隧道围岩监控量测实施专项方案

1、目 录1 编制依据、目的及范围21.1 编制依据21.2 编制目的21.3 编制范围22 设计概况22.1 工程概况22.2 主要技术标准32.3 地层岩性42.4 地质构造42.5 水文地质42.5.1 地下水类型42.5.2 地下水的补给、径流、排泄条件53 监控量测项目及方法53.1 监控量测项目53.2 监控量测施工工艺53.3 监控量测方法64 监控量测操作要求74.1 监控量测断面及测点布置原则74.2 监控量测频率84.3 监控量测控制基准95 监控量测实施与管理95.1 管理小组及实施人员95.2 监控量测设备106 监控量测数据分析与应用106.1 数据分析主要内容106.2

2、 数据分析主要方法106.3 数据处理分析要求106.4 变形管理等级116.5 二衬施做时间确定127 质量保证措施128 安全保证措施13隧道围岩监控量测专项实施方案1 编制依据、目的及范围1.1 编制依据1）公路工程质量检验评定标准JTG F80/1-20042）公路隧道施工技术规范JTG F60-20093）南昌至宁都高速公路冈上至宁都段新建工程两阶段施工图设计4）南昌至宁都高速公路冈上至宁都段新建工程隧道通用图5）本标段施工组织设计6）类似工程的施工经验1.2 编制目的1）通过监控量测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，把握施工过程中结构所处的安全状态，判断围岩的稳定性、支护、衬

3、砌的可靠性，确保施工安全及结构的长期稳定性；2）用现场实测的结果弥补理论分析过程中存在的不足，并把监测结果反馈设计，指导施工，为修改施工方法，调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据，验证支护结构效果，确认支护参数和施工方法的准确性或为支护参数和施工方法提供依据；3）通过监控量测对施工中可能出现的事故和险情进行预报，以便及时采取措施，防患于未然；4）通过监控量测，判断初期支护稳定性，确定二次衬砌合理的施做时间；5）通过监控量测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程或该施工方法本身的发展提供借鉴，依据和指导作用，积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据。1.3 编

4、制范围适用于昌宁高速C7标项目石马隧道出口（ZK176+700ZK178+195/ YK176+700YK178+215）隧道围岩监控量测的实施。2 设计概况2.1 工程概况南昌至宁都高速公路冈上至宁都段都是新修编的江西省2020年高速公路网规划中增设的一条地方加密高速公路；是未来南昌宁都兴国韶关国家高速公路的一部分；也是江西省又一条南北向交通大通道。项目起于南昌县岗上镇境内的沪昆高速公路上（设冈上枢纽互通），经南昌县.丰城市.安乐县.永丰县，终于宁都县赖村镇境内的泉南高速公路上（设宁都南枢纽互通），路线全长248.586公里。其中C7合同段位于永丰县沙溪镇、上溪乡境内，合同段起点桩号K176

5、+700,位于暖水坑南面山上（隧道中），与第C6合同段终点相接，穿山后到沙溪的大茶坑村，沿山垄上跨沙溪河支流，在上溪乡横溪村进隧道穿山，终点桩号为K181+380,与第C8合同段起点相接（隧道中）。路线全长为4.68km，所属区内为低山地貌，地形起伏较大，山势较陡，植被发育，山体自然坡度一般在35°60°左右。本合同段内有石马隧道和马头嘴隧道，为本合同段重难点控制工程。具体隧道情况见下页表：表2-1 隧道表序号隧道名称起讫里程长度（m）围岩级别工程地质概况III级IV级V级1石马隧道左线ZK176+700ZK178+19514952481146101出洞口为碎石土、强风化凝

6、灰质砂岩，洞身为中风化凝灰质砂岩、破碎带和中风化变余砂岩。右线YK176+700YK178+21515152281067220合计30104762213321百分比（%）10015.8%73.5%10.7%单位数量（m3/m）/87.08103.56110.272.2 主要技术标准南昌至宁都高速公路冈上至宁都段新建工程C7合同段为新建工程，根据本项目在公路网中的功能和作用、交通量预测结果以及沿线的地形条件等因素，全线采用双向四车道高速公路标准新建。具体设计标准如下：1）设计速度：100km/h2）路基宽度：整体式路基：26m，其横断面布置为：0.75m（土路肩）+3.0m（硬路肩）+2

7、5;3.75m（行车道）+0.75m（路缘带）+2.0m（中央分隔带）+0.75m（路缘带）+2×3.75m（行车道）+3.0m（硬路肩）+0.75m（土路肩），桥涵与路基同宽分离式路基：13m，其横断面布置为：0.75m（土路肩）+3.0m（硬路肩）+2×3.75m（行车道）+1.0m（硬路肩）+0.75m（土路肩），桥涵与路基同宽3）路面采用沥青混凝土路面，设计年限15年，设计标准轴载BZZ-100KN4）汽车荷载：公路-I级5）地震动峰值加速度0.05g，考虑简易设防2.3 地层岩性根据现场地质调绘及钻孔资料分析，该隧道基岩主要为震旦系杨家桥群（Z1y）凝灰质砂岩。覆

8、盖层为第四系（Q）碎石土。1）第四系地层（Q）第四系中更新统残坡积层（Q2el+de）主要分布于隧道山体坡脚及山体，一般以碎石土为主，碎石成分与母体岩性有关，厚度一般在213m左右。2）震旦系下部第一岩组（Z1y）（1）强风化凝灰质砂岩：贡褐色，岩石风化强烈，风化裂隙发育，岩体破碎，岩性软。（2）中风化凝灰质砂岩：灰色，凝灰质砂状结构，层状构造，浅部裂隙较发育，岩体较破碎，局部夹变质砂岩；深部局部裂隙较发育，岩体较破碎较完整。2.4 地质构造 拟建路线地带位于扬子准地台之江南台隆的丰城乐平凹断束及华南褶皱系之赣中南褶隆的武功山玉华山隆断束、大湖山芙蓉山垄断束、宁都南昌拗断束构造区。历经加里东、

9、印支和燕山期三个构造，其中尤以燕山期的构造运动最为活跃，其主要表现为地壳的断块差异性升温、盆地迁移，同时伴随有褶皱作用，并在此期间有大量的岩浆岩侵入。2.5 水文地质2.5.1 地下水类型隧址区内的地下水类型主要有第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水。第四系松散岩类孔隙水主要为潜水，主要赋存于第四系残坡积层内，其富水性直接受大气降水的控制，雨季补给充足时，则孔隙水较多，而在旱季，蒸发量大于补给量，富水性较差，局部甚至枯竭。基岩裂隙水主要为承压水或微承压水，主要赋存于基岩的节理裂隙中，由于区内基岩构造裂隙、破碎带发育，且第四系覆盖层厚度小，有利于大气降水和地表水的渗透；同时地表岩层风化节理裂隙呈网状

10、发育，为大气降水的直接入渗补给提供了有利条件，因此，区内基岩裂隙水发育，为主要地下水类型；区内的断层破碎带和构造裂隙带等为富水单元。2.5.2 地下水的补给、径流、排泄条件根据隧道区内的地形貌和水文地质条件，区内地下水主要为构造裂隙水，主要接受大气降水垂直向下渗透补给，水文地质条件较复杂。据钻孔揭露隧道区内钻孔水位在钻进过程中变化较大，故隧道区内地下水主要沿节理裂隙运动，连通性较好。区内地下水一般沿基岩裂隙、构造破碎带等在地势低洼处排泄。3 监控量测项目及方法3.1 监控量测项目根据本隧道工程特点、规模大小和设计要求选定洞内、外观察；净空变化； 拱顶下沉；表沉降作为必测项目；作为隧道工程应进行

11、的日常监控量测项目，如下表。表3-1 监控量测项目序号监测项目测试方法和仪表布置测试精度量测间隔时间115天16天1个月13个月3个月以上1洞内、外观察现场观察、地质罗盘、数码相机/2周边位移隧道净空变化测定仪（收敛计、全站仪）每550m一个断面，每个断面23对测点0.1mm12次/d1次/2d1次/周1次/15天3拱顶下沉水准测量的方法；精密水准仪、钢挂尺或全站仪每550m一个断面0.1mm12次/d1次/2d1次/周1次/15天4地表沉降水准测量的方法；精密水准仪、铟钢尺或全站仪洞口段、浅埋段（h02b）0.51mm开挖断面距量测面2b时，12次/d；5b时，1次/3d；5b时，1次/7d

12、注：h0-隧道埋深，b-隧道最大开挖宽度3.2 监控量测施工工艺 图3-2 监控量测施工工艺流程图否监 控 量 测施工是否完成是是分析、研究地质勘测资料制定监控量测实施方案施 工开挖工作面状态评价监控量测数据处理修改支护参数结 束束否稳定性判断3.3 监控量测方法3.3.1 洞内、外观察施工过程中应进行洞内、外观察。洞内观察可分开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。开挖工作面观察应在每次开挖后进行，及时绘制开挖工作面地质素描图、数码成像，填写开挖工作面地质状况记录表，并于勘察资料进行对比。已施工地段观察应记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形和二次衬砌等的工作状态。洞外观察重点在洞口段和洞身浅埋段，记

13、录地表开裂、地表变形、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等，同时还应对地面建（构）筑物进行观察。3.3.2 变形监控量测1）净空变化量测采用收敛计或全站仪进行。采用收敛计量测时，测点采用钻孔预埋；采用全站仪量测时，测点采用膜片式回复反射器作为测点靶标，靶标附在预埋件上，量测方法包括自由设站和固定设站两种。2）拱顶下沉量测采用精密水准仪和铟钢挂尺进行或全站仪进行。在隧道拱顶轴线附近钻孔预埋测点。3）地表沉降监控量测采用精密水准仪、铟钢尺进行，基准点应设置在地表沉降影响范围之外。测点采用地表钻孔埋设，测点四周用水泥砂浆固定。4 监控量测操作要求4.1 监控量测断面及测点布置原则1） 地表沉降位于级

14、围岩中且覆盖厚度小于40m的隧道洞口、洞身段，应进行地表沉降量测，地表下沉观测点按普通水准基点埋设。浅埋隧道地表沉降点应在隧道开挖前，边仰坡喷锚后布设，地表沉降测点和隧道内测点应尽量布置在同一断面里程。地表沉降测点纵向间距按下页表的要求布置。表4-1 地表沉降测点纵向间距隧道埋深与开挖宽度纵向测点间距(m)2bh02.5b2050bh02b1020h0b510注：h0-隧道埋深，b-隧道最大开挖宽度地表沉降测点横向间距按图4-2布置。地表有控制性建（构）筑物时，可适当调整。其测点布置如下图所示。 图4-2 地表沉降横向测点布置示意图2） 拱顶下沉及净空变化拱顶下沉的量测目的是：监视隧道拱顶的绝

15、对下沉量，掌握断面的变行动态，判断支护结构的稳定性。净空变化量测的目的是：根据收敛位移量、收敛速度、断面的变形形态，判断围岩的稳定性、支护的设计（施工）是否妥当，确定衬砌的浇注时间。拱顶下沉测点和净空变化测点应布置在同一里程断面上。监控量测断面按下页表的要求布置。 表4-3 必测项目监控量测断面间距围岩级别断面间距（m）152540当发生较大涌水时，、类围岩量测断面的间距应缩小至510m。拱顶下沉测点原则上布置在拱顶轴线附近，当跨度较大或采用分部开挖时，应结合施工方法在拱部增设测点。净空变化量测线的布置应根据施工方法、地质条件、量测断面所在位置、隧道埋置深度等条件确定，参照图下图及下表中要求布

16、置。不同断面的测点应布置在相同部位，测点应尽量对称布置，以便数据的相互验证。图4-4 监控量测点布置示意较图表4-5 净空变化量测测线数开挖方法一般地段特殊地段全断面法一条水平线一条水平线台阶法每台阶一条水平线每台阶一条水平线，两条斜测线4.2 监控量测频率拱顶下沉量测与水平净空相对变化宜用相同的量测频率，各项量测项目的量测频率应根据测点距开挖面距离及位移速度分别按下表确定，一般采用表4-6的监测频率；当出现异常情况或不良地质时，采用表4-5的监测频率。表4-5 按距开挖面距离确定的监控量测频率量测断面距开挖面距离（m）量测频率（01）b2次/d（12）b1次/d（25）b1次/23d5b 1

17、次/7d注：b隧道开挖宽度。表4-6 按位移速度确定的监控量测频率位移速度（mm/d）量测频率52次/d151次/d0.511次/23d0.20.51次/3d0.21次/7d4.3 监控量测控制基准1）周边允许相对位移值（%）表4-7 周边允许相对位移值（%）允许相对位移值围岩级别埋 深h （m）h5050<h300300 <h0.200.500.402.001.803.000.100.300.200.800.701.200.030.100.080.400.300.60注：本表适用于复合式衬砌的初期支护，硬质围岩隧道取表中较小值，软质围岩隧道取表中较大值。表列数值可在施工中通过实测

18、资料积累作适当修正。 拱脚水平相对净空变化指两侧拱脚测点间净空水平变化值与其开挖宽度之比；拱顶相对下沉指拱顶下沉值与原拱顶至隧底高度减去隧道下沉值之比。 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1.11.2后采用。2）测点距开挖面距离的控制基准表4-8 位移控制基准类别距开挖面1b（U1b）距开挖面2b（U2b）距开挖面较远允许值65%U090%U0100%U0注:b为隧道开挖宽度，U。为极限相对位移值。5 监控量测实施与管理5.1 管理小组及实施人员为了切实抓好本标段隧道围岩监控量测工作，成立昌宁高速C7标项目经理部隧道围岩监控量测实施管理小组，如下表：表5-1 监控量测实施

19、管理小组序号姓名职务职责管段任务1包伦春项目部总工总体负责各个隧道口2刘江辉工程部长技术负责、检查指导各个隧道口3谭超技术主管具体实施、数据分析整理石马隧道出口4杨波技术员数据采集分析石马隧道出口5张梦技术员数据采集分析石马隧道出口6王子飞技术主管具体实施、数据分析整理马头嘴隧道进口7程仲文技术员数据采集分析马头嘴隧道进口8黄兴技术员数据采集分析马头嘴隧道进口5.2 监控量测设备为满足本项目隧道工程监控量测需要，拟投入以下监控量测设备，并根据工程需要及时调整，监控量测设备配置情况如下表中所示。表5-1 监控量测设备序号设备名称单位数量监控量测项目备注1精密水准仪台4地表沉降、拱顶下沉配套铟钢尺

20、2全站仪台4净空收敛、拱顶下沉3收敛计台4净空收敛4数码相机台2洞、内外观察6 监控量测数据分析与应用6.1 数据分析主要内容监控量测数据分析主要内容包括：根据量测值绘制时态曲线；选择回归曲线，预测最终值，并与控制基准进行比较；对支护及围岩状态、工法、工序进行评价；及时反馈评价结论，并提出相应工程对策建议。6.2 数据分析主要方法监控量测数据分析处理主要采用回归分析法，拟采用双曲函数模型或采用专用软件分析。双曲函数模型如下：ut/(A+Bt)式中u-变形值；A、B-回归系数；t-测点的观测时间（d）6.3 数据处理分析要求1）施工时应按时准确的进行现场监控测量，在对量测数据进行分析处理与必要的

21、计算后，给出曲线，根据所绘曲线的变化情况与趋势，判定围岩的稳定性，及时预报险情，确定施工时应采取的措施，为修正和确定隧道初期支护参数、二次衬砌施工时间提供参考依据。2）对初期的时态曲线进行回归分析，预测可能出现的最大值和变化速度，建立最大日变形量和累计变形量的风险预警机制。3）当数据出现异常时，及时分析原因，拟定支护加固措施，并当天报告建设、设计、监理单位，以便及时制定针对施工方案。4）当隧道喷射混凝土出现大量的明显裂缝或隧道支护表面任何实测收敛值已达到到表4-7允许的70%，且收敛速度无明显下降时，应及时根据实测值由回归方程推算最终的位移值，若最终位移值接近或超过表4-7的允许相对位移值时，

22、应及时采取补强初期支护的措施，并改变施工方法。6.4 变形管理等级监控量测实施三级管理，三级管理可通过极限位移值、位移速度、位移速度变化率综合考虑，一旦达到I级管理状态，应立即停止掌子面掘进，及时分析原因，采取处理措施，确保施工安全。1）通过极限位移值管理主要根据测点的累计位移值U、测点距开挖面的距离来判定，如下表所示。表6-1 位移管理等级等级管理距开挖面1b距开挖面2b采取措施IIIUU1b/3UU2b/3可减少监测频率，继续施工IIU1b/3U2U1b/3U2b/3U2U2b/3加强监测频率，加强支护措施IU2U1b/3U2U2b/3加强监测频率，暂停掘进施工注：U为实测位移值2）通过位

23、移速度管理III级：净空变化速度小于0.2mm/d，拱顶下沉速度小于0.15mm/d，围岩基本达到稳定。可正常施工。II级：净空变化速度在0.2mm/d1.0mm/d之间，应加强监控量测频率。加强支护措施。I级：净空变速度持续大于1.0mm/d（或位移累计达到100mm）时，围岩处于急剧变形状态。应立即停止掘进施工，分析原因，采取处理措施。3）通过位移速度变化率来管理III级：当围岩位移速速度不断下降时（du2/d2t0），围岩趋于稳定状态；II级：当围岩位移速度保持不变时（du2/d2t0），围岩不稳定，应加强支护；I级：当围岩位移速度不断上升时（du2/d2t0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。6.5 二衬施做时间确定深埋段二次衬砌横筑混凝土施工应在围岩和初期支护变形基本稳定，并具备以下条件时施作：1）隧道周边位移速率有明显减缓趋势；2）水平收敛（拱脚附近）速度小时0.15mm/d，或拱顶位移速度小于0.1mm/d；3）施作二次衬砌前的收敛量已达到总收缩量的80%90%。4）初期支护表面无再发展的明显裂缝。当不能满足上述条件，围岩变化无收敛趋势时，必须采取措施，使初期支护基本稳定后，才可施作二次衬砌，或者根据要求采用加强衬砌，及施工。7 质量保证措施1）成立监控量测质量管理