广南高速天-雄关隧道K4+975

广南高速公路天雄关隧道右线 K4 975 断面监控量测选测项报告 重庆公路设计研究院工程质量检测中心 第 1 页 广南高速公路天雄关隧道 监控量测选测项目报告监控量测选测项目报告 K4 975K4 975 断面断面 报告编写人 蔡文波 报告复核人 张清永 重庆公路设计研究院工程质量检测中心 2010 年 7 月 10 日 广南高速公路天雄关隧道右线 K4 975 断面监控量测选测项报告 重庆公路设计研究院工程质量检测中心 第 2 页 GN2GN2 合同段天雄关隧道监控量测选测项目报告合同段天雄关隧道监控量测选测项目报告 一 隧道监控量测的目的和意义一 隧道监控量测的目的和意义 在隧道施工过程中 对围岩及支护结构的荷载 位移量测 监测围岩的自 承能力和变形 以便最大限度地利用围岩自承能力 并利用掌子面附近的量测 资料和已施作初期支护隧道的量测资料 对围岩及隧道支护结构当前的和最终 的稳定性进行分析 并据之对设计和施工安全进行动态判断 隧道施工期间进行的监控量测是在隧道开挖过程中 使用各种量测仪表和 工具对围岩变化情况和支护结构的工作状态进行量测 及时提供围岩的稳定程 度和结构可靠性的安全信息 预见事故和险情 作为调整和修改支护设计的依 据 并在复合式衬砌中 依据量测结果确定二次衬砌的施作时间 进而实现隧 道工程的信息化设计 可以避免由于缺乏隧道施工监控量测数据和结果分析而 造成施工与支护等工作安排的盲目性 尽量降低工程造价 争取时间 保证在 计划工期内圆满但是完成隧道施工任务 据此 监控量测应达到以下目的 1 客观真实地全面把握隧道工程质量 掌握隧道工程各主体部分的关键性 指标 确保项目能按照预定的要求完成 2 通过监控量测 了解隧道各施工阶段地层与支护结构的动态变化 明确 工程施工对地层的影响程度以及可能产生失稳的薄弱环节 把握施工过程中结 构所处的安全状态 3 用现场实测的结果弥补理论分析的不足 并把监控量测结果反馈到设计 和施工中 在施工过程中 及时掌握地层和支护结构的变位和受力信息 以便 采取相应的施工技术措施 比如改变施工方法 确定临时支护的拆除时机及二 次衬砌施作时机 调整开挖步序 修正支护参数等 以避免出现施工事故 4 修改工程设计 监控量测除了表明工程的质量状况外 研究监控量测工 程状况的累积记录 有助于对工程设计进行修改 并通过观测数据与数值分析 及模型试验中预测的工程特性指标的比较 了解设计的合理程度 广南高速公路天雄关隧道右线 K4 975 断面监控量测选测项报告 重庆公路设计研究院工程质量检测中心 第 3 页 总之 监控是量测的目的 而量测是监控的手段 对隧道施工进行监控量 测使隧道的设计与施工运作纳入科学的动态管理中 使工程始终处于良好的运 行状态 确保隧道施工的安全和工程建设质量 使隧道工程达到经济 合理和 可靠的目的 二 隧道概况二 隧道概况 天雄关隧道进口端位于广元市元坝区昭化镇天雄关村五组 出口位于昭化 镇战胜坝村二组 隧道交通条件较好 一乡村公路可直接进洞口坡脚处 距宝 轮 昭化二级公路约 1KM 左线起止桩号 ZK4 910 ZK6 551 设计长度 1601m 其中 级 181m 级 1420m 右线起止桩号 K4 874 K6 486 设计长度 1612m 其中 级 185m 级 1427m 本隧道为上下行双车道分离式隧道 设计时速为 80KM H 净空为 10 25m 5m 以新奥法的施工原理进行设计 复合式衬砌类型 隧道经过范围内出露地层岩性主要有 中生界侏罗系中统莲花口组粉砂质 泥岩 粉砂岩 细砂岩 砾岩不等厚互层组成 岩石受到地质风化作用和地质 构造的影响 岩体破碎 节理发育 多以顺层剪节理性质的构造裂隙出露 岩层 软硬不均 自稳性差 风化强烈 在局部固结程度较低的岩石在开挖过程中极 易坍塌 中等富水区 地下水较发育 对隧道安全施工影响较大 隧道最大埋深为 155m 埋深不大 且场地地质构造简单 隧道围岩以粉砂 质泥岩为主 富水性及透水性均较差 隧道开挖地下水活动主要为浸润状 滴 水 淋雨状为主 三 监控量测三 监控量测实施方案实施方案 1 1 钢支撑及应力量测 钢支撑及应力量测 钢支撑应力量测目的 了解钢支撑应力的大小 为钢支撑选型和设计提供依据 根据钢支撑的受力状况 判断围岩和支护结构的稳定性 了解钢支撑的实际状况 保证隧道的施工安全 广南高速公路天雄关隧道右线 K4 975 断面监控量测选测项报告 重庆公路设计研究院工程质量检测中心 第 4 页 图 3 1 钢支撑布置图 量测断面的布置与元件埋设 量测断面的选取与其他测试布置在同一断面 每一横断面布设 5 个点 须 5 对测力计 表面应变计为 5 对或钢筋应力计 5 对 分别在拱顶 1 对 拱腰 2 对 拱脚 2 对 布置详图 3 1 现场安装见图 3 2 广南高速公路天雄关隧道右线 K4 975 断面监控量测选测项报告 重庆公路设计研究院工程质量检测中心 第 5 页 图 3 2 钢支撑现场安装图 2 2 围岩压力量测 围岩压力量测 量测的目的 压力量测 通常情况下是指围岩与支护或喷层与二次衬砌混凝土间的接触 压力的测试 其目的是 了解围岩压力的量值及分布状态 判断围岩和支护的稳定性 分析二次衬砌的稳定性和安全度 压力盒的布置 量测断面的选与其他测试布置在同一断面 每个横断面上安设 5 个压力盒 分别在拱顶 1 个 拱腰 2 个 边墙 2 个 根据围岩及支护情况 选择围岩压力 广南高速公路天雄关隧道右线 K4 975 断面监控量测选测项报告 重庆公路设计研究院工程质量检测中心 第 6 页 量测 或支护层间量测 布置详见图 3 3 现场安装见图 3 4 压力盒 围岩压力 衬砌应力量测断面示意图 A 隧道中线 A大样图 二次衬砌 初期支护 防水层 围岩 图 3 3 围岩压力量测断面示意图 图 3 4 围岩压力现场安装图 3 3 量测频率 量测频率 根据 公路隧道施工技术规范 JTJ042 94 要求 按表 3 1 频率进行监 测 广南高速公路天雄关隧道右线 K4 975 断面监控量测选测项报告 重庆公路设计研究院工程质量检测中心 第 7 页 表 3 1 监控量测频率一览表 量测频率 编号项目 1 15 天16d 月1 3 月3 月以上 1 钢支撑应力量测1 2 次 d1 次 2d1 2 次 周1 3 次 月 2 围岩压力1 2 次 d1 次 2d1 2 次 周1 3 次 月 4 4 初期支护内力量测管理基准及信息反馈 初期支护内力量测管理基准及信息反馈 初期支护内力量测主要是钢支撑和格栅拱架量测 其管理基准一般按钢 材强度控制 具体见表 3 2 表表 3 23 2 初期支护内力量测管理基准表初期支护内力量测管理基准表 钢筋种类屈服强度 MPa 抗拉极限强度 MPa 抗拉或抗压设计强度 MPa Q235240380260 20MnSi340520360 初期支护内力量测主要是钢支撑和格栅拱架应力量测 一般对内缘和外缘 应力进行量测 在获得了钢支撑和格栅拱架内缘和外缘的应力后 可以按钢材 的容许应力对已施工区段钢支撑支护的安全性进行评判 具体流程见图 3 5 图图 3 53 5 初期支护内力信息反馈初期支护内力信息反馈 施工采取技术措施施工监测初期支护内力资料分析 与基准值比较调整施工参数 是否安全 是否 广南高速公路天雄关隧道右线 K4 975 断面监控量测选测项报告 重庆公路设计研究院工程质量检测中心 第 8 页 四 监控量测实施及数据分析四 监控量测实施及数据分析 1 1 量测时态曲线图及数据数据分析 量测时态曲线图及数据数据分析 K4 975K4 975 量测断面量测断面 围岩压力围岩压力 说明 说明 1 1 围岩压力随时间的增长 变化曲线呈 上升 平缓 的特征 即在开 挖完成及支护初期 围岩应力释放较快 压力变化快速增加 该阶段主要是形 变应力的释放 此后随着初期支护的约束作用的加强及围岩内部应力的调整和 重分布 围岩与初期支护共同发挥承载能力并逐渐达到应力平衡 反映在应力 时间曲线上就是 曲线缓慢上升 后逐渐稳定 广南高速公路天雄关隧道右线 K4 975 断面监控量测选测项报告 重庆公路设计研究院工程质量检测中心 第 9 页 钢支撑内 内 应力钢支撑内 内 应力 钢支撑内 外 应力钢支撑内 外 应力 说明 说明 1 从上图可以看出 钢支撑受力在前期发展较快 说明钢支撑的存在及 时约束了围岩的松弛与塑性区的扩大 2 在后期钢支撑的受力逐渐趋势平衡 表明钢支撑设计荷载能满足要求 其值在钢支撑设计允许范围内 该结构是偏 于安全的 广南高速公路天雄关隧道右线 K4 975 断面监控量测选测项报告 重庆公路设计研究院工程质量检测中心 第 10 页 二次衬砌混凝土内 内测 内力二次衬砌混凝土内 内测 内力 二次衬砌混凝土内 外测 内力二次衬砌混凝土内 外测 内力 说明 说明 该断面二衬混凝土内力前期发展较快 说明二次