隧道施工測量施工工藝手冊

PAGE67隧道施工測量施工工藝手冊隧道正洞地表控制測量、橫洞及正洞洞口定位、洞內引線控制測量、洞內開挖、支護、襯砌及其它附屬和臨時工程的施工放樣測量、竣工測量等。14.1測量14.1.2隧道施工測量洞內施工測量包括洞內中線測量和洞內高程測量兩部分。這兩部分是根據洞內控制測量所布設導線點和永久中線點來對隧道的施工進行具體指導。14.1.2.1洞內中線測量洞內中線測量是在洞內導線測量的基礎上利用局精測隊所測設的洞內導線點及其中線點撥正關系，隨著在隧道開挖到一定距離在隧道中線上布設臨時中線點。臨時中線點布設完畢后，利用已知坐標的導線點和中線點撥正關系，采用全站儀對布設好的中線點進行坐標檢查。用檢查完畢的中線點來指導施工。14.1.2.2洞內高程測量洞內高程測量利用布設在洞口的水準基點和洞內永久水準點來控制隧道的開挖高度。隧道施工過程中施工用水準點每50～70m布設一個，隨著施工用水準點的延伸到250～300m左右在隧道右側邊墻上埋設永久水準點。采用自動安平水準儀對洞外高程點和洞內永久水準點進行往返測量。在隧道開挖到1000m、2000m和隧道接近貫通時(2800m)對洞內永久水準點洞口水準點及設計原交水準點DBM53、JBM-1、JBM-2進行聯(lián)測，以確保隧道順利貫通。測量完畢后根據測站的數(shù)目將閉合差按照距離分配到各水平點上。洞內施工測量必須在洞內施工中線確立的情況下進行。洞內中線點分為永久中線點和臨時中線點，永久中線點由洞內導線點測設，可用于臨時中線點的加密和指導激光導線儀的安裝；臨時中線點則在永久導線點間加密，臨時中線點的個數(shù)視施工需要而定。臨時中線點設定后，還要測定其高程，用于標定開挖斷面輪廓線和測繪開挖面形成后的斷面，測繪開挖面形成后的斷面可采用斷面自動測繪儀測繪。用于襯砌立模的中線點，在施工前必須復核中線和高程，其點位橫向較差應≤±5mm，超限時應從相鄰點位檢測至合限點位，再重新定正中線點位。再此基礎上，測設橫斷面的十字線方向，在斷面上要標出拱頂、起拱線和邊墻底的高程位置，立模后還要進行檢查與校正。14.1.3長大隧道施工控制測量應注意問題1、對于任何工程，特別是長大隧道在開工之初就應該和其他施工單位進行施工前的交流，以防止出現(xiàn)技術問題。2、對于任何工程，特別是長大隧道在開工之初就應該進行地表貫通測量。3、對于特長隧道進洞導線盡量長，以保證精度。4、如果隧道設有橫洞或者平行導坑有幾個掌子面，相鄰掌子面貫通之后，要立即進行貫通測量以便對未貫通的掌子面中線進行調整，減少測量事故的發(fā)生。5、關于洞內導線點的埋設一定要有所區(qū)別：同一組導線點間距控制在20~30cm,設置時同一組導線點時，一導線點設在中線點上用φ16鋼筋樁另一導線點用φ22鋼筋樁（中線點在靠河側）。使用時應把兩個樁都找出，明確中線點位置后方可使用，在吊后視點時，應對相互點位之間的位置可利用距離及角度進行檢核。以免出現(xiàn)用錯點導致測量事故發(fā)生。6、使用激光導向儀指導開挖時對激光導向儀要經常進行檢查，謹防出現(xiàn)激光導向儀因爆破震動引起偏移導致隧道打偏、打高或打低等出現(xiàn)不應出現(xiàn)的測量事故。7、“勤能補拙”應是測量人員按牢記的格言，無論搞什么工程都應做到及時復測及時檢查，這樣就能夠檢查出問題，把測量事故消滅在萌芽中。14.1.4斷面測量14.1.4.2萊卡TCRM1105plus使用說明注意：在未明確清楚各條命令其功用之前，嚴禁私自改變儀器設置。即當屏幕上出現(xiàn)CONT字樣時，請勿確認所做的修改。1、關機及儀器整平（1）開機“ON”；關機“ON”+“←”同時按下，然后再確認按F6“OFF”。（2）儀器整平先按“”再按“SHIFT+”即可打開激光對中器，和顯示電子水平器，精確調平后，按F1“CONT”確認整平完畢，再按“OK”方可退出。（3）如需激光指向可在調平完畢后，按F6“REDL+”。注：夜光開關為F2“DISP+”2、常規(guī)測量（1）常規(guī)測量的顯示界面已設置完畢，開機后，即可顯示。（2）水平角設置使儀器置于盤左位置，盤左即豎直微動螺旋處于左側。然后按F5“SETHZ”，可輸入方位角或直接按“HZ=0”即可后視置零。（3）測距模式“IR”為帶棱鏡測距，“RL”為無棱鏡測距模式，該項顯示于屏幕的右側狀態(tài)欄，如需修改，先按“FNC”，選擇第3項“ENDPROGRAMSELECTION”測距模式設置，進入界面后，在“TARGETTYP”欄作出選擇修改即可，最后按“CONT”確認。（4）測距在常規(guī)測量界面，直接按F2“DIST”，“HORIZ，DIST”為平距“ELEV，DIFF”為高差。3、斷面測量（1）在進行斷面測量前應先后視并進行水平角設置，最好設為方位角，本隧道前進方位角為0°00′00″。如有改動，再另行通知。（2）在開機界面按“PROG”鍵，然后選擇第8項，進入下一界面后，即可進行斷面測量操作。具體步驟如下所述：a第一項“intersectioncalculateV2.0”輸入交點及交點坐標，按“INPUT”進入輸入模式，此時，屏幕上顯示出“JDNAME：K67796”按回車鍵兩次再按“OK”即可完成此項操作。b第二項“SetupV2.0”測站設置Imprt進入輸入模式，F(xiàn)6切換字母與數(shù)字輸入模式，CE清除輸入，屏幕上所需輸入的各項分別為：測站名X坐標Y坐標高程（可大概輸入，如900）儀高（無實際意義，分析時需重新定位。輸入完畢按“OK”及“CONT”確認輸入。c第三項“ProfilerSurveyingV2.0”用“+”“-”號調整步長，一般設為0.5m，設好后按F1“START”開始，測量過程中，注意有移動的物體擋住激光，數(shù)據采集完畢后，按“SHIFT”再按F6結束。在儀器搬動前必須后視一水平點，測出儀高并作好記錄。如在實際操作中，遇有未說明之處，請勿在沒有說明書的情況下進行操作。14.1.4測量儀器使用與保管14.2監(jiān)控量測監(jiān)控量測是對圍巖動態(tài)監(jiān)控的重要手段，是新奧法的重要組成部分，是為了正確掌握隧道施工中的圍巖和支護動態(tài)，了解圍巖和支護的應力、應變及其發(fā)展趨勢，從而及時采取措施，調整支護參數(shù)，保證施工安全和結構穩(wěn)定。監(jiān)控量測注意事項1、現(xiàn)場監(jiān)控量測應按量測計劃認真組織實施，并與其它施工環(huán)節(jié)緊密配合，不得中斷工作。2、檢查儀表設備是否完好，發(fā)現(xiàn)問題及時檢修或更換。3、預埋測點應牢固可靠，易于識別并妥善保護。測試前應檢查測點是否松動損壞，確認測點狀態(tài)完好方可進行測試工作。4、按各項目量測的操作規(guī)程安裝好儀器、儀表。每一測點必須測讀三次，三次讀數(shù)相差不大時，取平均值作為觀測值，若讀數(shù)相差過大時，應檢查儀器安裝是否正確，測點是否松動，當確認無誤時再進行測試。5、每次測試都要做好記錄，并記錄環(huán)境溫度、掘進里程以及施工情況等，并保持原始記錄的準確性。6、現(xiàn)場測試結束后，初步整理并計算繪圖，及時向施工負責人匯報洞內圍巖及支護穩(wěn)定狀態(tài)。當量測結果出現(xiàn)危險信息時，應立即向施工負責人報告，并協(xié)助施工負責人進行緊急處理。14.2.2監(jiān)測項目公路山嶺隧道的監(jiān)控量測一般根據隧道的規(guī)模，隧道埋深、洞室跨度、地質條件、支護類型及參數(shù)和開挖方式設置監(jiān)測項目。我公司將根據上述條件和設計要求選擇監(jiān)測項目，制定監(jiān)測計劃。量測項目分必測項目和選測項目。必測項目是為保證隧道圍巖穩(wěn)定和反映設計、施工狀態(tài)而進行的日常量測，一般情況下均應進行量測。選測項目是為未開挖地段的設計、未來施工計劃的確定，在專為設計和科研目的而開辟的隧道試驗段或試驗洞內進行的項目。（1）必測項目為：a）地質和支護狀態(tài)觀察；b）周邊位移；c）拱頂下沉；（2）選測項目為：a）地表下沉；b）圍巖內部位移；c）錨桿軸力；d）錨桿拉拔。e）圍巖壓力；f）支護襯砌應力；g）鋼架內力及拱架反力；h）圍巖彈性波速。1、地質和支護狀態(tài)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立即進行地質調查，繪出地質素描圖。若遇特殊不穩(wěn)定情況時，派專人進行不間斷的觀察。（1）工作面工程地質和水文地質情況觀察和描述；包括巖石名稱、巖層產狀、風化變質情況、斷層、層理、節(jié)理等結構面的分布、走向、產狀及頻率；有無偏壓或膨脹地壓；工作面及毛洞自穩(wěn)狀況；巖石單軸抗壓強度；地下水情況及影響等內容，以表格或素描形式記錄。（2）工作面附近初期支護狀態(tài)觀察和已成洞的支護效果觀察包括錨桿錨固效果，噴層開裂部位，寬度、長度及深度，模筑混凝土的整體性、防水效果等，以表格或素描形式記錄。2、周邊位移量測周邊收斂直接反映圍巖與支護的動態(tài)。是判斷圍巖與支護的穩(wěn)定性的主要依據，是現(xiàn)場量測的主要內容。（1）測試斷面間距圍巖類別量測斷面間距（米）Ⅴ根據實際情況定Ⅳ硬70—100Ⅳ40—70Ⅲ20—40Ⅱ5--20（2）量測頻率變形速度（mm）量測斷面距開挖工作面的距離量測頻率>100—1D1—2次/日10—51—2D1次/日5—12--5D1次/2日<1＞5D1次/周D：隧道半徑（3）凈空量測測線測桿的埋設，在待測圍巖表面部位用風鉆或其它方式鑿一孔徑為40～50mm深的孔，在孔中填入水泥砂漿后插入測桿，上好保護帽，最好采用早強速凝水泥砂漿，硬化后即可進行量測。埋設時使兩個測桿的軸線盡量在同一水平線上，并盡量靠近掌子面安設：“一要快，二要近”。一快要求在開挖爆破后24小時內與下一循環(huán)爆破前完成全部埋設并讀取初讀數(shù)。近是要盡量靠近開挖掌子面，要求不超過2米。將凈空變位儀裝好，初次量測（測始讀數(shù)）時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，擰緊鋼尺壓緊螺帽并記下鋼尺孔位讀數(shù)，掛上重錘，記下百分數(shù),然后將重錘提起重復測試3次，取平均值作為初始觀測值R0。Un=Rn-R0Un第n次量測時的凈空變化值；Rn第n次量測時的凈空變化值；R0初始觀測值；當百分數(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，換孔前后應各測一次。以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=Rk+Un–R0Uk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；R0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按下式計算：Uk=Rk–RU+A0–AkA0鋼尺初始孔位讀數(shù)；Ak第次量測時孔位讀數(shù)；讀數(shù)的溫度修正：Rnt=（20-tn）×L×αRnt第n次量測時的溫度修正；tn第n次量測時的溫度修正；L鋼尺長度；α鋼尺膨脹系數(shù)；（1.25×10-6）4、拱頂下沉拱頂下沉量測是通過拱頂絕對下沉量來了解拱頂圍巖變形狀態(tài)，判斷圍巖的穩(wěn)定性，拱頂下沉量測斷面間距、量測頻率與收斂量測相同。拱頂下沉測點，一般布置在拱頂中和兩側拱腰，每斷面布置三點，當有通風管或其它障礙時，可適當移動位置。量測時間應延續(xù)到拱頂下沉穩(wěn)定后。允許最大拱頂下沉值（cm）覆蓋層厚度（m）硬巖塑性地層10～151～22～5500以上6～122～40下沉量計算：Un=A0–（A基–R后+R前）Un第n次量測下沉量；A0測點初始標高；R后第n次量測后視讀數(shù)；R前第n次量測前視讀數(shù)；5、地表下沉量測地表下沉量測是為了了解地面下沉范圍、量值；地面及地中下沉隨工作面推進的規(guī)律；地面及地中下沉穩(wěn)定的時間。地表下沉橫向布置間距2～5米，隧道中線附近密些，遠離中線處疏些。測點埋設：挖長、寬、高均為200mm的坑，然后放入沉陷測點。測點一般采用?20～30mm，長200～300mm半圓頭鋼筋制成，測點四周用混凝土填實。在開挖影響范圍外設置水平基點2～3個。地表下沉量測對淺埋偏壓隧道尤為重要，根據地表下沉量及其分布規(guī)律可以判斷洞周圍巖的穩(wěn)定性，制定防止地表下沉的施工措施。下沉量計算：Un=A0–（A基+R后–R前）符號同前。6、圍巖內部位移和錨桿軸力量測圍巖內部位移量測主要是了解隧道圍巖的徑向位移分布和松馳區(qū)域范圍，獲得決定錨桿長度的判斷資料。根據圍巖條件和工程重要程度，每斷面設置2～5個測點，見圖。量測點位置及儀器布置圖和聲波法測孔布置圖E1E1E3E5E7E4H1E2E6H2H3GTE7GTGTGTGTGTGTGTGTGRGRGRGRGRGRGRGRGRGTM1M2M3M4M5M6M7M8M9量測點組成位置示意圖注:一般包括收斂量測（水平：H1、H2、H3，斜向D1、D2）、多點伸長計（E1～E7），量測錨桿（M1～M9）、噴射砼內油壓盒（GT=切向，GR=徑向）。D11D21圍巖位移測定圍巖位移測定圍巖位移測定襯砌的應力測定隧道拱部下沉測定隧道邊墻相對變化測定量測儀器布置圖聲波法測孔布置示意圖14.2.3設置監(jiān)測項目的原則1、凡以新奧法建筑的地下洞室都設置必測項目。2、松軟等級低類圍巖和大跨度洞室和變形較大的圍巖應設置圍巖內部位移、錨桿軸力、支護襯砌應力和鋼架內力量測。3、深埋隧道可能出現(xiàn)巖爆的地段應設置圍巖壓力、支護襯砌應力量測及聲波監(jiān)測。4、淺埋隧道除其他監(jiān)測項目外，還需設置地表下沉量測。5、地質變化較大和巖溶、破碎帶等不良地質隧道除其他量測項目外，需設置彈性波速度測試。6、設計要求的監(jiān)測項目。7、地表下沉、水平收斂、拱頂下沉的測點布置在同一斷面內。8、地表下沉凈空水平收斂與拱頂下沉采用同一量測頻率；各項量測作業(yè)均應持續(xù)到變形基本穩(wěn)定后1～3周。9、拱頂下沉和水平凈空收斂應力在開挖后及早進行，可將測釬埋于初噴砼內，讀取初始值不超過開挖后12h，初讀數(shù)連續(xù)三次取平均值。14.2.4量測數(shù)據處理與信息反饋量測數(shù)據反饋于設計、施工是監(jiān)控量測設計中的重要一環(huán)，但目前尚未形成完整的設計體系。當前采有的由量測數(shù)據反饋設計的方法主要是定性的，是依據經驗和一些理論上的推理來建立一些準則。根據量測數(shù)據和這些準則就可調整設計和施工對策。根據量測獲得的位移時間曲線，即能看出各時刻的總位移量，位移速度以及位移速度趨勢等。但要衡量圍巖的穩(wěn)定性，除了量測值外，還必須有判斷圍巖穩(wěn)定性的準則。這些準則可以由總位移量、位移速率或位移加速度等表示，其值由經驗或統(tǒng)計數(shù)據給定，圍巖允許位移值通常是按經驗確定的，它取決于原巖應大小與方向及洞室斷面尺寸等因素。因此，一般根據圍巖分類，巖體變形是根據洞內外觀察，核對地質資料，了解支護受力狀態(tài)后，重新修正設計參數(shù)，確定合理的施工方法和支護措施。量測數(shù)據處理1、數(shù)據處理與回歸分析（1）將各點各次讀數(shù)繪成散點圖，再根據散點圖繪制水平收斂、拱頂下沉、地表下沉、圍巖內部位移、圍巖與支護應力等初步的時態(tài)曲線和應力應變關系曲線。繪制位移與開挖面距離之間關系曲線。（2）根據初步時態(tài)曲線的特征先選用某一曲線函數(shù)（如指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、雙曲函數(shù)等）進行回歸。（3）將選定的函數(shù)進行變換取代，使其變?yōu)榫€性函數(shù)形式，然后用一元線性回歸公式求得該變換后的線性函數(shù)的系數(shù)a，和b，再將該系數(shù)代入取用公式，得到原選定的曲線函數(shù)的系數(shù)，即最后求得的回歸曲線。（4）如果選用的該曲線函數(shù)的剩余標準離差不理想，則改用另一種曲線函數(shù)，再按上述步驟再行回歸分析，從而對初步的時態(tài)曲線作濾波擬合處理，最后得到理想的時間-位移曲線u=f（t），然后計算該函數(shù)在時刻t的一階導數(shù)du/dt值，即為該時刻的位移速率。2、圍巖穩(wěn)定性判斷（1）根據位移-時間曲線形態(tài)和巖體的流變特性得知巖體破壞前的變形曲線可以分成三個區(qū)段：①基本穩(wěn)定區(qū)，主要標志是變形速率不斷下降，d2u/dt2<0，即變形加速度小于0（下圖Ⅰ區(qū)），稱為一次蠕變區(qū)，表示圍巖趨于穩(wěn)定，支護是安全的。②過度區(qū)，變形速率長時間保持不變，d2u/dt2=0，即變形加速度等于0，（下圖Ⅱ區(qū)），稱為二次蠕變區(qū)，應發(fā)出警告，及時調整施工程序和加強支護系統(tǒng)的剛度和強度。③破壞區(qū)，變形速率逐漸增加，d2u/dt2>0，即變形加速度大于0（下圖Ⅲ區(qū)），稱為三次蠕變區(qū)。曲線出現(xiàn)反彎點，表示圍巖已達到危險狀態(tài)，必須立即停工加固。（2）根據回歸后的時間—位移曲線，預測可能出現(xiàn)的最大水平收斂值和最大拱頂下沉量，并與控制值相比較。（3）根據回歸分析，當變形達到某一時段后，變形速度量呈下降趨勢，即位移加速度小于0時，曲線如下圖b和圖c形狀，說明圍巖是穩(wěn)定的，以推算圍巖位移基本穩(wěn)定時間，即可以進行二次襯砌的時間。IIIIIIItututu安全安全巖體流變曲線與位移—時間曲線的相似（a）巖體的變形曲線（b）全斷面開挖（c）分部開挖14.2.5調整設計、施工方案1、調整施工方法與支護時間當測得的位移速率或位移量超過容許值時，除加強支護外，還應調整施工方法?？s短臺階長度和臺階層數(shù)，提前錨噴支護時間和仰拱封底時間。如這種方案仍未使變形速度降至允許值之下，則應對開挖面進行加固，如采用先支護（插錨桿、鋼筋、鋼插板等）穩(wěn)定頂部圍巖，噴混凝土及錨桿等穩(wěn)定掌子面。2、整錨桿支護參數(shù)錨桿參數(shù)包括錨桿長度、直徑、數(shù)量（即間距）及鋼材種類等。當圍巖位移速率超過允許值時，一般應增加錨桿長度，如果拉拔力足夠時，增加錨桿直徑也能起到一定效果，而且施工方便。錨桿長度應大于測試所得的松馳區(qū)范圍，并且有一定余裕量。量測顯示錨桿后段的拉應變很小，改變錨桿材料，數(shù)量或直徑也可獲得降低錨桿應力的效果。根據質量檢驗中所進行的錨桿抗拔力試驗，當抗拔力小于錨桿屈服強度時，可考慮改變錨桿材料或