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老嘎木隧道监控量测专项施工方案

四川省会东至河门口公路工程

会东至河门口公路工程二标项目经理部

慈溪市某泵站泵房基坑开挖施工方案3.4主要设计参数 3

四、监控量测专项施工方案 3

4.1隧道监控量测目的 3

4.1.1为设计和修正支护结构形式及参数提供依据 3

4.1.2为正确选择开挖方法和支护施作时间提供依据 3

4.1.3为隧道施工和长期使用提供安全信息 3

4.2隧道监控量测项目及方法 4

4.2.1隧道监控量测项目 4

4.2.2监控量测方法 4

4.3隧道测点、断面的布置 9

4.3信息处理与及时反馈方案 9

4.3.1数据采集 9

4.3.2量测数据的处理 10

4.3.3量测数据的分析及预测预报 10

4.4信息反馈与监控 11

4.4.1力学计算法 11

4.4.2经验法 11

五、质量保证体系及措施 14

5.2监控量测工作的注意事项 15

5.3质量保证措施 15

《公路隧道施工技术细则》

《公路工程质量检验评定标准》

四川省会东至河门口公路工程第二标段设计图纸、招标文件及工程量清单等。

国家、省部和中国中铁集团有限公司现行设计规范、施工规范、验收标准及实施细则等。

我方自行踏勘本标段施工现场和调查周边环境所获得的资料。

我方拥有的人员和机械设备情况、施工技术、管理水平、科技创新成果以及多年来在工程实践中积累的施工和管理经验。

严格按照设计文件、设计图纸进行施工，遵守相关施工规范、标准及实施细则，确保本工程施工质量符合《公路工程质量检验评定标准》的要求。

根据业主对工程工期的要求，合理地配置施工队伍、机械设备和工程材料等资源，以满足现场施工需要。

加强安全管理，采用切实可行的安全保证措施，确保本工程无重大安全事故和人身伤亡事故。

精心组织，科学管理，缩短工艺衔接时间，合理优化施工流程。

加强环境保护力度，减少环境污染。本着“永临结合、节约用地”的原则，临时工程用地尽量利用既有道路和施工正线线路。工程竣工后，对临时施工用地进行复耕和绿化。

尊重当地居民风俗习惯，确保文明施工。

设计时速：30km/h;

隧道建筑界限：净空9m(宽度)×7.6m（高度），紧急停车带净空12.25m(宽度)×7.6m（高度）。

老嘠木隧道进出口边坡坡度陡峭，多成陡崖。隧道进口位于鲹鱼河左岸的岸坡壁面上，地形坡度44°～66°。出口位于上腰岩滑坡上游，洞口附近地表坡度约为31°～37°，洞口上方为马头山组厚层砂岩形成的高进100m的岩壁，壁面坡度为61°。

老嘠木隧道测区范围总体呈单斜构造，岩层产状：走向310°～345°├NE∠10°～15°。

隧道测区内仅在鲹鱼河及田家河冲沟内见地表水流，地下水主要以裂隙水、孔隙水形式赋存。

隧道区发育的不良地质主要为围岩和滑坡。

上腰岩滑坡：位于K33+070～K33+310段，体积为1050×104m3，长450～525m，宽160～180m。滑坡整体稳定，浅表层稳定性差。由于滑坡位于隧道出口下游，对基础稳定有一定影响。

卸荷、围岩：隧道进出口段为马头山组（K1m）厚层砂岩形成的高达100余米的陡崖，分布高程1300～1450m左右。岩层产状平缓，岩体卸荷严重。坡面上危岩体、或危岩块分布普遍，稳定性差，常有崩塌滚石现象，对线路影响较大。

隧道围岩等级分别为Ⅲ、Ⅳ1、Ⅳ2等3级，其中Ⅲ级围岩长1795m，Ⅳ1级围岩长65m，Ⅳ2级围岩长175m。隧道进出口处边坡岩体卸荷风化强烈，卸荷张开裂隙，危岩体发育，边坡稳定条件差。

老嘎木隧道起点中心桩号为K31+065，洞口起点路面高程为1386.09m；隧道终点中心桩号为K33+100，洞口终点路面高程1339.63m，隧道设计全长2035m。

老嘠木隧道进口洞门采用箱型棚洞式，长度15m，出口采用端墙台阶式明洞门，长度4m。洞口边仰坡采用喷、锚、网防护。

除明洞结构外，其余洞身衬砌按照新奥法的原理进行设计，采用复合式衬砌结构，初期支护采用锚杆、C20喷射混凝土、格栅钢架或钢拱架，二次衬砌采用C25模筑混凝土或C25钢筋混凝土支护。老嘠木隧道衬砌类型包括箱型棚洞及明洞段19m，Ⅲ级围岩标准段1695m，Ⅳ级围岩标准段85m，Ⅳ级围岩浅埋段181m，Ⅳ级围岩偏压段55m。

隧道路面基层采用25cm厚C20混凝土基层，横坡采用2.0%人字坡。

老嘠木隧道设置4处紧急停车带，6处洞顶风机，11处配电小室。

四、监控量测专项施工方案

4.1隧道监控量测目的

4.1.1为设计和修正支护结构形式及参数提供依据

进行隧道工程设计时必须依靠工程地质调查和试验来提供必要的依据和信息，但由于岩体地质情况千差万别，使得工程地质调查和试验取得的数据很难正确反映岩体的真实性。所以在施工过程中必须通过围岩与支护的变形和围岩压力、钢架内力、喷射混凝土内力等应力的监测结果，对原设计予以修正，或者为重新计算和设计提供依据。

4.1.2为正确选择开挖方法和支护施作时间提供依据

通过分析量测数据，可以确定符合具体工程要求和地质条件的施工方法和支护结构的施作措施，以充分利用围岩自承能力，然后通过量测分析，当量测数据趋于稳定的时候，最终确定适宜的二次支护时间；在软弱围岩的地层中，利用量测数据，分析仰拱沉降情况，数据显示沉降减小并趋于平稳时，为最佳的仰拱施作时间。

4.1.3为隧道施工和长期使用提供安全信息

通过对围岩稳定性与支护可靠性的量测监控和分析评定，可以发现施工中隐藏的不安全因素和隧道有可能失稳的区段或局部薄弱的部位，从而采取相应的加固或其它措施。总之，隧道监控量测是为了完善隧道设计，正确地指导施工，以保证隧道工程的安全性和经济性。

4.2隧道监控量测项目及方法

4.2.1隧道监控量测项目

隧道监控量测项目如表1中内容。

按Ⅳ级/20m、Ⅲ级/30m的距离设置断面

洞口地段的地表测试范围内每10m距离埋设

每30m设置一个监测断面

每30m设置一个监测断面

4.2.2监控量测方法

对地质及支护状态进行观察，主要观察内容有：

（1）地质及支护状态观察内容

对开挖后没有支护的围岩：

岩质种类和分布状态，近界面位置的状态；

岩性特征：岩石的颜色、成分、结构、构造；

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；

断层的性质、产状、破碎带宽度、特征；

地下水类型、涌水量大小，涌水压力、水的化学成分，湿度等；

开挖工作面的稳定状态，顶板有无剥落现象。

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；

有无锚杆被拉脱或垫板陷入围岩内部的形象；

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；

钢拱架有无被压曲现象；

（2）地质及支护状态观察目的

预测开挖面前方的地质条件；

为判断围岩、隧道的稳定性提供地质依据；

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；

（3）地质及支护状态观察方法

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、距开挖工作面的距离以及附近测点的各项量测数据。

（4）洞内外观察测试仪器

地质罗盘、地质锤、钢卷尺、放大镜、秒表、手电、照相机或摄像机。

（5）地质及支护状态观察频率

目测应在隧道开控工作面每次爆破后，通过人工观察、地质罗盘和锤击检查各隧道掌子面，描述和记录围岩地质情况、岩层产状、裂隙、地表水，以及支护效果，每个监测断面应绘制隧道开挖工作面及两帮素描剖面图。

4.2.3周边位移监测

（1）周边位移监测量测内容

隧道周边收敛量测，是量测隧道内壁两点连接方向的相对位移。

（2）周边位移监测量测目的

a、周边位移是隧道围岩应力状态变化的最直观反映，量测周边位移可为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息；

b、根据变位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；

c、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。

（3）周边位移监测量测方法

按每30m的距离设置监控测断面，每个断面分别在侧墙设置测点，利用全站仪，通过三维坐标法测读和计算隧道周边某两点相应位置的变化。

测点应距开挖面2m的范围内尽快安设，并应保证开挖后12h内取得初始读数，最迟不得超过24h，并且在下一循环开挖前必须完成。

在周边埋设测点，测点为钢筋进行制作，采用HRB335Φ18钢筋埋设，钢筋埋入围岩深度不小于20cm，且不应直接焊接于钢支撑或格栅钢架上，外露部分应有保护装置。

（4）周边位移监测测试仪器

用全站仪进行两点相对位置的测量。

（5）周边位移监测测点布置

台阶法施工,周边位移监测测点每个断面布置两条侧线,左右侧拱墙距路面1.5m处各布置一个测点，起拱线上1.5m处各布置一个测点.

（6）周边位移监测量测频度

宜根据位移速度和距工作面距离选取，见隧道监控量测频率控制表2。

4.2.4拱顶下沉监测

拱顶下沉及仰拱隆起量量测，是指对隧道拱顶的实际位移值进行量测，是相对于不动点的绝对位移。

图1:台阶法测点布置示意图

a、通过拱顶及仰拱位移量测，了解支护结构的可靠性，判断隧道拱顶围岩的稳定性；

b、根据变位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；

c、指导现场设计与施工。

按每30的距离设置监控测断面，在拱顶布设固定测点，使用全站仪免棱镜法进行观测,首先测读后视水准点高程读数,然后测度拱顶下沉点高程读数,最后计算拱顶下沉点标高,并与上次测读标高进行对比,计算本次下沉量。

同隧道周边收敛量测，见隧道监控量测频率控制表2。

使用徕卡TS30全站仪进行检测。

4.2.5隧道地表下沉监测

在隧道浅埋地段的地表测试范围内每10m距离埋设沉降观测点，用精密水准仪监测观测点的绝对下沉，并计算出当天的沉降量。

通过地表下沉监测，了解地面的变化状态，判断隧道拱顶的稳定性；

根据下沉速度判断隧道围岩的稳定程度。指导现场设计与施工。

在施工过程中可能产生的地表塌陷之处设置观测点，并在预计下沉断面以外4倍洞径处设水准基点，作为各观测点高程测量的基准，从而计算出各观测点的下沉量。洞外地表沉降监测测点布置如图4所示。

见隧道监控量测频率控制表2。

仪器为精密水准仪、铟钢尺等仪器。

图2隧道洞口段地表沉降监测布置图

表2隧道监控量测频率控制表

岩层、岩性，结构面产状及支护裂缝观察或描述,数码相机、地质罗盘及规尺等

全站仪、精密水平仪、水准尺

开挖面距量测断面前后<2B,1～2次/天

开挖面距量测断面前后<5B,1次/2～3天

开挖面距量测断面前后>5B,1次/3～7天

量测断面距开挖面的距离（m）

地表下沉量测断面间距表

4.3隧道测点、断面的布置

隧道的测点和断面的布置严格按照规范和设计文件要求，及根据测点的布置原则，洞口附近及埋深小于2b（2倍隧道开挖宽度）时每10m布置一个监测断面，隧道进尺200m前，每20m布置一个检测断面，隧道进尺200m后每30m布置一个监测断面。

4.3信息处理与及时反馈方案

任何现场量测都不可避免地存在误差。为得到更为真实、可靠的量测数据，在监控量测、采集数据时，应尽量减少各种误差：

（1）首先做到量测、采集数据专人专项负责，以减少随机误差。

（2）专项量测必须制定专项记录表。对于手工记录资料要保存好原始记录表。

（3）各项数据采集频度与相应量测频度同步。

（4）各项量测作业均应持续到变形基本稳定后15～20d后结束。

4.3.2量测数据的处理

现场量测数据应及时进行处理，绘制成位移、应力、内力和时间的关系曲线(或散点图)，曲线的时间横坐标下应注明施工工序和开挖工作面距量测断面的距离，以便更准确的进行数据的回归分析，并对隧道的受力状态做出判断。

在进行数据处理过程中，对一些异常数据应根据测量误差的处理原则进行剔除，并及时进行复测校正。

4.3.3量测数据的分析及预测预报

在已有监测数据的基础上，必须对位移和应力的进一步发展进行分析，并做出较为准确的预测，才能及时对下一步的支护措施提出指导性意见。对监测信息的分析和预测预报主要通过两个途径来实现。

是最常用的位移数据分析方法，根据实际监测信息，对位移可选用下列函数之一进行回归分析。

（1）对数函数，例如：

（2）指数函数，例如：

（3）双曲函数，例如：

式中
、
——回归常数；

——测点初读数后的时间(d)；

——位移值(mm)。

根据回归曲线(如图4)，可以掌握位移的变化规律，推算出某时刻的位移值及最终的位移值，当位移—时间曲线趋于平缓时，隧道即趋于稳定。

对于应力和内力量测信息，同样可以采用回归分析的方法，建立回归曲线，从而对应力和内力的进一步发展作出预测，其具体的回归函数可根据实测数据拟合得到。

灰色预测分析法同样是根据已有的量测数据对进一步的位移和内力的发展做出预测，并据此对隧道和围岩的受力状态和稳定性做出判断。在预测分析中，该方法通过不断的数据更新，只根据最新测得的数据对下一步的变化做出预测，从而使预测更为准确。

在实际数据分析和预测中，以上两种方法将联合使用，以互相验证。

在复杂多变的隧道施工条件如何进行准确的信息反馈与监控是监控量测的主要目的和内容之一。迄今为止，信息反馈与监控主要通过两个途径来实现。

支护系统是确保隧道施工安全与进度的关键。可以通过力学计算来调整和确定支护系统。力学计算所需的输入数据则采用反分析技术根据现场量测数据推算得知，如塑性区半径、初始地应力、岩体变形模量、岩体流变参数、二次支护荷载分布等。这些数据是对支护系统进行计算所需要的。

此法也是建立在现场量测的基础之上的，其核心是根据经验建立一些判断标准，而后根据前述的回归函数可以预测最终的位移值(
)：
以及、来直接判断围岩的稳定性和支护系统的工作状态。在施工监测过程中，数据“异常”现象的出现可以作为调整支护参数和采取相应的施工技术措施的依据。何为“异常”，这就需针对不同的工程条件（围岩地层，埋深，隧道断面，支护，施工方法等）建立一些根据量测数据对围岩稳定性和支护系统的工作条件进行判断的准则。

（1）根据极限位移值判断

隧道周边任意点的实测相对位移值或用回归分析推算的最终位移值均应小于表4（隧道周边允许相对位移值）所列数值。该表所列数值是在统计和分析了国内许多隧道的量测数据后得到的，可作为应用中的依据，同时在使用过程中应根据对现场实测数据的分析及相应的数值计算等进行修正。

当位移速度无明显下降，而此时实测相对位移值已接近表中规定的数值，或者支护混凝土表面已出现明显裂缝时，必须立即采取补强措施，并改变施工方法或设计参数。

表3隧道周边允许相对位移值(%)

根据量测结果进行综合判断，确定变形管理等级，据以指导施工。变形管理等级见表4。

（Un/3）≤U0≤（2Un/3）

注：U0：实测变形值Un：允许变形值。

（2）根据位移速率判断

工程实践表明：各项位移达到基本稳定的时间一般是在一个月以内，且回归值与实测值很接近。从其位移速度与时间关系曲线显示出110KV 南湖变电站工程施工组织设计，位移的发展具有明显的阶段性。因此，可在实测资料的基础上，可依据位移速度划分为三个阶段，即变形急剧增长阶段：变形速率大于1.0mm/d、变形缓慢增长阶段：变形速率位于0.2～1mm/d、基本稳定阶段：变形速率小于0.2mm/d，

（3）根据位移－时间曲线判断

如果位移时态曲线始终保持（），说明位移速率不断下降，这是稳定的标志。当位移—时间曲线出现反弯点，也即位移出现反常的急剧增长现象时()，表明围岩和支护已呈不稳定状态或危险状态，应加密监测，并适当加强支护，必要时应立即停止开挖并进行施工处理。

对于支护结构中的应力、内力以及接触压力等，目前还没有相对可靠的经验公式用以判断，通常通过实测数据同支护结构的极限承载力进行比较，并结合必要的理论计算来综合进行分析判断，并以此为依据对支护参数和施工方法进行优化。

为确保监测质量，加快信息反馈速度，全部监测数据由计算机管理，并绘制测点位移变化曲线。监测数据的反馈程序见监测结果反馈程序图（图4）。

根据量测资料，及时以书面报告形式反馈与施工、监理、设计单位，以调整或加强支护措施，保证施工的安全。书面报告内容包括量测数据的处理分析结果、隧道与围岩稳定性的评价，各类围岩地段二次衬砌合理施作时间的建议，以及进一步的施工方案的优化完善等。

图4隧道监控量测反馈程序图

某地铁1号线冬季施工方案五、质量保证体系及措施