隧道围岩监测方案

山西岢临高速路基ZB1合同段项目部一分部隧道监控量测专项施工技术方案山西路桥建设集团有限公司1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/TF60-2009）；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岢临高速ZB1合同段项目部一分部（K61+210～K63+000）范围内隧道施工。隧道工程数量一览表南山隧道：左线ZK61+232～ZK61+996，左线长度764m；右线K61+224～K62+000，右线长度776m。贺家坪1#隧道：左线ZK62+320～ZK62+796，左线长度476m；右线K62+295～K62+805，右线长度510m。3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（Q3m）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，南侧以范家庄～西硙口断裂与临汾～运城新裂陷相接。出露地层以寒武系、奥山西岢临高速路基ZB1合同段项目部一分部隧道监控量测专项施工技术方案山西路桥建设集团有限公司2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2532m，其中Ⅳ级围岩1130m，Ⅴ级围岩1402m。设计行车速度80Km/h。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10～100m³/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、山西岢临高速路基ZB1合同段项目部一分部隧道监控量测专项施工技术方案山西路桥建设集团有限公司3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①地质超前预报。见“隧道地质超前预报专项施工技术方案”②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。③隧道围岩变形量测：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。④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。⑤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，进行山西岢临高速路基ZB1合同段项目部一分部隧道监控量测专项施工技术方案山西路桥建设集团有限公司4洞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1～15天16天～1个月1～3个月3个月以上地质及支护状态观察岩性、结构面产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10～50米一个断面每断面2～3个测点1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月拱顶下沉水平仪、水准尺、钢尺或测杆每10～50米一个断面1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月地表下沉（洞口段）水准仪、水准尺每5～50m一个断面，每断面至少7个测点、每隧道至少2个断面。中线每5～20m一测点。开挖面距量测断面前后＜2B时，1～2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1～2个断面，每断面15～20个测点1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月围岩压力压力盒每代表地段2～10个断面，每断面2～5个测点1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月锚杆轴力测力锚杆每代表地段2～10个断面，每断面2～5个测点1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月钢支撑内力及外力测力计每十对钢支撑一对测力计1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3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、山西岢临高速路基ZB1合同段项目部一分部隧道监控量测专项施工技术方案山西路桥建设集团有限公司5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0.1～0.2mm/d，或拱顶下沉速率小于0.07～0.15mm/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＜50m地段覆盖层厚度50～300m地段覆盖层厚度＞300m地段IV0.15～0.50.4～1.20.8～2.0V0.2～0.80.6～1.61.0～3.0洞内测点布置注意事项①量测点的安设应能保证初读数在爆破24小时内和下一循环爆破前完成，并测取初读数。②测点应安设在距开挖面2m范围内，且不大于一个循环进尺，并应细心保护，不受下一循环爆破的破坏。③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。④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。山西岢临高速路基ZB1合同段项目部一分部隧道监控量测专项施工技术方案山西路桥建设集团有限公司6⑤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。注：上图F点为拱顶下沉量测点，其余为周边位移量测点，台阶法开挖采用上左图，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：①开挖面前＞30m、1次/2天；②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；③开挖面后30～80m、1次/2天；④开挖面后＞80m，1次/7天。山西岢临高速路基ZB1合同段项目部一分部隧道监控量测专项施工技术方案山西路桥建设集团有限公司74）检测精度：Δh=0.1mm5）注意事项：①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。②加密位移量较大地段的测点布置。③地表量测与洞内检测同步进行相关分析。④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变化图③绘制每一横断面最大沉降量与开挖距离关系图④对横、纵断面沉降槽垂直位移进行回归分析⑤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⑥根据回归分析数据求出每一断面沉降稳定值⑦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①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。②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。③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。④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山西岢临高速路基ZB1合同段项目部一分部隧道监控量测专项施工技术方案山西路桥建设集团有限公司8洞内监控量测布置图侧导坑监控量测布置图2）监控量测项目和方法（见下表）①主洞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超前地质预报详见“超前地质预报专项施工技术方案”地质及支护状态观察岩性、结构面产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下沉量测各种类型收敛计V级围岩每10～15米一个爆破后24小时内进行0～18m18～36m36～90m＞90m1～2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面前＞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30～80m,1次/2天②中岩墙监控量测项目一览表山西岢临高速路基ZB1合同段项目部一分部隧道监控量测专项施工技术方案山西路桥建设集团有限公司9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10～30m一个断面，每个断面3个压力盒1～30天1～3个月3个月以上1～2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10～30m一个断面，每个断面2个测点1～30天1～3个月3个月以上1～2次/天1次/2天1次/1周围岩压力钢弦式压力盒每10～30m一个断面，每个断面1个压力盒1～30天1～3个月3个月以上1～2次/天1次/2天1次/1周③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10～15m一个仰拱开挖后12小时进行1～15天16天～1个月1～3个月＞3个月1次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月围岩内部位移量测洞内钻孔安设多点杆式位移计选一断面，每断面3～11个测点爆破后24小时内进行0～18m18～36m36～90m＞90m1～2次/天1次/天1次/2天1次/周锚杆内力锚杆拉拔器、测力计选一组，每组3～5根锚杆施作后进行0～18m18～36m36～90m＞90m1～2次/天1次/天1次/2天1次/周钢支撑内力应变片、支柱压力计每20～30榀选1榀测每段钢支撑钢支撑施作后进行0～18m18～36m36～90m＞90m1～2次/天1次/天1次/2天1次/周喷射砼应力表面应力解除法选1组，每组3～5个测点二次衬砌施作前进行二次衬砌压应力各类型压力盒选一组，每组3个断面每断面7～11个测点二次衬砌施作后开始1～15天16天～1个月1～3个月＞3个月1次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月山西岢临高速路基ZB1合同