隧道监控量测方法.doc

5.5 隧道监控量测监控量测是信息化设计与施工的重要内容。通过施工现场的监控量测，为判断围岩稳定性，支护、衬砌可靠性，二次衬砌合理施作时间，以及修改施工方法、调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据，指导日常施工管理，确保施工安全和质量。隧道监控量测主要包括围岩及支护状态观察、拱顶下沉、周边位移及收敛、锚杆抗拔力、针对、级围岩段观测锚杆轴力、围岩与支护结构的接触应力、支护结构的应力状态量测、隧道内分段涌水量和水压、涌水含砂量与含泥量观察、地表水水位观察等监测项目。施工中的监控量测是施工安全的保障，在施工过程中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。监控量测工艺流程见下页“隧道监控量测工艺流程图”。1)监测量测内容、方法和仪器(1)地质和支护状况信息的观察观察记录工作面的工程地质与水文地质情况，作地质素描。观察开挖面附近初期支护状况，判断围岩、隧道的稳定性和初期支护的可靠性。由工区地质组进行，其它技术人员协助。范围：工作面及初期支护后的地段进行观察。监测仪器：地质罗盘仪等。(2)隧道洞口段、浅埋和偏压段地表沉降监测洞口段覆盖层薄，开挖后围岩难以自稳成拱，地表易沉陷，为了确保洞口浅埋段的施工安全，进行地表沉降监测。布点原则为：在级围岩且埋深小于40m的地段沿隧道轴向每隔510m布设。同时在横向依据实际情况，选定主断面，沿主断面布设测点，以了解地表沉降的横向影响范围。监测仪器为：精密水准仪，铟钢尺等。原施工设计现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统监测结果的综合评价量测结果的综合处理及反分析量测结果的形象化，具体化监测设计资料调研报送设计，监理单位结构安全稳定经济性判断经验类比理论分析甲方/规范要求等“围岩结构”体系动态及现态及现状分析说明，提交修正设计，施工建议反馈设计施工是否改变设计，施工方法新设计施工方法是调整设计参数，改变施工方法或辅助施工措施否A项量测的回归分析隧道监控量测工流程图(3)拱顶下沉及收敛量测拱顶下沉及净空变位收敛量测, 根据围岩类别、隧道尺寸和埋深等，沿隧道纵向在拱顶和墙中布设测点，测点间距一般级围岩为10m，级围岩为2030m，级围岩为50m。净空变位量测在开挖后尽早进行，初读数在开挖12小时内且在下一循环开挖前读取，采用无尺量测法。浅埋地段洞内外量测点布设在同一横断面内。拱顶下沉及收敛量测测点布置见下页 “拱顶下沉及收敛量测测点布置图”。(4)仰拱底部的监测级围岩开挖地段在底部设测点，每10m设一点与拱顶下沉量测点同断面布设、水准仪测量。(5)锚杆抗拔力量测锚杆拉拔是锚杆施工过程控制中质量检验的常规项目，可检验锚杆锚固效果和锚杆强度，每300根检查一组,每组做3根锚杆拉拔力检验；或根据实际情况及监理指令加设检验项目。监测仪器：电测锚杆、锚杆抗拔器等。(6)锚杆轴力量测锚杆轴力主要是量测锚杆的在不同时期的受力状况。方法：在软岩变形段及断层破碎带变形段各设置12组进行测试,每组设5根锚杆进行轴力测试。监测仪器：电测锚杆、锚杆轴力计等。(7)围岩压力及支护拱架应力量测主要量测围岩与初期支护结构之间的相互作用力及初支结构拱架主力筋受力情况，以此评价支护结构的受力状况及合理性。方法：在断层破碎带及其影响带（级围岩中进行）510m各设置断面，每断面上测点对称布置24个。同时初期支护的格栅主筋应力量测点与围岩与初期支护的接触应力点设置在同一断面上，对称布置，每断面布设1520测点。监测仪器：采用土压力盒、钢筋应力计及频率接收仪量测。拱顶下沉及收敛量测测点布置图(8)隧道涌水量及涌水含泥量与含砂量观察内容在隧道排水沟内每50200米设置一个涌水量监测点，对隧道涌水量进行测试和评估，以此指导隧道结构防水堵排对策，从而达到隧道结构防水的“限量排放”的目的。同时为了保证隧道排水系统的畅通，不定期的对隧道初期支护段涌水进行取样分析测试其含泥量和含砂量，根据其水质状况采取必要的堵排措施，防止排水导致隧道排水系统的堵塞和淤积现象发生。方法：涌水量采用三角形围堰法或浮标进行测试，而含泥量与含砂量则采用烘干后秤取重量法进行测试。(9)地表水力联系观察项目为确切了解隧道涌水排水对地表水系的影响，进一步弄清隧道排水与地表水的水力联系，为制定隧道堵排水方案提供依据，在隧道内发生大的涌水和突水时，则有必要对地表水系进行观察。主要设置的项目有相关区域内的井泉水位状况的观察。2)量测频率与结束标准(1)量测频率量测频率根据监测数据的变化情况而定，一般按“量测频率表”进行。量测频率表项目量测仪器设备量测时间间隔115天1630天13月3月以上围岩及支护状态观察目测、数码相机、地质罗盘等开挖面每次开挖后进行已施工地段喷混凝土、锚杆、钢架1次/天地表沉降精密水准仪，铟钢尺开挖面离量测面2B时，2次/天开挖面离量测面5B，1次/2天开挖面离量测面5B时，1次/周拱顶下沉水准仪，挂尺2次/天1次/2天12次/周2次/月周边收敛坑道收敛计同上围岩与支护间压力压力盒，频率接收仪1次/天1次/2天12次/周2次/月格栅主筋内力钢筋应力计，频率接收仪1次/天1次/2天12次/周2次/月结构混凝土裂缝观察读数显微镜，钢尺根据需要进行锚杆轴力锚杆轴力计根据需要进行其它根据实际情况和要求进行注：B为隧道开挖宽度(2)监测结束标准根据收敛速度判别：一般地段：收敛速度5mm/d时，围岩处于急剧变化状态，加强初期支护系统；收敛速度0.2mm/d时，围岩基本达到稳定。特殊地质地段：加强初期支护强度和刚度，严格控制过大变形。各量测项目持续到变形基本稳定后2周结束，断层破碎带地段位移长时间不能稳定时，延长量测时间并采取加强措施。(3)监测数据的统计分析与信息反馈工程监控量测作为施工组织的核心内容之一，置于动态管理体系之中，具体包括监测、数据的整理分析和信息反馈等几个主要方面。A)量测数据的整理、分析数据整理：把原始数据通过一定的方法，如大小顺序，用频率分布的形式把一组数据分布情况显示出来，进行数据的数字特征计算以及离群数据的取舍。回归分析和曲线拟合：时间（t）0时态散点示意图绘制量测数据的时态变化曲线图（即“时态散点图”所示）和距开挖面关系图。在取得足够的数据后，根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最大位移值或应力值，预测结构和建筑物的安全状况，防患于未然。还可通过插值法，在实测数据的基础上，采用函数近似的方法，求得符合测量规律而又未实测到的数据。B)建立监测管理等级基准建立监测变形管理等级标准，管理等级分三等，其等级划分及相应基准值见“变形管理等级标准表”。通过对监测结果的比较和分析来判定支护结构的稳定性和安全性，并指导施工。变形管理等级标准表管理等级管 理 位 移施工状态U0Un3正常施工Un3U02Un3加强支护U02Un3采取特殊措施注：U0 为实测变形值，Un允许变形值见“结构允许相对位移表”。Un的确定：Un的确定考虑围岩类别、隧道埋置深度等因素并结合现场条件选择。结构允许相对位移表（%）埋深围岩级别50m50300m300m500m拱脚水平相对静空变化值0.290.720.582.882.594.320.140.430.291.151.001.730.040.140.120.580.430.860.010.040.010.12拱脚水平相对静空变化值0.120.230.201.581.152.020.090.140.060.120.431.150.040.090.060.220.170.430.040.090.070.17注：硬岩取下限，软岩取上限。拱脚水平相对净空变化指两侧点间净空水平变化值与其距离之比；拱顶相对下沉指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比。墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化值乘以1.21.3后采用。C)建立快速信息反馈渠道为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，建立快速信息反馈平台。监控量测设置洞内和地表两个监测小组，每个小组的监测数据均由计算机管理，并与项目总工计算机通过局域网进行内部快速传递，从而作到每日监测结果的及时上报。如有变形超过管理标准，则由总工根据相关要求制定对策，通过调度命令直接传达到工区执行，并同时通过电话及其它方式通知监理及设计单位。周报、月报则通过书面形式上报项目总工，由项目部按期向施工监理、设计单位和业主单位提交监测报告，并附上相对应的测点位移或应力时态曲线图，和对施工情况进行评价并提出施工建议。D)监测信息反馈程序监控量测与信息反馈程序见下页“监控量测与信息反馈程序图”。E)信息反馈设计的主要内容施工方法变更的建议；施工工序的更改；预留变形量的修改或确认；设计参数的修改或确认；辅助施工措施的选择与变更；周边环境的影响评估及辅助施工措施建议。施工设计监控量测现场施工监