巴郎山隧道监控量测设计方案

四川省S303线巴朗山隧道〔TJ1标段〕工程工程监控量测初步设计方案西南交通大学二零一一年四月三十日

四川省S303线巴郎山隧道〔TJ2标段〕工程工程监控量测初步设计方案编写：西南交通大学二零一一年四月三十日目录1编制依据 12隧道工程概况 12.1隧道概况 12.2地形地貌 12.3地层岩性 12.4地质构造 12.5节理裂隙 22.6新构造运动与地震 32.7不良地质及自然灾害 32.7.1垮塌或溜坡 32.7.2泥石流 32.7.3崩塌 33隧道洞口段工程地质评价 43.1隧道进口 43.2隧道出口 43.3隧道洞身段工程地质评价 44隧道监控量测的目的和意义 55监控量测内容和方法 65.1监控量测内容 66监控量测布设原那么 127监控量测频率 128监控量测数据处理与应用 138.1测数据的整理 138.2测试数据处理—回归分析 138.3位移反分析 139、监控量测数据反响和平安措施 149.1量测数据反响流程 149.2隧道监控量测管理基准 149.3量测数据反响方法 159.4平安措施 1810报表 2011监控量测元器件 2012监测工作制度和质量保证措施 21四川省S303线巴郎山隧道〔TJ2标段〕工程工程监控量测实施大纲〔西南交通大学结构工程试验中心〕1编制依据〔1〕?公路隧道施工技术标准?〔JTJ042—94〕；〔2〕?公路隧道设计标准?〔JTGD70-2004；〔3〕?公路隧道质检验量评定标准?〔JTJF80/1-2004〕；〔4〕?铁路隧道施工标准?〔TBJ204—96〕；〔5〕?铁路隧道喷锚构筑法技术规那么?〔TBJ108—92〕；〔6〕巴郎山隧道设计图纸〔2006.9〕。2隧道工程概况2.1隧道概况隧道位于小金、汶川、宝兴三县交界处的巴朗山，是省道S303线的一段，是连接九环线和卧龙大熊猫自然保护区及东方圣山四姑娘山的唯一道路。隧道起于巴朗山南东坡的邓生～塘房之间的小魏家沟附近，止于巴朗山北西坡的濑哨～对房沟沟口之间。2.2地形地貌隧道穿越的巴朗山属高原草甸灌丛区，海拔3200～5900米，4400米以上常年积雪或积雪时间较长，冰蚀地形发育，槽谷宽缓呈“U〞形，周边为坡麓堆积块石，外围为基岩裸露的山峦，陡峻、挺拔。一般山峰5000米左右，相比照高大于1000米，常年冰雪覆盖，粒雪分布高程4800米以上，浅蓝色的冰流夹有碎块石，沿沟谷活动，所达高程南坡4800米，北坡3900米，前缘冰舌厚20—30米。冰床底常有流水，冰锥和消融后的冰碛物由径达1—2米的块碎石组成。邓生至塘房段为高陡斜坡，自然坡度35～50°，大部为崩坡积碎块石，局部小面积基岩零星出露，植被为高原灌丛区。塘房至高店子段巴朗山山脊两侧为宽缓的冰蚀槽谷，终碛垄、侧碛垄十分发育，冰蚀槽谷自然斜坡平缓，角度约10～20°；外围为高陡的基岩山岭，冰斗、角峰、鱿脊等发育，山岭中下部为碎块石松散堆积斜坡，自然坡度20～45°，植被为高原草甸。高店子至日隆段为峡谷地形，谷底为冲洪积碎石层，两侧局部有崩坡积、冰水堆积斜坡，坡度较陡，约20～45°，植被为高原灌丛区。2.3地层岩性隧道地区的地层主要有新生界第四系全新统崩坡积层〔Qeq\o\al(\s\up6(c+dl),4)〕、坡洪积层〔Q〕、冰碛、冰水堆积层〔Q〕和中生界三迭系〔T1b、T2z、T3zh〕地层。2.4地质构造隧道位于小金弧形构造带东段，该构造带呈东西向展布，由一系列彼此协调紧密排列的弧顶朝南的线状弧形褶皱组成，断裂构造不发育。隧道主要穿越以下褶皱：〔1〕新格背斜轴迹：西段呈330～300°，中段290°～近东西，东段呈75°，全长＞100公里。轴向：西段向北东倒转，倾向南西；中段直立；东段向南东倒转，倾向北西，隧道通过其东段，核部为菠茨沟组，翼部为杂谷脑组，轴部次级揉皱发育，岩体破碎。〔2〕夹金山复向斜为一级倒转向斜，南北岀露宽度约30公里，东西长＞100公里，轴线呈弧形弯转，弧顶位于夹金山一带，为向南凸出的舒缓开阔弧形。轴线由弧顶往西呈290°逐渐变为325°与曲登沟复式向斜相连，往东呈北东向与三道桥卡子复式倒转向斜相连。槽部地层为三迭系侏倭组，两翼为杂谷脑组，北翼陡，南翼缓。东段地层向南东倒转，向北或北北西倾斜，轴面屡次扭折，地层遭受强烈挤压，次级褶曲十分发育，层间劈理、轴面劈理等层出不穷，岩层的塑性揉皱、弯曲、拖拉、平卧、倒转、重褶的褶曲现象千姿百态，屡见不鲜。宏观上向斜部轴部大致在BK102+100附近，为隧道穿越的主要构造。〔3〕美兴镇倒转背斜轴迹四卡～美兴镇段呈320°，美兴镇～木城沟段呈285°，木城沟～东段呈80°，全长＞100公里；轴向：西段向北东倒转，倾向南西；中～东段向南、南东倒转，倾向北、北西；两翼倾角45～77°。核部为杂谷脑组，翼部为侏倭组，轴线呈向南凸出的弧形，弧顶在场地西侧木城沟一带，次级小褶皱发育，隧道于BK104+450附近通过其东段。〔4〕唐家山倒转向斜轴迹西段呈330～300°，中段295～90～80°，东段70～65°，全长＞110公里；轴向：西段向北东倒转，倾向南西；中段向南倒转，倾向北；东段向南西倒转，倾向北西；两翼倾角70～79°。槽部为侏倭组，翼部为杂谷脑组，枢纽略有起伏，翼部次级倒转褶曲发育。展布于隧道出口外松林口附近。2.5节理裂隙〔1〕风化裂隙近地表岩石风化裂隙呈网状发育，裂隙产状杂乱无序，裂面多具铁锰质浸染，岩体多呈颗粒状、角砾状的散体结构，向下风化逐渐减弱，岩体呈裂隙块状。(2)构造节理在场地中，节理主要发育有3组，局部地段可见4组。J1：242～289°∠25～87°面平，局部呈舒缓弧状，一般延伸＞5m，切深＞3.0m，间距0.2～0.8m；J2：157～189°∠48～85°面较平整，局部呈舒缓弧状，一般延伸1.5～2.0m，垂向切深1.0～2.0m，间距0.05～0.2m；J3：76～100°∠50～82°，局部直立，面平整，局部呈弧状，一般延伸1.0～5.0m，切深0.5～1.0m，间距0.1～0.4m。另外场地局部见有312°∠27°，一般其延展性较差。2.6新构造运动与地震测区经历了多期地质构造运动，自第四纪以来，新构造运动主要表现为间歇性的大面积抬升。与测区毗邻的龙门山构造断裂带为活动性断裂，是我国地震活动区之一。据现有历史记载，地震主要发生于小金弧形构造的弧顶转折处，既药王庙～结斯乡～官寨一带，一般为1.5～3.8级，最高震级4.2级，其中距场地最近的达维东侧震级为1.8级；最近的是发震于龙门山断裂带2021年5月12日汶川8.0级地震，震源深度为17km，震中烈度11度，涉及大半个中国，对汶川、北川、青川、都江堰、什邡、绵竹等地造成严重破坏，致使山崩地裂、房屋倒塌、人员伤亡严重，现龙门山断裂带仍余震不断。该强烈地震震源距隧址区直线距离约35公里，巴朗山地表未见变形、错动、位移等活动迹象，原S303线花岩子等隧道也无变形、错动、位移破坏，保存完好。但巴朗山两侧山脚处的建筑有严重的开裂现象，硬质岩的陡坡陡崖有崩塌现象。据GB18306-2001?中国地震动参数区划图?国家第1号修改单，隧址区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反响谱特征值为0.40s，对应的地震根本烈度为Ⅶ度。2.7不良地质及自然灾害巴朗山属西部高原山地气候，其南坡年降水量1045.2mm，降水量大于蒸发量，年降雪日数52.3天，最大年积雪厚度122cm；北坡年降水量1130.1mm，全年降雪日数112.3天，最大年积雪厚度172cm。区内地形切割强烈，高差大，各种不良地质现象发育，常见有垮塌、崩塌泥石流等不良地质及自然灾害。2.7.1垮塌或溜坡主要为松散堆积体，一般未作工程处理，坡表植被稀少，雨季在地表水的冲刷、润滑下，坡表稳定性差，易形成表浅的垮塌或溜坡，如不及时处理，将继续向坡顶开展，垮塌堆积物阻路，给公路的畅通及车辆平安通行构成威胁，隧道进出口均位于松散堆积体斜坡处，切坡后应加强防护。2.7.2泥石流沿线地层受构造影响强烈，岩体破碎，山体表层松散物质较为丰富，在丰水期和冰雪融化季节，易在斜坡区的微冲沟地带形成泥石流。隧道进出口段位于冰蚀宽缓的槽谷内，发生泥石流的可能性不大。2.7.3崩塌隧道内岩石软硬相间，抗风化能力差异性大，加之岩层褶皱强烈，地形起伏切割大，在重力作用和地表水冲刷下，容易产生崩塌，场地山麓斜坡处广泛分布的碎块石堆积裙，既由此形成。目前对隧道有影响的仅在隧道出口右侧高陡斜坡存在小规模崩塌的可能，对隧道洞口平安有一定的威胁。3隧道洞口段工程地质评价3.1隧道进口隧道进口位于巴朗山南坡冰蚀槽谷的右岸坡脚，由第四系上更新统冰碛碎块石构成，表部因后期地表水改造，呈松散状，中下部呈中密～密实状，为松散结构，据地面调查和钻孔揭露，隧道穿越的宽度大〔约100～300m〕，厚度也较大〔约30m〕，地表被草甸覆盖，进口堆积体仰、斜坡无滑动、位移、变形、拉裂迹象，整体稳定。隧道在冰碛槽谷碎块石中进洞，斜坡地表被高原草甸覆盖，植被生长极为困难，是堆积体斜坡稳定的很好保护层，隧道进洞时仰坡应尽量少挖，最好不挖，保持自然斜坡状态进洞。隧道进洞后将在较宽厚的冰碛堆积体中穿行约100～300m，该层呈松散结构，透水性好，受降水、地表水影响严重，开挖后拱部易垮塌、冒顶，侧壁易坍塌，应采取可靠方式进洞和支护措施。隧道洞口段轴线与地形等高线斜交，有偏压现象。另外，洞口均处于冲沟旁，沟内常年流水，流量约15～40升/秒，应注意疏排，确保洞门平安。3.2隧道出口隧道出口为一崩坡积体碎块石斜坡，横坡上陡下缓，隧道轴线与横坡大角度相交，顺纵坡向小角度展布，堆积体沿坡脚分布宽50～150m，调查推测厚度一般约5～10m，坡脚底部厚度较大，隧道在其中上部通过。该堆积体结构松散，地表灌木、杂草丛生，未见变形、开裂、滑移等不良现象，自然斜坡稳定。洞口右侧紧邻一基岩山嘴陡壁，高约15m，板理、裂隙发育，一般闭合，个别微张，岩体呈裂隙块状，有碎落和掉快现象，对洞口及行车平安构成一定威胁，建议进行适当处理。隧道出口段通过碎块石堆积体长度约140m，隧洞右侧横坡较陡，结构松散，雨季孔隙水较丰富，隧道轴线与地形等高线小角度斜交，存在偏压现象，属Ⅴ级围岩，起拱、开挖容易产生拱顶垮塌、冒顶，侧壁易坍塌，特别是右侧壁，处理不当和支护不及时，将引起右侧堆积体斜坡失稳。3.3隧道洞身段工程地质评价隧道洞身主体围岩为砂岩、板岩夹薄层千枚岩、结晶灰岩构成，两者主要岩石互为主次或呈不等厚互层，岩质软硬相间，岩体受构造影响褶曲及节理裂隙发育，其完整程度在不同的构造部位差异较大，其中褶曲轴部、揉皱挤压带、裂隙发育带，岩体以碎裂结构为主，岩体破碎；基岩强风化带裂隙呈网状发育，岩体极破碎；其余地段岩体以裂隙块状或中薄层状为主，岩体较完整。场地中岩体主要发育3节理，走向178～263～355°，倾角一般＞50°，其中76～100°∠50～82°、242～289°∠25～87°两组节理走向与洞轴线小角度相交〔＜30°〕，倾角陡缓不均，对围岩稳定不利；157～189°∠48～85°节理及岩层走向与洞轴线大角度相交〔＞60°〕，倾角一般＞75°，于围岩稳定影响不大，但隧道进口端，因受褶皱影响，岩层倾角较缓，对隧道围岩稳定有较大影响。隧道洞身围岩的地下水有松散层孔隙水和基岩裂隙水，其含水性、隧道开挖时渗出的形式不同，其中松散层孔隙水以淋雨状～股状渗出为主，基岩裂隙水以滴水～线状渗出为主，在褶曲轴部、揉皱挤压带、裂隙发育带以淋雨～细股渗出为主。厚层砂岩的透水性、富水性均好于完整板岩，砂岩为弱～中等含水层，完整板岩为相对隔水层，而地下水对围岩稳定性的影响以松散层影响最大，易造成围岩坍塌、冒顶，甚至土体斜坡失稳；褶曲轴部、揉皱挤压带、裂隙发育带，将集中出水；其它地段的地下水对围岩的稳定性影响较弱。综上所述，洞身围岩岩性、强度、岩体结构、完整性等变化频繁，地下水局部集中出水，围岩Ⅴ～Ⅲ级，在大段Ⅲ级围岩中，因受构造影响夹局部Ⅳ级，甚至Ⅴ级围岩。4隧道监控量测的目的和意义在隧道施工过程中，对围岩及支护、衬砌结构的荷载、位移、应力、应变进行量测，监测围岩的自承能力和变形，支护构件内力的动态变化，以便最大限度地利用围岩自承能力，并利用掌子面附近的量测资料和已施作初期支护隧道的量测资料，对围岩及隧道支护结构当前的和最终的稳定性进行分析，并据之对设计和施工平安进行动态判断。本次监测主要目的为：(1)对隧道提供客观的数据和证明。(2)通过监控量测，了解隧道各施工阶段地层与支护结构的动态变化，明确工程施工对地层的影响程度以及可能产生失稳的薄弱环节，把握施工过程中结构所处的平安状态。(5)用现场实测的结果弥补理论分析的缺乏，并把监控量测结果反响到设计和施工中，在施工过程中，及时掌握地层和支护结构的变位和受力信息，以便采取相应的施工技术措施，比方改变施工方法、确定临时支护的撤除时机及二次衬砌施作时机、调整开挖步序、修正支护参数等，以防止出现施工事故。(6)修改工程设计。研究监控量测工程状况的累积记录，有助于对工程设计进行修改，并通过观测数据与数值分析及模型试验中预测的工程特性指标的比拟，了解设计的合理程度。(7)积累资料。通过监控量测，了解该工程客观条件下所表现出来的一些地下工程施工规律和特点，为今后类似工程或工法本身的开展提供借鉴，以提高地下工程的设计和施工水平；并为巴郎山隧道运营后的养护与维修提供可靠的原始数据。总之，监控是量测的目的，而量测是监控的手段。对隧道施工进行监控量测使隧道的设计与施工运作纳入科学的动态管理中，使工程始终处于良好的运行状态，确保隧道施工的平安和工程建设质量，使隧道工程到达经济、合理和可靠的目的。5监控量测内容和方法5.1监控量测内容根据该工程的特点、技术难度、工作量，现场量测工作内容主要分为必测工程和选测工程，其中必测工程在施工过程中必须按设计要求完成，选测工程在断层及构造破碎带段选测。必测工程：〔1〕洞内、外观察：预测开挖面前方的地质条件，为判断围岩、隧道的稳定性提供地质依据，根据喷层外表状态及锚杆的工作状态，分析支护的可靠程度。〔2〕周边收敛：根据变形的速率及量值判断围岩的稳定程度，选择适当的二次衬砌支护时机，指导现场施工。〔3〕拱顶下沉：根据量测数据确认围岩的稳定性，判断支护效果，指导施工工序预防坍塌，保证隧道施工平安。〔4〕地表下沉：对隧道埋深较浅段进行地表沉降监测，判定隧道开挖对地表的影响，与拱顶下沉数据相互应证。选测工程：〔1〕钢支撑及应力量测：了解支护的牢固性和可靠性，为平安施工提供信息。〔2〕围岩体内位移〔洞内设点〕：判别围岩稳定性、支护效果、松弛范围，确保施工平安、优化锚杆设计参数。〔3〕围岩体内位移〔地表设点〕：判别围岩稳定性、支护效果、松弛范围，确保施工平安、优化锚杆设计参数。〔4〕围岩压力及两层支护间压力：了解围岩压力的量值及分布状态；判断围岩和支护的稳定性，分析二次衬砌的稳定性和平安度。〔5〕支护、衬砌内应力：了解支护、衬砌在施工过程中产生的变形与受力情况。〔6〕锚杆轴力：了解锚杆的受力情况，优化锚杆设计参数。5.2监控量测方法〔1〕洞内、外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很大的监测方法，在开挖后和初期支护后进行，它可以获得与围岩稳定性状态有关的直观信息，如预测开挖面前方的地质条件；为判断围岩、隧道的稳定性提供地质依据；根据喷层外表状态及锚杆的工作状态，分析支护结构的可靠程度。对掌子面进行目测，主要了解掌子面的工程地质和水文地质条件。目测观察的内容如表5-1。表5-1掌子面目测观察内容序号目测观察内容1地质种类和分布状态2岩性特征〔岩石的颜色、成分、结构、构造〕3地层时代及产状4节理性质、组数、间距、规模，节理裂隙的发育程度和方向性，断面状态特征，充填物的类型和产状5断层的性质、产状，破碎带宽度、特征6涌水量大小、涌水位置、涌水压力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，应详细记录并绘制成图册：每个监测断面绘制一张隧道开挖工作面素描图，图中包括剖面位置及间距。初期支护目测观察内容见表5-2。表5-2初期支护目测观察内容序号目测观察内容1初期支护完成后对喷层外表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喷射混凝土是否产生裂缝或剥离，要特别注意喷射混凝土是否发生剪切破坏4有无锚杆和喷射混凝土施工质量问题5钢拱架有无被压屈现象6是否有底鼓现象每次爆破后和初喷混凝土后，通过肉眼观察，对围岩和隧道稳定性进行评价，看围岩级别是否与设计相符，必要时应拍照。〔2〕周边收敛隧道净空收敛是指隧道周边相对方向两个固定点连线上的相对位移值，它是隧道开挖所引起围岩变形最直观的表现，采用收敛计进行量测。每5～50m一个断面，每个断面2～4对测点。量测净空收敛位移可为判断隧道稳定性提供可靠的信息，并根据收敛速度判断隧道围岩的稳定程度，为二次衬砌提供合理的支护时机。洞周收敛测点的布设见图5-1。〔台阶法〕图5-1洞周收敛测点布置〔3〕拱顶下沉拱顶下沉量测测点埋设：一般在隧道拱顶轴线处设1个带钩的测桩〔为了保证量测精度，常常在左右各增加一个测点，即埋设三个测点〕，吊挂钢卷尺，用精密水准仪量测隧道拱顶绝对下沉量。可用Φ6钢筋弯成三角形钩，用砂浆固定在围岩或混凝土表层。测点的大小要适中，过小，测量时不易找到；过大爆破易被打坏。支护结构施工时要注意保护测点，一旦发现测点被埋掉，要尽快重新设置，以保证数据不中断。一般每5～50m布置一个断面。拱顶下沉量测示意图如图5-2。图5-2拱顶下沉量测示意图隧道开挖后应及时进行拱顶下沉量测。通常情况下，隧道拱顶下沉是判断围岩是否稳定的重要标志。隧道拱顶下沉测点的布设见图5-3。台阶法图5-3拱顶下沉量测测点布置〔4〕地表沉降地表下沉量测采用精密水准仪和水准尺，量测精度±0.5mm。监测断面一般布设在洞口段及浅埋段〔h≦2B〕,其量测断面测点布设详见图5-4。图5-4地表沉降测点布置〔5〕选测工程A、锚杆轴力量测①、量测的目的了解锚杆受力状态及轴向力的大小：隧道开挖后随着围岩发生变形而产生锚杆轴向力。在围岩变形稳定前锚杆的轴向力是不断增加的，量测锚杆轴向力的大小是为了弄清锚杆的负荷状态，为确定合理的锚杆参数提供依据。评价锚杆的支护效果：锚杆轴向力是检验锚杆支护效果与锚杆强度的依据，根据锚杆极限抗拉强度与锚杆应力的比值K〔锚杆平安系数〕即可作出判断，锚杆轴向力越大，那么K值小。当锚杆中某段最小的K值大于1时，应认为合理。②、量测锚杆的布置型式在代表性地段布置1～2个监测断面，每一个监测断面内布置3～7个量测位置〔孔〕，每一个量测位置的孔内设测点3～5个。具体的布置型式为在拱顶中央1个，在拱脚处附近左右各设一个，在左右两侧墙腰上各设一个。具体部位也可根据岩性及有关现场情况适当变更。测点布置采用测点1〔深部测点〕距孔口等于锚杆长度，测点2〔中间测点〕距孔口为锚杆长度1/3且大于1m，测点3〔浅部测点〕距孔口0.5m。具体部位也可根据岩性及有关现场情况适当变更。布置如图5-5所示。图5-5锚杆轴力布置图B、围岩内部位移量测①、量测的目的围岩内部位移量测是监测隧道周边某点以及围岩内部不同深度各点的位移状态，其主要目的：判别浅埋、偏压和强构造岩体中隧道围岩稳定性和支护效果，确保施工平安和工程质量；判别隧道围岩松弛范围，从而优化锚杆设计参数。测试断面一般为每个代表性地段布置1～2个断面，每个断面布置3～5个测点，具体部位也可根据岩性及有关现场情况适当变更。量测仪器为：单点或者多点式位移计。通过测试装置〔百分表〕可量测出相对位移变化。布置形式见图5-6。图5-6围岩内部位移量测断面示意图C、初期支护、二次衬砌混凝土应力量测①、量测目的混凝土应力量测包括喷射混凝土和二次衬砌模筑混凝土应力量测其目的是：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性状况；判断支护结构长期使用的可靠性以及平安程度；检验二次衬砌设计的合理性，与其他测试相互验证，积累资料。②、测试断面的布设与元件的埋设测试断面布置与其他测试布置在同一断面。每个断面布设3个或7个测点〔初支布设3个，衬砌布设7个〕，分别在拱顶、拱腰、墙腰处，根据围岩及支护情况，选择测试初期支护应力，或二次衬砌应力，详见图5-7。图5-7支护、衬砌应力量测断面示意图D、钢支撑及应力量测①、钢支撑应力量测目的了解钢支撑应力的大小，为钢支撑选型和设计提供依据；根据钢支撑的受力状况，判断围岩和支护结构的稳定性；了解钢支撑的实际状况，保证隧道的施工平安。②、量测断面的布置与元件埋设量测断面的选取与其他测试布置在同一断面。每一横断面布设3～7个点，具体部位也可根据岩性及有关现场情况适当变更，布置详见以下图4-8。图4-8钢支撑布置图E、围岩压力、两层支护间压力量测①、量测的目的压力量测，通常情况下是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。其目的是：了解围岩压力的量值及分布状态；判断围岩和支护的稳定性，分析二次衬砌的稳定性和平安度。②、压力盒的布置量测断面的选与其他测试布置在同一断面。每个横断面上安设3～7个压力盒，一般布置在拱顶1个、拱腰2个、边墙2个，具体部位也可根据岩性及有关现场情况适当变更，根据围岩及支护情况，选择围岩压力量测，或支护层间量测。6监控量测布设原那么根据甲乙双方协商现场量测工作内容、数量及设计图纸，进行断面布置。必测工程在围岩较差处布设密集，围岩较好处布设稀疏，断面最小间隔5m，最大间隔100m。选测工程布置在断层、构造破碎带上，且与必测工程布置在同一断面，以相互比照，相互应证。7监控量测频率根据?公路隧道施工技术标准?〔JTJ042—94〕要求，按表7-1频率进行监测。表7-1监控量测频率一览表编号工程量测频率1～15天16d～月1～3月3月以上1地质和支护观察每次爆破后进行观察2水平收敛与拱顶下沉1～2次/d1次/2d1～2次/周1～3次/月3地表下沉开挖面距量测断面<2B，1～2次/d开挖面距量测断面<5B，1次/2~3d开挖面距量测断面>5B，1次/周4锚杆轴力量测1～2次/d1次/2d1～2次/周1～3次/月5支护及衬砌混凝土应力量测1～2次/d1次/2d1～2次/周1～3次/月6钢支撑应力量测1～2次/d1次/2d1～2次/周1～3次/月7围岩压力及支护层间压力1～2次/d1次/2d1～2次/周1～3次/月8围岩内部位移1～2次/d1次/2d1～2次/周1～3次/月8监控量测数据处理与应用由于现场量测所得的原始数据，不可防止具有一定的离散性，其中包含着测量误差。不经过整理和数学处理的量测数据一时难以直接利用，数学处理的目的：将同一量测断面的各种量测数据进行分析比照、相互应证，以确认量测结果的可靠性；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，判定围岩和支护系统的状态。8.1测数据的整理现场量测数据是随时间和空间变化的，称为时间和空间效应，量测现场及时地用变化曲线关系图表示出来，即量测数据随时间的变化规律—时态曲线或绘被测量与距离之间的关系曲线。绘制位移、应力与时间t的关系曲线—时态曲线；绘制位移速度、应力速率与时间t关系曲线。8.2测试数据处理—回归分析为消除测试数据存在的偶然误差及散点图的上下波动，进行数学处理，采用一元非线性回归。对数函数：U=A+Bln(l+t)指数函数：u=Ae-B/t式中：u—位移值〔mm〕；A、B—回归系数；T—量测时间。8.3位移反分析在隧道目前围岩稳定性的分析中，最主要的影响最大的两个设计参数，就是初始地应力侧压系数λ和岩体等效弹性模量E。将运用典型类比法BMP2000中的BMP90程序〔或同济曙光软件GeoFBA2D〕对Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ级围岩拱顶下沉、水平收敛测试数据比拟完整的数据进行位移反分析，求算侧压系数λ和岩体弹性模量E，与设计和其它测试应力、内力的分析进行比拟判别。9、监控量测数据反响和平安措施9.1量测数据反响流程量测数据反响流程见图9-1。由此可见，要使量测数据正确反响，必须确定管理基准。监测结果位移是否超监测结果位移是否超Ⅲ级管理基准位移是否超Ⅰ级管理基准位移是否超Ⅱ级管理基准继续施工综合判断暂停施工是不平安否否否是是平安采取工程措施图9-1量测数据反响管理程序框图9.2隧道监控量测管理基准〔1〕变形监测工程管理基准针对巴郎山隧道，建立监测变形管理等级标准，管理等级分三等，其等级划分及相应基准值见表9-1和表9-2。通过对监测结果的比拟和分析来判定支护结构的稳定性和平安性，并指导施工。表9-1变形管理等级标准表管理等级管理位移施工状态ⅢU0＜Un／3正常施工ⅡUn／3≤U0≤2Un／3加强支护ⅠU0＞2Un／3采取特殊措施注：U0为实测变形值，Un允许变形值，见表3“结构允许相对位移表〞。Un确实定：Un确实定应考虑围岩类别、隧道埋置深度等因素并结合现场条件选择。表9-2结构允许相对位移表〔%〕埋深围岩类别<50m50～300m>300mⅡ、Ⅲ0.1～0.300.20～0.500.40～1.20Ⅳ0.15～0.500.40～1.200.80～2.00Ⅴ0.20～0.800.60～1.601.00～3.00注：相对位移指实测位移值与两点间距离之比或拱顶下沉实测值与隧道宽度之比。依据?铁路隧道施工标准?〔TB10204-2002〕规定，进行围岩稳定判别。根据位移速度变化判别：净空变化速度持续大于1.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护系统；净空变化速度小于0.2mm/d时，围岩到达根本稳定；净空变化速度介于0.2mm/d～1.0mm/d时，围岩处于缓慢变形阶段。根据位移时态曲线的形态来判别：当围岩位移速率不断下降时〔〕，围岩趋于稳定状态；当围岩位移速率保持不变时〔〕，围岩不稳定，应加强支护；当围岩速率不断上升时〔〕，围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。〔2〕初期支护内力量测管理基准初期支护内力量测主要是钢支撑和格栅拱架量测，其管理基准一般按钢材强度控制，具体见表9-3。表9-3初期支护内力量测管理基准表钢筋种类屈服强度〔MPa〕抗拉极限强度〔MPa〕抗拉或抗压设计强度〔MPa〕Q23524038026020MnSi340520360〔3〕二次衬砌施工条件隧道位移监控量测结果必须同时到达以下三项标准时，才可以进行二次衬砌施作：①隧道周边位移水平收敛速度小于0.2mm/d；拱顶或底板垂直位移速度小于0.1mm/d。②隧道周边水平收敛速度，以及拱顶或底板垂直位移速度明显下降；③隧道位移相对值已到达总相对位移量的90%以上。9.3量测数据反响方法为确保监测结果的质量，加快信息反响速度，全部监测数据均由计算机管理，每次监测必须有监测结果，及时上报监测日报表、周报表，并按期向有关单位提交监测月报，同时附上相应的测点位移、内力时态曲线图，对当月的施工情况进行评价并提出施工建议。〔1〕掌子面地质信息反响通过掌子面观察获得的地质信息修正隧道围岩级别，然后根据修正后的隧道围岩级别变更隧道支护结构参数和隧道施工方法，具体流程见图9-2。掌子面观察掌子面观察地质信息修正隧道围岩级别判定围岩是否变化变更预设计隧道施工否是图9-2掌子面地质信息反响〔2〕结构变异信息反响通过观察初期支护的变异，如开裂、屈服、底部鼓起等，来判断隧道的平安性。主要观察已施工区段初期支护的各种异常现象，根据这些异常现象对隧道稳定性进行评价，然后根据评价结果进行设计的修正。结构变异信息反响具体流程见图9-3。已施工区段的观察结果：变异位置、变异时期、变异规模已施工区段的观察结果：变异位置、变异时期、变异规模变异原因调查及分析：与施工进展的关系、与施工方法的关系、与支护模式的关系、与掌子面观察结果的关系、与量测结果的关系已施工变异区段的反响：增加支护、涌水处理未施工区段的反响：修正支护模式、修正施工方法〔开挖方法、辅助工法〕对量测管理的反响：修正量测工程、频率，修正管理基准值图9-3结构变异信息反响〔3〕位移信息反响位移信息反响能够确切地预报隧道结构的破坏，一般根据量测数据，绘制出隧道净空位移监控曲线，而后根据设计确定的监控基准，判定隧道的稳定性及可能发生的异常现象。具体流程见图9-4。施工采取技术措施施工监测施工采取技术措施施工监测预测变形量资料分析与基准值比拟调整施工参数是否平安是否图9-4位移信息反响流程图〔4〕初期支护内力信息反响施工采取技术措施施工监测初期支护内力资料分析与基准值比拟调整施工参数施工采取技术措施施工监测初期支护内力资料分析与基准值比拟调整施工参数是否平安是否图9-5初期支护内力信息反响〔5〕二次衬砌内力反响在二次衬砌内力量测，一般对内侧和外侧应力进行量测，在获得了二次衬砌内侧和外侧的应力后，可以计算出二次衬砌内力，并计算出平安系数，将该平安系数与管理基准进行比拟，即可判定隧道二次衬砌的平安性。具体流程见图9-6。是否平安施工是否平安施工采取技术措施施工监测二次衬砌内力资料分析与基准值比拟调整施工参数是否二次衬砌平安系数图9-6二次衬砌内力反响9.4平安措施在上述反响说明隧道稳定性出现问题时，应对隧道设计进行变更，一般变更包括以下几个方面：〔1〕断面的早期闭合；〔2〕开挖进尺的变更；〔3〕开挖分部尺寸的变更；〔4〕开挖分部方法的变更；〔5〕支护结构的变更；〔6〕辅助工法的追加；〔7〕开挖断面的变更等。从〔1〕～〔7〕变更难度越来越大，代价也越来越高，因此，应根据危险性程度确定变更内容。具体处理措施见表9-4。采用的处理措施，要与量测或观察的方法结合，并根据围岩条件、施工方法、变形状况而定，才会获得更好的效果。表9-4处理措施施工中的现象处理措施A处理措施B开挖面及其附近正面变得不稳定·缩短—次掘进进尺·开挖时保存核心土·向正面喷混凝土·用插板或小导管·缩小开挖断面·打正面打锚杆·改善围岩状况开挖面顶部掉块增多·缩短开挖时间及提早喷射·用插板和小导管·缩短一次描进长度·开挖面分郭施工·加钢支撑·改善围岩状况开挖面出现涌水或者涌水量增加·使喷混疑土及早硬化·喷射前做好排水·设小网格的金属网·设排水板·采用排水方法(如排水钻孔、井点降水等)·改善围岩状况地基承载力缺乏，下沉增大·注意开挖不要损伤底部围岩·加厚底脚处喷混凝土，增大支承面积·增加锚杆·缩短台阶长度，及早闭合·用喷混凝土作临时仰拱·改善围岩状况