山岭隧道的施工-矿山法（精品）课件

1、 s o u t h w e s t j I a o t o n g u n I v e r s I t y西南交通大学Southwest Jiaotong University山岭隧道课程山岭隧道的施工第九章 矿山法龚伦 讲师 基本作业 辅助作业 辅助工法 隧道防排水 施工组织作业 施工组织管理主要内容第二节 辅助作业 修建隧道时为配合开挖、运输、初期支护及二次衬砌等基本作业而进行的其他作业，称为辅助作业。 其内容主要有：超前地质预报、监控量测、压缩空气供应、施工通风与防尘、施工供水、施工供电和照明等。一 超前地质预报 超前地质预报的内容 超前地质预报的方法 超前地质预报的应用原则要点 我国

2、自20世纪80年代以来，在大秦线军都山隧道、朔黄线长梁山隧道、西康线秦岭隧道、渝怀线圆梁山隧道、大运高速公路雁门关隧道等施工中陆续开展了地质超前预报工作，并贯穿于隧道全过程，取得了较好的效果。 在高速铁路隧道施工阶段，重视和加强地质超前预报，最大限度地利用地质理论和先进的地质超前预报技术，预测开挖工作面前方的地质情况，对于安全施工、提高工效、缩短施工周期、避免事故损失具有重大意义。 （一）超前地质预报的内容 1、地区地质分析与宏观地质预报 地质超前预报的内容包括隧道所在地区地质分析与宏观地质预报、隧道洞身不良地质及灾害地质超前预报和重大施工地质灾害临警预报。 主要预报开挖面前方的围岩级别和稳定

3、性，及时修改设计，调整支护类型；预报洞内涌水量大小和变化规律以及对环境地质与工程的影响。 （一）超前地质预报的内容 2、不良地质及灾害地质超前预报 主要预报开挖面前方岩性变化和不良地质体的范围、规模、性质，以及突水、突泥、坍塌、岩爆、有害气体等灾害地质的发生概率，提出施工预防措施；预报断层的位置、宽度、产状、性质、破碎带物质状态、充水情况、稳定程度等，提出施工对策。 （一）超前地质预报的内容 3、重大施工地质灾害临警预报 针对开挖面前方有可能引发的大规模突水、突泥、坍塌、冒落、变形、瓦斯爆炸等重大地质灾害建立临警预报系统，主要预报隧道洞身所通过的深大富水断裂、富水向斜的核部、富水砂层、软土、极

4、软岩、煤系地层等，评判其危害程度，提出施工方案对策。 （二）地质超前预报的方法 隧道施工地质超前预报方法主要有传统地质分析法、超前平行导坑预报法，超前水平钻孔法、物探法及特殊灾害地质所采用的相关预测方法。 施工地质超前预报是一项系统性工作，需纳入施工工序。 （二）地质超前预报的方法 1、地质分析法 地质调查与推断是隧道地质超前预报最基本的方法，可以随时进行，不干扰施工。 其他预报方法的解释、应用，都是在地质资料分析、判断基础上进行的。 通过收集和分析地质资料、地表详细调查、隧道内地质编录、素描、数码照相、超前钻孔、涌水量预测等方法，了解隧道所处地段的地质条件，通过对比、论证、推断，预报隧道施工

5、前方的工程地质、水文地质情况。 （二）地质超前预报的方法 3、超前水平钻孔法 用钻探设备向开挖面前方钻探，直接揭示隧道开挖面前方几十米的地层岩性、岩体结构、构造、地下水、岩溶洞穴充填物及其性质、岩体完整程度等资料，还可通过岩芯试验获得岩石强度等定量指标，适用于已经基本认定的主要不良地质区段。 超前水平钻孔的方向控制和钻探工艺有一定的技术难度，对施工干扰大。（二）地质超前预报的方法 4、物理探测法 物理探测法是利用物体物性差异进行地质判断的间接方法。采用物探技术进行超前地质预报的优点是快速、超前探测距离大、对施工干扰相对小、可以多种技术组合应用。 物探方法的应用受环境及经验的影响，准确解译物探资

6、料具有一定的技术难度。物探技术存在一定的局限性，在地质超前预报中应进一步结合地质理论，提高物探成果解译水平。（二）地质超前预报的方法 4、物理探测法 2）TSP超前预报系统 TSP超前预报系统具有适用范围广、预报距离长、时间短、对施工干扰小、费用少等优点，可推断断层和岩石破碎带等不良地质体的位置、规模、产状及岩石动力参数。 单纯的TSP解译包括影像图解和隧道平剖面解译。解译技术是TSP实现超前地质预报的最关键技术，也是难度最大的技术。它一方面要求解译人员具有丰富的解译经验，另一方面，也是更重要方面，要求解译人员具有丰富的地质实践经验。高水平的TSP解译必须与地面地质调查、隧道内的地质前兆定量预

7、测法紧密结合才能达到。 钻孔装药起爆采集 TSP预报全过程套管方向没调好时的数据图 炸约超量的数据图 能量过大采用水封没采用水封采用水封与不采用水封数据对比图 岩石参数变化情况图 （二）地质超前预报的方法 4、物理探测法 2）TSP超前预报系统 （二）地质超前预报的方法 4、物理探测法 3）地质雷达法 地质雷达法是利用无线电波检测地下介质分布和对不可见目标体或地下界面进行扫描，以确定其内部结构形态和位置的电磁技术。电磁波通过天线发射，遇到不同阻抗界面时，将产生反射和透射。接收机利用分时采样原理和数据组合方式，把天线接收的信号转化为数字信号，主机系统再将数字信号转化为模拟信号或彩色线迹信号，以时

8、间剖面形式显示。探测距离一般小于30m，潮湿含水层中小于10m。 该方法主要是配合地震反射法，通过测定与岩溶含水性有关介电常数的变化来探测充水地质体，如含水的断面、岩性界面和溶洞等。试验表明：采用地质雷达对隧底、边墙、隧顶外围岩不良地质探测效果最好，在超前平行导坑中应用可对正洞起到超前地质预报的作用。（二）地质超前预报的方法 4、物理探测法 3）地质雷达法 反射探测原理图 检测结果与实际结构的对照图 （二）地质超前预报的方法 4、物理探测法 3）地质雷达法 通过接收和分析工作面前方的感应二次场变化来确定介质分布的一种地球物理方法。 瞬变电磁探测原理图工作面(掌子面)发射回线接收探头围岩工作面前

9、方目标体（二）地质超前预报的方法 4、物理探测法 4）全空间瞬变电磁法 利用瞬变电磁法是可以有效探测含水裂隙、断层和破碎带。 视纵向电导微分成像具有高分辨率特点，可以分辨低阻薄层的上界面，还可以分辨低阻或高阻厚层的底界面。 由于瞬变电磁感应二次场早期衰减较快，因此，在早期范围内由低阻层进入高阻层，视电阻率曲线变化不明显，应利用视纵向电导微分成像进行识别。（二）地质超前预报的方法 4、物理探测法 4）全空间瞬变电磁法 多条一维数据构建三维数据体数据体插值三维成像（二）地质超前预报的方法 4、物理探测法 4）全空间瞬变电磁法 陆地声纳全称为“陆上极小偏移距超宽频带弹性波反射法”，是地震反射法的一种

10、，它的特点是：可随意提取不同频段信号。超宽频带的激发和接收,信号范围10Hz4000Hz。一种中长距离（80m以内）探测中小溶洞好方法（二）地质超前预报的方法 4、物理探测法 5）陆地声纳法 （二）地质超前预报的方法 4、物理探测法 5）陆地声纳法 原模型正演模拟结果原模型正演模拟结果（二）地质超前预报的方法 4、物理探测法 5）陆地声纳法 （二）地质超前预报的方法 4、物理探测法 5）陆地声纳法 原模型正演模拟结果正演模拟结果原模型（二）地质超前预报的方法 4、物理探测法 6）红外探水法 地下水的活动会引起岩体红外辐射场强的变化，探测开挖面或洞壁四周这种变化，可以推测是否含隐伏的含水体。 该

11、方法测量快速、施工干扰小，有较高的定性判别准确率，但无法预报水量和含水体前方具体位置等定量指标。 （二）地质超前预报的方法 4、物理探测法 7）TRT法 TRT法采用的是地震波超前预报法，地震波反射探测的方法很早就在土木工程和采矿作业等许多方面得到利用。这种技术的原理在于当地震波遇到声学阻抗差异（密度和波速的乘积）界面时，一部分信号被反射回来（图1），一部分信号透射进入前方介质。声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面和岩体内不连续界面。反射地震信号被高敏度地震信号传感器接收（图 2），通过信号处理和分析，用来了解隧道掌子面前方地质的性质（软弱带、破碎带、断层、含水带等），位置及规模。 （二）地质

12、超前预报的方法 4、物理探测法 7）TRT法 震源实际上反射物位置的确定需要很多震源-传感器定义的椭球反射物TunnelSourceReflectorReceiverReceiver隧道传感器传感器图1 TRT探测原理 （二）地质超前预报的方法 4、物理探测法 7）TRT法 俯视图 侧视图 立体图 （二）地质超前预报的方法 5、特殊灾害地质的预测方法 特殊灾害地质的预报方法采用专门仪器进行。 例如，当确定隧道接近或通过煤系地层、储气构造时，可采用沼气氧气两用报警仪，在隧道内进行长期跟踪量测，根据数据的积累统计分析，对开挖面前方的有害气体进行预测，为隧道安全施工提供依据。 （三）地质超前预报方法

13、的应用原则 采用传统的地质分析方法，辅以必要的物探技术等手段，对隧道围岩的稳定性、水文地质情况进行宏观的地质预报。 1、地区地质分析与宏观地质预报（三）地质超前预报方法的应用原则 在传统地质分析方法的基础上，结合施工方法、施工工艺、工期等要求，以先进的物探技术为主要探测手段，并辅以必要的超前平行导坑预报法、超前水平钻孔法，对开挖面前方不良地质体的情况及有可能产生的灾害地质进行预报，提出施工对策。 2、不良地质与灾害地质超前预报（三）地质超前预报方法的应用原则 在传统地质分析方法的基础上，结合施工方法、施工工艺、工期要求，以超前平行导坑预报法、超前水平钻孔法为主，综合利用各种有效的物探手段，对开

14、挖面前方有可能诱发的重大的地质灾害建立临警预报系统，并评判其危害程度，提出施工预案对策。3、重大施工地质灾害临警预报二 监控量测（一）概述1、隧道施工监控量测的目的 对于隧道工程施工，监控量测已经成为不可忽视的作业环节，特别是在大断面隧道的条件下，监控量测是检验设计、施工是否合理和围岩、结构是否安全稳定的重要手段，它始终伴随着施工的全过程，是保证施工安全、指导施工作业非常重要的一环。 隧道施工监控量测工作的目的是：观察围岩条件，监测围岩、支护变形和应力，判定围岩、支护稳定性；验证支护结构效果，确认或调整支护参数和施工方法 ；确定二次衬砌拱墙施作时间；监控工程对周围环境影响；积累量测数据，为信息

15、化设计与施工提供依据。（一）概述2、监控系统设计原则 施工监测是一项系统工程，监测工作的成败与监测方法的选取和测点的布置直接相关。因此，施工前必须做好监控量测设计，并在实施过程中不断完善。 监控量测的设计必须坚持可靠性、多层次监测、方便实用和经济合理的原则。 1）可靠性 为了确保其可靠性，必须做到： 第一，系统需要采用可靠的仪器； 第二，应在监测期间保护好测点。（一）概述2、监控系统设计原则 2）多层次监测监测对象以位移为主，兼顾其他监测项目；监测方法以仪器监测为主，并辅以观察、巡检的方法；监测仪器的选择以能实现信息自动化的仪器为主，辅以机测仪器。分别在地表及邻近建筑物与地下管线上布点，以形成

16、具有一定测点覆盖率的监测网。 3）方便实用为减少监测对施工的干扰，监测系统的安装和测量应尽量做到方便实用。 4）经济合理系统设计时考虑实用的仪器，不必过分追求仪器的先进性，以降低费用。（一）概述3、监测作业流程监测作业流程如下：量测数据库模块预测反馈模块施工管理模块二衬施作时间是否合适？支护模式是否合适？与设计是否符合？位移是否超限？变更设计结果、图表输出采取措施YesYesYesYesNoNoNoNo（二）监控量测 在隧道工程中, 量测工作是监视设计、施工是否正确的眼睛，是监视围岩是否安全稳定的手段，它始终伴随着施工的全过程，同时也是进行施工管理的一个积极手段。 通过多种量测手段，对开挖后隧

17、道围岩进行动态监测，并以此指导隧道支护结构的设计与施工，考虑到隧道掘进时的空间效应和时间效应对围岩应力与变形的影响。它集中体现在支护结构种类、支护结构的构筑时机、岩体压力、围岩变形四者的关系上，贯穿在不断变更的设计与施工过程中。1、量测工作及量测分类 隧道施工的监测旨在收集可反映施工过程中围岩的动态信息，据以判定隧道围岩支护体系的稳定性，以及所定支护结构参数和施工方法的合理性。 现场监控量测根据其量测目的（是否用于现场施工的常规量测）、量测手段等不同，在实际工作中，常将量测项目分为必测项目（A类）和选测项目（B类）两大类。（二）监控量测1、量测工作及量测分类 必测项目是在施工过程中必须进行的常

18、规量测项目，是为了在设计、施工中确保围岩稳定、判断支护结构工作状态，指导设计施工的经常性量测。 这类量测方法简单、费用少、可靠性高，但对监视围岩稳定、指导设计施工却有巨大的作用。 必测项目是新奥法的重点，主要包括：隧道内目测观察、隧道净空收敛量测、拱顶下沉量测等。（二）监控量测2、必测项目（A类量测） 在地下工程中，开挖前的地质勘探工作很难提供非常准确的地质资料，所以，在隧道施工过程中对前进的开挖工作面附近围岩的岩石性质、状态应进行目测，对开挖后围岩动态进行目测，对支护后围岩支护结构动态进行目测，在新奥法量测项目中占有很重要的地位。 A、预测开挖面前方的地质条件； B、为判断围岩、隧道的稳定性

19、提供地质依据； C、根据喷层表面状态及锚杆的工作状态，分析支护结构的可靠程度。（二）监控量测2、必测项目（A类量测）隧道内目测观察 （二）监控量测2、必测项目（A类量测）隧道内目测观察 （二）监控量测2、必测项目（A类量测）隧道内目测观察 （二）监控量测2、必测项目（A类量测）隧道内目测观察 （二）监控量测2、必测项目（A类量测）隧道内目测观察 （二）监控量测2、必测项目（A类量测）隧道内目测观察 隧道新奥法施工，比较强调研究围岩变形，因为岩体变形是其应力形态变化的最直观反映，对于地下空间的稳定能提供可靠的信息，也比较容易测得。围岩的变形特征，除了可以进行围岩稳定性评价和支护结构的设计外，由于

20、它本身包含了岩性和岩体应力等信息，所以也是对隧道围岩进行分级的重要依据。 周边位移是隧道围岩应力状态变化的最直观反映： A、量测周边位移可为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息； B、根据变位速度判断隧道围岩的稳定程度为二次衬砌提供合理的支护时机； C、指导现场设计与施工。（二）监控量测2、必测项目（A类量测）隧道净空收敛量测 收敛计主要由钢卷尺、百分表测量拉力装置及与锚栓测点相连的挂钩组成。钢尺按每2.5cm或5cm(2英寸)、孔距用高精度加工穿孔，测力计张拉定位进行拉力粗调。弹簧控制拉力使钢尺张紧，百分表进行位移测微距离读数测量，其主要组成示意如下图所示。（二）监控量测2、必测项目（A类量测

21、）隧道净空收敛量测SWJ-IV收敛计 SWJ-IV面板 （二）监控量测2、必测项目（A类量测）隧道净空收敛量测（二）监控量测2、必测项目（A类量测）隧道净空收敛量测（二）监控量测2、必测项目（A类量测）隧道净空收敛量测台阶法施工测点及测线布置图 侧壁导坑测点及测线布置图 （二）监控量测2、必测项目（A类量测）隧道净空收敛量测下台阶开挖仰拱开挖仰拱开挖净空收敛分析曲线 （二）监控量测2、必测项目（A类量测）隧道净空收敛量测 隧道拱顶内壁的绝对下沉量称为拱顶下沉值，单位时间内拱顶下沉值称为拱顶下沉速度。 拱顶下沉量测也属位移量测，对于埋深较浅、固结程度低的地层，水平成层的场合，这项量测比收敛量测更

22、为重要，其量测数据是判断支护效果、指导施工工序、保证施工质量和安全的最基本的资料。（二）监控量测2、必测项目（A类量测）拱顶下沉量测 在量测断面的拱顶埋设测点，将钢尺或收敛计倒挂在拱顶测点作为标尺，后视点可设在稳定衬砌上，用精密水准仪进行观测，通过计算求出连续两次量测的拱顶高程，将前后两次量测的数据相减得拱顶下沉值；如拱顶下沉值为正，则表示拱顶下沉；若拱顶下沉值为负，表示拱顶向上位移。图示出了拱顶下沉的量测原理。（二）监控量测2、必测项目（A类量测）拱顶下沉量测（二）监控量测2、必测项目（A类量测）拱顶下沉量测台阶法拱顶下沉 侧壁导坑法拱顶下沉 （二）监控量测2、必测项目（A类量测）拱顶下沉量

23、测（二）监控量测2、必测项目（A类量测）拱顶下沉量测下台阶开挖仰拱开挖拱顶下沉分析曲线 （二）监控量测2、必测项目（A类量测） 为了避免测点被破坏，将拱顶下沉及水平收敛测点（挂钩）均埋设焊在两榀钢架间连接筋的中点上（并在附近焊接一根小钢筋，用于凿除喷混凝土时定位），挂钩不能伸出钢架内侧面。喷射混凝土施作时将挂钩埋入，待喷射混凝土工作刚完成、喷混凝土强度较低时，将挂钩周围10cm左右范围的混凝土凿除，将挂钩露出约5cm长即可。测点埋设！（可靠的测点）测点埋设示意图 （二）监控量测3、选测项目（B类量测） 选测项目是对一些有特殊意义和具有代表性的区段进行的补充测试，以求更深入地了解围岩的松动范围和

24、稳定状态以及喷锚支护的效果，为未开挖区段的设计与施工积累现场资料。这类量测项目测试较为麻烦、量测项目较多、费用较高。 因此，在实际工作中，除了有特殊量测任务的地段外，一般根据需要选择其中一些必要的项目进行量测。 选测项目主要包括：地表沉降、锚杆轴力量测、钢支撑应力量测、围岩内部位移、压力量测、混凝土应力量测、钢筋应力量测等。（二）监控量测 浅埋隧道通常位于软弱、破碎、自稳时间极短的围岩中，施工方法不妥极易发生冒顶塌方或地表有害下沉，当地表有建筑物时会危及其安全。因此，地表沉降量测对浅埋隧道的施工是十分重要的。 A、量测目的 地表沉降量测的目的主要在于了解以下内容：地表沉降的范围以及沉降量的大小

25、；地表沉降量随工作面推进的变化规律；地表下沉稳定的时间。地表沉降量测 3、选测项目（B类量测）（二）监控量测3、选测项目（B类量测） B、量测内容 对于浅埋隧道地表沉降以及沉降的发展趋势是判断隧道围岩稳定性的一个重要标志。用水准仪在地面量测，简易可行，量测结果能反映浅埋隧道开挖过程中围岩变形的全过程。浅埋隧道地表下沉量测的重要性随埋深变浅而增大。 C、主要量测仪器及方法 通过使用精密水准仪、铟钢尺（与精密水准仪配套）等仪器，从基点向测点采用水准测量的方法测出前后两次的高程，将前后两次量测的数据相减，得该相应时间差内的地表沉降值。地表沉降量测 （二）监控量测3、选测项目（B类量测）地表沉降量测

26、（二）监控量测3、选测项目（B类量测）地表沉降量测 （二）监控量测3、选测项目（B类量测）地表沉降量测 （二）监控量测3、选测项目（B类量测）地表沉降量测 上台阶开挖下台阶开挖仰拱开挖回归曲线分界点地表沉降分析曲线 地表沉降槽在各施工阶段曲线 ANSYS有限元计算地表沉降槽 （二）监控量测3、选测项目（B类量测）锚杆轴力量测 了解锚杆受力状态及轴向力的大小：隧道开挖后随着围岩发生变形而产生锚杆轴向力，在围岩变形稳定前锚杆的轴向力是不断增加的，量测锚杆轴向力的大小是为了弄清锚杆的负荷状态，为确定合理的锚杆参数提供依据； 评价锚杆的支护效果：锚杆轴向力是检验锚杆支护效果与锚杆强度的依据，根据锚杆极

27、限抗拉强度与锚杆应力的比值K（锚杆安全系数）即可做出判断，锚杆轴向力越大，则K值小，当锚杆中某段最小的K值稍大于1时，即认为合理。（二）监控量测3、选测项目（B类量测）锚杆轴力量测 锚杆轴力量测采用的主要仪器是钢弦式钢筋应力计，其主要组成示意如下图所示。（二）监控量测3、选测项目（B类量测）锚杆轴力量测（二）监控量测3、选测项目（B类量测）锚杆轴力量测（二）监控量测3、选测项目（B类量测）锚杆轴力量测（二）监控量测3、选测项目（B类量测）锚杆轴力量测（二）监控量测3、选测项目（B类量测）钢架荷载量测 A、钢架的设置 在自稳时间很短的、级围岩隧道，以及浅埋、偏压隧道中，当早期围岩压力增长快，需要

28、提高初期支护的强度和刚度时，在砂、卵石、土夹层，大面积淋水地段以及为了抑制围岩大的变形需要增强支护抗力时，一般多采用钢架喷射混凝土作为初期支护。 另外，当隧道施工需要施作超前支护时，需设置钢架作为超前锚杆或超前小钢管的支承构件。（二）监控量测3、选测项目（B类量测）钢架荷载量测 A、钢架的设置 （二）监控量测3、选测项目（B类量测）钢架荷载量测 B、钢架监测目的 了解钢架受力的大小，为钢架选型与设计提供依据； 根据钢架的受力状态，为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息； 了解钢架的工作状态，评价钢架的支护效果。（二）监控量测3、选测项目（B类量测）钢架荷载量测 钢架内力量测采用的主要仪器是钢弦式

29、钢结构表面应变计，其主要组成示意如图所示。（二）监控量测3、选测项目（B类量测）钢架荷载量测（二）监控量测3、选测项目（B类量测）钢架荷载量测1、钢架表面应变计应在钢架内外侧翼缘上对称安置；2、安装应变计时，先将底座与钢架焊接，焊接时应注意采用点焊，焊接两个圆形底座的三个点，切勿焊接中间连杆；焊接完毕应用小板手敲打底座，检查是否焊好。 3、焊好底座后，安传感器部分时，先拧上螺丝，勿拧紧，然后在底座与上部连接部位处滴几滴瞬干胶，接着用手按传感器两端，切勿按中间部位，使粘结，最后拧紧螺丝。（二）监控量测3、选测项目（B类量测）钢架荷载量测初支钢拱架应变时间曲线 初期支护75.2101.55.141

30、6.7量测钢拱架轴力图(单位：kN) （二）监控量测3、选测项目（B类量测）围岩内变形量测 为了探明支护系统上承受的荷载，进一步研究支护与围岩相互之间作用的关系，不仅需要量测支护空间产生的相对位移（或空间断面的变形），而且还需要对围岩深部岩体位移进行监测。 A、监测目的 ： 确定围岩位移随深度变化的关系； 找出围岩内的移动范围，深入研究支护与围岩相互作用的关系； 判断开挖后围岩的松动区、强度下降区以及弹性区的范围； 判断锚杆长度是否适宜，以便确定合理的锚杆长度。（二）监控量测3、选测项目（B类量测）围岩内变形量测 B、监测仪器 ： 常采用单点位移计、多点位移计。 单点位移计实际上是端部固定于钻

31、孔底部的一根锚杆加上孔口的测读装置，其构造和安设方法见图所示。 （二）监控量测3、选测项目（B类量测）围岩内变形量测 B、监测仪器 ： 多点位移计按位移量测仪器的不同有机械式和电测式两类。 机械式一般采用深度测微计、千分表或百分表，电测式采用的位移传感器常用的有电阻式、电感式、差动式和钢弦式等多种。 并联式多点位移计由锚固器和位移测定器组成，如图。 （二）监控量测3、选测项目（B类量测）围岩内变形量测 B、监测仪器 ： 图示是采用电感式位移传感器的串联式多点位移计，它由位移传感器、锚固头、连接锚头和金属杆及二次仪表组成， （二）监控量测3、选测项目（B类量测）围岩内变形量测 B、监测仪器 ：（

32、二）监控量测3、选测项目（B类量测）围岩内变形量测（二）监控量测3、选测项目（B类量测）围岩内变形量测（二）监控量测3、选测项目（B类量测）压力量测 压力量测包括地下洞室内部和支衬结构内部的压力、围岩和支衬结构间接触压力的量测。 压力量测通常采用压力盒，主要组成示意如图所示。 （二）监控量测3、选测项目（B类量测）压力量测（二）监控量测3、选测项目（B类量测）压力量测（二）监控量测3、选测项目（B类量测）压力量测安装注意点： 压力盒安装要注意分清正反面，受力面为光滑面。压力盒背后必须要有刚性物（如钢筋，没有钢筋的，要加焊一个）接触，以提供反力而本身不变形。 固定压力盒严禁焊接，因为焊接高温将严

33、重影响测试结果，可选用绑扎或置于钢筋背后。（二）监控量测3、选测项目（B类量测）压力量测围岩和初支之间、初支和二衬之间的压力监测（二）监控量测3、选测项目（B类量测）混凝土应力量测 对混凝土应力状态进行检测，可以获取准确的混凝土应力状态资料，及时对隧道结构的稳定性进行判断，保证隧道施工和地表结构物的安全。 混凝土应力量测通常采用埋入式混凝土应变计或表面式混凝土应变计。 （二）监控量测3、选测项目（B类量测）混凝土应力量测（二）监控量测3、选测项目（B类量测）混凝土应力量测 埋入式混凝土应变计安装注意点： 混凝土应变计绑扎于邻近钢筋上，根据需要测量的应变决定应变计的方向。如需换算为弯矩，则需记录

34、内外侧混凝土应变计间的距离。（二）监控量测3、选测项目（B类量测）衬砌内钢筋应力量测 衬砌内钢筋应力量测通常采用钢筋应力计进行量测。（二）监控量测3、选测项目（B类量测）衬砌内钢筋应力量测 钢筋应力（轴力）计安装注意点： 钢筋应力计两端配有拉杆，可将钢筋直接焊在拉杆上。在焊接前应对钢筋应力计的初始频率进行测试，测试结果应和标定表的零点频率相同，方可进行焊接，在焊接时必须对钢筋应力计进行水冷却，以免由于焊接时的高温传到钢筋应力计上，损坏钢筋应力计内部电器元件。 当钢筋应力计拉杆与钢筋焊完后，用测频仪测试钢筋应力计初始频率是否正确，如正确便可将其装到工程部位。（二）监控量测3、选测项目（B类量测）

35、初支混凝土应变、二衬混凝土应变和钢筋应力监测（二）监控量测3、选测项目（B类量测）（二）监控量测3、选测项目（B类量测）（二）监控量测3、选测项目（B类量测） 各项目的信号采集 根据设计每个断面的元器件位置和数量进行埋设，并将元器件的传输缆线绑扎在钢筋上，集中在每个断面的集线箱处，每个断面设两个集线箱，以便于数据的半自动采集，集线箱位于墙脚线上12m处，便于保护集线箱和数据的采集。 由于本次大断面一个监测断面需要采集的数据量大，人工用测频仪采集耗时太多，致使反馈信息不及时，建议用采集箱进行半自动采集。手动测频仪 自动巡检系统 （二）监控量测3、选测项目（B类量测）各项目的信号采集（二）监控量测

36、4、振动监测振动监测包括有爆破振动、列车振动等监测。（二）监控量测振动监测4、振动监测（二）监控量测振动监测爆破振动控制标准4、振动监测（二）监控量测振动监测4、振动监测（三）量测信息分析与反馈1、量测信息分析 目前用于量测信息分析的方法很多。实际工程中，通常采用数理统计回归分析方法来建立相关变量之间的数学表达式，建立时间变形之间关系的数学模型，用以表述这些量之间的相关关系。利用这些数学表达式可以做出未知量的预报或控制变量的变化。 由于是分析和管理空间测量数据，经最小二乘法测量平差处理后，对处理结果数据的统计回归、预测模型建立及其反演过程可分为以下步骤；数据处理；数据平差及图形显示；曲线拟合；

37、模型建立；分析与检验；预测和决策。（三）量测信息分析与反馈2、监测资料反馈程序 监控量测信息反馈内容应包括监测数据的计算及变化规律分析、工程安全性评价，并提出相应对策。 监控量测信息反馈方法可采用经验类比法或理论分析法。施工现场以经验类比法为主，重要工程应综合应用以上两类方法。（三）量测信息分析与反馈2、监测资料反馈程序三 压缩空气的供应 压缩空气俗称高压风，即经空气压缩机压缩后的具有一定压力的空气。要保证风动机械 (具)设备正常工作，压缩空气必须具有一定的风量和风压。 在隧道施工中，以压缩空气为动力的风动机具主要有凿岩机、喷混凝土机、压浆机等。 压缩空气是由空气压缩机生产，并通过高压风管输送

38、给风动机具的。 压缩空气的供应主要应考虑供应足够的风量以及必需的工作风压，尽量减少压缩空气在管路输送过程中的损失，从而达到节约能源、降低消耗的目的。 空压机站的生产能力取决于耗风量的大小，考虑一定的备用系数。耗风量包括隧道内同时工作的各种风动，空压机站的生产能可用下式来计算： Q=(1+ K备)(qK+q漏)km m3/min式中：K备空压机的备用系数，一般采用75%90%； q风动机具所需风量，m3/min， q漏管路及附件的漏耗损失，q漏=L，m3/min；其中：，每公里漏风量，平均为1.5m3/min2.0m3/min； L管路总长，km； K同时工作系数，查表； km一 空压机所处海拔

39、对空压机生产能力的影响系数 根据计算确定了空压机站的生产能力后，可选择合适的空压机和适当容量的贮风筒。一、空压机站的生产能力（供风量）一、空压机站的生产能力（供风量）机具类型凿岩机同时工作台数11011301.000.850.850.75同时工作系数 海拔高度影响系数 海拔高度()0305610914121915241829213424382743304836581.001.031.071.101.141.171.201.231.261.291.321.37二、空压机站 空压机站主要由空压机、配电设备、储风罐(俗称风包)、送风管及配件、循环水池(用于冷却空压机)等组成。 空压机按动力来源可分为

40、电动和内燃两种。短隧道可采用移动式内燃空压机，长隧道可采用固定式大型电动空压机。 空压机站一般应靠近洞口，与铺设的高压风管路同侧,并注意防洪、防火、防爆破。机房要求地形宽敞，通风良好，地基坚固。空压机组采用并列式布置，两台空压机之间的净距不小于1.5。此外，还应考虑空压机出入、调换、加油、加水等方便。 1、管径选择 压风管道的选择，应满足工作风压不小于0.5MPa的要求，空压机生产的压力一般在0.7MPa0.8MPa，为保证工作风压，风管终端的风压不得小于0.6Mpa。 压缩空气在输送过程中，由于管壁摩擦、接头、阀门等产生阻力，其压力会减少，一般称压力损失。选用较大管径的风管，可减少压力损失值

41、，使风管末端风压不得小于0.6MPa。 三、压风管道的设置 2、管道安装 管道敷设要求平顺、接头密封、防止漏风，凡有裂纹、创伤、凹陷等现象的钢管不能使用。 二、压风管道的设置 四 隧道施工通风与防尘 隧道施工通风的目的：向洞内送进新鲜空气，排出有害气体，降低粉尘浓度和洞内温度，保障洞内施工人员的健康，改善劳动条件，从而保证施工安全和提高劳动生产率。 施工通风方式应根据隧道的长度、断面大小、施工方法和设备条件等诸多因素来确定。 在施工中，有自然通风和强制机械通风两类，其中自然通风是利用洞室内外的温差或风压差来实现通风的一种方式，一般仅限于短直隧道，且受洞外气候条件的影响极大，因而完全依赖于自然通

42、风是较少的，绝大多数隧道均应采用强制机械通风。（一）通风方式 机械通风方式，按照通风类型、通风机安装位置的不同，分为管道通风和巷道通风两大类。 管道通风根据隧道内空气流向的不同，又可分为压入式，吸出式和混合式三种。 （一）通风方式1、机械通风方式的分类压入式通风 吸出式通风混合式通风 （一）通风方式1、机械通风方式的分类巷道式通风 （一）通风方式1、机械通风方式的分类 通风方式针对污染源的特性，避免成洞地段的二次污染，且应有利于快速施工。选择应注意以下问题： 1）自然通风影响因素多，通风效果不稳定且不易控制，故除短直隧道外，应尽量避免采用。 2）压入式通风能将新鲜空气直接输送至工作面，有利于工

43、作面施工，但污浊空气将流经整个坑道。若采用大功率、大管径，适用范围较广。 （一）通风方式2、通风方式的选择 3）吸出式通风的风流方向与压入式相反，排烟速度慢，且易在工作面形成炮烟停滞区，故一般很少单独使用。 4）混合式通风集压入式和吸出式的优点于一身，但管路、风机等设施增多， 5）利用平行导坑作巷道通风，是解决长隧道施工通风的方案之一，其通风效果主要取决于通风管理的好坏。 6）选择通风方式时，要选用合适的设备，尽量减少漏风率。（一）通风方式2、通风方式的选择 目的是为了供给洞内所需的新鲜空气，选择合适的通风机，以便布置合理的通风管道，从而满足施工作业环境的要求。 1）风量计算 （1）按洞内同时

44、工作的最多人数计算 （2）按同时爆破的最多炸药量计算 （3）按内燃机作业废气稀释的需要计算 （4）按洞内允许最小风速计算 （一）通风方式3、施工通风的计算 2）漏风计算 通风机的供风量（Q供）除满足上述计算的需风量外，还考虑漏失的风量，一般考虑漏风系数来计算，即： Q供=PQ式中：Q前述计算结果的最大值称计算风量； P漏风系数。（一）通风方式3、施工通风的计算 3）风压计算 在通风过程中，要克服风流沿途所受阻力，保证将所需风量送到洞内，并达到规定的风速，则必须要有一定的风压。 风压计算的目的就是要确定通风机本身应具备多大的压力才能满足通风需要。 （一）通风方式3、施工通风的计算 3）风压计算

45、气流所受到的阻力有摩擦阻力和局部阻力（包括断面变化阻力、分岔阻力、拐弯阻力）及正面阻力，其计算克服这些阻力。（一）通风方式3、施工通风的计算 4）通风机的选择 通风机有轴流式和离心式两类。在隧道施工通风中主要采用轴流式通风机。它具有风量大、效率高、结构紧凑、重量轻等优点。 选择时，按Q机1.1Q供（1.1是风量储备系数）及h机Ph（P为漏风系数），在通风机性能表中选择风机。（一）通风方式3、施工通风的计算 5）风机及风管布置 设置通风机时，其安装基础要能充分承受机体重量和运行时产生的震动，或者水平架设到台架上。 吸入口注意不要吸入液体和固体，而且要安装喇叭口以提高吸入、排出的效率。 （一）通风

46、方式3、施工通风的计算（一）通风方式朔黄线寺铺尖隧道通风设计（左上）内昆线青山隧道施工通风（右下）（一）通风方式渝怀线圆梁山隧道施工通风（右上）广渝高速公路华蓥山隧道施工通风（左下）（一）通风方式京九线五指山隧道长距离独头施工通风乌鞘岭隧道七号斜井通风（一）通风方式乌鞘岭隧道八号斜井通风 在隧道施工中，由于钻眼、爆破、装碴、喷混凝土等原因，在洞内浮游着大量的粉尘，这些粉尘对施工人员的身体健康危害极大。 特别是粒径小于10m的粉尘，极易被人吸入，或沉附于支气管中，或吸入肺胞，隧道施工人员常见的矽肺病就是因此而形成的，此病极难治愈，病情严重发展会使肺功能完全丧失而死亡，因而，防尘工作是十分重要的。

47、（二）隧道施工中的防尘 隧道施工中采取的防尘措施是综合性的，就是湿式凿岩，机械通风，喷雾洒水和个人防护相结合，综合防尘。（二）隧道施工中的防尘五 施工供水与排水 由于凿岩、防尘、灌筑衬砌及混凝土养护、洞外空压机冷却等工作都需要大量用水，施工人员的生活也需要用水，因此要设置相应的供水设施。 施工供水主要应考虑水质要求，水量的大小，水压及供水设施等几个方面的问题。（一）施工供水 凡无臭味、不含有害矿物质的洁净天然水，都可以作为施工用水，饮用水的水质则要求更为新鲜清洁。 用水范围水质项目允许最大值混凝土作业硫酸盐（SO4）含量不大于1000mg/LPH值不得小于4其它杂质不含油、糖、酸等湿式凿岩与防

48、尘细菌总数在370C培养24h每毫升不超过100个大肠菌总数每升水中不超过3个浑浊度不大于5mg/L，特殊情况不大于10mg/L施工用水水质要求 （一）施工供水1、水质要求项目允许最大值色度/PH值不大于20度，应保证透明和无沉淀/6.59.5浑浊度不大于5mg/L，特殊情况（暴雨洪水）不大于10mg/L悬浮物不得有用肉眼可见水生物及令人厌恶的物质嗅和味在原水或煮沸后饮用时不得有异嗅和异味细菌总数在370C培养24h每毫升不超过100个大肠菌总数每升水中不超过3个总硬度不大于8.9mg当量/L（250）铅含量/砷含量不大于0.1mg/L/不大于0.05mg/L铜含量/锌含量不大于3.0mg/L

49、/不大于5.0mg/L氧化物/铁含量不大于1.5mg/L/不大于0.3mg/L酚类化合物加氯消毒时，水中不得产生氯酚臭余氯含量游离氯含量不小于0.3mg/L，管路末端不小于0.05mg/L 生活用水水质要求（一）施工供水1、水质要求 1）施工用水 施工用水与工程规模、机械化程度、施工进度、人员数量和气候条件等有关，因而用水量的变化幅度较大，很难估计精确。一般根据以往经验估计。 2）生活用水 卫生要求的提高，生活设施配置增多，耗水量也就相应增多。因而生活用水量也有一定的变化，但幅度不大，一般可按下列参考指标估算： 生产工人平均（0.10.15）m3/d 非生产工人平均(0.080.12）m3/d

50、 （一）施工供水2、用水量估算 3）消防用水 由于施工工地住房均为临时住房，相应标准较低，除按消防要求在设计、施工及临房布置等方面做好防火工作外，还应按临时建筑房屋每3000m2消防耗水量（1520）L/s、灭火时间为0.5h1.0h计算消防用水贮备量，以防不测。（一）施工供水2、用水量估算 主要根据水源情况而定，常用水源有（1）泉水，（2）河水；（3）钻井取水。3、供水方式（一）施工供水 1）贮水池 贮水池一般修建在洞口附近上方，但应避免设在隧道顶上或其它可危及隧道安全的部位，其高差应能保证最高用水点的水压要求。 水池位置； 水池构造； 水池容积；4、供水设备（一）施工供水 2）水泵与泵房 扬程计算 H=h+ hf (m) 式中：h 水池与水源之间的高差，m;水头损失系数（按管道水头损失5%10%计算），=1.051.10；hf管道内水头损失（m）。 根据