高速鐵路橋隧建筑物變形監(jiān)測 隧道施工監(jiān)控量測

隧道施工監(jiān)控量測隧道施工監(jiān)控量測隧道施工過程中使用各種類型的儀表和工具，對圍巖和支護(hù)、襯砌的力學(xué)行為以及它們之間的力學(xué)關(guān)系進(jìn)行量測和觀察，并對其穩(wěn)定性進(jìn)行評價，統(tǒng)稱為監(jiān)控量測。1、隧道監(jiān)控量測的必要性：隧道工程作為工程建筑物，受力特點與地面工程有很大的差別。01隧道在開挖支護(hù)成形運(yùn)營的過程中，自始自終都存在受力狀態(tài)變化這一特性。02隧道施工監(jiān)控量測2、施工監(jiān)控量測的目的和任務(wù)⑴通過監(jiān)控量測了解各施工階段地層與支護(hù)結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化,判斷圍巖的穩(wěn)定性、

支護(hù)、襯砌的可靠性；⑵用現(xiàn)場實測的結(jié)果彌補(bǔ)理論分析過程中存在的不足，并把監(jiān)測結(jié)果反饋設(shè)計，

指導(dǎo)施工，為修改施工方法，調(diào)整圍巖級別、變更支護(hù)設(shè)計參數(shù)提供依據(jù)；⑶通過監(jiān)控量測對施工中可能出現(xiàn)的事故和險情進(jìn)行預(yù)報，以便及時采取措施，

防患于未然；⑷通過監(jiān)控量測，判斷初期支護(hù)穩(wěn)定性，確定二次襯砌合理的施作時間；⑸通過監(jiān)控量測了解該工程條件下所表現(xiàn)、反映出來的一些地下工程規(guī)律和特

點，為今后類似工程或該施工方法本身的發(fā)展提供借鑒，依據(jù)和指導(dǎo)作用。三、分析引起隧道病害的原因

量測項目圍巖種類必測項目選測項目洞內(nèi)觀察凈空收斂拱頂下沉錨桿抗拔力地表下沉圍巖內(nèi)位移錨桿軸力鋼支撐應(yīng)力接觸壓力一混凝土應(yīng)變洞內(nèi)彈性波硬巖軟巖土砂必須實施、可以實施、必要時實施三、分析引起隧道病害的原因設(shè)計施工現(xiàn)場施工地質(zhì)報告監(jiān)控測量測設(shè)元件埋設(shè)設(shè)計量測計劃量測結(jié)果的計算機(jī)分析處理量測數(shù)據(jù)的回歸分析檢測結(jié)果的綜合評價對結(jié)構(gòu)性、經(jīng)濟(jì)性評價反饋設(shè)計施工修改量測計劃監(jiān)理單位工程結(jié)果調(diào)整設(shè)計參數(shù)、采用輔助施工方法監(jiān)控量測與反饋流程圖隧道施工監(jiān)控量測3、隧道內(nèi)目測觀察細(xì)致的目測觀察，對于監(jiān)視圍巖穩(wěn)定性是既省事而作用又很大的監(jiān)測方法，它可以獲得與圍巖穩(wěn)定狀態(tài)有關(guān)的直觀信息，應(yīng)當(dāng)予以足夠的重視，所以目測觀察是新奧法量測中的必測項目。1隧道目測觀察的目的是：1)預(yù)測開挖面前方的地質(zhì)條件。2)為判斷圍巖、隧道的穩(wěn)定性提供地質(zhì)依據(jù)。3)根據(jù)噴層表面狀態(tài)及錨桿的工作狀態(tài)，分析支護(hù)結(jié)構(gòu)的可靠程度。隧道施工監(jiān)控量測2觀察內(nèi)容：1)掌子面地質(zhì)水文條件、巖性、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、有無斷層、是否偏壓、圍巖類

別，掌子面自穩(wěn)情況，地下水的影響情況等，并做好記錄。2)對初期支護(hù)效果觀察包括：錨桿的錨固效果噴層的光潔度噴層有無裂縫裂縫的部位、長度、寬度、深度，噴層是否把鋼支撐全部覆蓋。隧道施工監(jiān)控量測4、周邊收斂量測隧道圍巖周邊各點趨向隧道中心的變形稱為收斂。所謂周邊收斂量測主要是隧道內(nèi)壁面兩點連線方向的距離的變形量的量測。

收斂值為兩次量測的距離之差。1）量測目的收斂量測是隧道施工監(jiān)控量測的重要項目。周邊位移是隧道圍巖應(yīng)力狀態(tài)變化最直觀的反映，通過周邊位移量測可以達(dá)到以下目的。1)判斷隧道空間的穩(wěn)定性；2)根據(jù)變位速度判斷圍巖穩(wěn)定程度和二次襯砌施作的合理時機(jī)；3)指導(dǎo)現(xiàn)場的施工。隧道施工監(jiān)控量測2）量測設(shè)計1收斂量測的間距與測線一條水平基線二條水平基線三條基線圍巖級別斷面間距（m）每斷面測點數(shù)量凈空變化拱頂下沉Ⅳ~Ⅴ5~101~2條基線1~3點Ⅳ10~301條基線1點Ⅲ30~501條基線1點必測項目量測斷面間距和每斷面測點數(shù)量隧道施工監(jiān)控量測2量測頻率：量測頻率可根據(jù)位移速度和量測斷面距開挖面距離位移速度（mm/d）量測頻率≥52次/d1~51次/d0.5~11次/2~3d0.2~0.51次/3d<0.21次/7d量測斷面距離開挖距離（m）量測頻率（0~1）b2次/d（1~2）b1次/d（2~5）b1次/2~3d>5b1次/7d按位移速度按距開挖面距離（注：b為隧道開挖寬度）隧道施工監(jiān)控量測3量測儀器目前隧道施工中常用的收斂計為機(jī)械式的收斂計和數(shù)顯式收斂計例：QJ-85型坑道周邊收斂計JSS30A型數(shù)顯收斂計SWJ-IV型隧道隧道收斂計

尺端連接頭

機(jī)頭

機(jī)身

張力搖柄

尺架尺帶搖柄提柄開關(guān)及公英制轉(zhuǎn)換建照明鍵最大行程≥30鎖定撥輪球鉸壓尺簧片置零鍵尺寸單位：mm尺帶1351893717602931080143測試原理測試中讀得初始數(shù)值X0；間隔時間t后，用同樣的方法可讀得t時刻的值Xt,則t時刻的周邊收斂值Ut即為的兩次讀數(shù)差。即Ut=L0–Lt+Xtl-Xt0式中：Lo——

初讀數(shù)時所用尺孔刻度值；Lt——

時刻時所用尺孔刻度值；Xtl——

時刻時經(jīng)溫度修正后的讀數(shù)值，Xtl=Xt+εtXt0——初讀數(shù)時經(jīng)溫度修正后的讀數(shù)值，Xt0=X0+εtXt——時刻量測時讀數(shù)值；εt——

溫度修正值；εt=α(To-T)Lα——鋼尺線膨脹系數(shù)；測試原理測試中讀得初始數(shù)值X0；間隔時間t后，用同樣的方法可讀得t時刻的值Xt,則t時刻的周邊收斂值Ut即為的兩次讀數(shù)差。即Ut=L0–Lt+Xtl-Xt0式中：To——鑒定鋼尺的標(biāo)準(zhǔn)溫度，To=20°CT——每次量測時的平均氣溫；L——鋼尺長度。測試原理測試原理隧道監(jiān)控量測現(xiàn)場檢驗報告單承包單位：工程名稱：施工標(biāo)段：監(jiān)理單位：樁號及部位編號開挖日期：埋點日期：巖石類型：巖性描述：周邊收斂量測觀測時間：距開挖面距離（m）洞內(nèi)溫度鋼尺讀數(shù)微讀數(shù)溫度修正值測量計算值差值總收斂值日期時間mm123平均□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□

量測者：記錄者：第頁隧道施工監(jiān)控量測5、拱頂下沉量測埋深較淺、固結(jié)程度低的地層，水平成層的場合，這項量測比收斂量測更為重要。1）量測目的量測數(shù)據(jù)是確認(rèn)圍巖的穩(wěn)定性，判斷支護(hù)效果，指導(dǎo)施工工序,預(yù)防拱頂崩塌，保證施工質(zhì)量和安全的最基本的資料。2）量測儀器精密水準(zhǔn)儀3）量測原理第一次讀數(shù)后視點讀數(shù)為A1,前視讀數(shù)為B1；第二次后視點讀數(shù)為A2,前視讀數(shù)為B2。拱頂變位計算方法如下:1)差值計算法：鋼尺和標(biāo)尺均正立（即讀數(shù)上小下大）。后視讀數(shù)差前視讀數(shù)差前視讀數(shù)差A(yù)=A2-A1B=B2-B1C=B-AC>0拱頂上移，C＜0拱頂下沉。隧道施工監(jiān)控量測2)水準(zhǔn)計算法：通過計算前后兩次拱頂測點的高程差來求拱頂?shù)淖兾恢怠ｄ摮咦x數(shù)上

小下大，標(biāo)尺讀數(shù)下小上大，標(biāo)尺基準(zhǔn)點標(biāo)高假定為K0。3）量測原理第二次拱頂標(biāo)高第一次拱頂標(biāo)高拱頂變位值Kd1=K0+A1+B1Kd2=K0+A2+B2C=Kd2-Kd1=A2-A1+B2-B1C>0拱頂上移，C＜0拱頂下沉。隧道施工監(jiān)控量測PP′第一次讀數(shù)后視點讀數(shù)為A1,前視讀數(shù)為B1；第二次后視點讀數(shù)為A2,前視讀數(shù)為B2。拱頂變位計算方法如下:隧道施工監(jiān)控量測地表下沉量測1淺埋段預(yù)測地表坡面的穩(wěn)定2根據(jù)地表建筑物，控制最大下沉量6、圍巖內(nèi)部位移量測1隧道圍巖內(nèi)部位移量測的主要目的是：1)了解隧道圍巖的徑向位移分布和松弛范圍。2)判斷開挖后圍巖的松動區(qū)、強(qiáng)度下降區(qū)以及彈性區(qū)的范圍。2量測儀器：3測量原理多點位移計1——深度刪點錨頭2——深度測點傳遞桿3——中部測點擋圏M4——中部測點錨頭13——基準(zhǔn)面板14——收斂測點15——測量百分表16——淺部點量測孔17——中部點量測孔18——深部點量測孔5——中部測點傳瑾桿6——淺部測點擋圈7——淺部測點錨頭8——淺部測點傳遞桿9——深部測點端頭10——中部測點端頭11——淺部測點端頭門12——孔口套筒隧道施工監(jiān)控量測SW-I型四點位移計算結(jié)構(gòu)圖7、錨桿軸力量測隧道施工監(jiān)控量測1）量測目的2）量測方法和儀器1)了解錨桿實際工作狀態(tài)及軸向力的大小。2)結(jié)合位移量測，判斷圍巖發(fā)展趨勢，分析圍巖內(nèi)強(qiáng)度下降區(qū)的界3)修正錨桿設(shè)計參數(shù)，評價錨桿支護(hù)效果。錨桿的軸向力測定，按其量測原理可分為電測式和機(jī)械式兩類。電測式電阻應(yīng)變式鋼弦式2）量測方法和儀器隧道施工監(jiān)控量測電阻應(yīng)變式和機(jī)械式是通過量測錨桿不同深度處的應(yīng)變（或變形），然后按有關(guān)計算方法轉(zhuǎn)求應(yīng)力。鋼弦式則是通過測定不同深度處傳感器受力后的鋼弦振動頻率變化，轉(zhuǎn)求應(yīng)力，其工作原理見本章的弦測法原理。②①⑤③AA大樣④8、圍巖壓力及兩層支護(hù)間壓力量測隧道施工監(jiān)控量測隧道開挖后，圍巖要向凈空方向變形，而支護(hù)結(jié)構(gòu)要阻止這種變形，這樣就會產(chǎn)生圍巖作用與支護(hù)結(jié)構(gòu)上的圍巖壓力。圍巖壓力量測，通常情況下是指圍巖與支護(hù)或噴層與二次襯砌混凝土間的接觸壓力的測試。1目的：2量測儀器與原理液壓式測力計了解圍巖壓力的量值及分布狀態(tài)；判斷圍巖和支護(hù)的穩(wěn)定性，分析二次襯砌的穩(wěn)定性和安全度。接觸壓力量測儀器根據(jù)測試原理和測力計結(jié)構(gòu)不同分為電測式測力計目前隧道中多用電測式隧道施工監(jiān)控量測2量測儀器與原理在傳感器中有一根張緊的鋼弦，當(dāng)傳感器受外力作用時，弦的內(nèi)應(yīng)力發(fā)生變化，隨著弦的內(nèi)應(yīng)力改變，自振頻率也相應(yīng)地發(fā)生變化，弦的張力越大，自振頻率越高，反之，自振頻率越低。弦測法原理：圖6—14鋼弦式雙膜壓力盒構(gòu)造圖1—剛性板；2—彈性板；3—傳力軸；4—弦夾；5—鋼弦隧道施工監(jiān)控量測隧道施工監(jiān)控量測9、鋼支撐應(yīng)力量測一般在VI、V級圍巖中常釆用型鋼支撐；IV級圍巖中常釆用格柵支撐。通過對鋼支撐的應(yīng)力量測，可知鋼支撐的實際工作狀態(tài),從鋼支撐的性能曲線上可以確定在此壓力作用下鋼支撐所具有的安全系數(shù)，視具體情況確定是否需要采用加固措施。1）量測目的1)了解鋼支撐應(yīng)力的大小，為鋼支撐選型與設(shè)計提供依據(jù)。2)根據(jù)鋼支撐的受力狀態(tài)，判斷隧道空間和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。3)了解鋼支撐的實際工作狀態(tài)，保證隧道施工安全。隧道施工監(jiān)控量測2）量測元件目前使用較普遍的型鋼支撐應(yīng)力量測多采用鋼弦式表面應(yīng)變計，格柵支撐應(yīng)力量測多采用鋼弦式鋼筋應(yīng)力計。鋼弦式表面應(yīng)變計鋼弦式鋼筋應(yīng)力計隧道施工監(jiān)控量測210cm210cm20cm隧道施工監(jiān)控量測10、混凝土應(yīng)力量測混凝土應(yīng)力量測包括噴射混凝土和二次襯砌模筑混凝土應(yīng)力量測。其目的是了解混凝土層的變形特性以及混凝土的應(yīng)力狀態(tài);掌握噴層所受應(yīng)力的大小，判斷噴射混凝土層的穩(wěn)定狀況；判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)長期使用的可靠性以及安全程度；檢驗二次襯砌設(shè)計的合理性，積累資料。應(yīng)變管鋼弦線圈電纜隧道施工監(jiān)控量測11、量測數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用1量測數(shù)據(jù)處理的目的由于現(xiàn)場量測所得的原始數(shù)據(jù)，不可避免具有一定的離散性，其中包含著測量誤差甚至測試錯誤。不經(jīng)過整理和數(shù)學(xué)處理的量測數(shù)據(jù)一時難以直接利用。數(shù)學(xué)處理的目的是：1)將同一量測斷面的各種量測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對比、相互印證，以確認(rèn)量測結(jié)果的可靠性；2)探求圍巖變形或支護(hù)系統(tǒng)的受力隨時間變化規(guī)律、空間分布規(guī)律,判定圍巖和支護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)。隧道施工監(jiān)控量測2量測數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容1)繪制位移、應(yīng)力、應(yīng)變隨時間變化的曲線一時態(tài)曲線；2)繪制位移速率、應(yīng)力速率、應(yīng)變速率隨時間變化的曲線；3)繪制位移、應(yīng)力、應(yīng)變隨開挖面推進(jìn)變化的曲線一空間曲線；3)繪制位移、應(yīng)力、應(yīng)變隨圍巖深度變化的曲線；3量測數(shù)據(jù)的應(yīng)用從維護(hù)圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)系統(tǒng)的可靠性出發(fā)，現(xiàn)場測試人員關(guān)心圍巖變形量的大小，是否侵入隧道設(shè)計斷面的限界，是否對施工人員的安全構(gòu)成威脅。以便及時調(diào)整設(shè)計參數(shù)和進(jìn)行施工決策。隧道施工監(jiān)控量測1初期支護(hù)階段圍巖穩(wěn)定性的判據(jù)和施工管理3量測數(shù)據(jù)的應(yīng)用1)根據(jù)最大位移值進(jìn)行施工管理a.當(dāng)量測位移U小于Un/3,表明圍巖穩(wěn)定，可以正常施工。b.當(dāng)量測位移U大于Un/3并小于2Un/3時，表明圍巖變形偏大，應(yīng)密切注

意圍巖動向，可采取一定的加強(qiáng)措施，如加密、加長錨桿等措施。c.當(dāng)量測位移U大于2Un/3時，表明圍巖變形很大，應(yīng)先停止