某公路隧道量測作業(yè)指導(dǎo)書

量測作業(yè)指導(dǎo)書文件編號：受控號：擬制：年月日校對：年月日審核：年月日批準：年月日生效日期：年月日 -PAGE15-一、監(jiān)控量測的意義和目的一）監(jiān)控量測的意義現(xiàn)場量測是監(jiān)視圍巖穩(wěn)定，判斷支護襯砌設(shè)計和施工方法是否正確的手段，也是保證新奧法安全施工，提高經(jīng)濟效益的重要條件。由于隧道地質(zhì)條件復(fù)雜，圍巖力學(xué)指標不易確定，且受施工方法，支護襯砌剛度及施作時間等因素影響，地下工程結(jié)構(gòu)設(shè)計仍以工程類比法為主，理論計算僅做定性分析，檢算支護襯砌受力情況，再根據(jù)現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)修改支護襯砌設(shè)計參數(shù)，調(diào)整施工方法。二）監(jiān)控量測的目的1、監(jiān)視圍巖應(yīng)力和變形情況，驗證支護襯砌的支護效果，保證圍巖穩(wěn)定和施工安全。2、提供判斷圍巖穩(wěn)定和支護系統(tǒng)基本穩(wěn)定的依據(jù)，確定二次襯砌和仰拱或鋪底的施做時間。3、為施工中調(diào)整圍巖級別、修改支護設(shè)計和變更施工方法提供依據(jù)。4、積累量測數(shù)據(jù)，為今后的隧道設(shè)計和施工提供工程類比的數(shù)據(jù)。二、監(jiān)控量測的項目隧道監(jiān)控量測的項目應(yīng)根據(jù)工程特點、規(guī)模大小和設(shè)計要求綜合選定。量測項目可分為必測項目（A類量測）和選測項目（B類量測）（見表1和表2）。必測項目是指新奧法施工時必須進行的常規(guī)測量，用來判斷圍巖穩(wěn)定和支護襯砌受力狀態(tài)，指導(dǎo)設(shè)計施工的經(jīng)常性測量。選測項目是指在重點和有特殊意義的隧道或區(qū)段進行的補充量測，用來判斷隧道開挖過程中圍巖應(yīng)力狀態(tài)、支護襯砌效果，本量測方案采用A類量測。表1：監(jiān)控量測必測項目序號監(jiān)測項目測試方法和儀表測試精度精度備注1洞內(nèi)、外觀察現(xiàn)場觀察、地質(zhì)質(zhì)羅盤2凈空變化JSS30/110型伸縮式式數(shù)顯收斂斂計0.1mm一般進行水平收收斂量測3拱頂下沉水準測量的方法法、水準儀儀、銦鋼尺尺`1mm4地表下沉水準測量的方法法、水準儀儀、塔尺1mm隧道淺埋段（KK23+882～K23++50）必測（H0≤2b）注：H0—隧道埋深；b—隧道最大開挖寬度（Ⅵ類圍巖b=5.942m）。三、量測測點的布置及量測頻率的確定凈空變化、拱頂下沉和地表下沉（淺埋地段）等必測項目應(yīng)設(shè)置在同一斷面，其量測斷面間距及測點數(shù)量應(yīng)根據(jù)圍巖級別、隧道埋深、開挖方法確定。按表3進行。表3：必測項目量測斷面間距和每斷面測點數(shù)量圍巖級別斷面距離（m）每斷面測點數(shù)量量凈空變化拱頂下沉Ⅴ—Ⅵ5—101條基線1點Ⅳ10—301條基線1點Ⅲ30—501條基線1點凈空變化量測點的布置：沿進洞方向，左側(cè)量測樁焊接位置為直腿腳板底上2.4m，右側(cè)量測樁焊接位置為直腿腳板底上2.2m（即左側(cè)量測樁焊接位置為起拱點腳板底下2.5m，右側(cè)量測樁焊接位置為起拱點腳板底下2.5m）。拱頂下沉量測點的布置：拱頂正中。凈空變化、拱頂下沉量測應(yīng)在每次開挖后12小時內(nèi)取得初讀數(shù)，最遲不得大于24小時，且在下一循環(huán)開挖前必須完成。測點應(yīng)牢固可靠、易于識別，并注意保護，嚴防爆破損壞。拱頂下沉和地表下沉量測基點應(yīng)于洞內(nèi)、外水準基點建立聯(lián)系。隧道淺埋地段地表下沉的量測宜與洞內(nèi)凈空變化和拱頂下沉量測在同一橫斷面內(nèi)。橫斷面方向應(yīng)在隧道中心及兩側(cè)間距2—5m處設(shè)地表下沉測點，每個斷面設(shè)7—11點，監(jiān)測范圍應(yīng)在隧道開挖影響范圍以外，地表下沉量測應(yīng)在開挖工作面前方，隧道埋深與隧道開挖高度之和處開始，直到襯砌結(jié)構(gòu)封閉、下沉基本停止時為止。地表下沉量測頻率應(yīng)與拱頂下沉和凈空變化的量測頻率相同，各項目量測頻率應(yīng)根據(jù)位移速度和量測斷面距開挖面距離，分別按表4、表5確定。表4：量測頻率（按位移速度）位移速度（mmm/d）量測頻率≥52次/d1—51次/d0.5—11次/2—3d0.2—0.551次/3d＜0.21次/7d表5：量測頻率（按距開挖面距離）量測斷面距開挖挖面距離（m）量測頻率（0—1）b2次/d（1—2）b1次/d（2—5）b1次/2—3d＞b1次/7d注：①b—隧道開挖寬度（Ⅵ類圍巖b=5.942m）；②當按表4、表5選擇量測頻率出現(xiàn)較大差異時，宜取量測頻率較高的作為實施的量測頻率。各量測作業(yè)均應(yīng)持續(xù)到變形基本穩(wěn)定后2—3周結(jié)束。對于膨脹性和擠壓性圍巖，位移長期沒有減緩趨勢時，應(yīng)適當延長量測時間。四、量測手段及儀器選擇一）洞內(nèi)、外觀察1、洞內(nèi)觀察開挖工作面的觀察，在每個開挖面進行，特別是在軟弱圍巖條件下，開挖后應(yīng)立即進行地質(zhì)調(diào)查，并繪出地質(zhì)素描圖。若遇特殊不穩(wěn)定情況時，應(yīng)派專人不間斷的觀察。1）對開挖后沒有支護的圍巖的觀測a.巖層種類和分布情況，巖層強度，風(fēng)化及變質(zhì)情況，填充物的性狀，斷層的位置、走向和破碎程度，節(jié)理裂隙發(fā)育程度及其方向；b.挖工作面的穩(wěn)定狀態(tài)，頂板有無坍塌現(xiàn)象；c.涌水情況：涌水位置、涌水量、水壓和水質(zhì)等；d.是否有地板隆起現(xiàn)象。2）對開挖后已支護地段圍巖動態(tài)的觀測a.是否發(fā)生錨桿被拉斷或墊板脫離圍巖現(xiàn)象；b.噴混凝土是否發(fā)生裂隙和剝離或剪切破壞；c.鋼拱架有無被壓變形情況；d.錨桿注漿和噴混凝土，施工質(zhì)量是否符合規(guī)定的要求。3）觀察圍巖破壞形態(tài)分析a.危險性不大，不會發(fā)生急劇破壞。如：加臨時支護之后即可穩(wěn)定的情況；b.應(yīng)當引起注意的破壞。如：拱頂混凝土噴層因受彎曲壓力的影響而出現(xiàn)的裂隙。c.危險征兆的破壞。如：拱頂混凝土噴層出現(xiàn)有對稱性局部的崩落、側(cè)墻內(nèi)移等。2、洞外觀察洞外觀察重點應(yīng)在洞口段和洞身埋置深度較淺地段，其觀察內(nèi)容應(yīng)包括地表開裂、地表沉陷、邊坡及仰坡穩(wěn)定狀態(tài)、地表滲水情況等。用于量測開挖后隧道凈空變化情況。儀器采用彈簧式JSS30/10型伸縮式數(shù)顯收斂計，量測精度為0.01mm。量測時，把伸縮式數(shù)顯收斂計的短桿固定在施測的兩測點的巖體內(nèi)。將凈空變化儀裝好，初次量測（測始讀數(shù)）在鋼尺上選擇一個適當?shù)目孜?，將鋼尺套在鋼尺支架固定螺桿上，孔位應(yīng)選擇鋼尺張緊時滑塊能與百分表頂端接觸且讀數(shù)在0—25mm的范圍內(nèi)，擰緊鋼尺壓緊螺帽并記下鋼尺孔位讀數(shù)，然后調(diào)整滑套長度，順時針旋進調(diào)節(jié)螺母使視窗內(nèi)白線與視窗刻度線對齊，并記下數(shù)值，重復(fù)測試3次，取平均值作為初始觀測值R0。un=Rn-R0①式中：un—第n次量測時的凈空變化值；Rn—第n次量測時的觀測值；R0—初始觀測值。當百分讀數(shù)大于2500×10-2mm時，鋼尺需另換一個孔位與尺架聯(lián)接，為了消除鉆孔間距的誤差，換孔前后應(yīng)各測一次。往后計算凈空變化時，即以后一次表讀數(shù)為基準再加上換孔時的凈空變化值。即uk=uk＋Rk-Rn0k＞n②式中：uk—第k次量測時的凈空變化值；un—第n次量測時的凈空變化值；Rk—第k次量測時的觀測值；Rn0—第n次量測時的后一次讀數(shù)。當量測間隔中變形比較大時，換孔前不能同時測讀時應(yīng)按下式計算：uk=Rk＋R0-A0-Akk＞A③式中：A0—鋼尺初始孔位讀數(shù)；Ak—第k次量測時孔位讀數(shù)。讀數(shù)的溫度修正：Rnt=（20-tn）*L*α（以20℃為標準溫度）④式中：Rnt—第n次量測的溫度修正；tn—第n次量測時的鋼尺溫度；L—鋼尺長度；α—鋼尺線脹系數(shù)，α=12×10-6/℃（或鋼尺檢驗資料）量測記錄表附后：收斂量測記錄表。二）拱頂下沉量測用于量測開挖后隧道拱頂下沉情況。儀器采用精密水準儀和銦鋼尺，量測精度為0.1mm。量測記錄表附后：拱頂下沉記錄表。五、量測數(shù)據(jù)的處理、分析及圍巖穩(wěn)定性的判斷現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)中存在偶然誤差，具有一定的離散性，故量測數(shù)據(jù)在時間散點圖上下波動，難于找出規(guī)律。為檢驗量測結(jié)果的可靠性，了解圍巖應(yīng)力狀態(tài)、變形規(guī)律和穩(wěn)定性程度，故應(yīng)對量測數(shù)據(jù)進行回歸分析。位移-時間曲線最能直接明確的反映圍巖和支護襯砌受力狀態(tài)隨時間的變化情況，故予采用。一）位移-時間曲線的選定位移-時間曲線通常選用下面三種非線性函數(shù)中精度最高者進行回歸分析，觀測數(shù)據(jù)不宜少于25個。1.對數(shù)函數(shù)u=Alg(1+t),u=A+B/lg(1+t)；⑤2.指數(shù)函數(shù)u=Ae-B/t，u=A(1-e-B/t)；⑥3.雙曲線函數(shù)u=t/(A+Bt),u=A{1-[1/(1+Bt)]2}；⑦其中，對數(shù)函數(shù)用于軟弱圍巖隧道開挖后初期變形進行回歸分析,可取得較高的回歸精度。但是，對數(shù)函數(shù)隨t的增加而發(fā)散，因此不能用該函數(shù)預(yù)估圍巖變形的最終值。而指數(shù)函數(shù)可用來預(yù)估圍巖變形的最終值（當t→∝，u∝=A），但該函數(shù)的曲線在開始部分有拐點，這與實測數(shù)據(jù)變化規(guī)律不符。當對長期觀測B值很小時，則拐點的影響不大，可取的較好的結(jié)果，雙曲線函數(shù)可預(yù)計最終位移值，u∝=1/B。二）量測數(shù)據(jù)的應(yīng)用將量測數(shù)據(jù)進行處理與回歸分析后，繪出位移-時間曲線，配合地質(zhì)、施工各方面的信息，再與由經(jīng)驗和理論所建立的標準進行比較，對于設(shè)計所確定的結(jié)構(gòu)形式、支護襯砌設(shè)計參數(shù)、預(yù)留變形量、施工方法和工藝及各工序施作時間等進行檢驗，若與原設(shè)計指標基本相符，則可繼續(xù)施工，若差別過大，應(yīng)立即修改設(shè)計（加強或減弱支護襯砌），改變施工方法，調(diào)整作業(yè)時間，以求安全可靠，經(jīng)濟合理。三）圍巖穩(wěn)定性的判斷1、位移量隧道施工時，圍巖和支護實測位移值若超過某一臨界值，則表示圍巖不穩(wěn)定，需加強支護襯砌。由于影響圍巖變形的因素很多，在工程實踐中，宜通過試驗確定。實測最大位移值或回歸預(yù)測最大位移值不應(yīng)大于表6（在第8頁）所列指標，并按表7（在第9頁）變形管理等級指導(dǎo)施工。2、位移速度開挖通過量測斷面時位移速度最大，以后逐漸降低，一般情況下，初期位移速度約為總位移速度的1/4～1/10。當位移速度大于20mm/d時就需要特殊支護，否則可能使圍巖失穩(wěn)。為發(fā)揮圍巖自承作用，二次襯砌一般在圍巖變形基本穩(wěn)定后施作，通常規(guī)定：1）凈空變化速度持續(xù)大于1.0mm/d時,圍巖處于急劇變形狀態(tài),應(yīng)加強初期支護系統(tǒng)。2）當凈空變化值在０.２～1.0mm/d時，認為圍巖處于緩慢變形階段，表示圍巖向穩(wěn)定方向發(fā)展。3）隧道水平收斂速度小于0.1～0.2mm/d時，即稱圍巖基本穩(wěn)定；并規(guī)定只有當位移變化速率小于0.2mm/d時，方可進行二次襯砌。4）對于膨脹性圍巖，規(guī)定凈空位移速度達到1mm/30d后，才施作二次襯砌。上述二次襯砌施做時間的原則不一定適應(yīng)于隧道淺埋段，隧道淺埋段提前施做二次襯砌往往是有利的。3、位移加速度（根據(jù)位移時態(tài)曲線的形態(tài)來判別）表6：單線隧道初期支護極限相對位移（%）圍巖級別埋深（m）＜5050—300300—5000拱腳水平相對凈凈空變化值值Ⅴ～Ⅵ0.30～1..00（15.6mm～～52.00mm）0.80～3..50（41.6mmm～182mmm）3.00～5..00（150mm～2260mmm）Ⅳ0.20～0..70（10.4mm～～36.44mm）0.50～2..60（26mm～1335.2mmm）2.40～3..50（124.8mmm～182mmm）Ⅲ0.10～0..50（5.2mm～226mm）0.40～0..70（20.8mm～～36.44mm）0.60～1..50（31.2mm～～78mmm）Ⅱ0.20～0..60（10.4ｍｍ～～31.2ｍｍ）拱頂相對下沉Ⅴ0.06～0..12（3.62mm～～7.244mm）0.10～0..60（6.03mm～～36.22mm）0.50～1..20（30.2mm～～72.44mm）Ⅳ0.03～0..07（1.81mm～～4.211mm）0.06～0..15（3.62mm～～9.055mm）0.10～0..60（6.03mm～～36.22mm）Ⅲ0.01～0..04（0.62mm～～2.411mm）0.03～0..11（1.81mm～～6.633mm）0.10～0..25（6.03mm～～15.008mm）Ⅱ0.01～0..05（0.60mm～～3.022mm）0.04～0..08（2.41mm～～4.822mm）注：①硬巖取下限，軟巖取上限；②拱腳水平相對凈空變化值兩測點間凈空水平變化值與其距離（取5.2m）之比；拱頂相對下沉指拱頂下沉值減去隧道下沉值后與原拱頂至隧底高度（取6.03m）之比；③墻腰水平相對凈空變化極限值按拱腳水平相對凈空變化值乘1.2～1.3后采用。表7：變形管理等級管理等級管理位移（mmm）施工狀態(tài)ⅢU＜U0/3可正常施工ⅡU0/3≤U≤2U0/3應(yīng)加強支護ⅠU＞（2U00/3）應(yīng)采取特殊措施施注：U—實測位位移值；UU0—最大允許許位移值圍巖變形曲線可可分為三個個區(qū)段：1）基本穩(wěn)定區(qū)：：當圍巖位位移速率不不斷下降，位位移加速度度為負值（d2u/dtt2＜0），稱為為一次蠕變變區(qū)，圍巖巖趨于穩(wěn)定定，支護是是安全的。2）過渡區(qū)：當圍圍巖位移速速率保持不不變，位移移加速度為為零（d2u/dtt2＝0），稱為為二次蠕變變區(qū)，圍巖巖不穩(wěn)定，應(yīng)應(yīng)調(diào)整施工工程序和加加強支護系系統(tǒng)的剛度度與強度。3）破壞區(qū)：當圍圍巖位移速速率不斷上上升，位移移加速度為為正值（d2u/dtt2＞0），稱為為三次蠕變變區(qū)，曲線線出現(xiàn)反彎彎點，圍巖巖達到危險險狀態(tài)，必必須立即停停止掘進，加加強支護。六、施工監(jiān)測管管理及量測測人員組織織一）施工監(jiān)測管管理1、施工監(jiān)測管理理的流程施工監(jiān)測的結(jié)果果應(yīng)盡快地地反饋到施施工和設(shè)計計中。量測測管理流程程圖在第10頁。2、對測試人員的的要求量測工作是施工工管理的中中的一個重重要環(huán)節(jié)，是是施工安全全和質(zhì)量的的保障。量測工程師的職職責(zé)：1）負責(zé)量測計劃劃安排；2）負責(zé)量測資料料的整理；；3）及時向施工負負責(zé)人匯報報洞內(nèi)圍巖巖穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)，并定期期提出圍巖巖穩(wěn)定性和和支護可靠靠性的書面面報告；4）當量測結(jié)果出出現(xiàn)危險信信息時，應(yīng)應(yīng)立即向施施工負責(zé)人人報告，并并協(xié)助施工工負責(zé)人進進行緊急處處理。量測管理流程圖圖：施工施工量測量測措施（調(diào)整施工方法，加強支護結(jié)構(gòu)）措施（調(diào)整施工方法，加強支護結(jié)構(gòu)）安全否否（管理基基準）安全否是經(jīng)濟否措施（減少支護結(jié)構(gòu)）否（管理基基準）經(jīng)濟否措施（減少支護結(jié)構(gòu)）量測計劃是否改變是量測計