淺談隧道監(jiān)控量測_工程管理

1、淺談隧道監(jiān)控量測在忻保高速大路TS2(L14)合同段蘆芽山隧道施工過程中，該項(xiàng)目部仔細(xì)進(jìn)行隧道量控監(jiān)測，并進(jìn)行了大量的 總結(jié) 工作。文章主要從量測方法、目的、管理基準(zhǔn)、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)和組織機(jī)構(gòu)等幾方面闡述了隧道在施工中怎樣做好量測監(jiān)控工作。蘆芽山特長隧道(忻保高速大路TS2(L14)合同段)，左線起訖樁號(hào)LZK85+805LZK87+000，全長1 195 m;右線起訖樁號(hào)K85+757K87+000。全長1243 m;單洞總長2 438 m。隧道凈高7.03m，凈寬10.86m，進(jìn)口為削竹式。襯砌類型有MD(明洞)35m;QM5(V級(jí)淺埋)128 m;SM5(V級(jí)深埋)485 m;SM4(級(jí)深

2、埋)1 020m;SM3(級(jí)深埋)690m;JJ4(緊急停車帶級(jí))80m。1工程地質(zhì)(1)隧道地層主要有第四系上更新統(tǒng)和寒武系上統(tǒng)、中統(tǒng)張夏組、徐莊組。表層巖性主要為碎石土、塊石土等，下層巖性主要以灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖為主。(2)斷層：在分水嶺一帶形成了區(qū)域性斷裂構(gòu)造，斷層性質(zhì)為逆斷層，與路線大角度交于路線ZK86+740和YK86+660兩處。(3)地震：基本烈度-度區(qū)。2水文狀況隧道區(qū)址地表水主要為大氣降水，地下水為碳酸鹽類裂隙巖溶水，含水介質(zhì)為巖溶、構(gòu)造、節(jié)理裂隙，直接接受大氣降水的滲透補(bǔ)給，徑流受構(gòu)造、節(jié)理裂隙的發(fā)育方向掌握，在隧道中線沿線有泉水涌出，流量不大。依據(jù)蘆芽山隧道勘探結(jié)

3、果，蘆芽山隧道富水性較弱，地下水?dāng)?shù)量較弱，透水性強(qiáng)。3圍巖監(jiān)控量測的目的隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測，包括隧道施工階段與營運(yùn)階段的監(jiān)控量測。掌握量測的主要目的是：檢查隧道施工階段或竣工驗(yàn)收后的隧道中線和凈空斷面的位置與尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求;監(jiān)控量測解決的問題是在隧道施工階段，使用全站儀、水平儀、收斂儀等對(duì)圍巖變化狀況(如地表下沉、拱頂下沉、周邊位移等)及支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)進(jìn)行量測，準(zhǔn)時(shí)供應(yīng)圍巖穩(wěn)定程度和支護(hù)結(jié)構(gòu)牢靠性的平安信息，預(yù)見事故和險(xiǎn)情，作為調(diào)整和修改支護(hù)設(shè)計(jì)的依據(jù)，并在復(fù)合式襯砌中，依據(jù)測量結(jié)果確定二襯施工的時(shí)間，以達(dá)到監(jiān)控隧道圍巖的支護(hù)結(jié)構(gòu)的變位預(yù)應(yīng)力不超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。通過現(xiàn)場測量獲得圍巖力學(xué)動(dòng)態(tài)

4、和支護(hù)狀態(tài)的有關(guān)數(shù)據(jù)，再通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的數(shù)理和力學(xué)分析來推斷圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性及工作狀態(tài)，從而選擇和修正支護(hù)參數(shù)以及指導(dǎo)施工。4成立圍巖監(jiān)控量測小組該標(biāo)段承建TS2(L14)合同段的蘆芽山隧道，在接到施工圖紙后，仔細(xì)會(huì)審圖紙，了解圍巖類別，圍巖走向、水文、地質(zhì)狀況，并對(duì)主要技術(shù)人員進(jìn)行了技術(shù)交底，同時(shí)項(xiàng)目部組織成立了圍巖量測小組。5隧道圍巖監(jiān)控量測的方法和選項(xiàng)該項(xiàng)目部依據(jù)施工圍巖類別分類和現(xiàn)場圍巖監(jiān)控量測圍巖條件、隧道工程規(guī)模、支護(hù)類型和施工方法等來選擇了測試項(xiàng)目?，F(xiàn)場監(jiān)控量測項(xiàng)目分為必測項(xiàng)目(A類量測)和選擇項(xiàng)目(B類量測)兩大類。6隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測項(xiàng)目及量測方法隧道以地質(zhì)超前預(yù)報(bào)、

5、地質(zhì)及支護(hù)狀態(tài)觀看、周邊位移、拱頂下沉和仰拱隆起為應(yīng)測項(xiàng)目，依據(jù)地質(zhì)狀況的不同，在隧道淺埋V級(jí)及淺埋級(jí)圍巖段地表下沉應(yīng)作必測項(xiàng)目。施工初期階段位移及下沉量大或地質(zhì)變化顯著時(shí)，量測斷面間距可取較小值。應(yīng)適當(dāng)增加量測頻率。6.1地質(zhì)及支護(hù)狀態(tài)觀看隧道洞內(nèi)、洞外觀看：隧道洞內(nèi)觀看分開挖工作面觀看和已施工區(qū)段觀看兩部分，開挖工作面觀看在每次開挖后進(jìn)行，內(nèi)容包括節(jié)理裂隙發(fā)育狀況、工作面穩(wěn)定狀態(tài)、涌水狀況及底板是否隆起等。洞外觀看包括洞口地表狀況、地表沉陷、邊坡及仰拱的穩(wěn)定、地表水滲透的觀看。6.2凈空水平收斂量測及拱項(xiàng)下沉量測測點(diǎn)布設(shè)：凈空水平收斂量測及拱項(xiàng)下沉量測在同一斷面進(jìn)行，拱頂下沉及周邊收斂量測

6、。6.3地表下沉量測地表下沉量測僅在隧道淺埋V級(jí)及淺埋級(jí)地段進(jìn)行，其測點(diǎn)的布置與拱頂下沉及周邊收斂測量的測點(diǎn)在同一斷面內(nèi)，地表下沉量測在開挖面前方(h+8)m處開頭(h為隧道埋深)，直到開挖面后方4065 m下沉基本 停止時(shí)為止。其量測頻率原則上采納1次/日一2次/日的頻率。6.4監(jiān)控量測項(xiàng)目的管理基準(zhǔn)采納大路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)章的三級(jí)監(jiān)測管理并協(xié)作位移速率作為監(jiān)測管理基準(zhǔn)。即將允許值的2/3作為警告值，允許值的1/3作為基準(zhǔn)值，將警告值和允許值之間稱為警告范圍，實(shí)測值落在此范圍，應(yīng)提出警告，說明需商討和實(shí)行施工對(duì)策，預(yù)防最終位移值超限，警告值和基準(zhǔn)值之間稱為留意范圍，實(shí)測值落在基準(zhǔn)值以下，

7、說明圍巖是穩(wěn)定的。現(xiàn)場監(jiān)測時(shí)?？梢罁?jù)監(jiān)測結(jié)果所處的管理階段來選擇監(jiān)測頻率：一般級(jí)管理階段監(jiān)測頻率可放寬些;級(jí)管理階段則留意加密監(jiān)測次數(shù);I級(jí)管理階段則應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測，通常監(jiān)測頻率為1次，天一2次，天或更多。6.5量測數(shù)據(jù)的處理及應(yīng)用依據(jù)現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)利用 計(jì)算 機(jī)Exel統(tǒng)計(jì)繪圖功能，繪制位移一時(shí)間曲線或散點(diǎn)圖，在位移時(shí)間曲線趨平緩時(shí)應(yīng)進(jìn)行回歸分析，以推算最終位移和把握位移變化 規(guī)律 。當(dāng)最終收斂值大于允許收斂值的80%且無明顯減緩趨勢，或當(dāng)位移時(shí)間曲線消失反彎點(diǎn)，即位移消失反常的急驟增加現(xiàn)象，表明圍巖和支護(hù)已呈不穩(wěn)定狀態(tài)。應(yīng)準(zhǔn)時(shí)加強(qiáng)支護(hù)，必要時(shí)應(yīng)停止掘進(jìn)，實(shí)行必要的平安措施。依據(jù)位移變化速率推斷圍

8、巖穩(wěn)定狀況，當(dāng)變化速率大于10mm/天20 mm/天時(shí)，需加強(qiáng)支護(hù)系統(tǒng);當(dāng)變化速率小于0.2mm/天時(shí)，認(rèn)為圍巖達(dá)到基本穩(wěn)定。襯砌(混凝土)施作時(shí)間，選擇在各測試項(xiàng)目顯示位移速度明顯減緩并已基本穩(wěn)定。其推斷標(biāo)準(zhǔn)為：各項(xiàng)位移已達(dá)到估計(jì)位移量的8090%(估計(jì)位移量可通過回歸分析得到)，位移速度小于0.15 mm/天;在膨脹性圍巖和地應(yīng)力大的圍巖中初期支護(hù)變億時(shí)間長，必要時(shí)，可提前施作襯砌混凝土。測量過程中如發(fā)覺特別現(xiàn)象或與設(shè)計(jì)不符時(shí)，準(zhǔn)時(shí)提出，以便修改支護(hù)參數(shù)。測點(diǎn)埋設(shè)狀況和量測資料納入竣工文件，以備運(yùn)營中查考或連續(xù)觀看。6.6錨桿軸力氣測錨桿軸力氣測每1%做一個(gè)斷面進(jìn)行測試，每個(gè)斷面不少于3根

9、。7爭空位移、拱頂下沉的測點(diǎn)間距拱頂下沉、周邊位移量測，測點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在同一斷面，其測試斷面間距與隧道長度、圍巖條件、施工方法等多種因素有關(guān)。隧道開挖坑道周邊相對(duì)位移的量測(基)線的布設(shè)方法和要求，一般可與周邊位移測點(diǎn)共用，既節(jié)約安設(shè)測點(diǎn)工作量。又可削減量測點(diǎn)，并使測點(diǎn)統(tǒng)一，測試結(jié)果能相互校驗(yàn)。8量測頻率和量測時(shí)間凈空變化量測和拱頂下沉量測得量測頻率，主要依據(jù)位移速率和測點(diǎn)距開挖面的距離而定。埋設(shè)初期測試頻率每天12次觀測，依據(jù)圍巖穩(wěn)定狀況，量測可以削減，當(dāng)消失圍巖不穩(wěn)定征兆時(shí)，應(yīng)增加量測次數(shù)。9量測數(shù)據(jù)和曲線現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)處理，準(zhǔn)時(shí)繪制位移時(shí)間曲線圖。當(dāng)位移時(shí)間關(guān)系區(qū)于平緩時(shí)，應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析

10、，以推算最終位移和把握位移變化 規(guī)律 ，指導(dǎo)施工。10超前地質(zhì)預(yù)報(bào)為把握精確完整的第一手資料，正確指導(dǎo)施工，遇重大工程地質(zhì)問題時(shí)開展綜合超前預(yù)報(bào)工作。(1)綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工藝流程。綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)納人隧道施工工序，其工藝流程見圖1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工藝流程圖。(2)地質(zhì)素描，隨開挖準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行，地層巖性變化點(diǎn)、構(gòu)造發(fā)育部位、地下水發(fā)育帶四周每開挖循環(huán)進(jìn)行一次素描，其他地段每10m20m進(jìn)行一次素描，以便隨時(shí)把握開挖地質(zhì)狀況。(3)TSP202一次可以預(yù)報(bào)100 m300 m，考慮溶巖地區(qū)易發(fā)生災(zāi)難性地質(zhì)，預(yù)報(bào)頻率一般地段120m/次150m/次，簡單地段增加預(yù)報(bào)頻率，為100m/次120m/次。(4)

11、紅外探測，原則上可以定性預(yù)報(bào)掌子面前方30 m范圍內(nèi)有無地下水，因其體積小、操作便利、數(shù)據(jù)直觀、不占用施工時(shí)間，可以20m25m預(yù)報(bào)1次，以增加對(duì)比分析。(5)超前地質(zhì)鉆探，依據(jù)地質(zhì)素描、紅外探測、TSP202超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料初步綜合分析，考慮到該隧道節(jié)理發(fā)育的特點(diǎn)和嚴(yán)峻程度，每循環(huán)可鉆1-3孔。超前鉆孔原則上應(yīng)連續(xù)重疊式進(jìn)行。重疊長度5 m8 m，做平安儲(chǔ)備及止?jié){巖盤。每開挖循環(huán)在掌子面勻稱布設(shè)5-8個(gè)5m一8m加長鉆孔是可溶巖地區(qū)較好的預(yù)報(bào)手段。 (6)地質(zhì)綜合判析。地質(zhì)綜合推斷分析是綜合地質(zhì)預(yù)報(bào)方法的中樞，它對(duì)以上所采納的各種預(yù)報(bào)手段獲得的資料進(jìn)行歸納、分析、對(duì)比，提出最終預(yù)

12、報(bào)結(jié)論和工程措施建議，指導(dǎo)施工，并確定下一步預(yù)報(bào)的方案和各預(yù)報(bào)手段工作方案。(7)紅外探測。紅外輻射場理論應(yīng)用于隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)中，當(dāng)隧道外圍空間和掘進(jìn)前方存在隱伏水體或含水構(gòu)造時(shí)。隱伏水體或含水構(gòu)造產(chǎn)生的特別場就要疊加到正常場上，使隧道內(nèi)的正常場產(chǎn)生畸變，依據(jù)拱頂、隧底、邊墻、掌子面探測曲線、測量數(shù)據(jù)的變化就能確定隱伏水體或含水構(gòu)造所在空間方位。(8)臺(tái)車或風(fēng)鉆超前探測。該方法是利用臺(tái)車或風(fēng)鉆在隧道掌子面鉆水平小孔徑的淺孔獵取地質(zhì)信息的一種方法，它是巖溶發(fā)育區(qū)對(duì)超前地質(zhì)鉆孔的一種重要補(bǔ)充。因其數(shù)量較多，有時(shí)效果是特別明顯的。與超前地質(zhì)鉆孔相比，它具有設(shè)備簡潔、操作便利、費(fèi)用低、占用隧道施工時(shí)間短

13、，可與爆破孔同時(shí)施作。只不過其深度較爆破孔深2 m一5m而已。這樣，風(fēng)鉆探測深度總是超前每循環(huán)爆破進(jìn)尺2 m5 m。保證施工平安。(9)地質(zhì)雷達(dá)。地質(zhì)雷達(dá)依據(jù)電磁波的雙程走時(shí)的長短差別，確定探測目標(biāo)的形態(tài)及屬性，結(jié)合工程地質(zhì)理論分析達(dá)到對(duì)埋藏目標(biāo)(地質(zhì)體)的探測與推斷。11組織機(jī)構(gòu)該標(biāo)段成立特地的隧道施工監(jiān)測及預(yù)報(bào)小組。由項(xiàng)目經(jīng)理部工程技術(shù)部負(fù)責(zé)實(shí)施。量測組織：由工程隊(duì)組成監(jiān)測小組，技術(shù)主管負(fù)責(zé)，由熟識(shí)量測工作的技術(shù)人員35人組成，小組負(fù)責(zé)編制監(jiān)測方案、監(jiān)測項(xiàng)目實(shí)施及監(jiān)測技術(shù)資料的整理上報(bào)工作，負(fù)責(zé)愛護(hù)各階段使用的監(jiān)測標(biāo)志及儀器。依據(jù)工程進(jìn)度準(zhǔn)時(shí)量測、 計(jì)算 、繪圖、分析并準(zhǔn)時(shí)向主管領(lǐng)導(dǎo)和監(jiān)理報(bào)告量測結(jié)果。監(jiān)測工作本著精確、準(zhǔn)時(shí)的原則實(shí)施。將監(jiān)測數(shù)據(jù)、時(shí)間變形曲線、對(duì)結(jié)果的評(píng)估，在24 h內(nèi)報(bào)送監(jiān)理工程師及現(xiàn)場協(xié)作設(shè)計(jì)人員。準(zhǔn)時(shí)討論解決實(shí)施過程中消失的問題，保證隧道施工平安。監(jiān)理工程師在任何時(shí)候?qū)θ魏蝺x器單獨(dú)讀數(shù)時(shí)，施工單位、監(jiān)測小組隨時(shí)賜予幫助。量測記錄、計(jì)算結(jié)果、量測曲線圖、效果分析、反饋記錄、監(jiān)理批示等均列入竣工文件。12質(zhì)量保證措施(1)各級(jí)職責(zé)部門和人員各負(fù)其責(zé)，嚴(yán)格堅(jiān)持質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，互通信息、準(zhǔn)時(shí)反饋。發(fā)覺質(zhì)量問題準(zhǔn)時(shí)向業(yè)務(wù)上級(jí)報(bào)告，共同把好質(zhì)量關(guān)。(2)熟識(shí)工藝規(guī)程，仔細(xì)執(zhí)行施工技術(shù)規(guī)范，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)操作規(guī)程。確定施