隧道新奥法量测

1、隧道新奥法量测 隧道新奥法量测 第一节 量测项目及其分类 一、量测在新奥法设计施工中的意义和作用 自从新奥法技术问世以来，隧道和地下工程的设计与施工技术已有较大的进展。新奥法构筑隧道的特点是，借助现场量测对隧道围岩进行动态监测，并据以指导隧道的开挖作业和支护结构的设计与施工。在新奥法支护结构的设计问题上，许多学者曾寻求过数解法。1978年以来也发表了许多数解法的文章。但是，由于岩石的生成条件和地质作用的复杂性，岩石的产状和结构也非常复杂，并且在隧道构筑过程中，由于开挖方法、支护方法、支护时机、支护结构刚度等对围岩稳定性都有影响。所以，寻求能正确反映岩体状态的物理力学模型非常困难。因此，用数解法

2、所得到的成果至今还不能作为新奥法设计的依据。 目前，新奥法的设计工作是在其理论基础的指导下，参考已建工程的设计参数进行初选设计后，再通过施工过程对围岩的量测分析来完善设计。因此，量测工作是监视设计、施工是否正确的眼睛，是监视围岩是否安全稳定的手段，它始终伴随着施工的全过程。是新奥法构筑隧道非常重要的一环。实践证明，利用工程类比法和量测手段获得有关参数进行设计是可以收到满意的效果的。 例如，在慕尼黑地铁设计中，应用数解法得出的喷射砼厚度应为30cm，但根据工程类比经验判断，有15cm厚就够了。后来在实际施工中的量测结果表明，喷砼有15cm厚足够了，所以量测工作也是新奥法设计工作的组成部分。 新奥

3、法量测工作的作用（或目的）为： 1掌握围岩动态和支护结构的工作状态，利用量测结构修改设计，指导施工。 2预见事故和险情，以便及时采取措施，防患于未然。 3积累资料，为以后的新奥法设计提供类比依据。 4为确定隧道安全提供可靠的信息。 5量测数据经分析处理与必要的计算和判断后，进行预测和反馈，以保证施工安全和隧道稳定。 二、量测项目及其分类 隧道施工的监测旨在收集可反映施工过程中围岩动态的信息，据以判定隧道围岩的稳定状态，以及所定支护结构参数和施工的合理性。因此量测项目可分为必测项目和选测项目两大类。 1必测项目 必测项目是必须进行的常规量测项目，是为了在设计施工中确保围岩稳定、判断支护结构工作状

4、态、指导设计施工的经常性量测。这类量测通常测试方法简单、费用少、可靠性高，但对监视围岩稳定，指导设计施工却有巨大的作用。必测项目是新奥法量测的重点：主要包括： （1）隧道内目测观察 （2）隧道内空变位量测 （3）拱顶下沉量测 （4）锚杆拉拔力量测 2选测项目 选测项目是对一些有特殊意义和具有代表性的区段进行补充测试，以求更深入地了解围岩的松动范围和稳定状态以及喷锚支护的效果，为未开挖区段的设计与施工积累现场资料。这类量测项目测试较为麻烦，量测项目较多，费用较高，因此，除了有特殊量测任务的地段外，一般根据需要选择其中一些必要的项目进行量测。 必须指出在各类围岩中，不论是单线或是双线隧道，深埋或者

5、是浅埋，地质和支护状况观察均列为必测项目。实践证明，开挖工作面的工程地质与水文地质观察和描述，对于判断围岩稳定性和预测开挖面前方的地质条件是相当重要的，开挖面附近初期支护状态的观察和裂缝描述，对判断围岩的稳定性和支护参数的检验也是不可缺少的。在i、ii、iii、iv类围岩中，也不论是单线或是双线隧道，深埋还是浅埋，隧道周边位移和拱顶下沉的量测也是主要的必测项目。此外，锚杆或锚索内力及抗拔力，也是隧道新奥法施工监测的必测项目。 在隧道新奥法施工的测试中，隧道周边位移、拱顶下沉和锚杆抗拔力试验是最有意义和最常用的项目。它具有稳定可靠、简便经济等特点。量测结果可直接指导施工，验证设计、评价围岩和初期

6、支护的稳定性。由于周边位移和拱顶下沉量测以及锚杆抗 拔力试验较其它量测项目实用，并便于推广应用，因此将这三项测试项目均列为必测项目。 iiii类围岩为软弱破碎岩层，其稳定性差，如果覆盖岩厚度很薄，于是在隧道开挖时地表会产生下沉，为了判定开挖对地面的影响程度和范围，因此需要进行地表下沉量测。 关于量测仪表，设备以及有关工具的选择，将在各量测项目中介绍。 第二节 隧道内目测观察 在地下工程中，开挖前的地质勘探工作很难提供非常准确的地质资料，所以，在施工过程中对前进的开挖工作面附近围岩的岩石性质、状态进行目测。对开挖后动态进行目测，对被覆后围岩动态进行目测，在新奥法量测项目中占有很重要的地位。 一、

7、观察目的 细致的目测观察，对于监视围岩稳定性是既省事而作用又很大的监测方法，它可以获得与围岩稳定状态有关的直观信息，应当予以足够的重视。所以目测观察是新奥法量测中的必测项目。因此隧道目测观察的目的是： 1预测开挖面前方的地质条件 2为判断围岩、隧道的稳定性提供地质依据 3根据喷层表面状态及锚杆的工作状态，分析支护结构的可靠程度 二、目测观察内容 1开挖后没有支护的围岩的目测，主要是了解开挖工作面的工程地质和水文地质条件。 （1）岩质种类和分布状态，境界面位置的状态； （2）岩性特征：岩石的颜色、成分、结构、构造； （3）地层时代归属及产状； （4）节理性质、组数、间距、规模、节理裂隙的发育程度

8、和方向性，断面状态特征，充填物的类型和产状等； （5）断层的性质、产状、破碎带宽度、特征； （6）地下水类型，涌水量大小、涌水位置、涌水压力、水的化学成分，湿度等； （7）开挖工作面的稳定状态，顶板有无剥落现象。 将目测观察到的有关情况和现象，应详细记录并需绘制以下图册： （1）绘制隧道开挖工作面及两帮素描剖面图。 要求每个监测断面绘制剖面图1张 （2）剖面图位置及间距 一般情况下剖面图的间距应随类型、构造、水文地质条件不同而异。 ii类围岩剖面素描图间距为10m iii类围岩剖面素描图间距为20m iv类围岩剖面素描图间距为40m v类围岩剖面素描图间距为50100m （3）现场绘出草图，室

9、内清绘成正规图件，装订成册。 2开挖后已支护段的目测内容 （1）初期支护完成后对喷层表面的观察以及裂缝状况的描述和记录。 （2）有无锚杆被拉脱或垫板陷入围岩内部的现象。 （3）喷砼是否产生裂隙或剥离，要特别注意喷砼是否发生剪切破坏。 （4）有无锚杆和喷砼施工质量问题。 （5）钢拱架有无被压屈现象。 （6）是否有底鼓现象。 观察中，如果发现异常现象、要详细记录发现时间、距开挖工作面的距离以及附近测点的各项量测数据。 3观察时间： 每次隧道开挖工作面爆破后立即进行观察情况及有关现象，接要求及时记录整理。 三、目测观察中围岩的破坏形态分析 1危险性不大的破坏 构筑仰拱后，在拱肩部出现的剪切破坏，一般

10、都进展缓慢，危险性不大，特别是当拱肩部的剪切破坏面上有锚杆穿过时，因锚杆的抵抗作用，更不会发生急剧破坏。 2危险性较大的破坏 在没有构筑仰拱的情况下，当隧道内空变位速度收敛很慢且内空变位量很大时，拱顶喷砼因受弯曲压缩而产生的裂隙常常进展急骤，时常伴有砼碎片飞散，是一种危险性较大的破坏。 3塌方征兆的破坏 拱顶喷砼层出现对称的，可能向下滑落的剪切破坏的现象时，或侧墙发生向内侧滑动的剪切破坏，并伴有底鼓现象时，这两种情况都会引起塌方事故的破坏形态。 四、利用目测结果修改设计、指导施工 1开挖后目测到的地质情况与开挖前勘测结果有很大不同时，则应根据目测的情况重新修改设计方案。 变更后的围岩类列，地下水情况以及围岩稳定性状态等，由设计单位和监理组确认，报主管部门审批后，对原设计进行修改，以便选择可行的施工方法与合理地调整有关设计参数。 2当发现开挖工作面自稳时间少于1小时的情况时，则可采取下列措施。 （1）采用环形切割法进行研究，先使核心部残留、支护后再开挖核心部 （2）采用分块开挖法 （3）对开挖工作面前方拱顶用斜锚杆支护后再开挖 （4）对开挖工作面做喷砼防护后再开挖 （5）用水平朝前木锚杆或玻璃纤维束锚杆对开挖工作面加固后再开挖 （6）对围岩进行注浆加固后再开挖