隧道施工第七章监控量测施工技术PPT

1、第七章 监控量测本章学习的内容：掌握隧道监控量测的目的和任务，掌握隧道的量测量测，了解隧道选测项目，掌握隧道隧道内外状态观察、周边收敛量测、地表下沉和拱顶下沉量测实施的步骤，掌握隧道量测数据的处理，掌握判断围岩稳定性的方法。重难点：重点：隧道内外状态观察、周边收敛量测、地表下沉和拱顶下沉量测实施的步骤和隧道量测数据的处理。难点：数据的分析处理。1 监控量测计划的编制2 隧道监控量测的项目和方法3 超前地质预报目 录7.1 监控量测计划和编制监控量测概念。在隧道的施工过程中，使用各种仪器设备和量测元件，对地表沉降、围岩与支护结构的变形、应力、应变进行量测，据此来判断隧道开挖对地表环境的影响范围和

2、程度、围岩的稳定性和支护的工作状态。（1）确保施工安全及结构的长期稳定性；（2）验证支护结构效果；（3）确定二次衬砌施作时间；（4）监控工程对周围环境的影响；（5）积累量测数据，为信息化设计和施工提供依据。一、监控量测编制依据 监控量测目的（1）监控量测项目；（2）人员组织；（3）元器件及设备；（4）监控量测断面、测点布置、监控量测频率及监控量测基准；（5）数据记录格式；（6）数据处理及预测方法；（7）信息反馈及对策等。二、隧道现场量测计划制定1、隧道监控、量测计划根据隧道的工程地质，水文地质、地形条件、支护类型和参数、施工方法及其他有关条件进行制定。2、隧道现场量测计划的主要内容3、监控量测

3、作业流程二、隧道现场量测计划制定7.2 隧道监控量测的项目和方法必测项目选测项目洞内状态观察拱顶下沉量测周边位移量测工程地质与水文地质情况观察工作面附近初期支护作用效果观察围岩压力量测围岩内部位移量测锚杆轴力量测衬砌应力量测岩体弹性波速测定量测项目地表沉降量测一、量测项目（1）观察内容掌子面地质水文条件、岩性、结构面产状、有无断层，是否偏压、围岩类别，掌子面自稳情况，地下水的影响情况等，并做好记录。对初期支护效果观察包括：锚杆的锚固效果、喷层的光洁度、喷层有无裂缝，裂缝的部位、长度、宽度、深度，喷层是否把钢支撑全部覆盖。二、隧道监控量测方法1、洞内外状态观察（2）目测观察中围岩的破坏形态分析危

4、险性不大的破坏；危险性较大的破坏塌方征兆的破坏二、隧道监控量测方法1、洞内外状态观察（3）利用目测结果修改设计、指导施工开挖后利用目测到的地质情况与开挖前勘察结果有很大不同时，则应根据目测的情况重新修改设计方案；当发现开挖面自稳时间小于1h的情况时，采用预留核心土法；可以采用超前支护开挖后没有支护前，发现顶板剥落现象时，开挖后尽快施作喷混凝土层，缩短掘进作业时间；对开挖工作面前方拱顶用锚杆进行预支护后再开挖；增加钢拱架加强支护；缩短一次掘进长度。发现有喷混凝土与岩面粘结不好的悬空现象时，开挖后及时喷射混凝土；在喷射混凝土层中加设钢筋网；增长锚杆或增加数量。二、隧道监控量测方法1、洞内外状态观察

5、（4）量测仪器罗盘仪二、隧道监控量测方法（5）填写地质素描卡二、隧道监控量测方法隧道围岩周边各点趋向隧道中心的变形称为收敛。所谓周边收敛量测主要是隧道内壁面两点连线方向的距离的变形量的量测。收敛值为两次量测的距离之差。二、隧道监控量测方法2、净空变化量测（1）周边收敛量测含义（2）量测仪器收敛计监测断面布置二、隧道监控量测方法2、净空变化量测（3）测点布置（2） 测线布置二、隧道监控量测方法测点距开挖工作面小于12米；第一次量测时间：上次爆破后24小时内，下次爆破前。二、隧道监控量测方法 （3） 测点埋设时间与方法观测编号量测时间观测值温度尺孔读数12 3平均值日期时间mmmmmmmmmm12

6、015/10/318 277.25 18.05 18.07 18.04 7.25 18.05 234注：为提高量测精度，每条基线应重复测三次取平均值。当三次读数极差大于0.05mm时，应重新测试。 二、隧道监控量测方法 （4） 记录读数量测断面距开挖面距离（m）量测频率(01)b2次/d(12)b1次/d(25)b1次/23d5b1次/7d位移速度（mm/d）量测频率52次/d151次/d0.511次/23d0.20.51次/3d0.21次/7d1）按距开挖面距离(注：b为隧道开挖宽度)2）按位移速度二、隧道监控量测方法 （5） 量测频率二、隧道监控量测方法不要焊接在钢拱架上收敛计安装二、隧道

7、监控量测方法二、隧道监控量测方法(1) 基线两点间收敛值S公式S=(D0+L0)-(Dn+Ln)(2) 温度修正 Ln=Ln-a(Tn-T0)Ln式中: a-钢带尺线膨胀系数，取a=1210-6钢尺温度修正后收敛值S S=(D0+L0)-(Dn+Ln)基线缩短，S或S为正值，反之为负。如第n次测量与首次量测的环境温度相差较大时，要进行温度修正二、隧道监控量测方法（6）收敛值计算埋深较浅、固结程度低的地层，水平成层的场合，这项量测比收敛量测更为重要。（1）量测目的量测数据是确认围岩的稳定性，判断支护效果，指导施工工序，预防拱顶崩塌，保证施工质量和安全的最基本的资料。 （2）量测仪器 精密水准仪、

8、钢挂尺或全站仪 二、隧道监控量测方法3、拱顶下沉量测钢挂尺 全站仪水准仪拱顶下沉地表沉降隧底隆起二、隧道监控量测方法二、隧道监控量测方法（3）量测示意图 必测项目量测断面间距和每断面测点数量 围岩级别断面间距（m）每断面测点数量净空变化拱顶下沉51012条基线13点10301条基线1点30501条基线1点拱顶下沉量测与周边收敛量测共用一个断面二、隧道监控量测方法（4）量测测点布置 水准仪观测二、隧道监控量测方法（5）量测方法二、隧道监控量测方法（5）量测方法浅埋隧道通常位于软弱、破碎、自稳时间极短的围岩中，施工方法不妥极易发生冒顶塌方或地表有害下沉，当地表有建筑物会危及安全。（1）地表下沉量测

9、含义二、隧道监控量测方法4、地表下沉全站仪水准仪钢挂尺 二、隧道监控量测方法（2）量测仪器二、隧道监控量测方法（3）地表下沉量测测点观测次数观测日期实测高程（m）下沉量（mm）累计下沉量（mm） 二、隧道监控量测方法（4）地表下沉记录表格地表下沉采用闭合测量法，这样有利益我们检查是否有误，当闭合差超过3mm时，我们必须重新测。在地形较陡、视线不通时我们有时候一站不能测完，此时我们可以设置转点。当地表下沉到24CM时我们要加强观测，必要是给业主出预警报告。数据处理（仪高法计算）见下表。二、隧道监控量测方法（5）地表下沉量测数据计算二、隧道监控量测方法量测断面距开挖面距离（m）量测频率（01）B2

10、次/d（12）B1次/d（25）B1次/23d5B 1次/7d注：B隧道开挖宽度位移速度（mm/d）量测频率52次/d151次/d0.511次/23d0.20.51次/3d0.21次/7d二、隧道监控量测方法（6）量测频率二、隧道监控量测方法5、选测项目（1）混凝土内力是了解混凝土层的变形特性以及混凝土的应力状态；掌握喷层所受应力的大小，判断喷射混凝土层的稳定状况；判断支护结构长期使用的可靠性以及安全程度；检验二次衬砌设计的合理性；积累资料。仪器：混凝土应变计。（2）围岩压力指围岩与支护或喷层与二次衬砌混凝土间的接触压力的测试。仪器：压力盒。（3）围岩内部位移为了探明支护系统上承受的荷载，研究

11、支护与围岩相互作用之间的关系，不仅需要量测支护空间产生的相对位移，而且还需要对围岩深部岩体位移进行监测。仪器：多点位移计。三、量测数据的处理和应用1、处理的目的（1）将同一量测断面的各种量测数据进行分析对比、相互印证，以确认量测结果的可靠性；（2）探求围岩变形或支护系统的受力随时间变化规律、空间分布规律，判断围岩和支护系统稳定的状态。三、量测数据的处理和应用2、量测数据处理的内容绘制位移、应力、应变随时间变化的曲线；绘制位移速率、应力速率、应变速率随时间变化的曲线；绘制位移、应力、应变随开挖面推进变化的曲线；绘制位移、应力、应变随围岩深度变化的曲线；绘制接触压力、支护结构应力在隧道横断面上分布

12、图。图1 时态回归曲线示意图三、量测数据的处理和应用三、量测数据的处理和应用3、量测数据应用（1）通过位移速度管理III级：净空变化速度小于0.2mm/d，拱顶下沉速度小于15mm/d，围岩基本达到稳定。可正常施工。II级：净空变化速度在0.2mm/d5.0mm/d之间，应加强监控量测频率。加强支护措施。I级：净空变速度持续大于5.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强监控量测频率。应加强支护措施。三、量测数据的处理和应用3、量测数据应用（2）通过位移速度变化率来管理III级：当围岩位移速速度不断下降时（du2/d2t0），围岩趋于稳定状态II级：当围岩位移速度保持不变时（du2/d2t0

13、），围岩不稳定，应加强支护I级：当围岩位移速度不断上升时（du2/d2t0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。三、量测数据的处理和应用3、量测数据应用（3）监控量测结束时间只有下列条件同时满足时，方可结束某一断面的监控量测：1）测点距开挖面距离大于5B；2）当净空变化速度小于0.2mm/d、拱顶下沉速度小于0.15mm/d且持续时间不少于15天；3）位移累计值达到预计最大位移量（可通过回归分析预测）的90%以上；7.3 超前地质预报（视频）一、地质调查法1、概念根据隧道已有勘察资料、地表补充地质调查资料、洞内地质调查资料，通过地层层序对比、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析、

14、断层要素和隧道几何参数的相关性分析、临近隧道内不良地质体的前兆分析等，利用地质理论、地质作图和趋势分析等工具，推测开挖面前方可能揭示的地质情况。2、优点不占用开挖工作面时间，不干扰施工，设备简单、操作方便、提交资料及时，可随时掌握开挖面的地层、岩性、地质构造、地下水等地质条件的变化。二、超前钻探法1、概念在掌子面布设探孔，采用水平钻机进行超前钻探，根据钻机在钻进过程中的推力、扭矩、钻速、成孔难易及钻孔出水情况来确定前方的地层和岩性，同时进行涌水量、水压测试及水质分析，判定掌子面前方地层含水情况及性质的一种方法。2、特点方法简单、直观；探测距离可长可短（580m）。但施作困难，费时较多，费用较大。三、物探法1、隧道地震波法通过小药量爆破所产生的地震波信号沿隧道方向以球面波的形式传播，在不同岩层中地震波以不同的速度传播，在其界面处被反射，并被高精度的接收器接收，通过计算机软件分析前方围岩性质、节理裂隙分布、软弱岩层及含水状况等、最终显示屏上显示各种围岩构造界面与隧道轴线相交所呈现的角度及距掌子面的距离、并可初步测定岩石的弹性模量、密度、泊松比等参数以供参考。三、物探法三、物探法2、地质雷达探测法是利用无线电波检测地下介质分布和对不可见目标体或地下界面进行扫描，以确定其内部结构形态和位置的电磁技术。电磁波通过天线发射，遇到不同阻抗介面时，将产生反射