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纸坊隧道监控量测技术方案1.工程概况1.1隧道概况纸坊隧道位于甘肃省岷县县城东边，于洮河右岸岷县奈子沟村东侧山坡进洞，在岷县正龙骨料饲料厂后山出洞。隧道起讫里程为DK201+817～DK206+952，全长5135m的双线隧道。其中本工区施工段起讫里程为DK204+200～DK206+952，为2752m的双线隧道。平面上DK206+154.144～+952位于R=4000m的曲线上，其余段落位于直线上；纵断面上为5.5﹪、-3﹪、6.5‰的人字行坡。隧道进出口位于国道G212路边，交通方便。1.2工程地质1.2.1地形地貌隧道位于西秦岭中山区，山高沟深，地形起伏很大，洞身最大埋深248m，梁顶植被覆盖较好。1.2.2地层岩性隧道洞身经过的地层有第四系全新统坡积粉质黏土、碎石、二叠系下统碳质板岩、板岩、砂岩三叠系中统板岩、砂岩。山坡表层覆盖第四系全新统坡积粘质黄土、坡积、滑坡堆积粗角砾土、碎石土等。1.2.3地质构造1）主要构造隧道位于礼县-柞水冒地槽褶皱带分界处，两构造单元以合作-岷县断裂构造f3为界。区域断裂f3长160km,宽20～40km。其西段为一系列走向70°～80°东向北陡倾的叠瓦试构造，东段由数条长20～60km的断裂构造，断层面以北倾为主，倾角50°～70°，总体呈西南凸出的弧形，从断层面大量擦痕及派生褶皱组成的入子型构造表明北盘向南东斜冲，致使中石碳统推覆在下二叠统之上、下二叠统逆冲于三叠统之上，破碎带宽达600m以上。受合作-岷县断裂构造带f3影响，隧道工程范围内二叠系及三叠系砂岩、板岩地层褶曲构造及断层构造及其发育。f3断层及其次生断层f22、f23、f24通过隧道洞身，隧道工程地质条件差。2）断裂受合作-岷县断裂构造带f3影响，隧道工程范围内发育多条级次级断层及构造破碎带，主要有f22、f23、f24。这些断裂大多数被第四系坡积地层覆盖，但地貌上断层或断层垭口较为明显，结合地质野外调绘及物探成果，f3断层为区域性断层，压扭性逆断层，产状N29°W/60°N,发育于二叠系地层。隧道在DK202+960～DK203+180穿越该层地貌上表现为大沟谷。f22断层产状N30°W/76°S,下盘产状N52°W/45°N，上盘产状N35°W/55°N.隧道在2）断裂穿越该层破碎带约101m，地貌上表现为断层崖。F24断层产状N45°W/75°N断层带宽200m隧道在DK205+855～DK206+120通过该断层。1.3水文地质1）地下水地下水类型为第四系松散层孔隙潜水和基岩裂隙水。。2）地表水隧道区域内山体冲沟发育，沟床丛坡比降较大，但汇水面积较小，常年仅有4条沟，沟水流量随季节变化较大。3）隧道涌水及富水区隧道涌水量按正常的3倍考虑，该隧道的正常涌水量是2180.39m3／d,可能出现的最大涌水量为6541.17m3／d.施工时应做好防范措施，该隧道的富水区DK204+200～DK204+584，长度为2100m。占整个隧道的14﹪该段为中等富水区。根据隧道区的地层岩性、地质构造、围岩富水性分区长度，预测涌水量综合分析，该隧道工程水文地质条件相对较差。6）水动力条件洞身进口汇水面积小，地质复杂地表水及地下水的渗透，隧道穿过的不良地质发育区，在多雨季节仍存在突水、滑坡、泥石流可能，施工时不容忽视。2.4气象特征该隧道工程区为为高原大陆性气候。据岷县气象局资料，多年平均气温5.8℃，最低零下-24.3℃（1972年2月9日），最热33.3℃（2000年7月25日），最热月平均气温16.1℃，最冷月平均气温-6.4℃，无霜期90～120天，相对湿度在69﹪，多年平均降水量560.8㎜，年最大降水量为709.3㎜，日最大降水量61.5㎜，1小时最大降水量54.0㎜，10分钟最大降水量30.4㎜，测区年内降水量主要集中在5～9月，期间的降水量占全年降水量的78﹪以上。大雨（大于25㎜／d）多年平均爆发次数为21次／年，多年平均蒸发量为1199.6㎜，为降水量的2倍，最大冻土深度0.9m。2.隧道监控量测的目的现场监控量测是隧道施工的三大要素之一，是复合式衬砌设计、施工的核心技术。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机非常重要。通过监测数据的反馈分析，可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。3.隧道监控量测的项目监控量测项目序号监控量测项目常用量测仪器备注1洞内、外观察现场观察、数码相机、罗盘仪必测项目2拱顶下沉水准仪、钢挂尺或全站仪必测项目3净空变化收敛仪、全站仪必测项目4地表沉降水准仪、铟钢尺或全站仪隧道浅埋段必测项目5钢架内力钢筋计、应变计选测项目6锚杆轴力钢筋计选测项目4.隧道监控量测的方法及要求测试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、测点松动或是需要进行重测。测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护保管工作，及时进行资料整理。4.1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。开挖后应立即进行工程地质及水文地质、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；对于已初期支护地段，应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。4.2地表沉降量测测点布置：与洞内收敛、拱顶沉降量测断面里程对应，地表沉降观测点横向间距为2～5m。在隧道中线附近测点适当加密，隧道中线量测量测范围不小于H+B（H—隧道埋深，B—隧道宽度）。测量方法：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。测点钢筋安设就位后，表面磨平，在表面冲眼作标记。地表下沉量测纵向间距埋深（h）与开挖宽度（B）纵向测点间距（m）h2B20～50Bh2B10～20HB5～104.3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φ40mm、深200mm的孔，用1：1砂浆填满再插入测点固定杆，尽量使同一极限两测点的固定方向在同一直线上，待砂浆凝固后即可进行量测工作。量测方法：采用JSS30型伸缩式数显收敛计监测。基线在横断面上的布置见下图。对于全断面法施工，洞口和一般地质地段设置1～2条水平基线，其它地段设置3条基线。4.4拱顶沉降量测二条水平基线一条水平基线四条基线三条基线净空变化量测基线布置拱顶沉降量测测点和地表沉降量测断面相应进程处，即每5～50m布设一个量测断面。隧底隆起观测点布设在仰拱中心，与拱顶沉降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，如过大爆破时容易打烂。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。拱顶沉降量测测点，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。4.5钢架内力监测测点设在有地表沉降量测断面的钢拱架的拱部、边墙、仰拱内外层钢筋上，测量钢筋应力，在钢拱架拱脚底面埋设压力测点，量测钢架拱脚支承力。采用JXG-1钢弦式钢筋应力计和GDY-2单体压力计进行量测，量测时间在喷射砼终凝后进行，量测频率同隧道周边净空收敛监测。水平仪拱顶下沉测试方式示意图2m钢卷尺水准尺测点2m转点测点2m4.6锚杆轴力测试根据围岩条件和施工地段工程条件，每断面设置见下图。3个测位5个测位锚杆轴力量测测位布置图5.隧道监控量测频率及变形管理等级5.1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。变形速度（mm/d）量测断面距开挖断面距离量测频率≥5＜1B2次/d1～5（1～2）B1次/d0.2～0.5（2～5）B1次/d＜0.2＞5B1次/周5.2变形管理等级监测人员根据工程的实际情况，制定出变形等级管理标准指导施工，变形等级可参考下表：变形管理等级表等级管理管理位移施工动态Ⅲμ0＜μn/3可正常施工Ⅱμn/3＜μ0＜2μn/3应加强支护Ⅰμ0＞2μn/3应采取特殊措施表中：μn—允许变位值，μ0—实测变位值μn的确定考虑围岩类别、隧道埋置深度等因素并结合现场条件选择。选择好管理等级标准和允许变位值后，可根据下列框图进行信息管理。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—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是不安全是否否否监测结果是否超过Ⅰ级管理是否超过Ⅱ级管理是否超过Ⅲ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监控量测信息管理框图相对位移值均小于允许相对位移表所列数值。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，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。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0.1～0.2mm/d，或拱顶下沉速率小于0.07～0.15mm/d。中铁七局集团新建兰渝铁路夏广LYS—3标段二工区2009年6月1日新建兰渝铁路夏广段LYS—3标段纸坊隧道（DK204+200～DK206+952）监控量测技术方案编制：---------------------------复核：---------------------------审核：---------------------------中铁七局集团新建兰渝铁路夏广段LYS～3标段二工区2009年6月1日