完整版隧道監(jiān)測方案設(shè)計

1、8隧道監(jiān)測方案設(shè)計8.1隧道監(jiān)控量測的目的大宵山一號隧道采用新奧法施工,該施工方法的特點之一是注重現(xiàn)場監(jiān)控量測,既要允許圍巖產(chǎn)生一定的變形,乂要預(yù)防圍巖產(chǎn)生過大的變形, 并利用檢測結(jié)果及時補充設(shè)計和指導(dǎo)施工.隧道檢測的目的如下：(1) 掌握圍巖動態(tài),了解支護(hù)結(jié)構(gòu)在不同情形下的受力狀態(tài),并對圍 巖的穩(wěn)定性作出評價；(2) 驗證支護(hù)結(jié)構(gòu)型式、支護(hù)參數(shù)的合理性,評價支護(hù)結(jié)構(gòu)、施工方 法的合理性和平安性；(3) 優(yōu)化施工組織設(shè)計,指導(dǎo)現(xiàn)場施工,保證隧道施工的平安和工程 工程的經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境效益；(4) 為節(jié)省工程投資,提升隧道的設(shè)計和施工水平提供科學(xué)依據(jù)和技 術(shù)保證.8.2隧道監(jiān)控量測的內(nèi)容為及時提

2、供施工所需的圍巖穩(wěn)定程度和支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài),保證施 工平安和提升施工效率,根據(jù)公路隧道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),將施工監(jiān)控量測分為必 測工程和選測工程.(1) 必測工程：必測工程包括圍巖地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察、拱頂下沉量 測、周邊收斂位移量測和地表沉降觀測等.這類量測是為了保證在施工過 程中圍巖穩(wěn)定和施工平安.量測密度大,工作量大,量測信息直觀可靠, 貫穿在整個施工過程中.(2) 選測工程：選測工程包括圍巖內(nèi)部位移量測、錨桿軸力量測、圍 巖與噴射混凝土間接觸壓力量測、噴射混凝土與二次襯砌間接觸壓力量測、 噴射混凝土內(nèi)應(yīng)力量測、二次襯砌內(nèi)應(yīng)力量測、鋼支撐內(nèi)力量測、襯砌裂 縫及外表應(yīng)力量測.這類量測是對必測工程的擴

3、展和補充,對特殊地段或 有代表性的地段進(jìn)行量測,以便更深入的掌握圍巖穩(wěn)定狀態(tài)與支護(hù)效果.選擇工程安裝埋設(shè)比較麻煩,量測工程較多、時間長、費用較大、但工程 竣工后還可以進(jìn)行長期觀測.8.3隧道監(jiān)控量測方法8.3.1圍巖地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察所謂隧道工程地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察,就是通過觀察實際揭露的隧道掌 子面地質(zhì)情況,掌握隧道的實際圍巖狀態(tài),分析隧道掌子面的穩(wěn)定狀態(tài), 預(yù)測前方隧道圍巖情況,并提出必要的預(yù)警；通過觀察隧道洞內(nèi)初期支護(hù) 的狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)各種異?，F(xiàn)象并進(jìn)行觀察,評價初期支護(hù)的穩(wěn)定性.(1) 觀察方法隧道掌子面的地質(zhì)情況采用目測、地質(zhì)羅盤和錘擊檢查進(jìn)行觀測,及 時繪制掌子面地質(zhì)素描,記錄圍巖的

4、巖性、產(chǎn)狀等詳細(xì)特征,斷層.破碎 帶等不良地質(zhì)特征,地下水的水量.壓力等特征,填寫掌子面地質(zhì)觀察記 錄.隧道初期支護(hù)狀況采用目測觀察為主,對初期支護(hù)中的噴射混凝土、 鋼支撐,錨桿出現(xiàn)的外鼓、裂縫、扭曲等異常現(xiàn)象,進(jìn)行跟蹤觀測并做好 原始記錄.觀測中,如果發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象,要詳細(xì)記錄發(fā)現(xiàn)的時間、距開挖 工作面的距離以及附近測點的各項量測數(shù)據(jù).(2) 觀察頻率隧道工程地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察應(yīng)在隧道開挖及初期支護(hù)后進(jìn)行,每次 開挖后需進(jìn)行掌子面地質(zhì)情況觀察,每個監(jiān)測斷面應(yīng)繪制隧道開挖工作面 及素描剖面圖.8.3.2周邊收斂位移量測隧道周邊或結(jié)構(gòu)物內(nèi)部凈空尺寸的變化,通常稱為收斂位移.隧道周 邊收斂位移量測其

5、實是一種相對位移量測.(1)測點和測線布置隧道收斂位移的量測測點原那么上應(yīng)布置在同一斷面上,兩個測點之間 的連線為量測基線,即測線.在本設(shè)計中,測線選擇 2條.在公路隧道中,一般沿著隧道周邊的拱頂、拱腰和邊墻部位分別埋設(shè) 測樁作為測點,測樁為帶掛鉤的預(yù)埋件,埋設(shè)方法為：埋設(shè)前先用小型鉆 機在待測部位成孔,然后將測樁放入,用快凝水泥或早強錨固劑固定,測 樁頭需設(shè)保護(hù)罩.測點和測線布置示意圖如圖 8.1所示收斂測點.拱頂下沉測點21 拱頂下沉測線收斂測點/聲JF隧道中線r周邊收斂測線/ f收斂測點i-1/I1獨i一一_ _S圖8.1隧道周邊收斂位移測點及測線布置示意圖(2)量測斷面間距隧道收斂位移

6、的量測斷面間距根據(jù)表8.1確定：表8.1隧道收斂位移量測斷面間距取值范圍圍巖級別V級W級m級斷面間距5-10m10-20m20-30m(3)量測頻率隧道收斂位移的量測頻率取值根據(jù)表8.2確定:表8.2隧道收斂位移量測頻率取值范圍按開挖后時間1-15d16-30d31-90d> 90d按與開挖面距離v 2B(2-5) B(5-10) B> 10B按變形速率> 1.0mm/d0.5-1.0mm/d0.1-0.5mm/dv 0.1mm/d量測頻率1-3 次 /d1 次 /2d1-2 次/w1-3 次/m注：B為隧道跨度,d為天,w為周,m為月8.3.3拱頂下沉量測(1)測點布置、量

7、測斷面間距、量測頻率隧道拱頂下沉測點和收斂位移測點布置在同一斷面上,以方便進(jìn)行數(shù) 據(jù)分析.拱頂下沉測點埋設(shè)在拱部圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)外表上,每個斷面上布 置3個測點,測點和測線布置示意圖如圖8.1所示.其量測斷面間距、量測 頻率的取值范圍與收斂位移量測相同,分別見表 8.1和表8.2.8.3.4地表沉降觀測在隧道洞口淺埋地段,應(yīng)進(jìn)行地表沉降觀測.(1)斷面和測點布置地表沉降觀測的斷面及測點按表 8.3進(jìn)行布置.表8.3地表沉降測點布置覆土厚度H與隧道跨度B的關(guān)系3B> H>2B2B> H> BHv B縱向測點間距15-25m10-15m5-10m橫斷面間距30-50m20-3

8、0m15-20m每個斷面布置7-15個點,測點按隧道中線兩側(cè)在3倍隧道跨度范圍布置(2)觀測頻率地表沉降觀測的量測頻率根據(jù)表8.4進(jìn)行取值表8.3地表沉降觀測頻率取值范圍開挖面距地表觀測斷面距離v 2B2B-5B> 5B量測頻率1-2 次/d1 次 /(2-3) d1-2 次/w8.3.5圍巖內(nèi)部位移量測圍巖內(nèi)部位移量測,就是觀測圍巖外表、內(nèi)部各測點間的相對位移值, 它能較好地反映出圍巖受力的穩(wěn)定狀態(tài),巖體擾動與松動范圍.(1)斷面和測點布置在每一級圍巖段選擇埋深最大的截面作為量測斷面.對丁公路隧道,一般可沿隧道圍巖周邊分別在拱頂、拱腰和邊墻共打5個測孔.位移量測布置示意圖如圖8.2所示

9、：圖8.2圍巖內(nèi)部位移量測布置示意圖-4321(2)量測頻率隧道圍巖內(nèi)部位移的量測頻率根據(jù)表8.5進(jìn)行取值表8.5隧道圍巖內(nèi)部位移量測頻率取值范圍開挖后時間1-15d16-30d31-90d> 90d量測頻率1-2 次 /d1 次 /2d1-2 次 /w1-3 次 /m8.3.6錨桿軸力量測為監(jiān)測錨桿的受力大小,充分了解錨桿的工作狀態(tài),對錨桿軸力進(jìn)行量測.掌握了錨桿軸力及其應(yīng)力分布狀態(tài),再配合圍巖內(nèi)部位移的量測結(jié)果,就可以優(yōu)化錨桿長度及根數(shù),同時還可以掌握圍巖內(nèi)應(yīng)力重分布過程.(1)斷面和測點布置在每一級圍巖段選擇埋深最大的截面作為量測斷面,每一監(jiān)測斷面選取5根量測錨桿,分別布置在拱頂中

10、央,拱腰及邊墻處,每一量測錨桿設(shè)置4個測點.錨桿軸力量測布置示意圖如圖 8.3所示：(2)量測頻率錨桿軸力的量測頻率根據(jù)表8.6進(jìn)行取值.表8.6錨桿軸力量測頻率取值范圍埋設(shè)后時間1-15d16-30d31-90d> 90d量測頻率1-2 次 /d1 次 /2d1次/w1次/m8.3.7圍巖與支護(hù)間接觸壓力量測在圍巖與初期支護(hù)(噴射混凝土)之間埋設(shè)壓力計,用以量測圍巖與 初期支護(hù)間的接觸壓力,即圍巖壓力.在初期支護(hù)與二次襯砌之間埋設(shè)壓 力計,用以量測初期支護(hù)與二次襯砌間的接觸壓力.(1)斷面、測點布置及量測頻率量測斷面的選擇、測點布置以及量測頻率均與錨桿軸力量測相同.8.3.8噴射混凝土

11、層應(yīng)力、應(yīng)變量測(1)斷面和測點布置在每一級圍巖段選擇埋深最大的截面作為量測斷面,每一量測斷面應(yīng) 沿隧道的拱頂、拱腰及邊墻布設(shè) 5個測點,通過混凝土噴層應(yīng)力計,測出 每個測點的環(huán)向應(yīng)力和切向應(yīng)力.圍巖初噴以后,在初噴面上將噴層應(yīng)力 計固定,再復(fù)噴,將噴層應(yīng)力計全部覆蓋并使應(yīng)力計居丁噴層的中央,方 向為切向.噴射混凝土到達(dá)初凝時開始讀測取讀數(shù).測量噴射混凝土層的 應(yīng)變采用應(yīng)變磚量測法.量測斷面的測點布置位置示意圖如圖8.4所示:圖8.4噴射混凝土層測點布置示意圖8.3.9二次襯砌應(yīng)力、應(yīng)變量測(1)斷面和測點布置在每一級圍巖段選擇埋深最大的截面作為量測斷面,監(jiān)測元件的布置 位置與混凝土噴層應(yīng)力計

12、布置位置相同,見圖 8.4.8.3.10鋼支撐應(yīng)力、應(yīng)變量測(1)斷面和測點布置在每一級圍巖段選擇埋深最大的截面作為量測斷面,監(jiān)測元件的布置 位置與混凝土噴層應(yīng)力計布置位置相同,見圖 8.4.8.4監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析8.4.1位移量測數(shù)據(jù)的分析(1) 極限相對位移值極限相對位移值(U0)是指拱頂下沉的最大值相對隧道高度的白分比 或水平凈空變化最大值相對隧道開挖寬度的白分比.極限相對位移值主要 用丁判斷量測數(shù)據(jù)的可靠性、確定初期支護(hù)的穩(wěn)定性、判斷監(jiān)控量測的結(jié) 束時間等.大宵山一號隧道跨度B=12.14m,對丁跨度大丁 12m的隧道,目前還沒 有統(tǒng)一的位移判定基準(zhǔn),應(yīng)在施工中通過實測資料積累經(jīng)驗.(2

13、) 允許相對位移值隧道初期支護(hù)允許相對位移值根據(jù)測點距開挖面的距離,并通過初期支護(hù)極限相對位移按表8.7確定：表8.7隧道初期支護(hù)允許相對位移類別距開挖面1B (U1B)距開挖面2B (U2B)距開挖面較遠(yuǎn)允許值65%U090%U0100%U0(3)圍巖變形等級治理隧道監(jiān)控量測的主要目的就是保證施工的平安,因此,對監(jiān)控量測實 施三級治理.a. 通過允許相對位移值治理通過允許相對位移值來進(jìn)行圍巖等級治理,見表8.8:表8.8圍巖位移等級治理a等級治理距開挖面1B距開挖面2B采取舉措m級U < Uib/3U v U2b/3可減少監(jiān)測頻率,繼續(xù)施工級Uib/3< U < 2Uib/

14、3U2b/3< U < 2U2b/3增強監(jiān)測頻率,增強支護(hù)舉措I級U > 2U ib/3U > 2U2b/3增強監(jiān)測頻率,暫停掘進(jìn)施工注：U為實測位移值.b. 通過位移速度變化率治理通過位移速度變化率來進(jìn)行圍巖等級治理,見表8.9:表8.9圍巖位移等級治理b等級治理位移速度采取舉措m級不斷下降可減少監(jiān)測頻率,繼續(xù)施工級保持不變增強監(jiān)測頻率,增強支護(hù)舉措I級不斷上升增強監(jiān)測頻率,暫停掘進(jìn)施工(4)量測結(jié)束時間確實定當(dāng)以下條件同時滿足時,可以結(jié)束某一斷面的監(jiān)控量測：a. 測點距開挖面距離不大丁 5B;b. 當(dāng)凈空變化速度小丁 0.2mm/d,拱頂下沉速度小丁 0.15mm/

15、d,且持 續(xù)時間不少丁 15do8.4.2受力量測數(shù)據(jù)的分析a.錨桿軸力量測的分析根據(jù)隧道工程的實際調(diào)查,可以發(fā)現(xiàn)： 同一斷面內(nèi),錨桿軸力最大值大多發(fā)生在拱部45.附近到起拱線之間的錨桿； 拱頂錨桿,不管凈空位移值大小,出現(xiàn)壓力的情況是較多的情況； 錨桿軸力超過屈服強度時,水平凈空位移值一般都超過50mm.當(dāng)錨桿軸力大丁錨桿屈服強度時,可增加錨桿數(shù)量或增大錨桿直徑以降低錨桿應(yīng)力,也可直接采用高強度錨桿b. 圍巖壓力量測的分析圍巖壓力大,說明初期支護(hù)受力大,這可能有兩種情況： 圍巖壓力大但圍巖變形量不大,說明支護(hù)時機選擇不當(dāng),尤其是仰 拱的封底時間過早,此時應(yīng)延遲支護(hù)和仰拱封底時機,讓圍巖應(yīng)力得到較 大的釋放； 圍巖壓力大,圍巖變形量也很大,此時應(yīng)增強支護(hù),限制