隧道工程监控量测方案

隧道工程监控量测方案隧道工程为城市道路隧道，根据新奥法的基本原理，在隧道工程施工中对围岩实行监控量测，其目的在于掌握围岩动态，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其安全性，为施工提供指导，以确保施工和运营的安全并防止地表下沉。1监测方案编制依据（1）设计施工图；（2）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）；（3）《公路隧道施工技术规范》(JTGF60—2009)；（4）《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）；（5）我单位与业主签订的委托监测合同；（6）《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）；（7）《工程测量规范》（GB50026-2007）；（8）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GBJ50086-2001)；（9）《爆破安全规程》(GB6722-2003)；（10）现场踏勘资料及本单位多年来在岩土工程安全监控量测方面的经验、水平、现有量测设备等。2具体的监测项目该工程监测项目计划遵照公路隧道施工技术规范(JTJ042-94)及委托监测合同的要求，根据围岩条件、支护类型和参数、施工方法，同时考虑量测费用的经济性基础上进行确定。该隧道在实施阶段的监控量测项目分为必测项目和选测项目两大类，其中必测项目一般包括：隧道地质情况和初期支护状态观察、周边位移净空收敛测试、拱顶下沉观测、锚杆轴力及抗拔力测试；选测项目一般包括：地表下沉观测、钢支撑内力及外力发展情况测试、支护及衬砌表面应力及裂隙量测，爆破振速监测等。必测项目的各项参数在隧道施工中有着重要的指导作用，必须按规范要求的频率进行量测，选测项目在考虑经济性的基础上根据现场实际情况确定量测的内容和频率。在监测过程中监测小组按照监测成果的时效(特殊情况下应缩短资料的处理时间)通过对各量测项目现场测试数据的归纳和整理，动态地掌握围岩和支护结构的变化信息并及时地将其反馈到施工现场，一方面用于指导施工，另一方面根据围岩和支护结构的变位、应力发展情况，用于对支护系统和支护参数的修改，确保隧道在施工和运营中的安全。3拟投入的监控量测设备为保证隧道监测的准确与及时，拟投入如下监控量测设备，并根据工程实际需要及时调整。拟投入的监控量测设备表表1设备名称型号数量备注隧道位移计21型2精密水准仪DS322配合铟钢尺振动测速仪NOMIS型2锚杆拉力计ML-200B1地质罗盘DQY-12铟钢尺及钢挂尺2应力计GJL-3根据需要配合XJG-2型钢筋应力传感器根据设计要求和业主需要增加其他的量测设备。4现场监测任务和目的（1）通过对围岩变化情况及支护结构的观察和动态量测，对监测数据进行归纳整理，综合评价隧道在施工过程中的安全性，并提出注意事项和建议，以达到合理安排施工工序、进行日常施工管理、确保施工安全、修改设计参数和积累资料的目的；（2）通过对围岩和支护的变位、应力量测，对测量数据进行分析处理与必要的计算和判断后，及时进行预测和反馈，掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈给监理单位、承包人、设计单位、建设单位，以便指导施工作业和业主、设计作出决策等；（3）经监测数据的分析处理与必要的计算和判断后，进行预测和反馈，以保证施工安全和隧道围岩及支护衬砌结构的稳定。5各项量测项目的监测方法5.1必测项目5.1.1隧道地质及支护状况变化情况观察(1)、目的主要是检查隧道的地质情况(围岩岩性、节理发育情况、岩层产状、破碎程度、地下水发育情况、不良地质情况)是否与原地勘资料相符，隧道支护结构在正常情况下和爆炸后的变化是否在设计和规范允许的范围内，对出现异常和不相符的及时向业主提交报告，以方便设计单位对支护参数进行修改，并对隧道围岩的发展趋势进行预测，对承包人的施工方法和方案(台阶长度、各工序超前长度、爆破参数、进尺长度等)提出建议。(2)、量测方法及量测频率由专业地质人员进行肉眼观察，手工素描记录，采用地质罗盘、钢尺、水压、水量测量仪、测缝计等量测工具（必要时可采用数码摄像机录制地质剖面及支护状况）。在每次爆破和初期支护后立即进行，尤其在地质情况发生变化、爆破参数发生改变时对初期支护和二次衬砌的变化加强量测，对观察内容作出详细记录，并绘制相应地质素描图，校核围岩分类，并预测前方围岩性质及可能出现的地质构造。5.1.2周边位移净空收敛测试(1)、目的周边位移收敛监测是隧道施工监控量测的重要项目，收敛值是最基本的量测数据，通过对围岩周边的水平净空收敛量及其速度进行观察，掌握围岩内部随时间变形的规律，从而判断围岩的稳定性和为确定二次支护的时间提供依据；保证结构总变形量在规定允许值之内，更好地用于指导施工。(2)、量测方法及量测频率主要采用收敛计(收敛计测试精度为±0.06mm),测点的纵向间距应视需要而定，或在有代表性的地段选取若干个测试断面。凡是地质条件差或重要工程，应从密布点，其测试频率如表１所示。围岩表位移观测点的埋设采用钢筋混凝土钻孔浇注而成，埋没深度不小于0.2m。测点在观测断面距离开挖面2.0m的范围内埋设，并在爆破后24小时内下一次爆破前测读初读数。其测线布置根据不同的施工方法和地质情况采用一条、二条、三条或四条，净空位移量测测线布置如表3和图1所示。初测收敛断面应尽可能靠近开挖面，距离宜为1.0米，收敛测桩应牢固地埋设在围岩表面，其深度不宜大于20cm；收敛测桩在安装埋设后应注意保护，避免因测桩损坏而影响观测数据的准确性。因收敛计是机械式仪器，为了减少观测时的人为误差，观测时应尽可能由固定人员和观测设备操作，并测读三次取其平均值，以保证观测精度。净空收敛量测频率表表2净空收敛量测频率表表3在隧道洞口段施工，或地质条件变差、量测值出现异常情况，量测频率应加大；必要时1h或更短时间量测一次；对于地质条件好的且收敛值稳定的隧道，可加大断面间距；对于围岩较差，收敛值长期不稳定，应缩小量测断面的间距。净空变化位移量测的频率同时可参照表4所示的位移变化速度及距开挖面的距离来确定。净空位移量测频率表4位移速度距工作面距离量测频率10mm/d以上0～1B1～2次/1d10～５mm/d1B～2B1次/1d5～１mm/d2B～5B1次/2d1mm/d以下5B以上1次/1周备注：当水平收敛位移速度为0.1～0.2mm/d时，可以认为围岩基本稳定，此时可以停止观测。注：B为隧道开挖宽度。5.1.3拱顶下沉量测(1)、目的拱顶下沉量测也属于位移量测，通过测量观测点与基准点的相对高差变化量得出拱顶下沉量和下沉速度，其量测数据是判断支护效果，指导施工工序，保证施工质量和安全的最基本资料；拱顶下沉值主要用于确认围岩的稳定性，事先预报拱顶崩塌。(2)、量测方法及量测频率测试断面布置量测间隔时间1～15d16d～1月1月～3月3个月每10～50m一个断面，每断面2～３对测点1～2次/d1次/d1～2次/周1～3次/月测试地段开挖方法一般地段特殊地段洞口附近埋深小于2B有偏压地段全断面开挖一条水平测线三条测线台阶法开挖二条水平测线二条测线四条测线四条测线拱顶下沉观测采用精密水准仪、铟钢尺及钢挂尺，测量观察点与基准点之间的高差，从而计算出拱顶下沉量，观测精度为（0.1mm）。拱顶下沉测点的布置应与周边位移收敛一致，位于同一断面上，拱顶下沉观测频率如表5所示。拱顶下沉观测频率表表5测试断面布置量测间隔时间1～15d16d～1月1月～3月3个月每10～50m一个断面，每断面3个测点1～2次/d1次/d1～2次/周1～3次/月备注：当水平收敛位移速度为0.1～0.2mm/d时，可以认为围岩基本稳定，此时可以停止观测。图1.隧道拱顶沉降与周边收敛测线布置图5.1.4锚杆内力及抗拔力量测(1)、目的了解锚杆实际工作状态,结合位移量测,修正锚杆的设计参数。(2)、量测方法及量测频率锚杆抗拔力试验按《公路隧道施工技术规范》的要求采用拉拔仪，每10m一个断面，每断面至少3根锚杆进行测试。对测试的锚杆在打设时预留不小于20cm的余长或随机抽测时采用焊接进行接长，用于拉拔仪对锚杆抗拔力的测试。5.2选测项目5.2.1地表下沉观测(1)、目的对因隧洞施工影响可能引起的地面建（构）筑物及地表沉降量、沉降速度进行观测。通过量测了解地表下沉的范围、量值、地表及地中下沉随工作面推进的规律、地表及地中下沉稳定的时间(2)、量测方法及量测频率根据开开挖断面、埋深及岩性情况，一般在Ⅲ～Ⅰ类围岩中且覆盖层厚度小于40m的段落，应进行地表沉降观测。观测点间距5～10m，采用钻孔钢筋混凝土埋设。如有建筑物，沉降观测点则应埋在基础上或墙脚；地面沉降点尽可能埋入基岩中，若因表土层太厚，无法埋入，则按《建筑变形测量规范》要求采用混凝土墩方式埋设。在距隧道两侧80m以外稳固、不易受到破坏、且通视条件较好的地方埋设基准点，基准点的埋设采用Φ8钢筋混凝土钻孔灌注，埋入基岩的深度不小于0.3m，同时上设保护盖。每组基准点由2～3个基准点组成，各基准点之间的距离大于50m。采用精密水准仪和铟钢尺进行量测，仪器精度为0.1mm，观测精度按二级变形测量的精度要求进行，即允许观测误差为±0.5mm。开始量测前布置好测点和基准点，并测量测点及基准点联网的相对高程。其测点布置为每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一个测点。观测间隔时间为开挖面距量测断面前后小于2倍隧道宽度时1～2次/d；开挖面距量测断面前后小于5倍隧道宽度时1次/2d；开挖面距量测断面前后大于5倍隧道宽度时1次/周。5.2.2钢支撑内力及外力测试(1)、目的通过对钢支撑主要构件应力发展情况进行量测，以获得钢支撑的实际工作状态，以便确定钢支撑内部应力的发展是否正常及其承载能力，同时检验隧道在偏压情况下钢支撑的状态，当钢支撑的应力发展时态曲线出现不正常变化时，及时提醒设计单位和施工单位修改支撑参数或采用措施，以保证施工安全。(2)、量测方法及量测频率钢支撑内力及外力的量测采用测力计。在初期支护钢支撑安装好后，在其表面焊接测试钢筋，测试钢筋与测力计相接，测力计与应变测试仪相连，根据规定的测试频率对钢支撑的应变发展情况进行测试，然后根据所测得的应力计算出钢支撑的应力发展情况，钢支撑应力的测试精度为0.1Mpa。钢支撑内力及外力测试频率如表6所示。钢支撑内力及外力观测频率表表6断面布置量测间隔时间1～15d16d～1月1月～3月大于3个月每10～50m榀格栅拱，一对测点1次/d1次/2d1～2次/周1～3次/月备注当隧道地质条件变差，或量测值出现异常情况，量测频率应加大；对于地质条件好的且收敛值稳定的段落，可加大监测断面布置的间距；对于围岩较差，收敛值长期不稳定，应缩小量测断面的间距。5.2.3支护及衬砌表面应力及裂隙量测采用混凝土应变计、测缝计，主要对支护及衬砌表面应力及裂隙进行量测。测缝计主要用于测量隧洞围岩和混凝土裂缝开合度的变化情况（1）混凝土横缝测缝计埋设：其技术要点为：传感器轴线尽量与预计的裂缝开合度变化方向一致，传感器两端牢固于裂缝的两侧，不被扰动，确保传感器伸缩部件随裂缝开合，自由伸缩。在先浇筑的混凝土块上，预埋测缝计套筒，当电缆需从先浇块引出时应在模板上设置储藏箱，用以储藏仪器和电缆。为了避免电缆受损，接缝处的电缆用布条包上。当浇筑的混凝土浇到高出仪器埋设位置20cm时，振捣密实后挖去混凝土露出套筒，打开套筒盖，取出填塞物，安装测缝计，回填混凝土。（2）混凝土与岩体接触缝测缝计埋设：在岩体中钻孔，孔径100mm，深度0.5m。岩体有节理存在时，按节理发育程度确定孔深，一般应大于1.0m。在孔内填满水泥砂浆，砂浆应有微膨胀性，将套筒或带有加长杆的套筒挤入孔中，筒口与孔口平齐。然后将螺纹口涂上机油，筒内填满棉纱，旋上筒盖。混凝土浇筑至高出仪器埋设位置20cm时，挖去捣实的混凝土，打开筒盖，取出填塞物，旋上测缝计，回填混凝土。支护及衬砌表面应力及裂隙量测观测频率表如表7所示。支护及衬砌表面应力及裂隙量测观测频率表表7断面布置量测间隔时间1～15d16d～1月1月～3月大于3个