某隧道监控量测与超前地质预报专业技术方案

1、目录第一部分隧道监控量测实施大纲TOCo1-5hz工程概况1监测依据2监测目的和意义3监测内容4必测项目4选测项目4监测断面布置4工程量清单4监测方法5地质及支护状态观察5地表沉降观测6周边位移及拱顶下沉量测9围岩内部位移14锚杆内力15二次衬砌应力17混凝土应力18控制测量项目及测试方法19控制标准21监测质量与安全保证措施22监测质量保证措施22监测安全保证措施23第二部分隧道超前地质预报实施大纲超前地质预报的目的26超前地质预报的原则26隧道超前地质预报方案273.1TSP超前地质预报27地质雷达超前地质预报31超前地质预报质量与安全保证措施344.1超前地质预报质量保证措施34超前地质

2、预报安全保证措施35第一部分隧道监控量测实施大纲1工程概况LXTJ-10标隧道位于河南省西峡县境内，四座隧道均为单线隧道，赛岭隧道左右线全长2613m，本座隧道围岩质量较好，自稳能力较强，风险评估为中度风险。珠宝沟隧道、宽坪1号隧道和宽坪2号隧道左右线全长分别1204m799m528m这3座隧道IV级、V级围岩较多，围岩质量一般或较差，自稳能力较强，设计为双线。1、地形、地貌隧道区属低中山地貌，海拔一般约为8701105米。ZK56+80LZK57+400段地貌上位于两冲沟之间一突出山脊，山脊走向与线路走向平行，线路沿着山脊一侧布设，该侧山脊下部沟谷为珠宝沟上游。该侧山体斜坡陡峭。ZK57+9

3、8ZK58+700段位于山体坡顶部位，坡顶沟壑发育，沟谷切割较浅，呈U形，沟壑发育方向同线路垂直，该段为珠宝沟与峡河的分水岭。2、地层岩性根据地质调绘及钻探揭露，隧址区岩体主要为下元古界石槽沟组石英片岩加变粒岩。第层，碎块石土：主要出露于隧道出口，为崩坡积物成因，揭露厚度2.4m5.4m。工程地质性质较差，地质波波速Vp=724888m/s:第层，强分化石英片石：属山体表面地层，节理极发育，岩体极破碎，工程地质性质较差，主要为隧道进口、出口围岩地层，厚度较小。第层，中分化石英片岩、变粒岩：为隧道进、出口围岩的主要地层，为较软岩，岩体破碎较破碎，节理发育，结构面结合一般，岩体工程地质性质行对较好

4、。3、地质构造和地震动参数隧址岩层单倾构造，岩层产状215245Z4570。进出洞口节理较发育本区地震活动不强烈，属于低烈度区，地震频率不高。震动反应谱特征周期分区为1区（0.35S），地震动峰值加速度分区为v0.05g（相当于原地震烈度v切度区）。4、水文地质特征前缘冲沟地表水不发育，勘察期间未见地表水。ZK57+500ZK57+960均横跨V型季节性冲沟，该冲沟水位具有暴涨暴落的特点。勘察期间沟内水量较小。ZK59+600为峡河起点支流，该河沟呈宽缓的U型，沟内常年有水。出口下方洞内分布有X052县道及峡河，峡河勘察期间水量不大，季节变化明显。雨季由于山体较陡，降雨多沿坡面激流而下，对进洞

5、口边坡有一定的冲刷作用，水量渗入地下。隧道区地下水不发育，钻孔未揭露到地下水位。地下水的补给主要靠大气降雨补给，雨季期间地下水的排泄方式主要通过裂隙水等方式向坡脚排泄。5、不良地质现象隧道出口存在一不稳定斜坡，沿着路线分布于ZK59+274-ZK59+340处，边坡为折线坡地形，坡角约2030上缓下陡，临空面前缘为X052县道及峡河，临空面高约2-5米；不稳定体斜坡岩土体组成为更新统崩坡积碎石、块石夹粉质黏土，厚度约1-11。3米，呈中密状，厚度从小桩号至大桩号逐渐增大。该斜坡目前未见变形迹象。该边坡潜在破坏方向和线路近乎平行，工程活动主要为：隧道开挖诱发该斜坡发生变形，隧道开挖位于斜坡的中下

6、部，开挖后仰坡易沿着岩土界面发生变形，威胁隧道安全。2监测依据隧道两阶段施工图设计、国家标准公路隧道施工技术规范、地下铁道工程施工及验收规范（GB50299-1999、工程测量规范（GB50026-93和公路隧道新奥法指南。3监测目的和意义（1）监控量测可在施工期了解施工情况，确保施工安全和质量，为工程施工服务。认识各种因素对隧洞受力和变形等的影响，有针对性地改进施工工艺和修改施工参数提供数据依据。主要体现在以下几个方面：1）对开挖过程控制，调整开挖坡度、梯度、进尺、钻爆法施工参数等，为安全施工提供可靠依据。经对监测资料分析和反馈后，再进一步修改设计和施工方案，确保安全，加快施工进度。2）了解

7、支护效果，并根据监测数据反馈分析预测下一步的支护结构的受力和变形，根据受力和变形发展趋势和建筑物情况，决定是否需要采取其他保护措施，为优化经济合理的支护参数提供依据；并为其他隧道的安全施工、运行提供依据和参照。3）分析各种因素对地表和围岩变形的影响，以便有针对性地改进施工工艺和施工参数，预测、预报施工安全和隧道结构稳定性，减小地表和围岩变形，保证工程安全；4）预测施工引起的地表和土体变形，根据地表变形发展趋势和周围建筑物、地下管线沉降情况，决定是否需要采取保护措施，并为确定经济、合理的保护措施提供依据；确保地表建筑物和底线管线安全；5）为研究地层、地下水、施工参数和地表沉降与土体变形的关系积累

8、数据，为改进设计和调整施工参数提供依据；掌握和收集地下水位变化动态和超前注浆对地表的影响因素，防止地下水资源的流失和施工污染，保护生态环境；（2）安全运行的需要公路隧道开挖之前的地质条件、岩体形态等不易完全掌握，通过施工期的监测，能够直接显示获取隧道性状变化，达到了解隧道围岩稳定性和支护结构的工作状态的目的。当公路隧道支护后，隧道支护结构由于周边围岩应力卸荷将产生应力重新分布，支护结构将产生较大的变形和应力，需通过监测设施来了解隧道支护结构的应力、变形等监测物理量的变化规律，判断支护结构工作是否正常，以便采取措施。建立预警机制，保证工程安全，避免发生结构和环境安全事故。4监测内容依据施工图设计

9、中监控量测方面的内容，结合现场实际情况，确定以下必测项目和选测项目。4.1必测项目地质与支护状态观察地表沉降观测洞内收敛量测拱顶下沉量测4.2选测项目围岩内部位移量测锚杆内力量测钢支撑内力量测喷混凝土应力量测二次衬砌压应力量测4.3监测断面布置两条隧道川级围岩约365m共布设18个断面，W级围岩约730m共布设48个断面，V级围岩共430m共布设43个断面，共计110个断面。4.4工程量清单表1工程量清单量测项目单位数量（个）一、必测项目地质及支护状态观测-浅埋地段地表沉降地表沉降观测断面8周边位移水平收敛及周边位移断面110拱顶下沉量测拱顶下沉量测断面110二、选测项目围岩内部位移断面6二衬

10、压力量测断面18混凝土应力量测断面30钢支撑内力量测断面20锚杆内力量测断面305监测方法5.1地质及支护状态观察细致的目测观察，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。（1）观察目的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。（2）观察内容1）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。2）对初期支护效果观察包括：锚杆的锚固效

11、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。5.2地表沉降观测（1）监测目的了解隧道开挖过程中隧道顶部地表的最大沉降值，为调整隧道开挖速度和支护强度参数提供依据，以确保隧道支护结构和周边环境的安全。（2）监测仪器设备使用精密水准仪、铟钢尺进行监测。用精密水准仪以二级沉降监测的精度（观测点测站高差中误差w0.5mm来施测，组成变形监测的高程监测控制网。仪器在开始使用前均需检定，作业过程中严格遵守规范。每次观测都采用相同的观测仪器，相同的观测人员按相同的观测线路进行。监测精度h=0.1mm（3）测点布置1）监测基准点的设置沉降监测是根据监测基准点高程进行

12、的，基准点的形式和埋设可参考三等水准点的要求进行，其数目不少于3个，以便组成水准控制网。对基准点定期进行校核，防止其本身发生变化，以保证沉降监测结果的准确性。基准点应在沉降监测的初次观测之前1个月埋设好。3070图1基准点埋设方法示意图（单位:mm）埋设基准点应考虑如下因素，见图1:基准点应布设在监测对象的沉降影响范围以外，保证其坚固稳定尽量远离道路和空压机房等，以防受到碾压和震动的影响。力求通视良好，与观测点接近，其距离不宜超过loom以保证监测量精度。避免将基准点埋设在低洼容易积水处。2）监测点的设置测点布置在洞口浅埋地段，共设置12个观测横断面，每23m个测点。5m1535m10m153

13、5m5m隧道中心线隧道中心线设计标高图2地表沉降观测布置图（4）监测频率开挖面前后v30m2次/1天开挖面后3080m1次/2天开挖面后80m1次/7天（5）注意事项1）施工前应作好监测准备工作：如设置测点，引入高程控制点，配置水平高的监测人员及水平仪等仪器。2）在布置测点时应注意在位移量较大的地段将测点布置密一点。3）地表量测与地下洞室各项监测应同步进行，以利于资料的相关分析。4）量测数据及分析结果全部纳入竣工资料，备查。（6）量测数据的整理1）绘制每一横断面沉降槽随时间的变化关系图；2）绘制每一横断面最大沉降量随时间的变化关系图；3）绘制每一横断面最大沉降量与开挖面距离关系图；4）对横断面

14、沉降槽垂直位移进行回归分析；5）对纵断面沉降槽垂直位移进行回归分析；6）根据隧道顶部地表沉降及拱顶沉降值对土体内部垂直位移进行回归分析;7）根据回归分析数据求出每一断面沉降稳定值；主要成果曲线如图35所示。衬砌中线u(mm)图3横断面沉降随时间变化图Smax（mm）图4横断面最大沉降量随时间变化关系图Smax(mm)图5横断面最大沉降量随开挖面距离关系图（7）处理措施1）在整理资料时，若发现地表位移量过大或下沉速度无稳定趋势时，对下部结构应采取补强措施。增加喷混凝土厚度，或加长加密锚杆，或加挂更凑密更粗的钢筋网；提前施作二次衬砌，要求通过反分析较核二次衬砌强度；提前施作仰拱。2）在整理资料时，

15、若发现地表下沉速度具有稳定趋势时，应据此求出隧道结构初期支护及二次衬砌上的最终荷载，以便对结构的安全度作出正确的判断3）若经过对各种量测数据联合反分析后，发现初期支护或二次衬砌结构安全系数较大，在经过设计人员同意后，可对下一段与此地质类型相近的支护参数作适当调整。5.3周边位移及拱顶下沉量测（1）周边位移监测1）监测目的地下工程开挖后，净空收敛也是反映围岩与支护结构力学形态变化的最直接、最明显的参数，通过监测可了解围岩和支护结构的稳定状态。2）监测仪器使用收敛计进行监测。3）测点布设原则周边位移监测最重要的是合理确定监测断面的数量，而断面数量的确定应从国家隧道施工技术规范相关内容和设计图纸要求

16、这两方面充分考虑。并应遵守如下原则：设计单位有指导意见的，按设计单位的指导意见考虑布置；若设计单位没有指导意见的，按规范规定选择具有代表性地段进行布置。当然，在施工过程中可根据实际情况做适当调整。每个断面上周边位移的测线数量，根据隧道地质条件和施工方法的不同而不同，测线数量布置一般如表2所示。表2周边位移量测断面的测线数周边位移测点与拱顶下沉测点布置在同一个断面上。在同一断面内，收敛基地段开挖方法一般地段特殊地段洞口附近埋深小于2B有膨胀压力或偏压地段全断面开挖1一条水平线三条或六条短台阶法二条水平线四条或六条四条或六条四条或六条多台阶法每一台阶一条水平测线每一台阶三条水平测线每一台阶三条水平

17、测线每一台阶三条水平测线线的布设，应根据断面大小、开挖方法选择不同的布置形式。结合本项目隧道开挖方法，周边收敛位移量测断面测点布置图如下图6、图7。安装测点时，在被测断面上用风钻机或冲击钻成孔，孔径为40-80mm深度20cm在孔中填塞水泥砂浆后插入收敛预埋件，尽量使两预埋件轴线在基线方向上并使销与孔轴线处于垂直位置，上好保护帽，待砂浆凝固后即可点布置图测。图6上下台阶法开挖周边收敛位移量测断面测点布置示意图监测断面布置图4）收敛观测方法将百分表读数调至2.53.0cm；将收敛计钢尺挂钩分别挂在两个测点上，收紧钢尺，将销钉插入钢尺上适当的小孔内，用卡钩将其固定；转动调节螺母使钢尺收紧到观测窗中

18、的线条与面板成一直线为止；读取钢尺百分表中的数值，两者相加即为测点间距离；每次测量完毕后，先松开调节螺母，然后退出卡钩，将钢尺取下，擦净收好，并定期涂上防锈油脂；将每条测线前后两次测线距离相减即可算出各测点间相对位移（即隧洞位移收敛值）。5）周边位移监测提交成果绘制位移量随时间变化的曲线；绘制位移速度随时间变化的曲线；绘制位移量与开挖面距离关系曲线；找出位移一时间回归曲线，求出最终净空位移量；（2）拱顶下沉监测1）监测目的了解断面变化情况，判断拱顶的稳定性，防止塌方。2）监测仪器使用水准仪和铟钢尺进行监测。3）测点布置与周边位移设在同一个断面，测点布置示意图如下图8所示图8拱顶下沉断面测点布置

19、示意图图8拱顶下沉断面测点布置示意图4）监测方法在拱顶固定一带倒三角环的测桩，测试时将水准仪安放在标准高程点和拱顶测点之间，铟钢尺底端抵在标准高程点上，并将铟钢尺调整到水平位置，然后通过水准仪后视铟钢尺记下读数为Hi，再前视普通钢卷尺（注意钢卷尺在每次测试时均要保持相同的张紧力）记下读数位H2，若标准高程点的高程为H。，则本次测试拱顶测点的高程为出H2H0，两次不同测试的拱顶高程差即为两次间隔时间内的拱顶下沉。测试方法示意图如图9所示。测桩长度要考虑喷射混凝土的厚度，不能将测桩埋入喷射混凝土的厚度内。普通钢卷尺铟钢尺H0标准高程点图9拱顶下沉测试方法示意图5）注意事项在施工初期阶段，或地质较差

20、时，或位移下沉量及速度较大时，应适当增加量测断面及量测频率。测点设置应可靠，并应妥善保护，测量仪器使用前应严格标定。各测量项目应尽可能布置在同一断面，测量点应尽可能选择具有代表性的地方，以便对测量数据的分析及为以后的工作提供经验。6）数据处理分析当隧道水平位移收敛速度为0.10.2mm天，拱顶下沉位移速度为0.1mm/天时可以认为围岩已基本稳定。对W、V级围岩，应根据量测结果确定二次衬砌施作的适当时间，施作过早可能使二次衬砌承受过大的荷载。在监测过程中，若发现净空位移过大或收敛速度无稳定趋势时，对结构应采取补强措施。若发现净空位移收敛速度具有稳定趋势时，应据此求出隧道结构初期支护及二次衬砌上的

21、最终荷载，以便对结构的安全度做出正确的判断。若经过对各种量测数据联合反分析后，发现初期支护或二次衬砌结构安全系数较大，在经过设计人员同意后，可对下一段与此地质类型相近的支护参数作适当调整。对围岩级别的变更及对支护参数的调整均必需有相应的量测数据并得到设计方认可。（3）注意事项及监测数据处理1）在施工初期阶段，或地质较差时，或位移下沉量及速度较大时，应适当增加量测断面及量测频率。2）测点设置应可靠，并应妥善保护，测量仪器使用前应严格标定。3）各测量项目应尽可能布置在同一断面，测量点应尽可能选择具有代表性的地方，以便对测量数据的分析及为以后的工作提供经验。（4）对测量资料的整理1）绘制位移量随时间

22、变化的曲线；2）绘制位移速度随时间变化的曲线；3）绘制位移量与开挖面距离关系曲线；4）找出位移-时间回归曲线，求出最终净空位移量；（5）围岩稳定标准当隧道水平位移收敛速度为0.10.2mm/天，拱顶下沉位移速度为0.1mm/天时可以认为围岩已基本稳定。对W、V级围岩，应根据量测结果确定二次衬砌施作的适当时间，施作过早可能使二次衬砌承受过大的荷载。（6）特殊情况处理在监测过程中，若发现净空位移过大或收敛速度无稳定趋势时，对结构应采取补强措施。根据我国现行公路隧道施工技术规范的规定，隧道周边允许相对位移值见表3。结构补强的主要措施如下：1）增加喷混凝土厚度，或加密锚杆，或加挂钢筋网；2）提前施作二

23、次衬砌，要求通过反分析较核二次衬砌强度；3）提前视作仰拱。表3隧道周边允许相对位移值（）、r覆盖层厚度围岩级别v50m50300m300m川0.10.30.20.50.41.2IV0.150.50.41.20.82.0V0.20.80.61.61.03.0注：相对位移值是指实测位移值与两侧点距离之比，或拱顶下沉与隧道宽度比；脆性围岩取表中较小值，塑性围岩取表中较大值；I、U、W级围岩可按工程类比初步选定允许值范围；本表所列数值可在施工过程中通过实测和资料积累作适当修正。5.4围岩内部位移（1）目的为了探明支护系统上承受的荷载，进一步研究支架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

24、对位移（或空间断面的变形），而且还需要对围岩深部岩体位移进行监测:确定围岩位移随深度变化的关系；找出围岩的移动范围，深入研究支架与围岩相互作用的关系；判断开挖后围岩的松动区、强度下降区以及弹性区的范围；判断锚杆长度是否适宜，以便确定合理的锚杆长度。（2）量测仪器围岩内部位移量测的仪器，主要使用位移计，它可量测隧道不同深度处围岩位移量，随着岩土工程的发展，位移计被广泛应用于地下空间围岩稳定性监测。目前较多采用机械式位移计，按位移计可以测取位移量的个数多少。位移计可分为单点位移计和多点位移计，而单点位移计只能量测围岩内某一深度处的位移量，多点位移计可在围岩内部不同深度埋设多个测点，同时量测围岩内不

25、同深度处位移量，在工程实践中被广泛采用。多点位移计的工作原理是将隧道围岩内部不同深度处某些点的位移状态通过与之固定的某种传递介质（杆、弦）引至岩体外部，以便进行量测。每个位移点由锚头、位移传递杆和量测端头组成，量测时以基准面为表面基准，每次测量出围岩内部各测点到表面基准的距离，同一测点在不同时刻量测得到的距离差值即为该点在此时间内围岩表面与围岩内部测点之间的相对位移，测点相对位移用专用的百分表直接测得。（3）提交成果根据围岩内变位曲线判断围岩内强度下降区和松动区的限界，绘制围岩内变位曲线，对围岩的稳定性进行判定。5.5锚杆内力（1）监测目的为了观测锚杆加固效果和荷载的形成与变化，了解锚杆与周边

26、围岩之间的相互作用，判断隧道结构的稳定性。（2）监测仪器及精度使用钢筋计和频率计进行监测，钢筋计分辨力为0.07%F.S.。（3）测点布设原则沿隧道周边分别在拱顶、拱腰及拱脚打53个钻孔，孔径60mm如图10-11所示。钻孔深度视围岩级别不等，一般IV、V级围岩3.5m,II、III级围岩3.0m。每个钻孔内安装一根测力锚杆，每个锚杆上预置4个钢筋计，如图10-12所示。每根线代表4根测试电缆图10IV、v级围岩锚杆应力观测点布置示意图每根线代表4根测试电缆图11II、山级围岩锚杆应力观测点布置示意图测量方法安装完毕用频率计测定并记录下每个钢筋计的读数作为初值fo;下次用频率计测定的读数作为测

27、量值为fi，根据仪器测定公式换算得到该次测量时对应位置锚杆的应力值。提交监测成果锚杆应力观测点布置图；锚杆应力观测记录及报表；锚杆应力一时间历时关系曲线。锚杆应力-锚杆深度历时关系曲线。5.6二次衬砌应力监测目的主要量测两层衬砌之间的相互作用力，以此评价支护结构的受力状况及合理性。监测仪器及精度使用压力传感器和频率计进行监测，土压力计分辨力为0.05%F.S.测点布设原则在每一断面上，沿隧道周边拱顶、拱腰及边墙埋设至少5个压力传感器，将钢弦式压力传感器分别埋设在喷射混凝土与二次衬砌之间。喷射混凝土与二次衬砌之间的压力盒是在挂防水板之前进行安设，测取二次模筑混凝土衬砌所受的压力。混凝土达到初凝强

28、度后开始测取读数。每个断面至少5个量测位置，二衬压力量测计划设置7个测点，量测采用频率计进行，测点布置如图13、图14所示。图13围岩压力测点布置图14初支与二衬间接触应力测点布置测量方法安装完毕用频率计测定并记录下每个钢筋计的读数作为初值fo;下次用频率计测定的读数作为测量值为fi，根据仪器测定公式换算得到该次测量时对应位置围岩应力值。提交监测成果初支与二衬压力观测点布置图；初支与二衬压力观测记录及报表；初支与二衬压力一时间历时关系曲线。5.7混凝土应力量测目的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；检验二次衬砌设计的合理性；积累资料。

29、监测仪器及精度使用应力计和频率计进行监测，土压力计分辨力为0.05%F.S。测点布设原则沿隧道周边拱顶、拱腰及边墙在喷射混凝土内埋设5个传感器，围岩初喷以后，在初喷面上固定应力计，然后再复喷，将传感器全部覆盖并使传感器居中。复喷混凝土达到初凝强度时开始测取读数。I级围岩不做此量测如图15所示图15初喷内应力传感器布置示意图（4）测量方法安装完毕用频率计测定并记录下每个钢筋计的读数作为初值fo;下次用频率计测定的读数作为测量值为fi，根据仪器测定公式换算得到该次测量时对应位置锚杆的应力值。（5）提交监测成果1）喷砼内应力观测点布置图；2）喷砼内应力观测记录及报表；3）喷砼内应力一时间历时关系曲线

30、。5.8控制测量项目及测试方法控制测量项目及测试方法见表4表4控制测量项目及方法一览表项目名称方法及工具布置量测间隔时间必测项目地质及支护状态观察岩性，结构面产状及支护裂隙观察或描述，地质罗盘及规尺等开挖后及初期支护后进行每次爆破后、支护后进行地表卜沉水准仪，水准尺浅埋地表，每23m一个测占八、开挖面前后v30m，2次/1天开挖面后3080m1次/2天水平收敛及拱顶下沉量测收敛计、水平仪V级围岩每1520米一个，W级围岩每20-40米一个爆破后24小时内进行0-1B2B-3B3B-5B5B1-2次/天1次/天1次/天1次/周、选测项目围岩内部位移多点杆式位移计每一级围岩段选一断面，每个断面31

31、1个测点爆破24小时后内进行0-15天16天B-1月1-3月3月1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月二次压力压力盒每一级围岩段选一组，每组25个断面，每断面711个测点二次衬砌施作后开始0-15天16天B-1月1-3月3月1次/天1次/2天2次/周2次/月锚杆内力锚杆测力计或钢筋计及拉拔仪每一级围岩段选一组，每组35根锚杆施作后进行018m1836m3690m90m1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月钢支撑内力应变片及支柱压力计每2030榀钢支撑中选一榀，每一级围岩段选一组，每组35个测占八、钢支撑施作后开始0-15天16天B-1月1-3月3月1-2次/天1次/2天1-2次

32、/周1-3次/月混凝土应力应力计每2030榀钢支撑中选一榀，每一级围岩段选一组，每组35个测占八、二次衬砌施作前开始0-15天16天B-1月1-3月3月1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月6控制标准根据中华人民共和国国家标准公路隧道施工技术规范和地下铁道工程施工及验收规范GB50299-1999规定，隧道施工中出现下列情况之一时，应立即停工，采取措施进行处理：（1）周边及开挖面塌方、滑坡及破裂；（2）量测数据有不断增大的趋势，并可能达到警戒值；（3）支护结构变形过大或出现明显的受力裂缝且不断发展；（4）时态曲线长时间没有变缓趋势。（5）施工前方有明显的溶洞并赋存水。对于监测数据各种围

33、岩的绝对值判断标准可见相关规范，此外，还可通过变形速度的变化趋势来判断围岩的安全性：1)2)3)d2udt2:0dhodt2d2udt2即变形速率不断下降,围岩趋于稳定;即变形速率保持不变，应发出警告，及时加强支护系统;则表示变形速率不断增加,已进入危险状态，须立即停工,采取有效的工程措施进行加固7监测质量与安全保证措施7.1监测质量保证措施为保证监测数据的真实可靠及连续性，特制定以下各项质量保证措施：1）监测组与施工、监理工程师密切配合工作，及时向施工、监理工程师报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录。2）监测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。3）监测仪器采用专人使用、专人保养

34、、专人检校的管理。4）监测设备在使用前均应经过检校，合格后方可使用。5）各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的实施细则。6）监测数据均要经现场检查，室内两级复核后方可上报。7）各监测项目从设备的管理、使用及资料的整理均设专人负责。8）针对施工各关键问题，及时分析数据、反馈信息，指导施工。监测质量保证体系如图16。图16监测质量保证体系框图7.2监测安全保证措施安全保证体系建立强有力的安全生产保证体系，既注重安全思想宣传教育和安全技能培训，又注重日常安全生产工作的检查、落实。安全监测保证体系见图17。安全生产保证体系图17安全监测保证体系图其它经济奖惩普专及业教教育育安全管理制度根据国家及相关

35、部门颁布的有关工程安全规定，结合本工程的特点，制定如下安全管理制度：1)安全责任制实行岗位责任制，把安全生产纳入竞争机制。明确分工，责任到人，做到齐抓共管，抓管理、抓制度、抓队伍素质，盯住现场，跟班作业，抓住关键，超前预防。2)安全教育培训所有的管理人员、专业工程技术人员都要接受安全教育，具体由安全生产管理委员会组织安排培训内容。3）安全事故申报和奖惩制度进行定期和不定期的安全检查，及时发现和处理事故隐患，做到安全检查有记录。引入经济机制，把安全工作与工资、奖金挂钩。4）安全检查制度在监控作业过程中加强安全检查，及时发现安全隐患，提出安全整改意见和措施，并督促落实，确保作业安全。（3）监控量测

36、期间安全保证措施及人身安全保证措施1）监控量测期间安全保证措施a.临时用电及照明安全措施建立、健全供用电设施的运行和维护操作规程。运行及维护人员必须熟悉操作规程，熟悉供用电系统的情况。b.机械设备、元器件作业安全措施监控量测作业前，操作人员必须认真听取技术人员的现场交底及有关安全注意事项，并对仪器设备作详细检查，作业中集中精力，不得擅自离开工作岗位。2）人员安全保证措施开工前对职工进行岗前培训，进行安全基本知识和技能教育，进行遵章守纪和标准化作业的教育，经考试合格持证上岗。对监控量测地段建立日常巡查制度，对重点监测地段实施安全员跟班监督制度，并接受安全监察人员的监督检查。第二部分隧道超前地质预

37、报实施大纲1超前地质预报的目的隧道超前地质预报技术主要包括常规地质方法、工程物探方法等，在预报时一定要结合隧道掌子面前方的具体情况进行合理设计，进一步拓宽隧道超前地质预报概念的含义。特别是在复杂地质条件隧道施工过程中，在加强工程地质分析的同时，应结合工程物探对隧道不良地质进行超前地质探测预报研究，为工程设计及施工提供工程地质资料。避免工程地质灾害，从而保证施工安全。超前地质预报的主要目的为：（1）预报开挖掌子面前方的岩性变化或围岩类别；（2）掌子面前方可能出现的地质断层及岩石破碎带的情况；（3）掌子面前方软岩地段的位置和长度；（4）开挖段前方岩体是否含水及可能的涌水情况等。（5）通过对隧道洞身

38、范围内（特别是掌子面前方）的岩体破碎地段、断层发育等不良地质的预测和分析，给掌子面的开挖提供重要的指导。2超前地质预报的原则根据隧道工程线路长度、地质条件等实际情况，坚持超前地质预报“三结合”和风险靶段划分原则，即“地质与物探、钻探结合，洞内外结合，长短及不同物探方法结合”，在对隧道风险分级的基础上，采用相对应的预报方案。（1）地质与物探、钻探结合地质分析工作是超前地质预报工作的基础和重要环节，在较好了解地质情况的基础上，才能使物探的解释结果更接近真实情况，大大减少物探多解性带来的难题，离开了地质的物探极易偏离真实的地质，离开了物探的地质就很难将施工超前地质预报工作细化。（2）洞内外结合野外地

39、质调查与洞内地质素描和洞内预报成果相结合，即宏观地质分析与具体的施工超前预报相结合长短及不同物探方法结合长期超前预报探测距离较长，但准确性稍差，短期超前预报探测距离较短，但准确性较高，两者的结合可以取长补短，有效提高超前地质预报的准确性；各种物探方法各有千秋，单独采用一种方法往往精度达不到要求。而不同物探方法的结合，则可以互相取长补短，有效提高超前地质预报的准确性。3隧道超前地质预报方案，为了保证施工安全，根据业主和设计文件要求，在高风险地段实施综合超前地质预报，预报手段包括TSP地震波探测、地质雷达探测、红外探水仪探测以及超前水平钻探。3.1TSP超前地质预报TSP203超前地质预报系统，是

40、专门为隧道和地下工程超前地质预报研制开发的，是目前在该领域的最先进设备，它能方便快捷预报掌子面前方100-200m范围内的地质情况，包括隧道前方岩性的变化、破碎带和软弱层的位置宽度、是否含水、是否存在不良地质体等，通过探测为隧道工程以及变更施工工艺提供依据。这将大大减少隧道施工带来的危险性，减少人员和机械损伤，同时也带来了巨大的经济利益和社会效益。测试仪器采用瑞士Amberg测量技术公司最新生产的TSP203型(TunnelSeismicPrediction)超前地质预报系统设备。与TSP202相比，TSP203在硬件设计和软件设计等方面都作了较大改进，其软件编程除了考虑与WINDOW视窗的兼

41、容之外，还特别强调了软件的智能化和评估结果输出的灵活性。图1为TSP203系统组件简图。图1TSP203系统组件简图探测原理|i像所有振动测量方法一样,TSP测量方法也需要振动发射源和接受装置。TSP测量系统是通过在掘进面后方一定距离内的钻孔内施以微型爆破来发射声波信号的，爆破引发的地震波在岩体中以球面的形式向四周传播，其中一部分向隧道前方传播，当波在隧道前方遇到异面时，将有一部分波从界面处反射回来，界面两侧岩石的强度差别越大，反射回来的信号也越强。放射信号经过一段时间后到达接受传感器，被转换成电信号并进行放大。从起爆到反射信号被传感器接收的这段时间是与反射面的距离成比例的，通过反射的时间与地

42、震波传播速度的换算就可以将反射界面的位置、与隧道轴线的交角以及与隧道掘进面的距离确定下来；同样使用TSP也可以将隧道上方或下方存在的岩性变化带的位置方便地探测出来。图2为TSP超前预报测量原理，图3为TSP203系统组件标准测量图示。图2TSP超前预报测量原理28/38rwdiverrwdiverllitratloneKplosiwewHheloeMetrierblasting图3TSP203系统组件标准测量图示为达到探测隧道前方和周围地质情况的目的，在TSP测量系统中使用了三对高敏加速度传感器，三对加速度传感器通过一根金属杆连接在一起，分别以平行和垂直隧道轴线的方向定位在专门的传感器钻孔内，

43、传感器的这种布置方式能保证接收有各种不同角度反射回来的反射信号，使用三对水平和垂直布置的传感器还能有效地减少干扰信号的影响。由传感器采集到的振动信号经过模数转换器转换后存储在一台小型计算机上,整个测量过程也是通过这台计算机来完成的。测量工作结束后将存储在小型计算机上的地震信号作进一步的分析处理之用。TSP测量系统配备有专门的分析软件，分析软件的主要任务之一是对测量信号进行各种数值滤波、选择放大等，以获得清晰的反射图像。分析软件的另一功能是将反射波图像所提供的信息与隧道的空间坐标结合起来，通过一系列的数学运算求出反射事件本身的空间位置以及与隧道的相对位置。这些数学运算的结果和解释正是TSP地质超

44、前预报的最终结果。（3）探测方法探测的基本步骤为：钻孔布置一一施工钻孔一一数据采集一一数据分析一报告提交。1）测线测点布置TSP-203超前地质预报是利用振动波的反射来进行探测的。振动波由在特定位置人为制造的小型爆破产生，一般是沿隧道一侧洞壁布置24个爆破点，爆破点平行于隧道底面呈直线排列，孔距1.5m,孔深1.5m,炮孔垂直于边墙向下倾斜15200,以利于灌水堵孔。距最后的爆破点1520m处设接收器点（在一侧或双侧），接收器安装孔的孔深2m内置接收传感器。图4为观测系统与隧道关系平面示意图。接收器孔215米15米接收器孔152米炮孔S11.5m1.5m*S2S3隧道轴TAS23S24掌子面图

45、4观测系统与隧道关系平面示意图2）探测方法在测量过程中，逐次引爆爆破点的炸药（约20-30g，根据围岩不同适时调整），制造出小型地震波，地震波遇到节理面、地层层面、破碎带界面和溶洞、暗河等不良地质界面时，将产生反射波，反射波的强度及传送时间反映了相关界面的性质、产状、据接受点的距离。接受传感器将接受到的反射波数据传输给记录仪电脑储存起来，利用处理软件对储存的数据进行处理，形成反映隧道相关界面的隧道影像点图，由分析人员进行解释，得到前方的地质情况。3）资料分析与处理采集的TSP数据，通过TSPwin软件进行处理，获得P波、SH波、SV波的时间剖面、深度偏移剖面和反射层提取以及岩石物性参数等一系列

46、成果。在成果解释中，以P波资料为主对岩层进行划分，结合横波资料对地质现象进行解释。解释中，遵循以下准则：正反射振幅表明硬岩层，负反射振幅表明软岩层。若S波反射较P波强，则表明岩层饱含水。Vp/Vs增加或S突然增大，常常由于流体的存在而引起。若Vp下降，贝憔明裂隙或孔隙度增加。探测结果以报告的形式提交，根据分析结果对掌子面前方岩体进行分段描述，包括岩性的变化、含水情况、是否存在不良地质体等。（4）注意事项1）严格按规定布置震源和传感器钻孔，并保证质量，特别是孔距、倾角等;钻孔前，应用测量仪器测定接收器孔和炮孔的位置，接收器孔和炮孔在同一水平面上，并用红油漆作标记。炮孔要标记序号。2）严格按设计要

47、求施工钻孔，若测定的位置无法钻孔，可在以测点为圆心半径20cm的范围内钻孔。3）注意选择接收器孔的位置，不应在松散围岩中。接收器孔身要直。孔内岩屑和泥浆要用水冲出孔外。4）注意保护炮孔，成孔条件好的，孔内岩屑和泥浆要用水冲出孔外，以免炸药包放置不到位。成孔条件差的，完钻后要将柱状物（锚杆等）留在孔中，防止围岩掉块。5）在洞内的实际探测过程中，尽最大努力减少噪音和漏炮；6）若发现前方有可能存在不良地质体或含水，施工单位应打超前钻孔，以保证施工安全。3.2地质雷达超前地质预报（1）测试仪器美国GSSI是目前世界上最好的生产地质雷达的厂家，它的产品遍布全球，目前超过1800套，占全球销量80%上，在

48、中国200余套，占中国市场份额的75鸠上。创始于1969年的美国地球物理探测公司（GSSI公司），是世界上第一家专业研制探地雷达的公司，其前身为美国宇航局。随着60年代末期美国宇航局专门为阿波罗计划所研制的专用仪器，成功地探测到月球表面尘埃之后，世界上第一台进入民用的商用探地雷达得以在美国推出，它就是美国GSSI公司生产的SIR系列探地雷达的前身。它用电磁波为地质勘察服务，为勘察方法起到了革命性的推动作用。图5为我单位的地质雷达SIR3000及100MHz天线。图5地质雷达主机及天线SIR3000主要特点：1）SIR-3000型雷达的一体化设计，加上内置式可充电电池，性能坚固耐用，整机仅4公斤

49、重，是目前市场上最轻便的雷达系统；2）SIR-3000型雷达高分辨率强光型液晶显示，可在野外强光下操作；3）除了传统的USBEthernet,RS-232等接口外，还配备了独特的微型闪存装置，提供更便捷、快速的数据传输方式；4）目前GSSI公司提供的雷达天线种类是最多，使购买我们雷达的用户具有了强大的扩展余地，可满足不同工程检测的需要。而且，所有的天线都可与SIR-3000型雷达主机兼容。频率从16MHz到2.2GMHz可选；我单位共有从900MHz到100MHz四种天线，完全满足胶州湾隧道的精度预报要求。5）天线和主机之间使用完全频蔽的同轴电缆进行数据传输，更加结实耐用，防土、防尘能力强，不

50、受环境限制。6）GSSI公司开发的各种功能的雷达软件包更丰富了雷达系统的应用，除了配备专用的雷达数据后处理软件，用户还可根据自己需要选择特殊功能的软件模块，并且所有雷达软件基于Windows2000/NT/XR可在PC机上进行数据处理。（2）探测原理地质雷达（GroundPenetratingRadar，简称GPR也称作探地雷达，是一种电磁探测技术，它利用地下介质对广谱电磁波（107109Hz）的不同响应来确定地下介质的分布特征。主要是通过观测位移电流的变化来实现其探测目的。其应用范围涉及公路、铁路、水电站、煤矿、隧道、矿产资源和考古等各个领域。发射天线将高频短脉冲电磁波定向送入地下，电磁波在

51、传播过程中遇到存在电性差异的地层或目标体就会发生反射和透射，接收天线收到反射波信号并将其数字化，然后由电脑以反射波波形的形式记录下来。对所采集的数据进行相应的处理后，通过分析这些携有地下介质电信息的电磁波，可根据其旅行时间、幅度和波形，判断地下目标体的空间位置、结构及其分布。探地雷达是在对反射波形特性分析的基础上来判断地下目标体的，所以其探测效果主要取决于地下目标体与周围介质的电性差异、电磁波的衰减程度、目标体的埋深以及外部干扰的强弱等。其中，目标体与介质间的电性差异越大，二者的界面就越清晰，表现在雷达剖面图上就是同相轴不连续。可以说，目标体与周围介质之间的电性差异是探地雷达探测的基本条件。地

52、质雷达能预报掌子面前方地层岩性的变化，对于断裂带特别是含水带、破碎带有较高的识别能力。在深埋隧道和富水地层以及溶洞发育地区，地质雷达是一个很好的预报手段。但是地质雷达目前探测的距离较短，大约在2030m之间，对于长距离隧道的预报只能分段进行，同时雷达记录易受洞内机器干扰，探测分析中要特别注意波相识别，排除干扰。（3）探测方法在隧道进行地质雷达探测时主要按照以下流程进行：1）检查和记录隧道掌子面的围岩情况；2）完成雷达主机和天线以及专用采集笔记本电脑的连接和调试；3）准备进入采集模式，尽量避免各种电磁的干扰和串扰；4）根据采集方式，确定天线的运动方式，进行数据采集。资料分析与处理采用美国雷达专用

53、处理软件和我单位自行开发的二次处理软件，根据雷达波波形、相位、频率和能量等参数可以基本准确的预报掌子面前方中小型溶洞、断层破碎带和地下水，且探地雷达相对于TSP来说，具有探小溶洞和探水优势。探地雷达是用发射天线向岩体发射有一定宽度的高频电磁波，岩体中的介质因介电常数&的不同而反射雷达波被接收天线接收。介电常数差是雷达工作的基础。空气的介电常数为1，岩石的介电常数为420，水的介电常数为81，水的电导率远高于灰岩、砂岩等岩石，因而探地雷达对水有特别的敏感性。a.雷达波对水和含水率高的介质的反射强烈，反射波强度大；b.雷达波从其它介质到含水层界面的反射波相位与入射波相反；c.雷达波通过含水体后，高频成分被吸收，反射波的优势频率降低;d.雷达波遇中小型溶洞有明显的“双曲线”反映。4超前地质预报质量与安全保证措施4.1超前地质预报质量保证措施为保证超前地质预报资料的真实可靠及连续性，应遵循以下各项质量保证措施：超前地质预报与监理工程师密切配合工作，及时向监理工程师报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录。制定切实可行的超前地质预报实施方案，并将其纳入工程的施工进度控制计划中。超前地质预报项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。超前地质预报仪器采用专人使用、专人保养、专人检校的管理。超前地质预报设备、元器件等在使用前均应经过检校，合格后方可使用。超前地质预报项目在