监控量测在不良地质隧道中的应用

1、监控量测在不良地质隧道中的应用项君1概述1.1 隧道开挖后，对已开挖裸露的围岩及时进行初期支护，对初期支护的受力进行监控量测。通过观测拱顶沉降与周边位移变化情况，掌握围岩和支护的变化信息并对量测数据运用概率论与数理统计学原理，通过数学公式计算进行分析评估，并预测出围岩以后的发展趋势，以达到以下目的：了解隧道围岩、支护变形情况，以便及时调整支护形式，保证开挖的稳定。依据量测数据的分析资料采取相应的支护措施和应急措施，保证施工安全。为二次衬砌施工提供依据 。2量测项目 监控量测可分为必测项目和选测项目两类。监测的主要范围是：区间结构物中线外缘两侧30m范围内的地下、地面建（构）筑物管线、地面及道路

2、。各项观测数据相互验证，确保监测结果的可靠性，为合理确定各项施工参数提供依据，达到反馈指导施工的目的，真正做到信息化施工。序号监控量测项目常用量测仪器备注1洞内、外观察现场观察、数码相机2拱顶下沉水准仪或全站仪3净空变化收敛计、全站仪4地表沉降水准仪或全站仪隧道浅埋段3.必测项目量测方法3.1 隧道的净空变化和拱顶下沉量测3.1.1 净空变化和拱顶下沉量测的方法主要分为有尺量测和无尺量测。有尺量测收敛值主要使用收敛计，通过量取隧道两侧预埋件之间的距离差来取得收敛值。拱顶下沉主要使用自动安平水准仪，通过量取隧道顶部的预埋件的高程差来取得拱顶下沉值。3.1.2 无尺量测主要是使用高精度带反射片测距

3、的全站仪，在需要观测的断面位置布置粘贴有反射片的预埋件。通过对拱顶位置反射片的观测，取得反射片中心位置的绝对高程，对比相邻两次观测值，得出隧道该断面位置的拱顶下沉值。使用仪器的对边测量程序，测出隧道两侧布设的反射片之间的距离，对比相邻两次观测值，得出隧道该断面位置的净空收敛值。3.2 隧道的净空变化和拱顶下沉测点布置3.2.1水平净空变化测线布置方法：当采用全断面开挖方式时,可设一条测线；当采用台阶法开挖时，可在拱腰和边墙部位各设一条测线。见图3.2.13.2.2水平净空变化、拱顶下沉量测必须在每次开挖后8h内且在下一循环开挖前读取初读数，最迟不得超过12h。3.2.3拱顶下沉量测应与水平净空

4、变化量测在同一量测断面内进行。当地质条件复杂,下沉量或偏压明显时,除量测拱顶下沉外,尚应量测拱腰下沉及基底隆起量。3.2.4在避免被爆破作业破坏的前提下，测点应尽可能靠近工作面埋设，一般距离为0.52m，并且应牢固可靠，易于保护、识别，量测断面用红油漆标识。拱顶下沉量测后视点必须埋设在稳定岩面上,并和洞、内外水准点建立联系。图3.2.13.2.5 观测频率见表3.2.5表3.2.5 量测频率表位移速度（mm/d）量测断面距开挖工作面的距离量测频率51B2次/d15（12）B1次/d0.51（25）B1次/23d0.20.5（25）B1次/3d0.25B1次/7d注：B表示隧道开挖宽度3.3地表

5、下沉量测3.3.1地表下沉采用水准仪、塔尺量测。3.3.2测试精度1mm。3.3.3地表下沉量测必须在隧道开挖之前进行。3.3.4浅埋隧道（H02b，H0隧道埋深，b隧道最大开挖宽度）断面布置与洞内水平净空变化、拱顶下沉在同一横断面内；当地表有建筑物时，应在建筑物周围增设下沉测点。3.3.4测点按普通水准点埋设，横断面方向在隧道中心及两侧间距离25m施设下沉测点，每断面施设711个测点，监测范围在隧道开挖影响范围以外。（隧道开挖影响范围计算公式：D=B+2htan(45-/2)，D 开挖影响范围；B隧道开挖宽度；h隧道开挖高度；围岩内摩擦角）；3.3.5地表下沉量测在开挖面前方隧道埋置深度与隧

6、道开挖高度之和处开始，直到衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。3.3.6地表下沉量测频率与拱顶下沉和净空变化的量测频率相同4.量测结束标准各项量测作业均应持续到变形基本稳定后，在以1次/7d的量测频率测2-3周后结束，对净空收敛和拱顶下沉变形基本稳定时变形速率0.2mm/d。对于膨胀性围岩和挤压性围岩，位移长期没有减缓趋势时，应适当延长量测时间，当位移速率1 mm/d时方可结束。5监控分析结果反馈与应用5.1围岩的稳定性应根据量测结果综合判定：(1)根据位移值确定,初期支护达到基本稳定的条件:实测最大位移值或回归预测最大位移值应不大于表5.2、表5.3所列极限相对位移值的2/3，并按表5.1进行

7、变形管理。（2）根据位移变化速度确定。当净空变化速度持续大于1.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护系统；当隧道净空收敛值的速度明显下降，收敛量已达总收敛量的80%90%，且净空变化速度小于0.2mm/d时(隧道经验认为水平收敛速度小于0.2mm/d或拱顶位移速度小于0.15mm/d)时，围岩达到基本稳定，此时可进行二次衬砌；在浅埋地段，及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用其它指标判别。（3）根据围岩位移时态曲线的形态来判别：当围岩位移速度不断下降时（du2/d2t0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。（4）监控量测的分析结果和建议必须第一时间反馈给项目分部总工程师

8、，以便及时指导施工，当量测表明存在塌方、突水突泥等可能时，应及时报项目部总工程师。表5.1 变形管理等级管理等级管理位移（mm）施工状态UU0/3应采取特殊措施注：U实测位移值；U0最大允许位移值。表5.2 单线隧道初期支护极限相对位移(%)围岩级别埋深（m）5050-300300-500拱脚水平相对净空变化值0.200.600.100.500.400.700.601.500.200.700.502.602.403.500.301.000.803.503.005.00拱顶相对下沉0.010.050.040.080.010.040.030.110.100.250.030.070.060.150.

9、100.600.060.120.100.600.501.20注：1.硬岩取较小值，软岩取较大值；2.拱脚水平相对净空变化指两拱脚测点间水平净空变化值与其距离之比；拱顶相对下沉是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；3.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极限值乘以1.21.3后采用。表5.3 双线隧道初期支护极限相对位移（%）围岩级别埋深（m）5050-300300-500拱脚水平相对净空变化值0.010.030.010.080.030.100.080.400.300.600.100.300.200.800.701.200.200.500.402.001.803.0

10、0拱顶相对下沉0.030.060.050.120.030.060.040.150.120.300.060.100.080.400.300.800.080.160.141.100.801.40注：1.硬岩取较小值，软岩取较大值；2.拱脚水平相对净空变化指两拱脚测点间水平净空变化值与其距离之比；拱顶相对下沉是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；3.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极限值乘以1.11.2后采用。6.小结（1）不良地质隧道工程施工难度较大，对于管线及周边楼房等重要建（构）筑物右一定影响。因此，须有针对性地对监测重点进行及时观测，及时反馈，同步甚至超前指导施工，起到施工监测与施工的互动，并预测施工对环境的影响。（2）施工监测是隧道施工的眼睛，在整个工程中举足轻重，施工安全极为重要。应当在施工、监测过程中汲取其他标段的经验，避免不必要的施工盲点。（3）施工过程中根据施工现场揭露的地层条件，及前期监测的资料进行理论计算也是施工监测过程