1、隧道围岩监测方案隧道监控量测专项施工技术方案1 编制依据1.1山西岢临高速 ZB1-1 合同段隧道设计图纸及施工调查资料；1.2公路隧道施工技术规范 （ JTG/T F60-2009） ；1.3公路工程质量检验评定标准 （JTGF80/1-2004） ；1.4铁路隧道监控量测技术规程 TB10121-2007 ；2编制范围本方案仅适用于山西奇临高速 ZB1合同段项目部一分部（K61+210-K63+00。范围内隧道施工。隧道工程数量一览表南山隧道：左线 ZK61+23K ZK61+996左线长度764m 右线K61+22Q K62+000右线长度776m贺家坪 1#隧道：左线 ZK62+32A
2、 ZK62+796,左线长度 476m;右线 K62+296 K62+805,右线长度 510m3工程概况本标段隧道位于山西省吕梁市兴县境内，沿线出露地层由老到新为二叠系上石盒子组（ P2s） , 岩性主要为砂泥岩互层，岩性变化相对较大，地貌上变现为中缓坡，工程性质较差；第三系上新统静乐组（ N2j ） ，岩性主要为粉质粘土，褐红色，可塑硬塑，土质较均匀，局部含钙质结核，工程性质相 对较差；第四系上更新统马兰组（Qmj）地层，岩性主要为粉土，褐黄色，含 少量小钙质结核，土质均匀，大孔发育，具 II 级自重湿陷性，工程性质相对较差。隧道位于鄂尔多斯断块，东侧以离石大断裂与吕梁太行断块相邻，南 侧
3、以范家庄西硝口断裂与临汾运城新裂陷相接。出露地层以寒武系、奥 陶系、石炭系、二叠系、三叠系、上第三系为主，第四系广泛分布，大部分基岩仅出露于河谷，岩层总体呈南北向，向西缓倾斜。南山隧道、贺家坪 1#隧道，隧道全长2532ml其中IV级围岩1130m）V级围岩1402m设计行车速度80Kmh隧道海拔高程在1010m- 1142m地形起伏相对较小，微地貌属黄土覆盖的基岩中缓坡。气象为温带大陆性季风气候区气候。本标段隧道所处位置地表水不发育，降水量受地形地貌控制，冬季基本干涸；地质勘探资料显示，本标段隧道附近地下水不发育，隧址区地下水主要为碎屑岩裂隙水，含水层为砂层，水量贫乏，预计单日最大涌水量为
4、10100m3/d 。施工中应加强地质量测监控，通过监控量测可以掌握围岩和支护在施工过程中的力学动态及稳定程度，调整设计支护参数，指导施工，预见险情和事故，以便及时采取措施防止事故发生，确保隧道的安全施工。4围岩监控总体方案现场监控量测是隧道现代化施工管理的重要组成部分，它不仅能指导工作，预报险情，确保安全，而且通过现场监测获得围岩动态和支护工作状态的信息 （数据） ， 为修正和确定初期支护参数， 混凝土衬砌支护时间提供依据。监控量测是施工过程中必不可少的一道施工程序，用于监测隧道各施工阶段围岩和支护状态，确保施工安全，而且通过对围岩支护体系的稳定性状态的监测和评价，为初期支护和二次衬砌设计参
5、数的调整提供依据，同时确定二次衬砌和仰拱的施做时间，从而达到确保施工及结构安全、指导施工顺序、便利施工管理的目的。4.1监控量测的目的现场监控量测是“新奥法原理”的三大要素之一，是复合式衬砌设计、 施工的核心技术。隧道按“新奥法”原理组织施工，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方案、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。4.2隧道监控量测的项目和主要内容4.2.1监控量测项目地质超前预报。见“隧道地质超前预报专项施工技术方案”地表下沉量测：所有隧道洞口浅埋段，施工中应加强地表沉降观测， 严格控制地表下沉。隧道
6、围岩变形量测：通过洞内变形收敛量来监控洞室稳定状态和评价 隧道变性特征。包括净空收敛量测、拱顶下沉量测和围岩内部位移量测。应力应变量测：采用应变计、应力盒、测力计等监测钢拱架、锚杆 和衬砌受力变形情况，进而检验和评价支护效果。围岩稳定性和支护效果分析：通过对量测数据的整理与回归分析，找 出其内在规律，对围岩稳定性和支护效果进行评价，然后采用位移反分析法， 反求围岩初始应力场及围岩综合物理力学参数，并与实际效果对比、验证。4.2.2一般隧道量测项目要求及主要内容施工的初期阶段位移及下沉量大或地质变化显著时，量测断面间距可取 较小值；当施工进行到一定程度，地质良好，且位移下沉量较小时，量测间 距可
7、取表中较大值，根据情况也可加大，但在围岩突变处和较软弱结构面处 应增设量测断面和测点；用台阶法开挖时，下半断面开挖越靠近上半量测断 面，量测频率应适当增加，以便掌握位移（下沉）的变化；如果围岩位移（下 沉）量较大，出现位移速度加速等情况，量测频率应适当增加，另外，进行 洞内状态观测时应对每个开挖面都进行观察，一般应每天观察一次。项目名称方法及工具布置测试时间115天16天1个月13个月3个月以上地质及支 护状态观 察岩性、结构向广状 及支护裂缝观察 描述，地质罗盘开挖后及初期支护后进行每次掘进后及初期支护后周边位移JSS30A型数显收敛计每1050米一个断面每断面23 个测点12次/天1次/2
8、天12次/周13次/月拱顶卜沉水平仪、水准尺、钢尺或测杆每1050米一个断面12次/天1次/2天12次/周13次/月地表下沉（洞口段）水准仪、水准尺每550mL个断 面，每断向至少7 个测点、每隧道 至少2个断面。中线每520 测点。开挖面距量测断向前后 2BB寸,12次/天开挖面距量测断圜前后 5B时，1次/2天开挖面距量测断圜前后 5B时，1次/周围岩内部位移洞内钻孔安设单点或多点位移计每代表地段12 个断面，每断面 1520个测点12次/天1次/2天12次/周13次/月围岩压力压力盒每代表地段2 10个断面，每断 面25个测点12次/天1次/2天12次/周13次/月锚杆轴力测力锚杆每代表
9、地段2 10个断面，每断 面25个测点12次/天1次/2天12次/周13次/月钢支撑内力及外力测力计每十对钢支撑一对测力计12次/天1次/2大12次/周13次/月二次衬砌施做在满足下列要求时进行： 各测试项目的位移速率明显收敛、围岩基本稳定；已产生的各项位移已达到预计总位移量的 80%- 90%周边位移速率小于0.10.2mm/d,或拱顶下沉速率小于 0.070.15mm/d。周边允许相对位移值（）允许相对位移值围岩级别覆盖层厚度 300m地段IV0.150.50.4 /-1.20.8 2.0V0.2 -0.80.6 /-1.61.0 3.0洞内测点布置注意事项量测点的安设应能保证初读数在爆破
10、 24小时内和下一循环爆破前完成，并测取初读数。测点应安设在距开挖面2m范围内，且不大于一个循环进尺，并应细心5.0m （6+H）m 5.0g 5- 0mX X X X C地表趣境蠲点槌保护，不受下一循环爆破的破坏。各项位移的测点，一般布置在一个断面内，测点统一在一起，测设结 果能互相印证，协同分析及应用。围岩压力量测除应与锚杆轴力量测孔对应布置外，还要在代表性的部 位设测点，以便了解支护体系在整个断面的受力状态与支护作用。锚杆轴力量测在局部加强锚杆地段，要在加强区域内有代表性的设量测锚杆采用上左图，全断面法采用右图4.2.3小净距隧道小净距隧道进出口地表量测监控1）检测位置：隧道进出口各设置
11、不小于 2个监测断面（见下页图示）2）检测工具：水准仪、水准尺3）检测频率：开挖面前）30ml 1次/2天；开挖面前后 30m 2次小净距隧道洞口地表下沉测点布置图/2天；开挖面后3080ml 1次/2天；开挖面后80ml 1次/7天4）检测精度：h=0.1mm5）注意事项：施工前做好检测准备工作，包括设置测点、引入高程控制点、配置必要人员及仪器。加密位移量较大地段的测点布置。地表量测与洞内检测同步进行相关分析。量测数据和分析结果及时归档，工程结 束必须全部纳入竣工资料备查。6）量测监控数据的整理绘制每一横断面沉降梢随时间的变化关系图绘制每一横断面最大沉降量随时间变化图绘制每一横断面最大沉降量
12、与开挖距离关系图对横、纵断面沉降梢垂直位移进行回归分析根据拱顶地表沉降及内部沉降值对土体内部垂直位移进行分析根据回归分析数据求出每一断面沉降稳定值根据回归分析数据分析土体内摩擦角及内聚力小净距隧道洞内量测监控1）监控量测布置要求和说明施工初期阶段地质较差、位移下沉量及速度变化较大时，应适当增加量测断面及量测频率。测点应可靠并应采取妥善保护措施，严禁使用没经过标定的测量仪器。各量测项目布置在同一断面，测点布设在具有代表性的地方，便于对 测量数据的分析为后续施工提供经验。小净距隧道洞内和洞内侧导坑监控量测布置图见下页图示2）监控量测项目和方法（见下表）主洞监控量测项目一览表项目名称方法及工具布置量
13、测间隔时间超前地质预报详见“超前地质预se专项施工技术方案”地质及支护状态观察岩性、结构向广状及支护裂缝观测 或描述，地质罗盘 及规尺开挖及初 期支护后 进行每次爆破后进行水平收敛及拱顶卜沉量测各种类型收敛计V级围岩每1015 为一个爆破后24小时内进行0 18m18 36m36 90m90m12次/天1次/天1次/2天1次/周地表沉降观测水平仪、水准尺断面布置见图示开挖圜前 30m 1次/2天；开挖面后 80m 1次/7天；开挖面后 30m,2次/1天；开挖面后3080m,1次/2天中岩墙监控量测项目一览表项目名称方法及工具布 置量测间隔时间中岩墙土压力钢弦式压力盒每1030mL个断面，每个
14、断面3个压力盒130天13个月3个月以上12次/天1次/2天1次/1周围岩内位移多点位移计及千分表每1030mL个断面，每个断面2个测点130天13个月3个月以上12次/天1次/2天1次/1周围岩压力钢弦式压力盒每1030mL个断面，每个断面1个压力盒130天13个月3个月以上12次/天1次/2天1次/1周小净距隧道监控量测选测项目一览表量测项目名称方法及工具布 置量测间隔时间仰拱隆起水平仪、水准尺每1015m一个仰拱开挖后12小时进行115天16天1个月13个月3个月1次/天1次/2天12次/周13次/月围岩内 部位移量测洞内钻孔安设多点杆式位移计击M面，每 断面311 个测点爆破后24小时
15、内进行0 18m18 36m36 90m90m12次/天1次/天1次/2天1次/周锚杆内力锚杆拉拔器、测力计1组，每组35根锚杆施作后进行0 18m18 36m36 90m90m12次/天1次/天1次/2天1次/周钢支撑内力应艾片、支柱压力计每2030根选1幅测每段钢支撑钢支撑施作后进行0 18m18 36m36 90m90m12次/天1次/天1次/2天1次/周喷射碎应力表面应力解除法选1组，每组35个测点一次衬砌施作前进行二次衬 砌压应 力各类型压力盒1组，每组3个断面每 断面711 个测点二次衬砌施作后开始115天16天1个月13个月3个月1次/天1次/2天12次/周13次/月3）小净距隧
16、道监控量测资料的整理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的关系曲线找出位移时间回归曲线，并求出最终净空位移量必要时根据围岩量测数据求出围岩的 E、V、C等物理参数4）对量测数据的分析和处理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庆时可认为围岩基本稳定。根据量测结果适时进行 V级围岩的二次衬砌，过早会使二衬受过大荷载，过晚会使初期支护破坏。针对净空位移量过大或收敛速度无稳定趋势时，采取以下补强措施增强喷射混凝土厚度，或加长加密锚杆或加挂更密更粗的钢筋网提前施作二次衬砌，通过反分析法校核二次衬砌强度提前施作仰拱根据稳定后的净
17、空位移收敛速度，求出隧道结构初期支护及二次衬砌的最终荷载，对结构的安全度做出正确判断。对围岩级别的变更及支护参数的调整，严格监理程序，经监理工程师认可后逐级上报，要征得设计方的同意方可执行。控制爆破震动对小净距隧道中岩墙的危害，相邻爆破分段起爆时间间隔不得小于 100ms。4.3围岩量测小组组织机构施工监测是施工过程中的一道不可忽视的工序，为确保施工监测质量，真正做到信息化指导施工，确保施工安全、顺利进行，成立监测管理小组，实行监测质量专人责任制，由有经验的专业监测人员组成，制定实施性计划 使监测按计划有步骤地进行。围岩量测小组组织机构如下：组长：魏金国副组长：王英俊、贾强组员：各隧道工班长、
18、技术员、测量员4.4施工监测流程图施工监测流程图4.5量测方法及要求其他注意事项测量前检查仪器设备是否完好，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，只有测点状态良好时方可进行测试工作。测量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，测点由于人为破坏、松动时需 要进行重新布点及时观测。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。4.5.1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，开挖后应立即进行地质调查，绘出地质素描图。若遇特殊地质情况时，应派专人进行不间断的观察。设专
19、人负责施工中水文、地质的观察和素描，及环境水侵蚀和膨胀性围岩的监测，发现问题及时采取有效措施。开挖后立即进行工程及水文地质、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、喷射砼是否发生裂隙和剥离现象、拱架是否受压变形等，并做好观测记录及影像资料。4.5.2拱顶下沉量测初期支护施做后，用风钻凿（|）40mm200mm勺孔，用锚固剂填满再插 入测点固定杆，尽量使测点固定方向在同一断面内，待砂浆凝固后即可进行量测工作。拱顶下沉量测测点和地表下沉量测断面应设置在对应里程处，即每10m布设一个
20、量测断面。测点用风钻打眼埋设好固定杆，并在外露杆头设挂钩。测点大小适中，如过小测量时不容易找到，如过大爆破时容易破坏。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，一般布置在拱中和两侧拱腰，每断面布置三点，当遇到其它障碍时，可适当移动位置。量测仪器：精密水平仪、因瓦尺、挂钩式钢尺测量方法：采用水平仪、水准尺、挂钩式钢尺配合测量拱顶下沉，精度达 1mm。 （详见下图）测点4.5.3水平收敛（周边位移）量测量测断面相应进程处，即每10m布设一个量测断面，且与拱顶下沉观测 点在同一量测断面上。测点用风钻打眼埋设好固定杆，并在外露杆头设挂
21、钩。 测点大小适中。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。水平收敛量测测点，一般布置 在两侧拱腰，每断面布置两点，当遇到其它障碍时，可适当移动位置。4.5.4地表下沉量测测点布置与洞内收敛、拱顶下沉量测断面里程对应，地表下沉观测点集 中设置在隧道中线附近。采用精密光学水平仪、水准尺配合测量地表沉降。每个断面均绘制下沉 时间曲线。用经纬仪将所有测点设置在同一直线上。4.5.5锚杆拉拔力检测初期支护完成后，每10米进行一次锚杆拉拔力检测，每次检测至少选择 3跟锚杆作为一组进行抗拔力试验。使用拉拔仪在实际施工现场进行，试验时拉拔仪要与锚杆外露部
22、分平行， 加力时应均匀缓慢，拉拔仪应固定牢固，并有安全保护设施。5量测频率及变形管理等级量测频率：洞内观测分为开挖工作面观测和初期支护状态观测两部分。开挖观测应在每次开挖后进行，地质情况变化不大时，可每天进行一次。对 初期支护的观测也应每天至少进行一次。净空水平收敛和拱顶下沉量测采用相同的量测频率。量测频率表位移速度（mm/d量测断面距开挖断面距离量测频率5(0-1) B2次/d15(1-2) B1次/d0.5 1(2-5) B1次/23d5B1 次/7d（注：B为隧道最大开挖宽度） 隧道极限相对位移可参照下表选用 隧道周边允许相对位移（为围岩隧道埋深h（m）级别5050 300300500拱
23、脚水平相对位移IV0.1 0.30.2 0.80.7 1.2V0.2 0.50.4 2.01.8 3.0拱顶相对下沉IV0.06 0.100.08 0.400.30 0.80V0.08 0.160.14 1.100.80 1.40（注：相对位移值为实测位移值与两测点间距离之比，或拱顶位移实测值与隧道宽度之比）根据量测结果管理等级指导施工，量测管理等级见下表变形管理等级管理等级管理位移施工状态mU U0/3可正常施工丑U0/3 U 2U0/3应采取特殊措施（注：U-实测位移值；U0-最大允许位移值）锚杆拉拔力试验同组锚杆28天的抗拔力平均值应满足设计要求，每根锚 杆的抗拔力最低值不得小于设计值的 90%6量测数据的处理与反馈及时对现场量测数据绘制时态曲线和空间关系曲线。当位移一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。保持隧道周边任意点的相对位移值或回归分析推算 的总相对位移值均小于允许相对位移表所列数值。当位移一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，研究 对策。当位移速率无明显下降，而此时实测位移值已接近表列数值，或喷层 表面出现明显裂缝时，立即采取补强措施，并调整原支护设计参数或开挖方 法。
