隧道-变形量测作业指导书

1、.变形量测作业指导书1适用范围 “新奥法”的最大特点是采用与围岩密贴喷混凝土锚杆钢筋网等 ,并积极利用围岩本身的支承能力来达到衬砌结构的稳定监控量测工作是采用新奥法设计施工的隧道在监视隧道围岩稳定性过程中必不可少的重要施工程序,它为初期支护和二次衬砌设计参数的调整提供依据,是确保施工及结构运营安全指导施工程序便利施工管理的重要手段2.监控量测项目隧道监控量测的项目应根据工程特点规模大小和设计要求综合选定量测项目分为必测项目和选测项目两大类本标段主要监控量测项目有:2.1 必测项目必测项目是在采用锚喷构筑法施工时必须作为一道工序进行的项目,它包括:(1)洞内外观察;(2)水平相对净空变化值的量测

2、;(3)拱顶下沉量测;2.2 选测项目选测项目是根据围岩性质隧道埋置深度开挖方式等条件有选择地进行的项目,它包括:(1)地表下沉量测;(2)围岩内部变形量测;(3)锚杆轴力量测;(4)围岩压力量测;(5)支护衬砌应力量测;(6)钢架内力及所承受的荷载量测;(7)围岩弹性波速度测试3.量测断面的间距和量测频率3.1 洞内外观察洞内外观察是直接利用肉眼对隧道内外围岩及其支护衬砌结构变化进行观察,以了解围岩稳定状况,对隧道施工其指导性作用3.1.1 洞内观察洞内观察分开挖工作面观察和已施工段观察两部分(1)开挖工作面观察开挖工作面观察在每次开挖后进行,观察内容包括围岩围岩等级变化节理发育程度岩层及裂

3、隙走向地下渗水情况等每次观察后必须及时绘制开挖工作面地质素描图填写开挖工作面地质状态记录表和施工阶段围岩级别判定卡(见附表1),对于易引起坍塌的岩块及时进行锚杆支护或喷射混凝土封闭(2)已施工段观察对已施工段的观察每天进行至少一次,主要观察内容为:喷射混凝土锚杆钢架和二次衬砌的工作状态,并作好详细的记录3.1.2 洞外观察洞外观察应每天进行一次,观察重点在洞口段和洞身浅埋段,其观察内容为:地表开裂地表沉陷边坡及仰坡稳定状态地表水渗透情况等3.2 隧道周边位移量测隧道周边位移量测包括水平净空变化值量测和拱顶下沉量测,在同一断面内进行其量测断面的间距应根据围岩级别隧道断面尺寸埋置深度等确定(具体见

4、下表)量测频率(具体见下表)根据变形速度和距开挖面距离较高的一个频率选取当围岩达到基本稳定后,在以1次/7d的量测频率量测23周后可结束量测;若位移长期没有收敛趋势,应当适当延长量测时间,直到位移速率小于0.5mm/d时方可结束测量拱顶下沉及周边收敛量测间距表围岩级别量测断面间距(m)(浅埋)1015(深埋)2030(浅埋)1015(深埋)2030405050100拱顶下沉及周边收敛量测间距表变形速度(mm/d)量测断面距开挖面距离(m)量测频率5(01)B12次/天15(12)B1次/天0.51(12)B1次/2天0.20.5(25)B1次/2天<0.2>5B1次/周3.3 地表

5、下沉量测地表下沉量测根据隧道埋置深度地质条件地表有无建筑物所采用的开挖方式等因素确定是否进行其测点应布设在隧道中线上,且与测点在同一断面上其量测的间距按下表布置,量测频率与周边位移量频率相同当需要进行横断面方向地表下沉量测时,其同一断面取711个测点,测点间距取25m地表下沉量测在开挖工作面前方H+h(隧道埋置深度+隧道高度)处开始,直至衬砌结构封闭下沉基本停止为止地表下沉量测断面间距表埋置深度量测断面间距(m)H>2B2050B<H<2B1020H<B104.量测的管理及人员仪器配备4.1 量测的管理本标段成立监控量测小组负责管段内隧道的监控量测工作现场测点的埋设和保

6、护工作由各隧道所属的工班负责量测工作由监控量测组长负责,各隧道技术员配合每次量测结果要记录详细,并及时将量测数据进行处理分析,以及时指导施工生产4.2 量测人员仪器的配备监控量测所需人员仪器配置如下:监控量测小组人员配置表工作人员人 数工作职责测量3量测数据的现场采集数据1量测数据的处理分析监控量测必测项目表序号监测项目测试方法和仪表测试精度备 注1拱顶下沉水准测量法,水准仪钢尺1mm2地表下沉水准测量法,水准仪塔尺1mm浅埋必测(H02b)3净空变化净空变化测定仪,收敛计0.01mm监控量测选测项目表序号监测项目测试方法和仪表测试精度备 注1围岩压力压力盒0.001MPa2二衬接触压力压力盒

7、0.001MPa3钢架受力钢筋计0. 1MPa4喷混凝土受力混凝土应变计105锚杆杆体应力钢筋计0. 1MPa监控量测项目仪器配备表序号监测项目测试方法和仪表测试精度备 注1洞内观察地质罗盘等2拱顶下沉水准仪钢尺1mm3净空变化球式收敛计0.01mm4地表下沉水准仪塔尺1mm5围岩内部变形移动式多点位移计0.1mm6锚杆轴应力钢筋计0.1MPa7围岩压力压力盒0.001MPa8支护衬砌应力混凝土应变计0.1MPa9钢架内应力及其所承受荷载钢筋计支柱压力计0.1MPa10围岩弹性波速度声波仪及其配套探头5.测点的埋设测点的埋设根据开挖方式地质条件量测断面所在位置及隧道埋深等条件综合确定若地质条件

8、复杂,下沉量大或偏压明显时应同时量测拱腰下沉及基底隆起量测点应安装在距开挖工作面12m以内,且在开挖后12小时(最迟不超过24小时)内完成,并在下一循环开挖前测取初次读数测点主要布设方式如下: 6.量测的方法及数据的处理6.1 水平相对净空变化量测6.1.1 水平相对净空变化量测方法水平相对净空变化的量测首先要求将预埋件按要求的时间及方法埋设,然后进行仪器的安装(如下图所示)当仪器安装完成后,利用弹簧秤钢丝绳滑管给钢尺施加固定的水平张力(弹簧秤拉力90N),并在百分表读得初始数值X0;因第一次量测的初始读数是关键性读数,应反复测读;当连续量测3次的误差R0.18mm(R值根据收敛计不同而异)时

9、才能继续爆破掘进作业用同样方法可读得间隔时间t后的t时刻的Xi值,则t时刻的周边收敛值Ut即为百分表两次读数差:Ut=L0-Lt+Xtl-Xto 式中:L0初读数时所用尺孔刻度值; Ltt时刻时所用尺孔刻度值;Xtlt时刻时经温度修正后的百分表读数值, Xtl= Xt+tXto初读数时经温度修正后的百分表读数值, Xt0= X0+t0Xtt时刻量测时百分表读数值;X0初始时刻百分表读数值;温度修正值, t=(T0-T)L钢尺线膨胀系数;T0鉴定钢尺的标准温度,T0=20;T每次测量时的平均气温;L钢尺长度6.1.2 水平相对净空变化量测数据的处理每次测量时要做好详细的量测记录,记录内容包括日期

10、时间里程编号环境温度量测数据等,并及时根据现场测量数据绘制时态曲线和空间关系曲线当位移时间曲线趋于平缓时,及时进行量测数据的回归分析,以推求最终位移和掌握位移变化的规律目前,常采用的回归函数有:对数函数 U=A+Bln(t+1) U=Aln()指数函数 U=Ae-B/t U=A(e-Bt0-e-BT)双曲函数 U=A 式中:U变形值(mm); AB回归系数; t量测时间(d); t0测点初读数时距开挖时的时间(d); T量测时距开挖时的时间(d)6.1.3 围岩稳定性的判别围岩稳定性的判别应按下列指标进行:(1)变形管理等级指导施工:变形管理等级表管理等级管理位移(mm)施工状态U<U0

11、/3可正常施工U0/3U2U0/3应加强支护U>2U0/3应采取特殊措施注:U实测位移值;U0最大允许位移值(2)根据位移变化速度判别:净空变化速度持续大于5.0mm/d时,围岩处于急剧变形状态,应加强初期支护系统水平收敛(拱脚附近)速度小于0.2mm/d,拱部下沉速度小于0.15mm/d,围岩基本达到稳定在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下,应采用监控量测分析判别(3)根据位移时态曲线的形态判别:当围岩位移速率不断下降时(du2/d2t<0),围岩趋于稳定状态;当围岩位移速率保持不变时(du2/d2t=0),围岩不稳定,应加强支护;当围岩位移速率不断上升时(du2/d2t&l

12、t;0),围岩进入危险状态,必须立即停止掘进,加支护强6.2 拱顶下沉量测6.2.1 拱顶下沉量测方法拱顶下沉量测采用水准测量法进行,后视点可设在稳定衬砌上,用水平仪进行观测(如下图所示)将拱顶初始相对高差与t时刻相对高差相减变得拱顶下沉量,即:Ut=(Q0+P0)-(Q+P)=(Q0-Q)+(P0-P)若Ut为正值,则表示拱顶下沉;若Ut为负值,则表示拱顶向上位移6.2.2 拱顶下沉量测数据的处理拱顶下沉量测数据的处理方法同水平相对净空变化量测6.2.3 围岩稳定性的判别拱顶围岩下沉稳定性的判别同水平相对净空变化的判别6.3 地表下沉量测地表下沉的量测仍采用水准测量方式,量测仪器为水平仪塔尺,测点布置形式如下图所示量测方法及数据处理分析方法同隧道周边位移量测附表1围岩级别判定卡工程名称位置里 程评定距洞口距离(m)岩性指标岩石类型(名称)黏聚力c= MPa;=极硬岩硬岩中硬岩较软岩软岩极软岩单轴抗压极限强度Rc= MPa点荷载强度Ix= MPa变形模量E= MPa泊松比v=天然重度= Kn/m3其它岩体完整状态地质构造影响程度轻微较重严重极严重完整较完整较破碎破碎极破碎地质结构面间距(m)>1.50.61.50.20.60.060.2<0.06延伸