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1长昆客运专线引入贵阳枢纽工程11.工程概况长昆线引入贵阳枢纽工程位于贵州省贵阳市境内，起于贵阳市乌当区奶牛场长昆与成昆、枢纽环城快铁及贵开线合建的贵阳东站长沙段进站(DK693+138）。经贵阳市白云区都拉营片区后至贵阳市金阳新区在建贵阳北站长昆车站，后线路向南，经贵阳市南明区三桥、马王庙片区，至既有贵黄公路金关收费站附近上跨，后沿该公路南侧经清镇市金华、嵩芝塘地区，至中八农场后（DK731+600）出贵阳枢纽范围向昆明方向延伸，正线全长36.389km。本段含贵阳东、清镇东二个车站（不包括贵阳北站），其中桥梁29座（含4座重点桥梁）、隧道13座；其余均为涵洞、路基部分。本分部负责DK695+390～DK697+242、DK698+575～DK700+000段的培席隧道、林家湾一号隧道的施工，管段长3.277Km。两段设四个作业面进行平行施工。两隧道里程如下表1隧道设计范围如下表1所示：隧道名称设计范围进口里程出口里程隧道长（米）培席隧道DK695+400～DK697+242DK695+400DK697+2421842林家湾一号隧道DK698+575～DK699+950DK698+575DK699+9501375由现阶段林家湾一号隧道图纸设计岩层结构如下表示。2长昆客运专线引入贵阳枢纽工程2林家湾一号隧道岩层结构里程范围岩层级别长度DK698+555-DK698+725Ⅴ170DK698+725-DK698+980Ⅳ255DK698+980-DK699+330Ⅲ350DK699+330-DK699+375Ⅳ45DK699+375-DK699+540Ⅴ165DK699+540-DK699+610Ⅳ70DK699+610-DK699+730Ⅲ120DK699+730-DK699+780Ⅳ50DK699+780-DK699+950Ⅴ1702.监测的目的意义3长昆客运专线引入贵阳枢纽工程3施工中的监控量测是施工安全的保障，在施工过程中必须按要求进行此项工作，并将结果做系统处理后及时反馈指导施工。根据新奥法的基本原理，在隧道工程施工中对围岩实时监控量测其目的在于掌握围岩的动态，对围岩稳定性作出评价；为确定支护结构形式、支护参数和支护时间提供依据；了解支护结构的受力大小和应力分布；评价支护结构的合理性及安全性，为施工提供指导，以确保施工运营的安全并防止地表下沉。因此实施隧道信息化动态施工控制，既能达到安全快速施工，又能节省工程造价的目的，且具有如下重要的意义：（1）通过施工和环境监测进行信息反馈及预测预报，优化施工组织设计，指导现场施工，确保隧道施工的安全与质量和工程项目的社会、经济和环境效益。（2）在施工过程中对前进的开挖工作面附近围岩的岩石性质、状态进行目测，掌握围岩动态，以及围岩的施工力学性能，了解支护结构在不同工况时的受力状态和应力分布，及时改进支护，对围岩稳定性、安全性作出评价来指导现场施工。（3）验证支护结构型式、支护参数的合理性，对支护结构、施工方法的合理性及其安全性作出评价及建议，为确定二次支护时间提供依据。（4）通过每次对爆破振动的监控，及时掌握隧道通过邻近构筑物地段时对邻近构筑物的影响，为施工爆破方案的选定，为判别构筑物是否安全提供科学依据。（5）为修改变更设计、调整施工方法提供科学依据。（6）有效地避免塌方等工程事故。（7）为本地区后续的类似工程积累宝贵经验和提供科学资料。4长昆客运专线引入贵阳枢纽工程43.监测主要内容为及时提供施工所需的围岩稳定程度和支护结构的状态，以保证施工安全，提高施工效率，拟将施工监测分为必测项目、选测项目。3.1必测项目是施工中必须作为一道工序进行的监控量测项目。它包括：（1）洞内外观察（2）水平相对净空变化值的量测（3）拱顶下沉的量测。（4）地表沉降3.2选测项目是根据围岩性质、隧道埋置深度、开挖方式等条件自行确定的监控量测项目，作为必测项目的验证和补充。它包括：（1）围岩压力量测（2）钢架内力量测（3）喷混凝土内力量测（4）二次衬砌内力量测（5）初期支护与二次衬砌间接触压力量测，（6）锚杆轴力量侧（7）隧底隆起（8）围岩内部位移5长昆客运专线引入贵阳枢纽工程5（9）爆破振动（10）孔隙水压力（11）水量（12）纵向位移这类量测是必测项目的拓展和补充，对特殊地段、危险地段或有代表性的地段进行量测，以便更深入地掌握围岩稳定状态与支护效果。对未开挖地段提供参考信息，指导未来设计和施工。选择项目安装埋设比较麻烦，量测项目较多、时间长、费用较大，但工程竣工后还可以进行长期观测。4.测点布置及量测方法4.1地质及支护基本状况观察（目测）对于所需检测断面隧道掌子面爆破后和初喷后通过肉眼观察、地质罗盘和锤击检查，描述和记录围岩地质基本情况：岩性、岩层产状、裂隙、溶洞、地下水基本情况，判断围岩类别是否与设计相符，必要时应拍照，测量地下水流量；观察支护效果，每一检测断面应填写记录卡。4.2隧道围岩周边位移量测周边位移量测以水平相对净空变化值的量测为主，水平净空变化量测线的布置应根据施工方法、地质条件、量测断面所在位置、隧道埋置深度等条件确定。拱顶下沉量测断面的位置在每一断面宜布置1～3个点。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。测点的安装应能保证在开挖后12小时(最迟不超过24小时)内和在下一循环开挖前测到初次读数。坑道周边收敛计可选铰弹簧式或重锤式，拱顶下沉量测采用水平仪、水准仪和挂钩钢尺等，有条件时可采用激光隧道断面监测仪进行量测。变形量测可采用单点或6长昆客运专线引入贵阳枢纽工程6多点式锚头和传力杆，配以机械式百分表或点测位移计。4.3水平收敛量测4.3.1量测方法水平相对净空变化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+εt7长昆客运专线引入贵阳枢纽工程7Xto——初读数时经温度修正后的百分表读数值，Xt0=X0+εt0Xt——t时刻量测时百分表读数值；X0——初始时刻百分表读数值；ε——温度修正值，εt=α(T0-T)Lα——钢尺线膨胀系数；T0——鉴定钢尺的标准温度，T0=20℃；L——钢尺长度。4.3.2数据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(0tBTB)指数函数U=Ae-B/tU=A(e-Bt0-e-BT)8长昆客运专线引入贵阳枢纽工程8双曲函数U=A])11()11[(220BTBt式中：U—变形值(mm)；A、B—回归系数；t—量测时间(d)；t0—测点初读数时距开挖时的时间(d)；T—量测时距开挖时的时间(d)。在预设点的断面,隧道开挖爆破以后,沿隧道周边的拱顶、拱腰（或导洞拱腰）和边墙部位分别埋设测桩。尽可能把测点布置在选测项目量测断面位置。量测断面的测点布置见图2。4.4拱顶下沉量测4.4.1拱顶下沉量测方法拱顶下沉量测采用水准测量法进行，后视点可设在稳定衬砌上，用水平仪进行观测(如下图所示)。将拱顶初始相对高差与t时刻相对高差相减变得拱顶下沉量，即：Ut=(Q0+P0)-(Q+P)=(Q0-Q)+(P0-P)。若Ut为正值，则表示拱顶下沉；若Ut为负值，则表示拱顶向上位移。9长昆客运专线引入贵阳枢纽工程94.4.2拱顶下沉量测数据的处理拱顶下沉量测数据的处理方法同水平相对净空变化量测。4.5量测断面的测间距及频率净空变形断面间距应根据围岩级别、隧道断面尺寸、埋置深度等确定，其间距按表3采用。拱顶下沉量测与净空水平收敛量测应在同一断面内进行，并用相同的量测频率，应从表4根据变形速度和距开挖工作面距离较高的一个量测频率4.6锚杆轴力量测沿隧道周边的拱顶、拱腰和边墙打5个测孔，孔深3.7m～5m，孔径50mm。测孔内设4个测点，每个断面20个测点。采用锚杆测力计及拉拔计量测。量测断面的测点布置见图2。图2.周边收敛与拱顶沉降测点布置图10长昆客运专线引入贵阳枢纽工程1011长昆客运专线引入贵阳枢纽工程11拱顶下沉及周边收敛量测间距表拱顶下沉及周边收敛量测频率表表3表4注注：Ｂ-隧道最大开挖宽度4.7复合式衬砌围岩压力及接触压力量测复合式衬砌围岩压力及接触压力量测布置在周边位移量测的同一断面上，沿隧道周边拱顶，拱腰和边墙埋设压力传感器，将双膜钢弦式压力盒分别埋设在围岩与喷射混凝土与之间；喷射混凝土与二次衬砌之间。围岩与喷混凝土之间的压力盒是在喷混凝土施工以前埋设，喷射混凝土与二次衬砌之间的压力盒是在挂防水板之前进行安装，测取围岩对喷射混凝土压力；围岩对二次模注混凝土衬砌的压力。混凝土达到初凝强度以后开始测取读数。每个断面设5个测点。隧道内断面位置的设置与周边位移量测相同。量测断面的测点布置位置与喷射混凝土轴向应力测点市置位置相同。量测断面的测点布置见图5。围岩级别量测断面间距(m)Ⅴ～Ⅵ5～10Ⅳ10～30Ⅲ30～50位移速度(mm/d)量测断面间距开挖面距离(m)量测频率≥5(0～1)B2次/d1～5(1～2)B1次/d0.5～1(2～5)B1次/2～3d＜0.5＞5B1次/7d12长昆客运专线引入贵阳枢纽工程124.8喷射混凝土轴向应力量测喷射混凝土轴向应力测点布置在周边位移量测的同一断面上，沿隧道的拱顶、拱腰和边墙在喷射混凝土内埋设5个混凝土应变计。围岩初喷以后，在初喷面上固定应变计，然后再复喷，将传感器全部覆盖并使传感器居中。喷射混凝土达到初凝时开始测取读数。量测断面的测点布置位置如图5。4.9二次衬砌应力量测二次衬砌应力量测与喷射混凝土轴向应力量测基本相同，设在同一断面上。传感器埋设在二次衬砌混凝土内，一个断面5个测点。断面布置与周边位移量测相同。量测断面的测点布置位置与喷射混凝土轴向应力测点布置位置相同。量测断面的测点布置位置如图5。6.9型钢支撑应力量测型钢支撑应力量测设在周边位移量测断面位置。采用钢筋应力计焊接在型钢上，量测型钢应力。型钢支撑安装完以后即可测取读数。量测断面的测点布置位置与喷射混凝上径向应力测点布置位置相同。量测断面的测点布置位置如图3。图5选测项目测点布置图图54.10地表沉降观测13长昆客运专线引入贵阳枢纽工程13地表下沉量测应根据隧道埋置深度、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。地表下沉测量点应与净空水平收敛及拱顶下沉量测的测点布置在同一断面内，沿隧道中线，地表下沉量测断面间距可按表6采用。需要进行横断面方向地表下沉量测时，其测点间距应采用2～5米，在同一量测断面内应取7～11个测点。地表下沉量频率应和拱顶下沉及净空水平收敛的量测频率相同。地表下沉量测应在开挖工作面前方H+B（隧道埋置深度+隧道最大开挖宽度）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表6隧道深度H量测断面间距(m)2B＞H0＞2.5B20～50B＜H0≤2B10～20H0≤B10注：H0—隧道埋深；B—隧道最大开挖宽度在隧洞开挖影响范围以外稳固、不易受到破坏且通视条件良好的地方相应埋设5～10个基准点。测点应埋水泥桩，测量放线定位，用水准仪量测。隧道开挖距测点前30m处开始量测，隧道开挖超过测点30m、并待沉降稳定以后停止量测。4.11爆破振动速度量测隧洞开挖爆破时，在其上方建（构