山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)-監(jiān)控量測技術(shù)（隧道工程施工課件）

第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)第五節(jié)監(jiān)控量測一、現(xiàn)場量測(一)量測目的(1)掌握圍巖力學(xué)形態(tài)的變化和規(guī)律；(2)掌握支護結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)；評價圍巖和支護系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性。(3)為理論解析、數(shù)據(jù)分析提供計算數(shù)據(jù)與對比指標(biāo)；(4)為隧道工程設(shè)計與施工積累資料。第五章山嶺隧道施工技術(shù)(7)對隧道未來性態(tài)作出預(yù)測。依據(jù)各類觀測曲線的形態(tài)特征，可掌握其變化規(guī)律，進而對未來性態(tài)作出有效的預(yù)測。(5)及時預(yù)報圍巖險情，以便采取措施，防止事故發(fā)生。(6)指導(dǎo)安全施工，修正施工參數(shù)或施工工序。(二)監(jiān)測項目與內(nèi)容(1)地質(zhì)和支護狀態(tài)現(xiàn)場觀察：(2)巖體(巖石)力學(xué)參數(shù)測試：(3)應(yīng)力應(yīng)變測試：(4)壓力測試：(5)位移測試：(6)溫度測試：(7)物理探測：第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)

隧道工程的量測項目：應(yīng)測項目地質(zhì)和支護狀態(tài)觀察周邊位移拱頂下沉地表下沉第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)選測項目圍巖內(nèi)部位移(地表設(shè)點)圍巖內(nèi)部位移(洞內(nèi)設(shè)點)圍巖壓力及兩層支護間壓力鋼支撐內(nèi)力及外力支護、襯砌內(nèi)應(yīng)力、表面應(yīng)力及裂縫測量錨桿或錨索內(nèi)力及抗拔力圍巖彈性波測試爆破震動監(jiān)測第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)二、量測方法(一)洞內(nèi)外觀察（主要為地質(zhì)素描）l.代表性測試斷面的位置、形狀、尺寸及編號；2.巖石名稱、結(jié)構(gòu)、顏色；3.結(jié)構(gòu)面情況；4.巖脈穿插情況及其與圍巖接觸關(guān)系，軟硬程度及破碎程度；第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)5.巖體風(fēng)化程度、特點、抗風(fēng)化能力；6.地下水的類型、出露位置、水量大小及噴錨支護施工的影響等；7.施工開挖方式方法、錨噴支護參數(shù)及循環(huán)時間；8.圍巖內(nèi)鼓、彎折、變形、巖爆、掉塊，坍塌的位置、規(guī)模、數(shù)量和分布情況，圍巖的自穩(wěn)時間等；第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)9.溶洞等特殊地質(zhì)條件描述；10.噴層開裂起鼓、剝落情況描述；11.地質(zhì)斷面展示圖(1:20~1:100)或縱橫剖面圖(1:50~1:100)。必要時應(yīng)附彩色照片。(二)拱頂下沉和地表沉降精密水準(zhǔn)儀第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)(三)坑道周邊相對位移

為量測方便起見，除對拱頂、地表下沉及底鼓可以量測絕對位移值外，坑道周邊其它各點，一般均用收斂計量測其中兩點之間的相對位移值。拱頂下沉變形量測水平收斂第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)JSS30A型數(shù)顯收斂計量測范圍:0.5～10、0.5～15、0.5～20及0.5～30m

分辯率0.01mm 測量精度:0.1mm

測試方法及注意事項(l)開挖后盡快埋設(shè)測點，并測取初讀數(shù)，要求12h內(nèi)完成；(2)測點(測試斷面)應(yīng)盡可能靠近開挖面，要求在2m以內(nèi)；(3)讀數(shù)應(yīng)在重錘穩(wěn)定或張力調(diào)節(jié)器指針穩(wěn)定指示規(guī)定的張力值時讀??；(4)當(dāng)相對位移值較大時，要注意消除換孔誤差；(5)測試頻率應(yīng)視圍巖條件、工程結(jié)構(gòu)條件及施工情況而定。第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)(6)整個量測過程中，應(yīng)作好詳細記錄，并隨時檢查有無錯誤。記錄內(nèi)容應(yīng)包括斷面位置、測點(測線)編號、初始讀數(shù)、各次測試讀數(shù)、當(dāng)時溫度以及開挖面距量測斷面的距離等。兩測點的連線稱為測線。(5)測試頻率應(yīng)視圍巖條件、工程結(jié)構(gòu)條件及施工情況而定。第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)4.數(shù)據(jù)整理

量測數(shù)據(jù)整理包括數(shù)據(jù)計算、列表或繪圖表示各種關(guān)系。

(1)坑道周邊相對位移計算式為式中，R0——初始觀測值；

Ri——第i次觀測值；

ui

——第i次量測時，該兩測點之間的相對位移值。第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)(2)測尺為普通鋼尺時，要消除溫度影響尤其當(dāng)洞徑大(測線長)、溫度變化大時，應(yīng)進行溫度改正。式中:——鋼尺的線膨脹系數(shù)(一般取＝12×10-6/℃)

L——量測基線長；

t0、ti——分別為初始量測時溫度和第i次量測時溫度。

第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)(3)量測過程應(yīng)及時計算出各測線的相對位移值，相對位移速率，及其與時間和開挖斷面距離之間的關(guān)系，并列表或繪圖。位移位移－時間關(guān)系曲線0初期支護二次支護下臺階開挖時間第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)位移位移-開挖面距離關(guān)系曲線距離下臺階開挖錨桿噴混凝土第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)位移速度0時間位移速度-時間關(guān)系曲線第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)(四)圍巖內(nèi)部位移1.量測原理

用位移計量測鉆孔內(nèi)(圍巖內(nèi)部)各點相對于孔口(巖壁)一點的相對位移。2.位移計

位移計有兩種類型，一類是機械式，另一類是電測式。其構(gòu)造是由定位裝置、位移傳遞裝置、孔口固定裝置、百分表或讀數(shù)儀等部分組成。JXW-1型位移計第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)測量百分表單點桿式位移計內(nèi)錨頭位移傳遞桿外錨頭第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)DWJ－1型深孔六點伸長計結(jié)構(gòu)原理示意圖1234561－位移測定器；2-圓形支架；3-錨固器；4-保護套管；5-砂漿；6-定位器第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)1-錨固壓縮木；2-位移傳遞桿；3-硬雜木定位器；

4-WY－40位移傳感器；5-位移測點；6-測試導(dǎo)線電阻式多點位移計123456L1L2L3第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)(五)錨桿應(yīng)力及錨桿抗拔力實際量測工作中，是采用與設(shè)計錨桿強度相等，且剛度基本相等的各式鋼筋計來觀測錨桿的應(yīng)力——應(yīng)變。

a)鋼弦式量測錨桿鋼弦式鋼筋計1000mm1500mm電纜接長鋼筋300mm800mm250mm焊接孔口250mm第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)圖6-57

YDK177+345錨桿軸力分布2.1m23.5kN2.1m3.4m3.4m3.4m2.1m40.7kN25.9kN50.7kN52.0kN33.5kN-12.9kN0.9m-12.2kN第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)

拉拔器檢測錨桿抗拔力：概念：指錨桿能夠承受的最大拉力。目的：一是測定錨桿錨固力是否達到設(shè)計要求，二是判斷所使用的錨桿長度是否適宜，三是檢查錨桿的安裝質(zhì)量。第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)(六)圍巖壓力/初支與二襯間接觸壓力

1.量測原理

支護(噴射混凝土或模筑混凝土襯砌)與圍巖之間的接觸應(yīng)力大小，既反映了支護的工作狀態(tài)，又反映了圍巖施加于支護的形變壓力情況。

可采用盒式壓力傳感器(稱壓力盒)進行測試。將壓力盒埋設(shè)于混凝土內(nèi)的測試部位及支護——圍巖接觸面的測試部位，則壓力盒所受壓力即為該部位(測點)壓力。

第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)鋼弦式雙膜土壓力盒鋼弦式單膜土壓力盒第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)

測試方法及注意事項：

(1)將壓力傳感器按測試應(yīng)力的方向埋設(shè)于測試部位，在噴射混凝土或模筑混凝土振搗過程中，應(yīng)注意不要損傷導(dǎo)線或?qū)Ч堋?2)垂直于測試面布置。(3)測試頻率應(yīng)按要求執(zhí)行。第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)(七)混凝土應(yīng)變埋入式應(yīng)變計表面應(yīng)變計

既反映了混凝土的工作狀態(tài)，又反映了圍巖施加于支護的形變壓力情況。第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)埋入式砼應(yīng)變計第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)(八)鋼筋應(yīng)力第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)頻率接收儀第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)(九)圍巖的彈性波速度

聲波測試原理示意圖1-振蕩器；2-發(fā)射換能器；3-接收換能器；4-放大器；5-顯示器12345巖石(體)l.量測原理

目前，在工程測試中，普遍應(yīng)用聲波在巖體中傳播的縱波速度(VP)來作為評價巖體物理力學(xué)性質(zhì)的指標(biāo)。第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)

一般有以下規(guī)律：(1)巖體風(fēng)化、破碎、結(jié)構(gòu)面發(fā)育則波速低、衰減快、頻譜復(fù)雜；(2)巖體充水或應(yīng)力增加則波速高、衰減小、頻譜簡化；(3)巖體不均勻和各向異性則其波速與頻譜也相應(yīng)表現(xiàn)出不均一和各向異性。第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)2.測試方法及注意事項

聲波測試應(yīng)注意以下幾點：①探測區(qū)域的選擇要有典型性和代表性；②測點、測線、測孔的布置要有明確的目的性，要根據(jù)實際工程地質(zhì)情況、巖體力學(xué)特性及建筑形式等進行布設(shè)；③聲波測試一般以測縱波速度(VP)為主，但應(yīng)根據(jù)實際要求，可測其橫波速度(VS)，記錄波幅，進行頻譜分析。第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)三、現(xiàn)場量測計劃(一)量測項目的確定及量測手段的選擇

量測項目的確定主要是依據(jù)圍巖條件、工程規(guī)模及支護方式。量測項目通常分為必測項目A和選測項目B。

量測項目、儀器、測點布置、量測頻率、數(shù)據(jù)處理、量測人員組織等第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)(二)測試斷面的確定

進行測試的斷面有兩種，一是單一的測試斷面，二是綜合的測試斷面。

在應(yīng)測項目中，原則上凈空位移與拱頂下沉量測應(yīng)布置在同一斷面上。量測斷面間距視隧道長度、地質(zhì)條件和施工方法等確定。第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)

對于土砂、軟巖地段的淺埋隧道要進行地表下沉量測，沿隧道縱向布置測點的間距可視地質(zhì)、覆蓋層厚度、施工方法和周圍建筑物的情況確定。其量測斷面間距可按表第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)(三)測點的布置(a)一條測線(b)兩條測線(c)三條測線(d)五條測線(e)六條測線(f)七條測線1.凈空位移量測的測線布置第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)2.圍巖內(nèi)部位移測孔的布置(a)三測孔(b)五測孔(c)七測孔

圍巖內(nèi)部位移測孔布置，一般應(yīng)與凈空位移測線相應(yīng)布設(shè)，以便使兩項測試結(jié)果能夠相互印證，協(xié)同分析與應(yīng)用。一般每100~500m設(shè)一個量測斷面。第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)3.地表、地中沉降測點布置

地表、地中沉降測點，原則上主要測點應(yīng)布置在隧道中心線上，并在與隧道軸線正交平面的一定范圍內(nèi)布設(shè)必要數(shù)量的測點。并在有可能下沉的范圍外設(shè)置不會下沉的固定測點。2~5m間隔地中沉陷計不動點傾斜計450第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)4.錨桿軸力量測的布置

量測錨桿要依據(jù)具體工程中支護錨桿的安設(shè)位置、方式而定，如局部加強錨桿，要在加強區(qū)域內(nèi)有代表性的位置設(shè)量測錨桿。全斷面系統(tǒng)錨桿(不包括仰拱)，量測錨桿在斷面上布置可參見圍巖內(nèi)部位移測孔圖方式進行。錨桿軸力(b)錨桿軸力第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)5.噴層(襯砌)應(yīng)力量測布置(a)三測點(b)六測點(c)九測點

噴層應(yīng)力量測，除應(yīng)與錨桿受力量測孔相對應(yīng)布設(shè)外，還要在有代表性部位設(shè)測點，如拱頂、拱腰、拱腳、墻腰、墻腳等部位，并應(yīng)考慮與錨桿應(yīng)力量測作對應(yīng)布置。另外，在有偏壓、底鼓等特殊情況下，則應(yīng)視具體情形，調(diào)整測點位置和數(shù)量。以便了解噴層(襯砌)在整個斷面上的受力狀態(tài)和支護作用。第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)6.圍巖壓力量測測點布置

圍巖壓力量測的測點一般埋設(shè)在拱頂、拱腳和仰拱的中間，其量測斷面一般和支護襯砌間壓力以及支護、襯砌應(yīng)力的測點布置在一個斷面上，以便將量測結(jié)果相互印證。第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)太行山隧道7#斜井工區(qū)斷面測點布置圖圍巖壓力初支砼及鋼架應(yīng)力二襯接觸壓力二襯砼及鋼筋應(yīng)力錨桿軸力第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)F7斷層左線迂回導(dǎo)坑YZK0＋210斷面測點布置水平收斂錨桿軸力圍巖壓力初支砼應(yīng)力及鋼架應(yīng)力拱頂下沉④⑦②⑤③⑥第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)7.聲波測孔布置(a)五測孔(b)九測孔(c)十三測孔

聲波測孔宜布置在有代表性的部位。還要考慮到圍巖層理、節(jié)理的方向與測孔方向的關(guān)系?？刹捎脝慰?、雙孔兩種測試方法；或在同一部位，呈直角相交布置三個測孔，以便充分掌握圍巖結(jié)構(gòu)對聲波測試結(jié)果的影響。第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)(四)量測儀器(測點)的安設(shè)與量測頻率快——要求在開挖爆破后24h內(nèi)，在下一循環(huán)爆破前完成全都埋設(shè)，并測取初讀數(shù)。近——儀器(測點)埋設(shè)，要盡量靠近開挖掌子面，要求不超過2m，有的安設(shè)在距開挖掌子面0.5m左右的斷面上，觀測效果更好，不過需要加強儀器(測點)的保護。

安設(shè)第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)

量測頻率第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)

量測期間

在變形量小的隧道中(開挖后一個月內(nèi)收斂)，因變形收斂快，在變形收斂至一定值后，再以每天測一次的頻率測一周時間，觀察其穩(wěn)定狀態(tài)。在變形量大的隧道中(開挖后經(jīng)兩個月以上，變形仍不收斂)，直至變形量收斂至一定數(shù)值后，再以每天測一次的頻率測兩周時間，以確認變形是否穩(wěn)定。

在塑性流變巖體中，如變形長期(兩

月以上)不收斂，量測要進行到1mm/30d為止。第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)確定量測期間的方法經(jīng)過日數(shù)(d)(變形量大)(變形量小)1周2周變形量(mm)第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)

在選測項目中，地表沉降量測頻率，在量測區(qū)間內(nèi)原則上1~2d一次。上半下半D地表沉降量測區(qū)間量測區(qū)間上半下半(2~5)DH+h345°Hh1h2第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)

圍巖位移量測、錨桿軸力量測、噴層(襯砌)應(yīng)力量測、圍巖壓力量測、格柵應(yīng)力量測等的量測頻率，原則上與同一斷面內(nèi)的應(yīng)測項目量測頻率相同。第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)四、量測數(shù)據(jù)分析與反饋(一)地質(zhì)預(yù)報

(1)在洞內(nèi)直觀評價當(dāng)前已暴露圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)，檢驗和修正初步的圍巖分類；(2)根據(jù)修正的圍巖分類，檢驗初步設(shè)計的支護參數(shù)是否合理，如不恰當(dāng)，則應(yīng)予修正；(3)直觀檢驗初期支護的實際工作狀態(tài)；第五章山嶺隧道常規(guī)施工技術(shù)(4)根據(jù)當(dāng)前圍巖的地質(zhì)特征，推斷前方一定范圍內(nèi)圍巖的地質(zhì)特征，進行地質(zhì)預(yù)報；防范不良地質(zhì)突然出現(xiàn)。(5)根據(jù)地質(zhì)預(yù)報，并結(jié)合對已作初期支護實際工作狀態(tài)的評價，預(yù)先確定下循環(huán)的支護參數(shù)和施工措施；(6)配