降测点布置示意图

表2-4-2-2洞口及浅埋段地表沉降测点布置

测点埋设：

高山岩隧道为小间距隧道，每个断面布置7个测点（A~G）；测点分别布置在隧道轴线及轴线两侧，位置如右图所示，地表下沉测点在隧道开挖施工前及时埋入。

断面间距：

依据规范及相关要求，距离不一。

地表沉降测点布置示意图

2.4.3工作统计

本阶段高山岩隧道完成变形监控量测工作量见下表。

表2-4-3-1高山岩隧道本阶段工作量统计表

序号

监测项目

现场完成工作量

备注

1#隧道

2#隧道

3#隧道

4#隧道

周边位移

拱顶沉降

地表沉降

2.4.3.1隧道周边位移监测

本阶段高山岩隧道内周边位移监测情况汇总见下列各表。

表2-4-3-1-1高山岩1#隧道周边位移监测情况汇总表

表2-4-3-1-2高山岩3#隧道周边位移监测情况汇总表

2.4.3.2隧道拱顶沉降监测

本阶段高山岩隧道拱顶沉降监测情况汇总见下列各表。

表2-4-3-2-1高山岩1#隧道拱顶沉降监测情况汇总表

表2-4-3-2-2高山岩3#隧道拱顶沉降监测情况汇总表

2.4.3.3地表沉降监测

本阶段高山岩隧道地表沉降监测情况汇总见下列各表。

表2-4-3-3-1高山岩1#隧道K0+580断面地表沉降监测情况汇总表

表2-4-3-3-2高山岩3#隧道K0+580断面地表沉降监测情况汇总表

2.4.4结论分析

1、从周边位移、拱顶沉降累计极值统计情况可见，隧道内周边位移累计位移1#洞最大值出现在K0+588断面测线AC（-2.75mm）,3#洞最大值出现在K0+560断面测线AC（-3.27mm）；拱顶沉降1#洞最大值出现在K0+588断面（-11.15mm），3#洞最大值出现在K0+560断面（-5.29mm）；地表沉降累计沉降1#洞最大值出现在K0+580断面C点（-3.12mm），3#洞最大值出现在K0+580断面B点（-4.27mm）。

2、目前洞内开挖段拱顶沉降、周边位移及地表沉降处于正常变形状态，其中1#隧道K0+560断面基本达到稳定，但量测数据有限，需要继续保持监测，其余各个断面均达到稳定；地表沉降速率均比较小，目前基本稳定。

3、1#隧道未发现明显的初支裂缝，喷层无剥落，隧道结构整体较稳定。

综合以上各项监测数据，综合分析结果如下：

隧道各项变形监测数据基本无明显异常，现有初支措施能满足围岩稳定的要求。

3阶段性结论及施工建议

高山岩隧道结合当前的监测数据及洞内揭露地质情况综合分析，阶段性结论与建议见表3-1。

表3-1高山岩隧道阶段性结论及施工建议汇总表

阶段性结论

施工建议

1、隧道围岩主要为中～微风化花岗岩，节理裂隙不发育，岩体较完整，自稳能力较强。

2、目前洞内开挖段拱顶沉降、周边位移及地表沉降处于正常变形状态，目前趋势不明显需继续监测；

3、隧道整体结构较稳定。

1、建议施工方合理控制装药量和单次爆破进尺，严格执行短进尺、弱爆破的规定，严格执行设计文件和现行相关标准、规范、规程的相关规定。

4存在问题

在进行隧道监控这段时间内，湖南科大工程检测中心泉州高山岩隧道监控量测项目部在业主、监理单位、各施工单位的大力支持以及我单位各级领导的密切关注下，克服各种困难，严格按照规范、规程要求，较圆满地完成了各项隧道监控工作。

但在实际操作过程中也存在一些困难和不足，主要有以下几个方面：

我方技术人员在监测过程中发现个别监控测点被破坏或扰动的情况（测点被人为或机械损坏、补喷覆盖、悬挂水管电线等），造成了部分监测数据缺失和失真，针对这一情况，我方已对现场埋设的部分监控测点进行挂牌告知，请施工方予以重视。

5附件

附件1高山岩隧道掌子面地质素描

附件1.11#隧道

表F1-1-1高山岩1#隧道K0+581断面掌子面地质状况素描记录卡

隧道名称

高山岩1#隧道

里程

K0+581

位置

上台阶

距洞口距离（m）

埋深（m）

施工情况

上台阶开挖

围岩

状

态

描

述

岩石坚硬程度

坚硬岩

较坚硬岩

较软岩

软岩

极软岩

风化程度

未风化

微风化

弱风化

强风化

全风化

地质构造影响程度

轻微

较重

严重

很严重

地

质

结

构

面

岩体完整程度

完整

较完整

较破碎

破碎

极破碎

间距（m）

>1.0

0.4～1.0

0.2～0.4

0.06～0.2

<0.06

张开性

（mm）

密闭

<0.1

微张

0.1～0.5

张开

0.5～1.0

无充填张开>1.0

黏土充填

粗糙度

明显台阶状

粗糙波纹状

平整光滑

平整光滑有擦痕

地下水

渗水量

[L/（min.10m）]

干燥

<10

湿润

10～25

偶有渗水

25～125

经常渗水

备注

与设计围岩级别不符合

围岩类别

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

Ⅵ

简要说明

掌子面围岩为弱风化花岗岩，岩体风化较为严重，多处呈现黄褐色岩石，岩石较完整，自稳能力一般，隧道开挖面很大，施工时应控制循环进尺，确保隧道安全。

掌

子

面

素

描

日期

2015-3-11

表F1-1-2高山岩1#隧道K0+571断面掌子面地质状况素描记录卡

隧道名称

高山岩1#隧道

里程

K0+571

位置

上台阶

距洞口距离（m）

埋深（m）

施工情况

上台阶开挖

围岩

状

态

描

述

岩石坚硬程度

坚硬岩

较坚硬岩

较软岩

软岩

极软岩

风化程度

未风化

微风化

弱风化

强风化

全风化

地质构造影响程度

轻微

较重

严重

很严重

地

质

结

构

面

岩体完整程度

完整

较完整

较破碎

破碎

极破碎

间距（m）

>1.0

0.4～1.0

0.2～0.4

0.06～0.2

<0.06

张开性

（mm）

密闭

<0.1

微张

0.1～0.5

张开

0.5～1.0

无充填张开>1.0

黏土充填

粗糙度

明显台阶状

粗糙波纹状

平整光滑

平整光滑有擦痕

地下水

渗水量

[L/（min.10m）]

干燥

<10

湿润

10～25

偶有渗水

25～125

经常渗水

备注

与设计围岩级别不符合

围岩类别

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

Ⅵ

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