隧道监控量测及超前地质预报专项施工方案

1、中交一公局建兴高速 隧道监控量测及地质预报施工方案建昌至兴城高速公路隧道监控量测及超前地质预报专项施工方案中交第一公路工程局有限公司二一二年六月大苇沟隧道监控量测及超前地质预报专项施工方案一、工程概况1、基本概况大苇沟隧道位于建昌县，呈北东向展布，设计两条分离式单向隧道，属于中隧道，具体概况见下表：大苇沟隧道概况表起讫桩号长度围岩级别长度（m）洞门形式建昌端兴城端（m）明洞1级2级3级1级2级建昌端兴城端ZK37+940ZK38+74580540-40060205100削竹式削竹式K37+955K38+69574060-3606020060削竹式削竹式2、气象水文项目区属半干大陆性气候带，夏季

2、炎热，冬季寒冷，风沙干旱，雨量很少。多年平均降水量450591mm，约有70%集中在六月至八月，多年平均蒸发量1512.41929.3mm。年平均气温8.39.2，极端最高气温40.843.3，极端最低气温-27.5-29.5，最冷月为1月，无霜期140天左右，最大冻土深度0.991.67m，标准冻深为1.2m。3、地形地貌隧道区属低山区，地形较简单，两侧洞口处为坡积地貌，沟壑发育，两侧洞口坡度较缓，为5度15度。山体总体呈西南向，最高海拔468.7m，最低海拔283.3m，相对高差186.4m。经地面调查发现隧道区地表岩溶特别发育，地表出露岩体溶隙，溶孔发育，局部出现小型溶洞。4、区域地质概

3、况区域构造：设计带处于阴山纬向构造体系中东段与大兴安岭-太行山新华夏构造体系东缘的交接部位，地质构造十分复杂，按构造体系可分东西向、构造北东向、构造北北东向、构造南北向构造。受构造影响，区内断裂较为发育，以东西向和北东向断裂为主。区域地震情况：项目区域地震基本烈度为度，设计基本地震加速度值为0.05g，属区域地壳稳定区，按度的要求加强抗震措施。5、工程地质情况隧道区白云质灰岩岩体层状较稳定，产状为325。350。25。35。，层厚0.1米-0.3米，呈中厚层状，局部较薄层状，结合较好，无填充。节理裂隙发育，不规则，主要有两组；J1：190。80。，间距0.1-0.5米，结合好，无充填。J2：1

4、05。80。，间距0.3-0.1米，结合好，无充填；地下水类型主要为第四系孔隙水及碎屑岩风化、构造裂隙水。主要为潜水及包气带水，其赋存于坡积粉质粘土碎石等松散土层及全强风化岩体空隙中，受气候影响变化较明显。预测隧道总涌水量为698.76md。隧道区地下水对砼无腐蚀。洞口段为2级、1级围岩，洞身为3级、2级围岩。6、洞口边坡及仰拱稳定性洞口所处地貌为低山地貌，山体自然坡度为5。10。，斜坡自然条件下较稳定，边坡开挖地层主要为碎石及全-强风化白云质灰岩层，开挖高度内岩土体较稳定。7、不良地质现象隧道区基岩出露情况较好。地层主要为第四系全新统冲积碎石，侏罗系雾迷山组白云质灰岩。隧道兴城端洞口ZK38

5、+850附近通过一断层，受构造影响，层理解理裂隙发育，浅部存在溶蚀现象。经地面调查发现隧道区地表岩溶较发育，地表出露岩体溶隙，溶孔发育，局部出现小型溶洞，钻探过程中在钻孔SZK3703中也揭露部分溶洞及溶蚀现象。且补充勘察显示瞬变电磁法电阻率异常均为局部异常，异常水平方向较窄，垂直方向为异常长轴方向，说明岩溶以竖向发育为主，水平方向连续性较差。因而分析确定ZK37+990-ZK38+010段岩溶发育区，竖向发育，水平连通性差。8、设计技术标准（1）隧道按高速公路标准设计里程段落工程地质特点预报方法重点预报内容ZK38+105ZK38+555K38+085K38+495主要为白云质灰岩，层理节理

6、裂隙发育，浅部存在溶蚀现象，地下水以第四系孔隙水及碎屑岩风化裂隙水为主，水量随节理裂隙的发育情况变化而变化，围岩富水性极不均一，透水性较弱TSP地震仪远距离探测、地质雷达法、加深炮眼超前探测和洞内综合地质法1.验证实际的围岩级别，为实际施工方案的确定提供依据。2.对放生涌水突泥坍塌和冒顶等施工灾害的危险性进行评价ZK37+960ZK38+105ZK38+555ZK38+725K37+980K38+085K38+495K38+660洞口附近级围岩段，主要为白云质灰岩，岩石节理裂隙发育，地下水以第四系孔隙水及碎屑岩风化裂隙水为主，水量随节理裂隙的发育情况变化而变化，围岩富水性极不均一，透水性较弱T

7、SP地震仪远距离探测、地质雷达法、加深炮眼超前探测和洞内综合地质法1.此处为级围岩，验证实际的围岩级别，为实际施工方案的确定提供依据。2.对放生涌水突泥、坍塌和冒顶等施工灾害的危险性进行评价ZK37+960ZK38+020K37+980K38+030层理节理裂隙发育，存在溶洞TSP地震仪远距离探测、地质雷达法、加深炮眼超前探测和洞内综合地质法对不同岩性分界处进行预测其实际可能的围岩情况，验证实际存在的岩石破碎带、节理发育带和溶洞区的大小、范围情况，为实际施工方案的确定提供依据。二、综合地质超前预报 为验证隧道洞身所穿越的岩溶发育，对发生涌水突泥、坍塌、冒顶等施工灾害的危险性进行评价，施工时采用

8、地震波地质探测仪、地质雷达进行综合物探草签探测技术、水平取芯钻探、加深炮眼和红外探水等超前探测手段，结合洞内地质素描、涌水监测、温度湿度监测等综合地质法进行超前地质预报，根据洞口和洞身的水文地质特征，丰水期采用加长炮眼钻孔的方法对全隧进行地下水超前预报，并对涌水进行动态量测和检验，必要时可根据实际需要选用红外探测。本隧道超前地质预报采用地质雷达法。三、监控量测1、监控量测和动态施工1.1施工监控量测的目的现场监控量测是“新奥法原理”施工的三大要素之一，是复合式衬砌设计、施工的核心技术。本隧按新奥法设计施工，施工中加强监控量测对准确判定围岩的安全状态、合理确定二次衬砌的施作时间起着重要作用。同时

9、通过监测数据的反馈分析，验证施工设计的科学性和合理性，以及施工方法、支护方案的可行性，以便及时、准确地调整支护参数，修正施工方法及施工程序，确保施工安全。 1.2施工监测流程图施工监测流程图见下图。监控量测围岩、支护结构观测围岩支护结构应变量测指标体系应急措施综合判断分析调整施工程序、修改支护参数施 工1.3施工现场监控项目和主要内容隧道现场监控项目及内容见表。隧道现场监控项目及内容表工程地质及现状的观察周边收敛位移拱顶下沉地表下沉用途及应用场合核对地质资料，判别围岩-支护体系的稳定性，应用于整个隧道的施工中，为施工管理和工序安排提供依据，检验支护参数围岩稳定性的判别以及位移反分析，应用于整个

10、隧道的施工过程中，为二次衬砌的施设提供依据，并为预测和反馈提供参数。围岩稳定性的判别以及位移反分析，应用于整个隧道的施工过程中，为二次衬砌的施设提供依据，并为预测和反馈提供参数根据下沉位移量判定开挖对地表下沉的影响，以确定隧道支护结果，应用于整个隧道的施工过程中，为二次衬砌的施设提供依据，并为预测和反馈提供参数方法与工具直观或取样试验，对魏延和支护作以下观察：1.及时观察岩性，结构面产状等，核对围岩分级，并绘制地质素描图2.经常检查喷层有无裂损，锚杆有无松动，并做好观察和描述记录3.按规定取样，并测试出围岩的物理力学性质4.采用钢卷尺，地质罗盘和数码相机各种类型收敛计精密水平仪，水准尺，钢尺或

11、测杆等精密水平仪，水准尺布置开挖后及初期支护后立即进行每1050米一个断面，测点应距开挖面2m的范围内进款安设，并应保证爆破后24小时内或下一次爆破前测读初次读数。每1050米一个断面，测点应距开挖面2m的范围内进款安设，并应保证爆破后24小时内或下一次爆破前测读初次读数。级围岩段两侧断面宜取低值每1050米一个断面，每个隧道至少2个断面，中线每520米一个测点级围岩段两侧断面宜取低值量测时间每次爆破后进行115天12次天115天12次天开挖面距量测断面前后2B时，12次天；开挖面距量测断面前后5B时，1次2天，开挖面距量测断面前后5B时1次周16天一个月1次2天16天一个月1次2天13个月1

12、2次周13个月12次周3个月以后13次月3个月以后13次月1.4.量测方法1.4.1测试前检查仪器是否完好，若发现故障及时进行修理或更换；确认测点是否松动或发生人为破坏，只有在测点状态良好时方可进行测试工作。1.4.2测试中按各项测量操作规程安装好测试仪器，每测点一般读数三次，三次读数相差不大时取算术平均值作为观测值，否则进行判断，是由于人为破坏、测点松动或需要进行重测。1.4.3测试完毕后检查仪器做好养护、保管工作，及时进行资料整理。1.4.4围岩及支护状态监测开挖工作面的观察，在每个开挖面进行，特别是在软弱围岩地段，开挖后立即进行地质调查，绘出地质素描图。若遇特殊地质情况时，派专人进行不间

13、断的观察。观测内容：岩层结构面产状、节理裂隙发育程度及其方向、开挖面的稳定状态、涌水情况、是否有底板隆起等的观察；对于已初期支护地段，加强对围岩动态情况的观察：锚杆的受力变形情况、喷射混凝土是否发生裂隙和剥离现象、拱架是否受压变形等。1.4.5周边水平位移、净空量测测点布置：初期支护施做后，用风钻凿40mm、深200mm的孔，用1：1砂浆填满再插入测点固定杆，使同一极限两测点的固定方向在同一直线上，待砂浆固后即可进行量测工作。量测方法：采用WPm-3型收敛计监测。测点布置：如下图，洞中和一般地质地段设置12条水平基线，其它地段设置3条基线。基线在横断面上的布置见下图采用三条基线。净空变化量测基

14、线布置图 1.4.6拱项下沉量测拱顶下沉量测测点和地表下沉量测断面相应里程处，布设一个量测断面。隧底隆起观测点布设在仰拱中心，与拱顶下沉观测点断面上。测点用风钻打眼埋设好固定杆，并在外露杆头设挂钩。支护结构施工时要注意保护观测点，一旦发现测点被埋或损毁，要尽快重新设置，保证量测数据不中断。拱顶下沉量测测点，布置在拱中和两侧拱腰，每断面布置三点，当受通风管限制或遇到其它障碍时，可适当移动位置。拱顶下沉监测点布置图见下图。 拱顶下沉监测点布置图测量方法：采用水平仪、水准仪、挂钩式钢尺配合测量拱顶下沉，精度可达12mm，量测时用一把24m长的挂钩式钢尺挂上。1.4.7变形管理等级管理等级管理位移施工动态u0un/3可正常施工un/3u02un/3应加强支护u02un/3应采取特殊措施表中：un -允许变位值； u0-实测变位值1.4.8监控信息动态管理见下图。 监控信息动态管理图监测结果是否超过级管理是否超过级管理是否超过级管理继续施工暂停施工采取特殊措施综合判断是否安全加强支护否否否否量测数量的处理与反馈：及时对现场量测数据绘制时间曲线和空间关系曲线。当位移-时间曲线趋于平缓时，进行数据处理、回归分析，推算最终位移和掌握位移变化规律。当位移-时间曲线出现反弯点时，表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时增加量测频率、密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。隧道周边任意点的相