上下分离式小净距隧道监控量测方案

1、.下布隧道监控量测方案一、工程概况下布隧道位于四会市城中区下布村，设计为上下分离的小净距隧道，隧道大致呈近东西向展布，其中隧道左幅起讫桩号为ZK39+135-ZK39+500(全长365m)，右幅起讫桩号为YK39+075-YK39+395(全长420m)，隧道最大埋深约65m。隧道左线进、出口均采用端墙式洞门，右线进口采用削竹式洞门，出口采用端墙式洞门。隧道左线平面位于R=2700m的曲线上，纵断面设坡率为1.01的单向坡；隧道右线平面位于R3450m的曲线上，纵断面设坡路率为0.9的单向坡。隧址区地貌单元为低山丘区。隧道进口处山坡较陡，地面自然坡度为30°至35°，地面

2、高程一般在21.0m，出口处为山坡稍缓，自然地面坡度为18°至25°，出口前方亦为山间凹地；隧道所穿越山脊的最高处标高为133.7m，山体表面植被很发育。下布隧道围岩类别表（表1）左线隧道右线隧道围岩级别别里程长度m围岩级别里程长度mZK39+135-ZK+39+15823YK39+075-YK+39+13156ZK39+158-ZK+39+17012YK39+131-YK+39+15120ZK39+170-ZK+39+20030YK39+151-YK+39+21362ZK39+200-ZK+39+24848YK39+213-YK+39+24633ZK39+248-ZK+3

3、9+28335YK39+246-YK+39+438192ZK39+283-ZK+39+33249YK39+438-YK+39+47032ZK39+332-ZK+39+42189YK39+470-YK+39+49525ZK39+421-ZK+39+44928ZK39+449-ZK+39+50051二、编制依据1、二广高速公路怀集至三水段第十合同段施工设计图纸。2、广贺司200794号文“关于发布怀集至四会段隧道、高边坡第三方监测大纲的通知”。3、公路隧道施工规范（JTJ042-94）三、适用范围本监控量测方案适用于二广高速公路怀集至三水段第十标段下布隧道监控量测作业。四、监控量测项目、仪器本隧道

4、的监控量测主要项目包括：地表沉降观测、拱顶下沉量测、周边收敛量测、围岩地质和支护描述及超前地质预报。量测项目及内容见表2量测项目及内容表 表2序号量测主要项目量测仪器主 要 内 容1地表沉降观测B20水准仪水准尺监视地表下沉值，了解围岩变形情况，判断隧道稳定性2拱顶下沉量测B20水准仪、挂钩、钢尺，水准尺监视拱顶下陷值，了解断面变化情况，判断拱顶的稳定性，防止塌方。3周边收敛量测JSS30A收敛计根据收敛情况判断：1.围岩稳定性；2.支护设计和施工方法的合理性；3.模筑混凝土衬砌。4围岩地质和支护描述地质罗盘及规尺1.开挖面围岩自稳性；2.岩质破碎带、褶皱节理等情况；3.核对围岩级别及风化变质

5、情况；4.地下水情况；5.支护变形开裂情况；6.洞口浅埋地表沉陷情况。5地质超前预报TSP202、级围岩估计前方有断裂破碎带或溶洞等不良地质五、监控量测目的由于岩土工程的复杂性和特殊性,在隧道施工过程中一般需要根据施工过程中洞内外地质调查、洞内观察、现场监控量测及岩土物理试验等施工反馈信息，进一步分析确定确定围岩的物理力学参数，以修改和最终确定隧道施工方法和支护方式，以确保洞室周边岩体的稳定以及支护结构的安全。六、监控量测管理6.1、隧道现场监控量测由项目总工孙红强任组长，工程技术部赵祥虎、赵永安、钟敏达、质检部万德新为成员，组成量测组。量测组在项目总工的领导下进行测点埋设、日常量测和数据的处

6、理工作，并及时进行信息反馈报告监理工程师和业主。6.2、应列入竣工资料文件的量测资料6.2.1、实际测点布置图；6.2.2、量测记录汇总及各种关系曲线；6.2.2、经量测变更设计和改变施工方法地段的信息反馈记录。6.3、监控量测流程6.3.1、对量测工作必须认真负责，并有吃苦耐劳和有敬业思想良好素质；6.3.2、在总工指导下，负责测点的埋设和日常的量测工作，并做好量测记录；6.3.3、负责测元件的准备、工地零星加工和量测仪表的保养工作。监控量测的流程见图1所示： 附图1 监控量测流程图七、地表下沉监控量测在V级围岩地段当隧道埋置深度小于39米、在IV级围岩地段当隧道埋置深度小于19米时属于浅埋

7、隧道,这种情况下，必须按要求进行地表变形观测，观测断面纵向间距约2030米，每端洞口至少设置一个观测断面。在观测前必须进行仪器校正、观测点及基点的设置工作，在观测过程中必须做好数据整理和分析工作，为洞室施工提供依据。7.1监控量测断面设置在下布隧道左、右线4个洞口各设置3个监控量测断面：左线进口： ZK39+150,ZK39+160，ZK39+170左线出口：ZK39+482,ZK39+462,ZK39+442右线进口：YK39+095,YK39+115, YK39+130右线出口：YK39+487,YK39+477,YK39+472地表沉降量测测点见图2 监控点布置图21洞开及浅埋段监控点布

8、置图27.2 监测频率地表下沉测监测频率表3开挖面前>30m开挖面前后<30m开挖面后30-80m开挖面后>80m1次/2天2次/1天1次/2天1次/7天7.3 测量方法：用全站仪将同一断面的测点布置在一条直线上，采用B20水准仪测量地表沉降。在偏压段增加地表横向位移的测量。地表下沉量测应在隧道尚未开挖前进行，借已获得开挖过程中的全部曲线。7.4 监测精度监测精度：0.1mm。7.5 量测数据整理7.5.1 绘制每一横断面沉降槽随时间的变化曲线图；7.5.2 绘制每一横断面最大沉降量随时间变化曲线图；7.5.3 绘制每一横断面最大沉降量与开挖面距离关系图；7.5.4 对横断面

9、沉降槽垂直位移进行回归分析；7.5.5 对纵断面沉降槽垂直位移进行回归分析；7.5.6 根据隧道顶部地表沉降及拱顶沉降值对土体内部垂直位移进行回归分析；7.5.7 根据回归分析数据求出每一断面沉降稳定值；7.5.8 根据回归分析数据分析出土体的内摩擦角及内聚力。7.6 注意事项7.6.1 施工前做好监测准备工作：设置测点，引入高程点，配置所需的人员及仪器。7.6.2 在布置测点时应在位移量较大的地段将测点布置密一点。7.6.3 地表量测与洞内各项量测应同步进行，以利于资料的分析。7.6.4 量测数据及分析结果全部纳入竣工资料，备查。八、拱顶下沉、水平收敛量测测点埋设在侧壁导坑开挖后及时埋设，拱

10、顶下沉、收敛量测初读数宜早，采集第一次数据。8.1断面间距、测点布置8.1.1拱顶下沉、周边位移测点设在同一断面，测断面间距、测线布置见图3和表4。图3 拱顶下沉、水平收敛量测测线布置图量测断面间距和每断面测线数量 表4围岩级别断面间距（m）每断面测线数量10-206条测线10-306条测线10-504条测线10-404条测线8.1.2量测断面布置如下：1、下布隧道左线量测断面布置（表5）表5围岩级别序号监测断面里程桩号1K39+1532K39+1633K39+1904K39+2205K39+2706K39+3037K39+3528K39+3929K39+43610K39+46011K39+4

11、752、下布隧道右线量测断面布置（表6）表6围岩级别序号监测断面里程桩号1K39+0952K39+1153K39+1304K39+1415K39+1706K39+2007K39+2288K39+2769K39+32610K39+37611K39+42612K39+45313K39+4808.2 测量方法：8.2.1 水平收敛量测1、测点埋设：喷锚支护施作后，用风枪凿40mm、深200mm的孔，先用1：1水泥砂浆灌满后再插入测点固定杆，尽量使同一基线两测点的固定方向在同一直线上，等砂浆凝固后，即可进行量测工作。2、量测方法：采用JSS30A隧道收敛计监测。该机采用大张力自锁紧摇柄加载系统，并在结

12、构上进行了一系列性能提升设计，具有很高的量测精度，特别适用于大跨度隧道的变形监测。8.2.2 拱顶下沉量测1、测点埋设：拱顶位移量测的测点用风枪打眼埋设好固定杆，并在外露杆头设挂钩。测点的大小要适中。支护结构施工时要注意保护测点，不得掩埋，以保证数据不中断。2、量测方法：采用水准仪测量拱顶下沉，精度可达0.01mm。见图4拱顶下沉量测示意图。图4 拱顶下沉量测示意图8.3 监控量测频率及量测时间各项量测项目量测频率应根据位移速度和量测断面距开挖面距离，分别按表4和表5确定。当按表4或表5选择量测频率出现较大差异时，宜取量测频率较高的作为实施的量测频率。量测频率及时间表（按位移速度）表7位移速度

13、（mm/d）量测频率量测时间102次/d爆破后24小时内进行1051次/d511次/2d10.51次/3d0.51次/7d量测频率表（按距开挖面距离）表8量测断面距开挖面距离（m）量测频率（015）2次/d（1530）1次/d（3075）1次/2d751次/7d注：b隧道开挖宽度。各项量测作业均应持续到变形基本稳定后23周结束。位移长期没有减缓趋势时，应适当延长量测时间。8.4 量测数据记录整理、分析与反馈8.4.1数据的记录、整理、分析1、量测过程中应收集以下资料：（1）现场监控量测计划。（2）实际测点布置图。（3）围岩和支护的位移时间曲线图、位移速度-时间曲线、位移量与开挖面距离关系曲线、

14、找出位移-时间回归曲线，求出最终位移量。（4）经量测变更设计和改变施工方法地段的信息反馈记录。2、量测后应及时进行数据整理，并绘制量测数据时态曲线和距开挖面关系图，对初期的时态曲线应进行回归分析，预测可能出现的最大值和变化速度，数据异常时，应根据具体情况及时采取加厚喷层、加密或加长锚杆、增加钢架等加固措施。由于现场量测的数,对所有数据具有一定的离散性,它包含着偶然误差的影响,要经过数学处理方可应用据进行回归计算,即用曲线u=f(t)对时间-位移散点图进行拟合,同时对变形加速率du/dt及变形速率的变化率d2u/dt2进行探讨,根据数据处理后围岩变形-时间曲线,找出不同时刻围岩的变形量以及围岩变

15、形的发展趋势,进而预估围岩的最大变形量,用以同变形临界值相比较,以便判断遂道围岩变形是否在允许范围内,据此来判断隧道围岩的稳定性和支护结构的可靠性。3、绘制变形曲线：(1)位移与时间的变化曲线(见图5例样)；图5 位移与时间的变化曲线（2）位移速度与时间的变化曲线(见图6例样)；（3）位移与开挖工作面距离的关系曲线；（4）可作位移加速度与时间的变化曲线。 位移速度-时间曲线2y = 0.5756e-0.1677xR = 0.95880.00.10.20.30.40.50.6135.027913.31721.12529.3425670.184.2t(d)v(mm/d)位移时间回归曲线指数 (位移

16、时间回归曲线) 图6 位移速度与时间的变化曲线8.4.2 数据的反馈1、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。2、对于、级围岩，当隧道水平位移收敛速度为0.1-0.2mm/d，拱顶下沉位移速度为0.1mm/d时，可认为围岩达到基本稳定，可施做二次衬砌。对于、级围岩，二次衬砌按承受部分围岩压力设计，应根据量测结果确定二次衬砌施作的适当时间，施作过早可能使二次衬砌承受过大的荷载，施作过迟则可能使初期支护破坏。3、根据位移时态曲线的形态来判别当围岩位移速率不断下降时（du2/d2t0），围岩趋于稳定状态；当围岩位移速率保持不变时（du2/d2t0），围岩不稳

17、定，应加强支护；当围岩位移速率不断上升时（du2/d2t0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。九、地质及支护状态观察9.1 监控量测布置 开挖后及初期支护后进行。9.2 监控量测工具及频率工具：地质罗盘及规尺。频率：每次爆破后进行。9.3 监控量测方法9.3.1洞内观察隧道坑道开挖工作面的观察，在每个开挖面进行，特别是在软弱破碎围岩条件下，开挖后应立即进行地质调查。绘出地质素描图。若遇特殊不稳定情况时，应派专人进行不间断地观察。1、对开挖后没有支护的围岩的观测（1）节理裂隙发育程度及其方向；（2）开挖工作面的稳定状态，顶板有无坍塌；（3）涌水情况：位置、水量、水压等；（4）底板是

18、否有隆起现象。2、对开挖后已支护地段围岩动态的观测（1）有无锚杆拉断或垫板脱离围岩现象；（2）喷射混凝土有无裂隙和剥离或剪切破坏；（3）钢拱架有无被压变形情况；（4）锚杆注浆和喷射混凝土施工质量是否符合规定的要求。3、观察围岩破坏形态并分析：（1）危险性不大，不会发生急剧破坏，如加临时支护之后即后可稳定的情况；（2）应当引起注意的破坏，如拱顶混凝土喷层因受弯曲压缩的影响而出现的裂隙；（3）危险征兆的破坏，如拱顶混凝土喷层出现有对称性局部的崩落、侧墙内移等。9.3.2地质素描与隧道施工进展同步进行的洞内围岩地质和支护状况的观察和描述，这是称为地质素描。在隧道设计和施工过程中，它是不可缺少一项重要

19、的现场地质详勘工作，是围岩工作地质特性和支护措施的合理性、有效性的最直观、最简便、最经济的描述和评价。配合量测对综合测试断面的地质素描、应详细准确，如实反映情况。一般除前述洞内观察内容的观测外，还应包括以下内容的描述：1、综合测试断面的位置、形状、尺寸及编号；2、岩石名称、结构、颜色；3、岩体层理、片理、节理、裂隙、断层等各种软弱面的产状、宽度、延伸情况、连续性、间距等；4、岩石各结构面的成因类型、力学属性、充填物成分及泥化、软化卫情况；5、岩脉穿插情况及其与围岩接触关系，软硬及破碎程度，围岩的自稳时间与自稳性能；6、岩体风化程度、特征、抗风化能力；7、地下水的类型、出露位置、水量及对喷锚支护

20、的影响；8、施工开挖方法、支护参数及循环时间；9、围岩内鼓、弯折、弯形、岩爆、掉块、坍塌的位置、规模、数量和分布情况；10、溶洞、黄土、流沙、膨胀性围岩、瓦斯地层等特殊地质条件的描述；11、喷层开裂、起鼓、剥落情况的描述；12、地质断面展示图，或纵横剖面图，必要时附彩色照片。十、超前地质预报超前地质勘探是一种新的科学手段，需要配置先进的地勘设备和仪器。根据施工设计图的要求，须对下布隧道施工期进行超前地质勘探，它是设计提供的地质资料的基础上，以求进一步完善、调整和优化设计。探测预报是对地质进行超前的过程控制，从而在其相关设计完善后，以进一步调整和改进施工方案、方法，保证施工顺利安全的进行。 10

21、.1 地质预测、预报的主要内容10.1.1 断层及断层影响带；10.1.2软弱带；10.1.3可能发生的工程地质灾害；10.1.4 含水构造。10.2地质预测、预报的主要内容、方法10.2.1 本隧道施工中的重点地段采取各种预报手段并用；一般地段以地质描述为主，加强对围岩监测，进一步掌握围岩的特性，为施工提供可靠的技术依据。10.2.2主要设备：拟采用TSP203地震波探测仪。10.2.3隧道综合超前地质预测预报的工作流程补充地质调查掌子面地质调查与素描长距离探测：TSP202，预报距离100m左右探测资料判释，提出探测意见和工程措施意见申报业主、监理和设计单位，执行审批意见调整施工。10.3

22、 实施方法10.3.1 TSP202超前地质预报1、概述该系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性来预报隧道掘进面前方及周围临近区域地质状况的。它由数据采集系统和处理系统两部分组成。该系统具有地震波发射、接收、电脑自动分析成图等功能。本隧道采用TSP202探测，主要用于预报掌子面前方100m左右范围内的断层破碎带、富水带、不同岩层接触带等不良地质体的界面位置。TSP202隧道地震超前地质预报分为洞内数据采集和室内计算分析处理两大部分。 TSP202监控量测图2、洞内数据采集洞内数据采集包括打接收器孔和爆破孔，埋置接收器管、连接接收器信号仪器及爆破信号等过程。洞内布置的接收器孔和爆破孔不

23、是在掌子面上，而是在掌子面附近的边墙上。一般情况下，它是由一个接收器孔和24个爆破孔组成。接收器距掌子面约55m，最后一个爆破孔距掌子面约0.5m。爆破孔间距1.5m，孔深1.5m，孔径1945，孔口距隧道底约1.0m，向掌子面方向倾斜约10O，向下倾斜10O20O；接收器与第一个孔间距20m，接收器孔深2.4m，孔径3245，孔口距隧道底1.0m,向洞口倾斜约10O, 向下倾斜10O20O。若地质情况特别复杂,有时需要在隧道另一边墙上也布置一个接收器和24个爆破孔,通过左右边墙所测资料的对比分析，取得较为准确的判断结果。3、数据处理与分析岩性反射波的分析:TSP202地震数据处理由测得的从震源直接到达传感器的纵波时间换算地震波的传播速主度Vp,并运手图象处理和分割,提取P波和S波反射面。反射界面岩石的性质通过以下方法加以判断：出现较高的反射幅、较大的反射