高速公路隧道洞身开挖施工方案#广州.doc

中铁二局第一工程有限公司二广高速公路怀集至三水段第21合同段 凤坑隧道洞身开挖施工方案目 录目 录11工程概况22主要工程数量23施工准备情况23.1施工管理人员名单33.2主要机械设备到位情况34工期、进度计划34.1施工总工期54.1.1施工进度54.2劳动力、机械及设备计划54.2.1劳动力计划55施工工序及施工方法55.1施工工序65.2施工方法86隧道监控量测146.1监测目的146.2 监测工作内容146.3 监测内容与断面数量156.4量测仪器埋设与测试方法176.5 测点布置与监测频率236.6 量测数据的处理236.7 位移管理标准246.8 监测管理系统266.8.1 组织机构266.8.2 质量保证体系266.8.3 信息反馈与成果提交形式276.8.4 人员安排与设备情况287确保工期的措施287.1保证工期的方法287.2施工技术保证298质量安全保证体系及措施298.1建立质量安全管理领导小组298.2质量保证措施298.3安全保证措施30凤坑隧道洞身开挖施工方案1工程概况凤坑隧道设计为上下行分离式隧道，进口位于广宁县洲仔镇田兴屋村，出口位于洲仔镇凤村，洞身横穿一座连续山丘，山顶最大高程约235m，隧道最大埋深约138m。隧道左线起讫桩号为zk77+099zk77+861，长762m；隧道右线起讫桩号为yk77+098yk77+893，长795m。左右线隧道间距40m左右。隧道左线平面除出口段674.44m位于r=3720的圆曲线上外，其余设在直线上，纵坡面设坡率为+1.720%的单向坡；隧道右线平面为r=3450m圆曲线，纵断面设坡率为+1.530%的单向坡。隧址区在地貌上属于剥蚀丘陵，低山地貌类型，隧道横切山丘，进出口自然坡度较为平缓，山上植被较为发育，多以灌木为主，坡脚底部谷地为农田、村庄。隧道进出口段第四纪残坡积层及全-强风化层厚度较大，其岩土层的结构较为松散，洞口边仰坡的开挖易引起坍塌，对洞口的稳定构成一定的影响。隧道yk77+520yk77+580；zk77+515zk77+570段为岩性接触带，岩体破碎，岩石结构松散，围岩稳定性差，开挖易引起塌方。围岩级别划分如下：围岩级别（sma）（s5a）（s4b）（s3）（s2）（s3）（s4b）（s3）（s4b）（s5a）（sma）左线里程zk77+109+111+111+160+160+218+218+278+278+512+512+524+524+575+575+786+786+818+818+857+857+861右线里程yk77+108+111+111+243+243+275+275+325+325+520+520+544+544+585+585+803+803+851+851+889+889+8932主要工程数量序号项目名称单位数量备注1开挖m3192145.22喷射砼m37654.43施工准备情况3.1施工管理人员名单姓 名职 务电话号码李伟杰项目经杰项目总玉华质检工程孝堂安检工程 锐隧道工程 斌作业队队 平现场领工 勇现场领工 健测量工程海明物资管理员134253869083.2主要机械设备到位情况机械名称规格型号单位数量备注装载机zl40台2已到位空压机20m3台6已安装并调试好挖掘机cat320台2已到位自卸汽车辆10已到位3台，另7台将在洞身开始施工时进场凿岩机yt28台40已到位20台，另20台将在洞身开始施工时进场冷弯机台1已到位钢筋加工设备套1已到位4工期、进度计划根据实际情况，本隧道工期排列指标为：级围岩掘进指标：30m/月；级围岩掘进指标：50m/月；、级围岩掘进指标：80m/月。从开工之日计算，各段落施工所需时间如下表。4.1施工总工期从工期计划表，隧道开挖工期需550天时间。4.1.1施工进度详见附图4.2劳动力、机械及设备计划4.2.1劳动力计划调遣有丰富施工经验的施工作业队伍和技术人员，高峰时投入劳动力200人。隧道施工各作业班组配置人员如下（左右洞）：开挖班：70人。支护班：50人。出碴班：30人。衬砌班：20人。砼拌合及运输班：10人。综合班：20人（风、水、电管理维护，零星工程）。5施工工序及施工方法隧道围岩为级。级围岩采用双侧壁导坑的施工方法，挖掘机开挖，人工修边，为了保证施工安全及不产生群洞效应，左右侧壁导坑施工错开78m，之后施工上台（上台阶与先施工的导坑落后16m）及下台阶（下台阶比上台阶落后8m）；级围岩采用短台阶留核心土的方法施工，台阶长度510m；级围岩采用上下台阶法施工，台阶长度45m；施工中初支及早成环，仰拱及填充砼及时施工，二衬紧跟。出碴采用无轨运输方式，装载机装碴，自卸汽车出碴。施工中加强监控量测，以监控量测反馈信息指导施工。5.1施工工序见图5.2施工方法本隧道围岩为级，其中、级围岩占绝大部分，洞身开挖总体上采用光面爆破，保护周边岩体的稳定性，同时减少超挖量，提高围岩自身的承载能力。钻爆设计说明隧道爆破作业采用微振动光面控制爆破，钻眼采用简易台架。级围岩采用双侧壁导坑法施工严格遵循新奥法施工的基本原则“短进尺、.弱爆破、强支护、勤量测”。为了保证隧道安全进洞，从隧道明暗交接处起1m范围内加强支护（工字钢间距由设计的65cm调为30cm；纵向连接筋由设计的单层调为双层；增设l=4.5m、间距15cm的注浆锚杆）。之后按设计施作。保证初期支护及时落底封闭，以确保初期支护的承载能力。二次衬砌按设计的时机及时施作，特别注意在初期支护落底后及时施作二次衬砌仰拱和进行仰拱回填。侧壁导坑采用台阶法施工，先施工导坑上台阶，后施工导坑下台阶，台阶长度35m。左、右两侧导坑应错开78m，采用挖掘机开挖，遇有孤石等采用小炮松动后开挖。人工修边，每循环进尺6070cm。为了保证施工安全及不产生群洞效应，左右侧壁导坑施工错开78m，最后施工上台阶（上台阶与先施工的导坑落后16m）及下台阶（下台阶比上台阶落后8m）支护：主洞侧：开挖后及时素喷46m厚c20混凝土，之后安设i22a型钢钢架，钢架间距65cm。打设42热轧无缝钢管，l=4.5m、环向间距40cm、外插脚100150的超前小导管（拱部）41根（见附图），42热轧无缝钢管前端加工成锥形，尾部焊接6.5加筋箍，管壁四周钻8mm压浆孔、尾部1m不设，每环搭接不小于1m；径向布设d25中空注浆锚杆，l=4m、环向间距100cm。之后安设8，网格间距20cm20cm的双层钢筋网片，第一层安设好喷射混凝土覆盖后再安设第二层。最后喷射c20混凝土达设计厚度28cm。临时支撑侧：开挖后及时素喷46m厚c20混凝土，之后安设i16型刚钢架，钢架间距65cm。打设22药包锚杆，l=4.5m、环向间距40cm、外插脚100150的超前锚杆，布设7根，布于临时支撑拱部，每环搭接不小于1m；径向布设22药包锚杆，l=2m、间距100cm100cm、布设9根。之后安设8，网格间距20cm20cm的钢筋网片。最后喷射c20混凝土达设计厚度12cm。两侧小导坑施工前行后，当满足正洞施工要求时，及时施作正洞上下台阶，上台阶施工时支护方法同侧壁小导坑主洞侧。当正洞开挖后，及时进行仰拱部分的开挖及支护，支护安设型钢钢架，钢架间距65cm。之后喷射c20混凝土达设计厚度28cm。超前小导管、超前锚杆安设采用钻孔打入法，即先按设计要求在型钢上钻孔，钻孔直径比小导管直径或超前锚杆直径大35mm。然后将小导管或锚杆穿过钢架，用锤击或钻机顶入。超前小导管、d25中空锚杆注浆：开挖3.5m注浆一次。即超前小导管一个循环、d25中空注浆锚杆5个循环。所以每次喷射混凝土前，必须对超前小导管头和d25中空注浆锚杆头进行包裹，以免喷射混凝土时堵塞。超前小导管、d25中空锚杆注浆采用水泥浆液（添加5水玻璃）。参数如下：水泥浆液水灰比1：1（重量比），注浆压力：0.5mpa1.0mpa，终压2.0mpa注：支撑型钢采用i22a工字钢加工，加工后必须在1：1的样台上试拼，试拼合格并编号。现场必须按编号进行型钢安装连接。锚杆施作：药包锚杆安装时，药包填塞深度不小于眼孔深度的2/3。锚杆杆体插入时应注意旋转，使药包充分搅拌。锚杆插到位后，安设垫板，锚杆垫板与钢架焊接牢固。级围岩采用短台阶留核心土法施工，台阶长度510m，施工过程中注意上半断面基础及锁脚锚杆的施工质量。在初期支护落底后及时施作二次衬砌仰拱和进行仰拱回填，使二次衬砌紧跟掌子面。级围岩主要采用小炮开挖，台阶上部钻眼深度11.5m，每次进尺0.751.0米，台阶下部钻眼1.5m，每次进尺1.0米。开挖过程中，初期支护紧跟工作面，尽快完成支护体系。计划每天开挖2个循环，每循环进尺0.51.2m，考虑一定的不正常因素影响， s4b复合式衬砌段计划每月开挖50m。支护：开挖后及时素喷46m厚c20混凝土，之后安设1616格栅钢架，钢架间距100cm。打设42热轧无缝钢管，l=4.5m、环向间距40cm、外插脚100150的超前小导管（拱部）41根（见附图），42热轧无缝钢管前端加工成锥形，尾部焊接6.5加筋箍，管壁四周钻8mm压浆孔、尾部1m不设，每环搭接不小于1m；径向布设d25中空注浆锚杆，l=3.5m、环向间距120cm。之后安设6.5，网格间距20cm20cm的钢筋网片，最后喷射c20混凝土达设计厚度22cm。级、级围岩采用上下台阶法施工，台阶长度45米。级台阶上部钻眼深度1.7m，光面爆破，每次进尺1.5米，台阶下部钻眼1.7m光面爆破，每次进尺1.5米。计划每天开挖2个循环，每循环进尺1.5m，考虑一定的不正常因素影响，s3、s2复合式衬砌段计划每月开挖80m。开挖过程中，初期支护紧跟工作面，尽快完成支护体系。支护：开挖后及时素喷46m厚c20混凝土，之后径向布设22药卷锚杆，l=3.0m、环向间距120cm。之后安设6.5，网格间距20cm20cm的钢筋网片（级围岩段局部安设），最后喷射c20混凝土达设计厚度(级12cm，级8cm)。爆破设计采用三级斜眼复合楔形掏槽。隧道边墙及拱部均按“光面爆破”设计，爆破后不得有欠挖，同时为减少成本，尽量控制超挖。不同围岩级别允许超挖值见下表围岩条件类别开挖部位i级围岩ii、iii、iv围岩v、vi级围岩拱部平均10最大20平均15最大25平均10最大15边墙、仰拱、隧底平均10平均10平均10爆破器材选择采用导爆管轴向起爆、非电毫秒雷管及导爆索并联孔内微差起爆体系。炸药采用乳化炸药。爆破效果监测及爆破设计调整每循环爆破后，对残眼长度、爆碴集中度和块度、周边孔痕迹率、岩面平整度、循环间衔接台阶高度、围岩稳定性以及断面轮廓、超欠挖情况等爆破效果参数进行量测与描述，并根据爆破效果适当调整循环进尺、周边孔、内圈孔间距及抵抗线、掘进孔密集度及炸药用量、掏槽孔布置及掏槽孔深度等爆破设计参数。爆破设计根据围岩情况，级围岩基本上不用爆破，采用挖掘机开挖及人工修整，只作、级围岩开挖爆破设计，爆破设计见凤坑隧道爆破设计图。爆破后找顶选派有施工经验、工作责任心强、体格强壮的人员担任找顶工作，每座隧道每班配不少于2名的找顶工找顶。消除下道工序的施工隐患。6隧道监控量测6.1监测目的本隧道采用新奥法的原理进行施工，因隧道开挖断面大，结构受力复杂，对结构设计和施工都提出了很高的要求。现场监控量测是监视围岩稳定，判断支护、衬砌结构设计是否合理，施工方法是否正确的一种手段；也是保证隧道工程新奥法安全施工、提高经济效益的重要条件；同时为施工中可能有的工程变更提供科学依据。所以在施工过程中必须进行现场监控量测及时掌握围岩在开挖过程中的动态和支护结构和稳定状态，提供有关隧道施工的全面、系统信息资料，以便及时调整支护参数，通过对量测数据的分析和判断，对围岩支护体系的稳定状态进行监控和预测，并据此制定相应的施工措施，以确保洞室周边岩体的稳定以及支护结构的安全。隧道监控量测的目的如下：（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、环境效益。（2）掌握围岩动态和支护结构的工作状态，利用量测结果指导施工，增加施工的安全可靠性。（3）及时预测和反馈，预见事故和险情，以便及时采取措施，防患于未然，保证指导施工顺利进行；（4）验证支护结构型式、支护参数的合理性，评价支护结构、施工方法的合理性与其安全性，确定合理的支护时间；（5）为修改优化设计提拱数据，为调整施工方法提供依据；（6）积累量测数据，总结经验，为未开挖区段的设计和施工提供工程类比的依据。为节省工程投资，提高大断面公路隧道的设计和施工水平提供科学依据和技术保证。6.2 监测工作内容隧道监控量测的主要工作如下：（1）对必测项目按设计、规范及现场实际情况要求的频率按时量测。（2）负责选测项目传感器的埋设，按设计、规范及现场实际情况要求的频率按时量测。（3）了解洞内围岩情况，及时绘制地质图。（4）按设计、规范及现场实际情况要求，对量测资料整理、分析。（5）及时向监理、业主提交现场监控量测分析成果。（6）量测值出现异常时，及时向监理、业主提供该隧道的警报和对策意见。（7）提供监理、业主要求提供的资料。（8）提交隧道现场监控量测总结报告。6.3 监测内容与断面数量6.3.1 主要监测内容以公路隧道施工技术规范（jtj04294）为依据，参考以往工程经验确定监测项目，主要监测项目如表1所示。量测项目共11项。表1主要监测项目表序号项目名称方法及工具监测类别1超前地质预报tps必测2周边位移收敛计必测3地表下沉全站仪、精密水准仪、水准尺必测4拱顶下沉精密水准仪、水准尺必测5地质及支护状态观察岩性、结构面产状及支护裂纹观察或描述，地质罗盘及规尺必测6二次衬砌压应力压力盒选测7仰拱隆起量测水准仪、水准尺选测8围岩内部位移多点位移计选测9喷射混凝土应力混凝土应力计选测10锚杆轴力锚杆应力计选测11钢支撑内力钢筋计选测（1）必测项目必测项目是为了在设计施工中确保围岩稳定、判断支护结构工作状态、指导设计施工的经常性量测，包括超前地质预报、围岩地质和支护描述、地表沉降观测、拱顶下沉量测、周边收敛量测。其量测方法简单，量测密度大，量测信息直观可靠，贯穿于整个施工过程中，对监视围岩稳定，指导设计和施工有巨大的作用，土建施工完成量测工作亦告结束。必测项目主要包含进行超前地质预报、周边收敛、拱顶下沉和地表下沉、地质及支护状态观察，地表下沉按施工图设计在洞口观测1个典型断面；周边收敛、拱顶下沉监测断面总体布设原则如下：级围岩段：每1520m一个监测断面。级围岩段：每2040m一个监测断面。级围岩段：每4060m一个监测断面。级围岩段：每50100m一个监测断面。地质及支护状态观察：开挖后及初期支护后。超前地质预报：每200作一次。超前地质预报a、地质预报目的由于该隧道出口段山体左右侧有多处采空巷道及隧道中部存在花岗侵入接触带，岩层破碎，可能出现小规模涌水。为了避免掘进过程中采空巷道、破碎带、软弱地层等不良地质段可能造成的坍方、涌水等突发事件的发生，施工过程中采用瑞士进口的tsp203系统每200m对掌子面前方地质情况进行预报。通过地质超前预报，了解前方围岩变化情况及探明采空巷道对施工是否够成影响，为施工管理组织、地质灾害防治提供依据，指导现场安全施工，从而保证安全、质量及工期，提高经济效益。b、系统应用原理tps203地质超前预报系统是利用波的反射原理进行地质预报。预报时，通过爆破产生地震波，地震波在隧洞中的岩体内传播，当遇到一地震界面时，如断层、破碎带、采空区，大的节理面等，一部分地震波就被反射回来，反射波经过一段时间后到达传感器被记录仪接收，然后经专门的分析软件进行处理，就得到清晰的反射波图像。通过对反射波特征的分析，如发射与反射之间的时间差、相位差、反射信号强弱、纵波与横波的比率等,并结合区域地质资料、跟踪观测地质资料就可以确定隧洞前方及周围区域地质构造的位置和特性。下图为tps203系统的工作原理图。tsp203系统工作原理图c、工作方法提前在距地面约1.0m高的一边墙的水平线上，按间距1.5m、孔深1.50m、孔径3538mm、下倾1520的标准钻24个炮孔，最后一个炮孔距掌子面1m左右。两只高精度传感器对称布置于距掌子面约70m处的斜井两边墙上，其孔深2.0m、孔径4245mm、上倾510。将已钻好的炮孔接收孔的孔深、倾角、间距测量出来，并作好记录，以备数据处理时用。数据采集使用硝胺炸药，零延时电雷管，各炮孔装药后，按顺序逐个引爆，并由仪器记录下各道信号。在数据采集过程中，根据反射波信号能量的强弱，随时对药量进行调整（20g40g之间）。数据采集时，为减少噪声对采集数据的影响，隧道内停止其它施工作业，尤其是针对岩体的作业。 d、成果整理每次预报长度200m。现场采集的波速等数据通过分析处理软件处理后，通过软件直接生成反射面的二维成果图和三维成果图。通过对二维或三维成果图及其它数据的分析，了解前方地质情况。（2）选测项目 包括围岩内部位移量测、锚杆轴力量测、围岩与喷射混凝土间接触压力量测、喷射混凝土与二次衬砌间接触压力量测、喷射混凝土内应力量测、二次衬砌内应力量测、钢支撑内力量测、衬砌裂缝及表面应力量测。这类量测是必测项目的拓展和补充，对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。为全面验证支护效果，更好地指导设计、施工，在各围岩均布设不同密度的选测断面。在保证隧道结构和施工安全的同时，从控制监控量测成本出发，将选测断面分为型和型监测断面。型选测断面适用于隧道、围岩地段的每个衬砌类型段布设，选测断面均布置在选定的必测断面上。量测内容包括：围岩内部位移、锚杆轴力、喷射混凝土应力、钢支撑内力等。作为i型监测断面的补充，断面布置同i型监测断面，型选测断面适用于隧道洞身、级围岩普通支护衬砌地段。量测内容包括：围岩内部位移、喷射混凝土应力量测2项。 6.4量测仪器埋设与测试方法根据上节所述，监控量测监测仪器埋设与测试方法如下。6.4.1 拱顶下沉量测 量测目的：监控必测项目，采用精密水准仪测量与收敛位移换算相结合的方式进行，监视拱顶的相对下沉值，评估围岩的稳定性，预防拱顶崩塌。 测点布设：量测断面与收敛观测断面一致，在每个量测断面的拱顶中心埋设一自制的钢筋预埋件。埋设前，先用小型钻机在待测部位成孔，然后将预埋件放入，并用混凝土填塞，待混凝土凝固后即可量测。6.4.2 周边位移量测 量测目的：周边位移量测为必测项目，周边位移是隧道围岩应力状态变化最直观的反映，量测周边位移可以为判断隧道空间的稳定性提供可靠信息，周边位移量测以收敛观测为主要手段，对围岩位移实施相对位移量测。获得隧道净空收敛变形观测数据，得到表面位移随时间的变化规律，分析围岩的应力状态，确定二次衬砌及仰拱施作时间。 断面布置：收敛断面测点数量及布置形式有几种不同的形式，对于分离式和小净距隧道采取5测点断面，布置图见图1，应根据隧道形式和设计要求确定。 测点埋设：收敛监测断面埋设时尽可能靠近开挖掌子面，按设计要求放出测点位置，清除测点埋设处周围的松动岩石，先在测点处用人工挖孔或凿岩机开挖孔径为4080mm，孔深约为25cm。在孔中填满水泥砂浆后插入收敛预埋件，尽量使两预埋件轴线在基线方向上，并使预埋件销孔轴线处于铅垂位置，上好保护帽，待砂浆凝固后即可量测。测桩有涨壳式和预埋式两种，涨壳式用搬手拧紧测桩上的螺母，使外壳张开，将测桩固定在钻孔内；预埋式采用水泥砂浆将测桩埋设在钻孔内。测桩埋设稳固后，在其出露端装上挂钩圆环等连接件，并在测点处安装上保护罩保护测点。图1 收敛量测5测点断面布置图6.4.3 地表下沉量测 量测目的：该项目目的主要在于了解地表下沉的范围以及下沉量的大小，下沉量随工作面推进的变化规律下沉稳定时间，防止产生冒顶塌方或地表有害下沉，危及地表建构筑物。 量测区间：浅埋隧道地表下沉量测的重要性，随埋深变浅而增加，见下表5。该项目对于浅埋段为必测项目，对于小净距隧道应作为重点监测项目。地表下沉量测区间见图2。表5 地表下沉量测判别表埋深重要性量测与否3bh小不必要2bh3b一般最好量测bh2b重要必须量测hb非常重要必须列为主要量测项目注：b为隧道直径，h为隧道埋深。hh1h(25)bhh1h2图2 地表下沉量测区间25m量测范围不动点45图3 地表下沉测点在横断面上的布置图 断面布置：埋设在隧道开挖纵横向各（35）倍洞径外的区域，布设59个基点。 测点布设：利用全站仪放出测点，参照标准水准点埋设，所有基点应和附近水准点联测取得原始高程，在测点位置挖长、宽、深均为200mm的坑，然后放入地表测点预埋件（自制），测点一般采用2030mm、200300mm的平圆头钢筋制成。测点四周用砼填实，待砼固结后即可量测，采用精密水准仪对下沉量进行观测，测量精度1mm。 数据分析：可绘制时间位移与距离位移图，曲线正常则说明位移随施工的进行渐趋稳定。如果出现反常，出现反弯点，说明地表下沉出现点骤增加现象，表明围岩和支护已呈不稳状况，应立即采取措施。6.4.4 围岩内部位移量测 量测目的：了解围岩内部的松动范围和不同深度的变形情况，确定监测断面围岩位移随深度、时间的变化关系，为优化支护参数提供依据。 断面布置：围岩表面收敛位移，拱顶下沉，多点位移计应布置在同一断面上。量测断面尽可能靠近掌子面，及时安装，测取读数。隧道围岩内部位移测孔布置见图4。围岩内部位移测孔沿隧道围岩周边分别在拱顶、拱腰和边墙共设5个测孔。常用深度412m，最深点作为不动点，必须在松弛区范围之外，本次量测初步将深度定为5m，根据实际围岩松弛区厚度进行调整。多点位移计采用振旋式多点位移计，采用35点多点位移量测，一个断面共25个测点。位移计结构示意图见图5。图4隧道围岩内部位移测孔布置图5多点位移计结构示意图 埋设与安装：（1）在预定量测部位，用特制直径140mm钻头，钻一深40cm的钻孔，然后再在此钻孔内钻一同心的直径为48mm的小孔，孔深由试验要求确定，钻孔要求平直，并用水冲洗干净。（2）矫直钢丝，并截成预定长度，将钢丝连接在钻孔锚头上。（3）把锚头末端插入安装杆，然后将锚头推进到预定深度，在操作时要注意定向，避免安装杆旋转，千万不能将安装杆后退，以免安装杆和锚头脱落。（4）紧固锚头，若用楔形弹簧式锚头，则用3050公斤力拉钢丝，如果锚头不滑动，即可认为锚头已经锁紧；若用压缩木锚头，则等待压缩木吸水膨胀后，亦用3050公斤力拉钢丝，若拉不动，则可认为锚头已经紧固。（5）重复以上2、3、4操作步骤，安装剩余锚头，每根钢丝必须穿过楔形弹簧式锚头上的环或压缩木锚头中间的铁管，要注意避免钢丝互相缠绕。（6）把与各锚头连接的钢丝分别穿过测筒上的各个导杆，并把测筒的上筒用固定螺丝、木楔及水泥砂浆固定在孔内，然后拉紧钢丝，并用螺母夹紧在各个导杆上，这时要注意调整导杆距离，使之有15mm的伸长量。（7）把下筒与上筒相接，并用木楔塞紧，若是电测下筒，还需仔细安装，调整电感式位移传感器的量程，并引出电缆，盖上盖板。当试验点离开挖面很近时，必须采取防护措施，以防止爆破飞石损坏电缆及测筒。 量测：将钻孔伸缩计测筒上的电感式位移传感器与数字位移计连接，并打开位移计电源开关，即可进行读数。然后根据实际位移与读数的标定数字回归方程，即可算出钻孔伸缩计四个测点的实际位移。开始初读数（如果用百分表测读，应每次打开盖板），为保证读数的稳定性，第一次读数的建立应不小于24小时。6.4.5 锚杆轴力量测 量测目的：通过锚杆轴力量测，观测其应力随时间的变化，可以了解围岩的压力，为二次支护提出合理的支护时间或采取及时的补救措施。可以了解锚杆轴力及其应力分布状态，结合岩体内位移的量测结果就可以设计锚杆长度及锚杆根数，掌握岩体内应力重分布的过程。 断面设置：锚杆轴力量测沿隧道周边的拱顶、拱腰和边墙设5个测杆。一个测孔内设4个传感器，每个断面20个测点。隧道锚杆轴向力量测方法用电测法或机械法，通过量测锚杆，先测出隧道围岩内不同深度的应变（或变形），然后通过有关计算转求应力的量测方法。考虑量测方便，一般采用电测法的钢筋计量测。隧道锚杆轴力量测测孔布置见图6。 埋设与安装：（1）根据设计要求造孔，钻孔直径不小于70mm，同时应大于锚杆直径加上锚杆上焊接的应力计的高度，确保仪器能顺利进入孔中。钻孔方位符合设计要求，钻孔内应冲洗干净，并严防孔壁沾油污。（2）按照设计要求裁截杆长度，按设计间距确定传感器位置，点焊前用手提式砂轮机对锚杆测点位置打磨出一个长约10cm、宽约1cm的光滑平面、然后进行清洗等处理，打磨时要严格控制打磨深度，以免损伤锚杆，然后将应变计用专用点焊机点焊在锚杆上，焊好后涂胶，安装感应器，盖上保护盖并进行密封处理。依据孔深和孔位倾角及灌浆方向装好灌浆管及排气管。（3）组装检测合格后，经监理工程师认可，将组装的监测锚杆缓慢地送入钻孔内。安装时，应确保锚杆上的应变计及电缆、排气管和灌浆管不被岩壁擦伤损坏，见图7所示。（4）锚杆应力计入孔后，用水泥砂浆封闭孔口。（5）安装检测合格后，进行灌浆埋设。（6）仪器安装过程用读数仪检测，灌浆凝固后开始正式观测。图6隧道锚杆轴力量测测孔布置图7 锚杆应力计安装示意图6.4.6 喷射混凝土应力 量测目的：了解喷层的变形特性以及喷层的应力状态。掌握喷层所受应力的大小，判断喷射混凝土层的稳定状态。 断面布置：沿隧道的拱顶、拱腰和边墙在喷射混凝土内共埋设5个（单洞），喷射混凝土切向应力量测布置见图8。图8隧道喷射砼切向应力量测布置图 仪器埋设：围岩初喷以后，在初喷面上将应力计固定，再复喷，将应力计全部覆盖并使应力计居于喷层的中央，方向为切向。待喷射混凝土达到初凝时开始测取读数。应力计的使用及注意事项有以下几点：(1) 测试墙面与测点处清理平整，然后把应力计的承压板平贴，并固定在上面，再喷混凝土。(2) 测试喷层内部应力时，把应力计放置在预定的位置上，承压板工作面要与拟测应力方向垂直。(3) 应力计量程的选用最好是预计压力的23倍或按混凝土标号确定，以保证刚度匹配。(4) 应力计埋设时，应检测并记录零点频率，确定零漂值以便修正。6.4.7 钢支撑内力量测 量测目的：钢支撑内力量测得目的在于了解钢架受力大小，为钢架选型与设计提供依据；根据钢架的受力状态，为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息；了解钢架的工作状态，评价钢架的支护效果。 断面布置：型钢钢架、格柵钢架应力量测仅限于、级围岩地段。量测断面的测点与围岩应力布设在同一量测断面上，布置位置与喷射混凝土应力测点布置位置相同，单洞每个断面5个测点。 仪器安装：安装前，在钢拱架待测部位并联焊接钢弦式钢筋计，在焊接过程中注意对钢筋计淋水降温，然后将钢拱架由工人搬至洞内立好，记下钢筋计型号，并将钢筋计编号，用透明胶布将写在纸上的编号紧密粘贴在导线上。注意将导线集结成束保护好，避免在洞内被施工所破坏。钢架安装完以后即可测取读数。 数据处理：根据钢筋计的频率轴力标定曲线可将量测数据来直接换算出相应的轴力值，然后根据钢筋混凝土结构有关计算方法可算出钢筋轴力计所在的拱架断面的弯矩，并在隧道横断面上按一定的比例把轴力、弯矩值点画在各轴力计分布位置，并将各点连接形成隧道钢拱架轴力及弯矩分布图。6.5 测点布置与监测频率依据公路隧道施工技术规范（jtj04294）的有关要求设定监测频率，见表6。表6 监测频率表序号项目名称量测频率115天半1个月23个月3个月以后1拱顶下沉12次/天1次/2天12次/周13次/月2周边位移12次/天1次/2天12次/周13次/月3地表下沉开挖面距离量测断面前后2b时，12次/天5b时，1次/周4围岩内部位移同地表下沉量测5锚杆轴力12次/天1次/2天12次/周13次/月6喷射混凝土应力12次/天1次/2天12次/周13次/月7钢支撑内力12次/天1次/2天12次/周13次/月注：h为覆盖层厚度；b为隧道开挖宽度。实际测量频率根据前两次测量情况而定。当观测值相对稳定时，可适当降低观测频率；当达到报警指标或观测值变化速率加快或出现危险事故征兆时，应加密观测。监测安排根据工程进度而定，在隧道施工前进场，至地下工程施工完毕后两月结束。6.6 量测数据的处理6.6.1 位移数据处理分析对外业量测的数据进行整理，主要是检查外业记录，包括观测断面及观测点编号、观测时间、观测断面与开挖掌子面的距离等等。计算断面两测点间收敛值，测点绝对位移值。根据每次该断面的量测结果主要绘制以下曲线： 位移随时间变化曲线； 周边位移随距离变化曲线； 位移速度随时间变化曲线； 收敛位移与开挖面和量测断面之间距离的关系曲线； 位移时间回归曲线分析，求出最终净空位移量； 围岩体内位移随深度变化曲线。由于量测的偶然误差所造成的离散性，绘制的曲线总是上下波动和不规则的，必须经过处里才能获得合理的典型曲线，通常采用回归分析的方法，得出相应的函数式。用这个函数式作出的曲线能代表测试数据的分布，并可推出因变量的极限值。采用回归分析确定测试数据分布规律，可从以下函数式中选用一个进行计算： 对数函数，如 ； 指数函数，如 ； 双曲函数，如 。式中、为回归常数；为初读数后的时间；为位移值。根据量测获得的位移与时间的关系曲线，即能看出各时刻的总位移量、位移速度、位移加速度，按照规范所给出的隧道周边允许相对位移值判断围岩稳定性。对无位移急剧变化的正常情况，可据回归关系式预测总的位移量。如遇位移急剧变化的情况应及时向施工单位反映，并结合地质条件、施工方法、支护设计汇同施工、设计分析原因，制定处理方案。6.6.2 应力数据处理分析应力、压力量测的数据处理与位移量测的数据处理方法基本一样。首先对量测数据进行整理，计算出各时刻应力、压力，绘制应力、压力与时间的关系曲线。对应力、压力急剧变化的正常情况，用回归分析得出应力、压力随时间变化函数关系式，预测其极限值。如有应力、压力急剧变化的情况应及时报警。锚杆内力量测还应绘制内力分布图。6.7 位移管理标准6.7.1 控制标准监控量测管理标准按隧道周边允许相对位值和位移等级管理，并配合位移速率作为监控量测管理基准。根据中华人民共和国行业标准：公路隧道施工技术规范（jtj042-94）规定，隧道周边任意点的实测相对位移值或用回归分析推算的总相对位移值均应小于表7所列出数值。隧道周边最大允许相对位移（指实测位移值于两测点间距离之比，或拱顶位移实测值与隧道宽度之比）为0.20%0.80%，具体数值应结合现场实际情况，会同业主、设计、监理、施工确定。当位移速率无明显下降，而此时实测位移值已接近表中所列的数值，或者喷层表面出现明显裂缝时，应立即采取补强措施，并调整支护设计参数或开挖方法。二衬施作则应在满足下列要求时进行：（1） 各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定；（2）已产生的各项位移已达预计总位移量的80%90%；（3）周边位移速率小于0.10.2mm/d，或拱顶下沉速率小于0.070.15mm/d。表7 隧道周边允许相对位移值（%）（jtj042-94）围岩类别覆盖层厚度300miv0.10.30.20.50.41.2iii0.150.50.41.20.80ii0.20.80.61.61.03.0注：（1）相对位移值系指实测位移与两测点间距离之比，或拱顶位移实测值与隧道宽度之比；（2）脆性围岩取表中较小值，塑性围岩取表中较大值；（3）i、v、类围岩按工程类比初步选定允许值范围；（4）本表所列数值将在施工中通过实测和资料积累作适当修正。（5）该表为jtj042-94所提供，采用的是围岩类别，实际操作中需要转换为围岩级别。6.7.2 监测管理基准本工程从保证施工期安全的角度出发，建立了三级管理制度作为管理基准，见下表8。表8 管理等级表管理等级管理位移施工状态三级正常施工二级综合判断，加强支护一级暂时停工，上报各单位，商讨对策，采取特殊措施注：为实测相对位移值，：允许相对位移值。6.7.3 预测预报方法在复杂多变的隧道施工条件如何进行准确的信息反馈与可靠的预测预报是本监控量测试验的主要内容之一。迄今为止，信息反馈与预测预报通过两个途径来实现。（1）力学计算法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而的如塑性区半径、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。这些数据是对支护系统进行计算所需要的。关于应力计算，已有专门的计算机分析软件供使用。（2）经验法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来直接根据量测结果或回归分析数据来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。 根据围岩（或净空变化）量值或预计最终位移值与位移临界值对比来判断，位移临界值的确定需根据具体工程具体确定。 根据位移速率来判断国外的一些经验，例如日本新奥法设计施工技术指南草案提出当位移速率大于20mm/day时，就需要特别支护，二次支护时间可以根据净空变化的速率达出某一给定值进行施工（即围岩变形基本稳定）。 位移时间曲线根据现场量测的位移时间曲线进行如下判断：，说明变形速率不断下降，位移趋于稳定；，变形速率保持不变，经发出警告，及时加强支护系统；，则表示已进入危险状态，须立即停工，采取有效的工程措施进行加固。6.8 监测管理系统6.8.1 组织机构项目部设立专职监控量测小组：组长：喻键组员：罗鹏 周伟 周亚军 王勇 李良6.8.2 质量保证体系各监测设施埋设安装完毕后，及时对观测设施进行测试、校正，记录各测点的初始值。施工期观测做到“四无”，既无缺测、无漏测、无不符合精度、无违时；“四随”，即随时观测、随时记录、随时计算、随时校核；“四固定”，即人员固定、仪器固定、测次固定、时间固定。仪器埋设完毕后及时记录初始读数，按照监理单位批准的监控方案进行施工期监测，定期向监理单位提交观测资料。施工期内，若发现工程构筑物出现异常情况，应增加观测仪器的测读次数，并立即报请监理、业主单位共同研究处理措施。测读要求如下：观测读数应按操作说明书进行，每个数据测读3次，对于多通道接收仪表，每次应用3个通道分别读数，以确保数据的正确、可信。观测人员确保数据可靠，如果发现数据有误，应及时采取补救措施。实测资料的整理要求如下：（1）详细的观测记录、观测时的环境、开挖情况、工程地质水文地质条件的描述是资料整理的基础，与成果报告同时提供。（2）对各物理量值按各类仪器的工作特征，埋设情况进行修正。每次观测完毕后应及时整理，不能积压，发现错误应及时采取有效补救措施。（3）实测资料经过整理分析后，确定各物理量的绝对值、变化率、加速度和坡度等4个指标，作为判定稳定的标准值。绘制各物理量随时间、空间的关系曲线，即时态曲线，划分急剧增长段、缓慢增长段及基本稳定段，根据管理基准和位移速率等综合判断隧道的安全状况。通过回归分析、相关分析，找出各物理量和时间、空间的关系，推算各物理量随开挖进尺、时间推移的变化趋势，提出下一步施工预报的意见。（4）监测报告包括工程情况说明，巡检和仪器、仪表检测情况说明，监测资料分析结果，观测对象工作状态及改进意见等。整编成果应考证清楚、项目齐全、数据可靠、方法合适、图表完整、说明完备。监测过程组织管理要求：（1）高度重视监测工作，组织有丰富监测经验的人员成立专门机构并由专人负责，成立专门量测小组，有条不紊的按照要求开展工作。施工人员应全力配合监测人员安设各类监测仪器。（2）建立完整的监测工作档案，按要求定期通报监理、业主单位。现场监控量测应按量测计划认真组织实施，并与其它施工环节紧密配合，不得中断。（3）量测组负责测点埋设、日常量测、数据处理和仪器保养维修工作，并及时将量测信息反馈于施工和设计。（4）各预埋测点应牢固可靠，易于识别并妥善保护。（5）所有用于工程监测的仪器、传感器和设备必须符合规范要求，有质量检验和出厂合格证书，并在运抵工地用于工程前进行率定，按要求严格把关，严禁使用不符合要求的产品。（6）所有埋设于隧道内的监测仪器均应有严格的统计记录。6.8.3 信息反馈与成果提交形式成果提交以周报、月报形式向监理、业主方提交观测成果，如观测数据表明工程可能出现异常情况，则即测即报，同时按监理、业主要求的内容以文字形式进行汇报，现场工作结束一个月内提交总报告。6.8.4 人员安排与设备情况6.8.4.1 人员安排项目部设立专职监控量测小组：组长：喻键组员：罗鹏 周伟 周亚军 王勇 李良6.8.4