贵阳某隧道监控量测方案

某隧道监控量测方案二00八年二月目录1、监控量测目的22、工程概况23、监控量测项目23．1必测项目23．2选测项目34．量测断面的间距和量测频率34．1地质和初期支护观察34.2水平净空收敛量测和拱顶下沉量测44．3地表下沉量测55．量测的管理及人员、仪器配备65．1量测的管理65．2量测人员、仪器的配备66．测点的埋设87．量测的方法及数据的处理97．1水平净空收敛量测97．2拱顶下沉量测127．3地表下沉量测131、监控量测目的监控量测是信息化设计与施工的重要内容，应将监控量测纳入工序管理,作为隧道施工的有机组成部分。由于地下工程的受力特点及其复杂性，通过施工现场的监控量测所得到的信息，为判断围岩稳定性，支护、衬砌可靠性，二次衬砌合理施作时间，以及修改施工方法、调整围岩类别、变更支护设计参数、调整预留变形量等修正设计提供原始依据，同时将量测等到的结果迅速反馈到设计施工中去，以提高隧道施工的安全性、经济性。2、工程概况某隧道为大跨径连拱隧道，地质条件总体较差，埋深浅，且隧道洞口都存在偏压现象。3、监控量测项目3．1必测项目必测项目是为了在设计、施工中确保围岩稳定，并通过判断围岩的稳定性来指导设计、施工的经常性量测。它包括：（1）地质和初期支护观察；（2）水平净空收敛量测；（3）拱顶下沉量测。3．2选测项目选测项目是对一些有特殊意义和具有代表性意义的区段进行补充测试，以求更深入地掌握围岩和稳定状态与锚喷支护的效果，具有指导未开挖区的设计与施工，它包括：（1）锚杆轴力量测；（2）围岩内位移量测（洞内设点）；（3）支护、衬砌内应力、表面应力及隙量测；（4）钢支撑力及外力量测；（5）地表下沉量测；4．量测断面的间距和量测频率4．1地质和初期支护观察洞内、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。4．1．1地质观察地质观察在每次爆破后进行，观察内容包括围岩等级变化、节理发育程度、岩层及裂隙走向、地下渗水情况等。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。4．1．2初期支护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。4.2水平净空收敛量测和拱顶下沉量测水平净空收敛量测和拱顶下沉量测测点应布置在同一个断面内。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。各量测作业均应持续到变形基本稳定后2～3周结束，变形基本稳定应符合隧道周边位移速度有明显减缓趋势。参照我国现行锚喷支护规范：拱脚水平收敛变化速度小于0.2mm/d,拱顶相对下沉速度小于0.15mm/d时，作为围岩稳定标志之一。对于洞口段软弱围岩，位移长期没有减弱趋势时，应适当延长量测时间。拱顶下沉及水平净空收敛量测间距表围岩级别量测断面间距((m)Ⅴ（浅埋）10～15Ⅴ（深埋）20～30Ⅳ（浅埋）10～15Ⅳ（深埋）20～30Ⅲ40～50Ⅱ50～100拱顶下沉及水平净空收敛量测间距表变形速度（mmm/d）量测断面距开挖挖面距离（m）量测频率≥5(0～1)B1～2次/天1～5(1～2)B1次/天0.5～1(1～2)B1次/2天0.2～0.55(2～5)B1次/2天＜0.2＞5B1次/周4．3地表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7～11个测点，测点间距取2～5m。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>2B20～50B<H<2B10～20H<B105．量测的管理及人员、仪器配备5．1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。监控量测小组由总工程师直接领导，测量主管工程师具体负责，人员由测量组人员组成。现场测点的埋设和保护工作由各隧道所属的工班负责。量测工作由监控量测组人员负责，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。5．2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量测数据的现场场采集数据1量测数据的处理理、分析监控量测必测项目表序号监测项目测试方法和仪表表测试精度备注1拱顶下沉水准测量法，水水准仪、钢钢挂尺0.1mm2水平净空收敛收敛计0.01mm监控量测选测项目表序号监测项目测试方法和仪表表测试精度备注1锚杆轴力各类电测锚杆测测力计0.1MPaa2围岩内位移洞内钻孔中安设设单点或多多点式位移移计3支护、衬砌内应应力、表面面应力及隙隙量测混凝土内应变计计、应力计计、压力盒盒10ε4钢支撑内力及外外力支柱压力计或其其他测力计计0.1MPaa5地表下沉带测微器的水平平仪、水准准尺0．1mm监控量测项目仪器配备表序号监测项目量测仪表测试精度备注1拱顶下沉水准仪、钢挂尺尺0．1mm3水平净空收敛收敛计0.01mm3地表下沉水准仪、塔尺0．1mm4围岩内位移移动式多点位移移计0.1mm5锚杆轴力钢筋计0.1MPa6支护、衬砌内应应力、表面面应力压力盒0.001MPPa6．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1～2m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：全断面开挖法测点布置示意图7．量测的方法及数据的处理7．1水平净空收敛量测7．1．1水平相对净空变化量测方法水平净空收敛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R≤0.18mm（R值根据收敛计不同而异）时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；Lt——t时刻时所用尺孔刻度值；Xtl——t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+t0Xt——t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=α(T0-T)Lα——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。7．1．2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、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/tUU=A(ee-Bt0-e-BTT)双曲函数UU=A式式中：U—变形值(mm)；A、B—回归系数数；t—量测时间(d)；t00—测点初读读数时距开开挖时的时时间(d)；T—量测时距距开挖时的的时间(d)。7．1．3围岩稳定性的判判别围岩稳定性的判判别应按下下列指标进进行：（1）变形管理等级级指导施工工：变形管理等级表表管理等级管理位移(mmm)施工状态ⅢU＜U0/3可正常施工ⅡU0/3≤U≤2U0/3应加强支护ⅠU＞2U0/3应采取特殊措施施注：U—实测位移值；UU0—最大允许许位移值。（2）根据位移变化化速度判别别：净空变化速度持持续大于55.0mmm/d时，围岩岩处于急剧剧变形状态态，应加强强初期支护护系统。水平收敛（拱脚脚附近）速速度小于00.2mmm/d，拱部下下沉速度小小于0.115mm//d，围岩基基本达到稳稳定。在浅埋地段以及及膨胀性和和挤压性围围岩等情况况下，应采采用监控量量测分析判判别。（3）根据位移时态态曲线的形形态判别：：当围岩位移速率率不断下降降时（du2/d2t＜0），围岩岩趋于稳定定状态；当围岩位移速率率保持不变变时（du2/d2t=0），围岩岩不稳定，应应加强支护护；当围岩位移速率率不断上升升时（du2/d2t＜0），围岩岩进入危险险状态，必必须立即停停止掘进，加加支护强。7．2拱顶下沉量测7．2．1拱顶下沉量测方方法拱顶下沉量测采采用水准测测量法进行行，后视点点可设在稳稳定衬砌上上，用水平平仪进行观观测（如下下图所示）。将将拱顶初始始相对高差差与t时刻相对对高差相减减变得拱顶顶下沉量，即即：Ut