北固山隧道监测监控方案

能源与交通工程学院《隧道工程施工》技术措施编制任务名称：北固山隧道监控量测方案组号：第一组组员：张明友、田兴权、常家保班级：矿建13-6指导教师：宗义江编制日期：2016.11.181．岩内隧道监控量测专项方案1.1工程概述1、工程概况本隧道为四洞明洞形式。隧道洞内设置单向纵坡，左右线最大纵坡均为±3%、最小纵坡±0.3%隧道结构型式由分离式明洞、分离式暗挖隧道组成，左、右线建设规模见下表：表1-1建设规模合同段隧道名称进口桩号合同段分界桩号出口桩号隧道长度(m)合计(m)S2合同段北固山隧道左线ZK3+330ZK5+00016703365右线YK3+305YK5+0001695S3合同段北固山隧道左线ZK5+000ZK6+14011402200右线YK5+000YK6+06010602、地形地貌隧址位于变质岩断块侵蚀低山丘陵区，毗邻黄海。北固山、大棺材山、小棺材山及黄石嘴山体走向都为近东西向，海拔最高点为大棺材山顶243.8m。其中K4+300~K4+550段（大棺材山与小棺材山之间）为山间凹地，海拔为32~44m。小棺材山及黄石嘴北侧即为黄海，山体基岩裸露，风化层薄，局部地段山势陡峭，出现小面积的悬崖和陡壁。大棺材山西北坡和西南坡山坡较缓，近山麓多为第四纪松散堆积物覆盖，植被较茂盛，并发育有多处滑坡，滑坡体范围内发育有醉汉林。隧道最大埋深约107.5m。3、水文地质条件隧址区围岩为第四系土层、中~晚元古代云台组区域变质岩系。隧道区地下水主要包括基岩裂隙水和第四系松散岩组孔隙潜水，大气降水、沟谷两侧的基岩裂隙水及谷底的泉水为其主要补给来源。隧道左线涌水量846.7m³/d，右线832.9m³/d。据《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）判定：隧址区地下水对混凝土无腐蚀性。1.2监控量测的目的（1）通过监控测量，了解施工期地层、支护结构与周边环境的动态变化，明确施工对地层、支护结构和周边环境的影响程度以及可能产生安全事故的薄弱环节，预测临近建筑物的变形发展趋势，及时对其安全性做出评估,同时综合各种信息进行预警和报警，使有关各方有时间及时做出反应，防止环境事故的发生。（2）监控量测，能客观、真实、全面地掌握隧道围岩、支护结构以及周边环境安全的关键性指标，确保工程安全，也为可能的纠纷提供处理依据和独立、客观、公正的监测数据。（3）监测工作真正发挥优化设计和反馈指导施工的作用（而不是仅仅满足于收集资料和提交报表），对可能出现的各种突发情况提出建议措施，提高本项目信息化施工水平，具有较大的社会效益和经济效益。（4）修改工程设计。通过研究监测成果，判断结构的安全稳定性。有助于对工程设计进行修改，并通过监测数据与理论上的工程特性指标进行比较，以便了解设计的合理程度。（5）提供判断围岩和支护体系基本稳定的依据，确定二衬的施作时间。（6）验证支护结构设计，为支护结构设计和施工方案修订提供反馈信息。（7）积累资料，为今后类似工程或工法本身的发展提供借鉴，并为隧道运营后的养护与维修提供可靠的原始数据。1.3工程监测的必要性作为开挖对象，土体特性非常复杂，解析上的诸多假定是在所难免的，因此解析的结果只能作为一个初期的预测，而并非对环境的掌握。与解析相对应，监测具有相对准确地把握土体自身的动态（应力、变形、应变等）的特性。在解析结果的基础上对照监测结果，及时修正设计，实现信息化施工。如前所述，工程施工中的现场监测是其施工过程中必不可少的内容之一。而且各种施工开挖方法对土体和支护结构的受力以及周边的环境有较大的影响。尤其是不良地质现象如果不及时发现和处理，很可能发展成重大施工事故。为使施工满足安全性和经济性，通过现场监测进行预测、预报，是避免事故，降低施工风险的有效手段，进一步证明现场监测的特殊性和重要性。1.4必测项目洞内、外观察①洞内观察A.开挖面观察：每次开挖后进行一次，当地质情况基本无变化时可每天进行一次。观察后应绘制开挖面略图，填写工作面状态记录及围岩级别判定卡。B.初期支护完成区段观察：每天至少进行一次，观察内容包括喷砼、锚杆、钢架的状态。②洞外观察：洞口地表情况、地表沉陷、边坡、仰坡的稳定、地表水渗漏的观察。周边位移量测每次开挖后尽早进行，最迟不大于24小时，在下一循环开挖前应完成读数。拱顶下沉量测拱顶下沉量测应与周边位移量测在同一量测断面内进行，其量测频率应相同；当地质条件复杂，下沉量大或偏压明显时，除量测拱顶下沉外，尚应量测拱腰及基底隆起量。地表下沉量测隧道洞口段及洞身浅埋段地表下沉量测断面布置宜与拱顶下沉量测及周边位移量测在同一量测断面内，地表下沉量测应在开挖面前方隧道埋置深度与隧道开挖高度之和处开始，直到衬砌结构封闭、下沉基本停止为止。爆破振动及建筑物位移量测在隧道近接既有构造物（北固山大道3号桥（包括挡土墙）、4层疗养院、军事坑道、龙门山庄小区（最高26层）及其它居民楼）施工时，应加强对既有构造物处爆破振动的监控量测。同时，还须对既有建筑物进行沉降及倾斜变形量测，以确保其稳定及安全。小净距段中岩墙量测中岩墙是小净距隧道的薄弱部位和薄弱环节，中岩墙的稳定和强度是小净距隧道设计、施工的关键。因此，施工中应对中岩墙处进行监控量测，特别须加强后行洞开挖时对爆破振动的量测。小净距段中岩墙必测项目有：中岩墙土压力、围岩内位移、围岩压力及爆破振动。锚杆质量检查①中空注浆锚杆杆体材料质量检查：中空注浆锚杆杆体材料抗拉力不小于150KN。②锚杆杆体插入钻孔深度≮95％，注浆应饱满且杆体应居中，其保护层厚度不小于8mm。③锚杆上垫板时强度≮5Mpa。④锚杆必须设置垫板、螺母，并应与喷砼密贴。隧道进口段斜坡监测在施工期间应对隧道进口段斜坡体进行实时监控，以了解由于工程扰动等因素对坡体的影响，监测结果可作为判断坡体稳定状态、指导施工、反馈设计和防治效果的重要依据。斜坡监测内容一般有：地表变形监测、地表裂缝监测、坡体深部位移监测、地面倾斜监测、地下水位监测、地应力监测等。1.5选测项目钢架内力及外力量测围岩体内位移（洞内设点）量测围岩体内位移（地表设点）量测围岩压力量测两层支护间压力量测支护、衬砌内应力量测围岩弹性波量测渗水压力、水量测锚杆轴力量测地表下沉量测（h02b）（注：b为隧道开挖宽度，h0为隧道埋深）上述选测项目应结合本隧道建设规模、围岩性质、开挖方式有选择的进行；围岩压力、支护及衬砌应变等项目的量测频率开始时应与同一断面的变形量测频率相同，当量测值变化不大时可适当降低量测频率。1.6监测方案制定的原则根据隧道的工程地质和水位地质条件，结合我公司在以往隧道监测中积累的经验，编制本监测方案遵循以下原则：1）监测方案以安全监测为目的，根据工程特点确定监测对象和主要监测指标。2）根据监测对象的重要性确定监测规模和内容、监测项目和测点布置，较全面地反映围岩的实际工作状态。3）采用先进、可靠的监测仪器和设备，设计先进的监测系统。4）为确保提供可靠、连续的监测资料，各监测项目间相互校验，以便数值计算、故障分析和状态研究。5）在满足工程安全的前提下，尽量减少对工程施工的交叉干扰影响。6）按照国家现行的有关规定、规范及招标文件要求编制监测方案。否变更施工设计勘测调查初步设计施工施工设计监测否施工结束否是是否经济安全否是施工完否是图1量测在信息化设计与施工中的作用不行改善施工方法行变更施工设计变更施工方法图1-1监测在信息化设计与施工中的作用1.7编制主要依据（1）《工程测量规范》（GB50026-93）；（2《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-91）；（3《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）；（4《建筑变形测量规程》JGJ/T8-97；（5、其他公路工程建设相关规范、标准、资料。2．监测项目实施方案根据询标文件、设计文件、施工组织设计文件的要求，结合以前在类似工程中总结的监测经验，在本隧道中开展如下监测项目：监测项目包括：洞内外观察、洞内周边位移量测、拱顶下沉量测、地表沉降量测、建筑物基础沉降等必测项目；围岩体内位移量测、模筑二次衬砌应力监测、围岩压力及支护间压力量测；锚杆内力及抗拔力量测；钢支撑内力量测等选测项目。各必测项目的具体监测方法如下：2.1.洞内外观察2.1.1观测内容（1）对开挖后没有支护的围岩：1）岩质种类和分布状态，近界面位置的状态；2）岩性特征：岩石的颜色、成分、结构、构造；3）地层时代归属及产状；4）节理性质、组数、间距、规模、节理裂隙的发育程度和方向性，断面状态特征，充填物的类型和产状等；5）断层的性质，产状，破碎带宽度、特征；6）溶洞的情况；7）地下水类型，涌水量大小，涌水压力，湿度等；8）开挖工作面的稳定状态，顶板有无剥落现象；9）核准围岩级别。（2）开挖后已支护段：1）初期支护完成后对喷层表面的观测及裂缝状况的描述和记录；2）有无锚杆被拉脱或垫板陷入围岩内部的现象；3）喷混凝土是否产生裂隙或剥离，要特别注意喷混凝土是否发生剪切破坏；4）有无锚杆和喷混凝土施工质量问题；5）钢架有无被压弯现象；6）是否有底鼓现象。（3）洞外观察主要是了解洞口、洞身和浅埋段的地表变形、开裂情况。2.1.2观察目的通过对洞内外观察，以达到：1）预测开挖面前方的地质条件；2）为判断围岩、隧道的稳定性提供依据；3）根据喷层表面状态及锚杆的工作状态，分析支护结构的可靠程度；4）掌握地表变形变位及开裂等情况。2.1.3观测方法每次爆破开挖后，利用地质素描、照相或摄像技术将观测到的有关情况和现象进行详细记录，观测中，如发现异常现象，要详细记录发现的时间、具体的里程位置以及对异常情况的描述。2.1.4监测频率每次开挖后及初期支护后及时进行观察，暂定平均按每5m一个断面观察成果。2.2隧道周边收敛监测2.2.1监测内容隧道周边收敛监测，是监测隧道内壁两点连线方向的相对位移或监测点的绝对位移量。2.2.2监测目的对隧道周边进行收敛观测，主要有以下目的：1）周边位移是隧道围岩应力状态变化的最直观反映，监测周边位移可为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息，以确定初期支护的安全性；2）根据变位速度、变位加速度判断隧道围岩的稳定程度，为二次衬砌提供合理的支护时机；3）判断初期支护设计与施工方法选取的合理性，用以指导设计和施工。2.2.3监测方法在隧道内设置监控量测断面，每个断面分别在侧墙和拱顶设置测点，利用收敛计，采用一根在重锤作用下被拉紧的普通钢尺作为传递位移的媒介，通过百分表测读隧道周边某两点相对位置的变化。测点应在距开挖面2m的范围内尽快安设，在爆破后24h内或下一次爆破前测读初次读数。2.2.4测试仪器SWJ-Ⅳ型隧道收敛计。2.2.5监测精度监测的最小精度1.0mm。2.2.6测点布置本隧道平均15米布设一个监测断面，每监测断面设置不少于4条测线，测点分别布置在拱顶及两侧。如图1所示。图1拱顶下沉及周边收敛量测测点布置示意图拱顶下沉及周边收敛采用的仪器有水准仪、铟钢尺、收敛计等。2.2.7水平收敛警戒值根据《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)锚喷衬砌和复合式衬砌初期支护的允许洞周水平相对收敛值如表2-1所示。表2-1隧道周边允许相对位移值（%）围岩级别覆盖层厚度(M)v5050～300＞300Ⅲ0.1～0.30.2～0.50.4～1.2Ⅳ0.15～0.50.4～1.20.8～2.0Ⅴ0.2～0.80.6～1.61.0～3.0注：1)水平相对收敛值系指收敛位移累计值与两测点间距离之比；2)硬质围岩隧道取表中较小值，软质围岩的隧道取表中较大值；3)本表所列数值，可在施工过程中通过实测和资料积累作适当修正；4）拱顶下沉允许值，一般按本表数值的0.5～1.0倍采用。2.2.8监测频率本隧道拱顶沉降和周边收敛监测按表2-2所列频率进行。表2-2隧道收敛位移和拱顶下沉监测频度表位移速度（mm/d）距工作面距离频度备注10（0～1）D1～2次／1天注：D为隧道宽度5～10（1～2）D1次／1天1～5（2～5）D1次／2天15D1次／1周注：1）从不同测线得到的位移速度不同，监测频率应按速度高的取值；2）若根据位移速度和