龙山茨岩塘至永顺公路隧道监控量测技术实施方案.doc

湖南省湘西自治州龙山茨岩塘至永顺公路改建工程 隧道施工监控量测技术实施方案湖南省湘西自治州龙山茨岩塘至永顺公路改建工程隧道施工监控量测技术实施方案长沙理工大学二九年四月长沙理工大学 13 目 录1 项目概况11.1 石家垭隧道11.2 铁路坡隧道11.3 凉亭坳隧道11.4 大干溪隧道22 编制依据23 监控量测项目23.1 地质观察和支护描述33.2 隧道收敛位移量测33.3 锚杆轴力量测43.4 地表下沉量测53.5 围岩内部位移量测53.6 围岩压力量测63.7 钢支撑内力量测63.8 衬砌内力量测73.9 围岩弹性波测试73.10 爆破震动测试73.11 地质超前预报84 量测监测频率85 量测断面数量及经费预算96 监控量测保障工作116.1 组织管理与质量保证体系116.2 拟投入的主要设备116.3 进度安排126.4 提交成果126.5 质量管理13湖南省湘西自治州龙山茨岩塘至永顺公路改建工程隧道施工监控量测技术实施方案1 项目概况受龙山茨岩塘至永顺公路建设有限公司委托，长沙理工大学对石家垭隧道、铁路坡隧道、凉亭坳隧道、大干溪隧道进行施工监控量测技术研究。隧道设计技术标准为：（1）设计行车速度：40km/h（2）隧道主洞建筑限界净宽：0.75+0.25+23.5+0.25+0.75=9.0m（3）隧道主洞建筑限界净高：5.0m（4）路基宽：8.5m1.1 石家垭隧道石家垭隧道位于龙山县茨岩塘镇附近，进口桩号为K3+210，出口桩号为K3+670，长为460m，隧道位于R=600m的圆曲线上，纵坡为人字坡（+3%，-2.9%）的竖曲线上，进出口均设置了明洞，隧道茨岩端采用端墙式洞门，永顺端采用削竹式洞门。1.2 铁路坡隧道铁路坡隧道位于龙山县红岩镇的铁路坡山田家沟至姚山村段，进口桩号为K23+515，出口桩号为K24+630，长为1115m，隧道位于R=600m的圆曲线+直线+R=400m的圆曲线上，纵坡为+1.9%的上坡，横向最大超高为2%，进出口均设置了明洞，隧道茨岩端采用削竹式洞门，永顺端采用台阶式洞门。1.3 凉亭坳隧道凉亭坳隧道位于龙山县与永顺县分界地段段，进口桩号为K40+955，出口桩号为K41+660，长为665m，隧道位于直线段上，纵坡为-2.97%的下坡，进出口均设置了明洞，隧道茨岩端采用削竹式洞门，永顺端采用削竹式洞门。1.4 大干溪隧道大干溪隧道位于永顺县大干溪村的张古老山，进口桩号为K55+119，出口桩号为K55+767，长为648m，隧道位于直线段+R=600m的圆曲线+直线上，纵坡为-2.927%的下坡，进出口均设置了明洞，隧道茨岩端采用削竹式洞门，永顺端采用端墙式洞门。2 编制依据编制的隧道施工监控量测方案按照中华人民共和国国家标准和交通部颁布的有关现行标准、规范、规程、定额，办法，示例等文件和规定进行编制。在项目实施过程中使用（但不限于）下述标准或规范及资料： （1） 公路工程技术标准 JTG B012003（2） 公路勘测规范 JTJ 06199（3） 公路隧道设计规范 JTG D702004（4） 公路隧道通风照明设计规范 JTJ026.11999（5） 公路隧道施工技术规范 JTJ04294（6） 公路工程抗震设计规范 JTJ00489（7） 公路工程地质勘查规范 JTJ06498（8） 锚杆喷射混凝土支护技术规范 GB500862001（9） 地下工程防水技术规范 GB501082001（10） 混凝土结构设计规范 GB500102002（11）龙山茨岩塘至永顺公路石家垭隧道、铁路坡隧道、凉亭坳隧道、大干溪隧道设计技术文件和图纸（12）施工单位的施工方案、进度计划及有关技术图纸3 监控量测项目根据前述编制依据，结合隧道工程地质条件的具体情况，监测项目见表1。表1隧道监控量测项目表编号项目名称仪器设备断面布置1地表下沉水准仪、塔尺每断面25米一个点2拱顶下沉水准仪、钢卷尺每断面3个测点3周边位移收敛计每断面3对测点4围岩内部位移多点位移计每断面3个测点5锚杆轴力钢筋计每断面5个测孔6围岩压力压力盒每断面5个测点7钢支撑内力钢筋计每断面57个传感器8支护衬砌内力钢筋计、混凝土应变计每断面57个传感器9围岩弹性波测试超声波仪、数据处理软件每断面35对测孔。10爆破震动测试测震仪、数据处理软件每次4个测点11地质观察和支护描述地质罗盘、相机等每进尺后进行12地质超前预报地质雷达、数据处理软件每10米1次3.1 地质观察和支护描述在开挖后及初期支护后进行观察并描述隧道围岩地质、地下水情况、初期支护情况。它与隧道施工进展同步进行的，是隧道设计和施工过程中不可缺少的一项重要地质详勘工作，是围岩工程地质特性和支护措施的合理性的最直观、最简单、最经济的描述和评价，按每3m布设一个断面。主要仪器：地质罗盘、照相机等。3.2 隧道收敛位移量测各测点在避免爆破作业破坏测点的前提下，尽可能靠近工作面埋设，一般为 0.52m，并在下一次爆破循环前获得初始读数。初读数应在开挖后12h内读取，最迟不超过24h ，而且在下一循环开挖前，完成初期变形值的读数。 在开挖后的洞壁上及时安设测点，用收敛计（如图1）量测两测点间的距离，按每30m布设一个断面，每断面3个测点，相应量测的基线就有3 条，如图2。通过已知的高程水准点，用悬吊钢尺和水准仪测出测点高程，如图3。拱顶下沉每断面3个测点，与周边位移布设在同一断面上，以便使两项测试结果能够相互验证，协同分析与应用。图1 收敛计 图2 周边位移测线布置 图3 拱顶下沉量测3.3 锚杆轴力量测按、围岩每级围岩每10m布设一个断面，在每一监测断面一般布置35根锚杆，每一量测锚杆的钻孔内设测点3个。具体的布置形式为在拱顶中央1个，在拱基线上（或拱基线上1.5m处）左右各设一个，在两侧墙施工底线板上1.5m处各设一个，如图4。主要仪器为钢筋应力计，如图5。图4 量测锚杆的布置形式图5 锚杆内力量测及钢筋应力计3.4 地表下沉量测一般采用水平仪进行量测，其量测精度为1mm，根据图纸要求进行地表沉降量测，在施工过程中可能产生地表塌陷之处设置观测点，地表下沉观测点按普通水准基点埋设，并在预计破裂面以外 34倍洞径处设水准基点，作为各观测点高程测量的基准。按每洞口处布设12个观测断面，如图6所示。图6 地表下沉量测测点布置示意图3.5 围岩内部位移量测围岩内变形量测的设备，主要使用位移计（如图7），它可量测隧道不同深度处围岩位移量。图7 机械式位移计量测断面应设在有代表性的地质地段，按、围岩每级围岩布设一个断面。每一量测断面应布设3或5个测点，如图8。图8 位移计布置示意图3.6 围岩压力量测监控量测断面在较差围岩或代表性地段选择断面，按、围岩每级围岩布设一个断面，每断面选择有代表性的位置进行测点布置（如图9）， 均要在安装钢拱架时将土压力盒按设计位置安设于岩壁与钢拱架之间（如图10）。 图9 围岩压力测点布置示意图 图10 围岩压力量测3.7 钢支撑内力量测量测断面应设在有代表性的地质地段，按、围岩每级围岩布设一个断面，每个断面一般设置5个测点位置。测点位置与前几项同。钢架受力的量测工作，应与围岩内空变形的量测工作同步进行，量测频率可参照围岩内空变形的量测时间间隔进行。3.8 衬砌内力量测二次衬砌内部应力量测通常包含应力量测和应变量测，按、围岩每级围岩布设一个断面。通常采用钢筋计、混凝土应变计和压力盒等测试仪器进行量测，如图11。图11 二次衬砌内部应力量测3.9 围岩弹性波测试围岩松弛范围量测采用弹性波法，确定岩土介质和结构的力学特征，了解其内部缺陷。按、围岩每级围岩布设一个断面，每一个断面布设3个测孔，如图12所示，钻孔深度大于锚杆长度，钻孔内每隔0.20.5米测试一个点。常用超声波仪进行测试。图12 围岩声波测试3.10 爆破震动测试根据测到的震动波形，确定当次爆破震动峰值速度及其对应的主频率，结合地质和支护状况的观测，定出围岩质点震动速度的安全控制值，控制爆破的最大一段药量。隧道开挖遇到不同围岩时，需作25次试验爆破，每炮必测，密切监测爆破震动的同时，当隧道向前掘进一段距离，测出震动随距离的衰减趋势时，利用回归分析方法及时寻求震动峰值速度随比例药量的衰减规律，绘制震动峰值速度随比例药量的衰减曲线，结合地质和支护状况的观察，以及围岩声波测试结果，定出质点震动速度的安全控制值，优化爆破参数。爆破震动测试传感器布置，如图13。图13 爆破震动测试3.11 地质超前预报地质雷达是利用电磁波在不同介质中传播速度不同，传播时间也不同。按每10m测一次，全长范围内进行测试。当开挖面前方有断层或破碎带等时，将产生相应的信号异常，如图14两线间信号。 图14 地质雷达检测信号4 量测监测频率量测监测频率如表2。表2 监控量测项目及频率表序号项 目 名 称量测间隔时间115日16日1月13月3个月以后1地质观察与支护描述每次爆破后进行2周边位移12次/日1次/2日12次/周13次/月3拱顶下沉12次/日1次/2日12次/周13次/月4锚杆内力1次/日1次/2日12次/周13次/月5地表下沉开挖面距量测断面的距离DD1B时，12次/日 1BD2B时，1次/日2BD5B，1次/2日 D5B时，1次/周6围岩体内位移12次/日1次/2日12次/周13次/月7围岩压力12次/日1次/2日12次/周13次/月8钢支撑内力12次/日1次/2日12次/周13次/月9支护衬砌内力12次/日1次/2日12次/周13次/月10围岩弹性波测试根据围岩条件进行11爆破震动测试根据围岩条件进行12锚杆拉拔力根据锚杆批次等进行B 表示隧道开挖宽度5 量测断面数量及经费预算隧道量测断面数量及经费预算如表3、表4。表3 隧道量测断面数量及经费预算表编号项目名称单位数量单价（元）总价（元）石家垭铁路坡凉亭坳大干溪一现场测试费用1地表下沉断面22222200176002拱顶下沉断面1637222113501296003周边位移断面16372221450432004围岩内部位移断面22222200176005围岩压力断面22222200176006钢支撑内力断面22222200176007支护衬砌内力断面22222200176008围岩弹性波测试断面22223200256009爆破震动测试次9999320011520010地质观察和支护描述断面160370220210807680011地质超前预报次235633325200748800二其他费用1840001司机工资1人18月2000360002保险费5人2年80080003通讯费5人18月200180004差旅费500005工地食宿5人18月80072000三办公费用450001电脑台35000150002打印机台1200020003资料出版费80004其他20000四现场交通费用2190001工作车辆折旧费1080002燃油及维修费1000003车辆保险费11000一至四项合计1675200五税金5.6%93811总 计1769011表4 现场测试费用单价分析详表（含管理费、人工费）编号项目名称单位费用组成（元）单价总计（元）仪器购置或使用仪器安装数据采集数据分析1地表下沉断面400200500110022002拱顶下沉断面35020020060013503周边位移断面100501002004504围岩内部位移断面140020020040022005锚杆轴力根200020020080032006围岩压力断面130020010060022007钢支撑内力断面130020010060022008支护衬砌内力断面130020010060022009围岩弹性波测试断面60060010001000320010爆破震动测试次12005005001000320011地质观察和支护描述断面0030508012地质超前预报次220001000200052006 监控量测保障工作6.1 组织管理与质量保证体系监测人员4人，司机1人。（1）量测人员相对固定； （2）仪器的管理采取专人保管，专人负责；（3）量测设备，传感器等各种器件在使用前均经检查校准合格后方可投入使用；（4）各量测项目在监测过程中必须严格遵守相应的监测项目实施细则； （5）量测数据均经现场检查、室内复核后方可上报； （6）量测数据的存储计算管理均采用计算机系统进行；（7）现场量测的测点埋设、数据采集。围岩及相关信息、采用专门表格记录，全部实行表格化管理，表格签署齐备，责任落实到每一个人。6.2 拟投入的主要设备拟投入的主要设备如表4。表4 主要设备序号设 备数量备注1精密水准仪1台2周边收敛仪2台3频率计2台4压力盒多台5钢筋计多台6应变计多台7多点位移计多台8超声波仪1台9爆破震动测试仪4台10地质雷达1台11照相机1台12地质罗盘4台13电脑3台14打印机1台15汽车1辆工地交通6.3 进度安排根据项目段隧道的实际施工情况，满足量测技术的规范要求，并结合业主的需要，制定隧道监控量测工作进度计划，工作总体安排按以下三个阶段进行：（1）合同签订一周以内，组织人员， 量测仪器、设备、加工元件进场； （2）根据工程进度进行现场测点布设、埋设传感器、数据采集，根据要求认真编写监控量测中间报告。按月提交监控量测阶段报告成果，根据工程需要提交异常报告或预警报告； （3）进行工作总结并提交监控量测总报告