2-21第三监控量测与检测技术标竹盖山隧道监控量测、质量检测及地质

竹盖山隧道监控量测、质量检测及地质超前预报实施方案1工程概况竹盖山隧道位于连怀公路中段，设计行车速度为100km/h，按高速公路双向四车道布置，左、右线分离布设。隧道开挖最大宽度11.4m，最大高度8.91m。隧道穿过中低山地貌区，地面标高420~640m。隧道左线起止里程为ZK68+270~Zk70+922，长2652m，隧道最大埋深约185m；隧道右线起止里程YK68+269~YK70+930，长2661m，隧道最大埋深约194m，最小埋深（洞口段除外）18m。左线连州端采用削竹式洞门，怀集（连山）端采用端墙式洞门；右线两端洞门形式与左线相同。左右两线连州端洞口段线间距约为28m，洞身段间距约40m，怀集端线间距约为24m。勘察过程中，本段共布置钻孔21个，并在其中4个钻孔内开展了钻孔声波测井实验，布置了3630m长度的浅层地震折射波法勘探工作。调查结果显示，该区地层主要为加里东期花岗闪长岩（）及其风化层，隧址区未见大的断裂构造，隧址区地质构造以节理裂隙为主。其中，隧道进、出洞口位置结构面较为发育。进洞口段主要结构面倾向W或SW，倾角较陡（65°~85°），与洞轴线大角度相交，对洞口的稳定性影响较小；出洞口节理裂隙较为发育的有三组，分别倾向NE、SE、NW，倾角也普遍较陡（52°~79°），主要结构面走向与洞轴线斜交，对隧道围岩稳定性和出口边坡稳定性存在一定的不利影响。结构面普遍较为平直，延伸长度最大未见超过6m，进洞口节理裂隙线密度最大10条/m，出口最大4条/m。隧址区内加里东期花岗闪长岩微风化岩体属坚硬岩，其工程性质较好，饱和单轴抗压强度大于80MPa，是理想的建筑材料。覆盖层较厚，厚度3.2~69.7m，主要由残破积土构成。残破积土以粉质粘土为主，普遍表现出遇水软化的特征。隧址区不良地质作用规模较小，以地表局部崩塌和滑塌为主。特殊性岩土规模较小，局部花岗闪长岩经绿泥石饰变、风化等改造后形成膨胀岩、高液限软土。项目区地震基本烈度<VI度，地震活动较弱。隧址区地表水系不发育，主要为季节性降雨及沟谷水；地下水以基岩裂隙水、覆盖层和全-强风化层中孔隙水为主；地下和地表水的水量均较贫乏，地下水对混凝土结构无腐蚀性。总得说来，隧道洞身部分地质条件较好，洞口地质条件较差。竹盖山隧道由广东冠粤路桥有限公司承建，计划2013年4月完工。2隧道监控量测2.1监控量测项目根据隧道的地质特点和设计资料，综合考虑《公路隧道施工技术规范》（JTJF60-2009），并参考《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007），主要针对以下项目开展监控量测：拱顶下沉量测周边收敛量测浅埋段地表下沉量测锚杆内力量测 初期支护喷混凝土应力量测 二次衬砌压应力量测 钢支撑内力量测各项目的主要测试目的及设备见表2.1。表2.1监控量测项目及仪器汇总表序号量测项目仪器设备测试目的1拱顶下沉量测收敛钢尺、水准仪、全站仪及时掌握隧道整体的稳定情况。2周边收敛量测收敛计、全站仪判断围岩的稳定性，确定二次衬砌的施做时间。3浅埋段地表沉降量测精密水准仪、水准尺、全站仪与拱顶下沉对比，间接反映隧道的稳定及隧道拱部以上围岩的运动状况。4锚杆内力量测锚杆计、频率计判断复合式衬砌中锚杆的工作状态及作用范围。5喷混凝土应力量测压力盒、频率计判断复合式衬砌中围岩载荷大小，判断初期支护与二次衬砌各自分担围岩压力的情况。6二次衬砌压应力量测压力盒、频率计判断复合式衬砌中围岩载荷大小，判断初期支护与二次衬砌各自分担围岩压力的情况。7钢支撑内力量测钢筋计、表面应变计、频率计判初期支护中钢支撑载荷大小，判断初期支护承受围岩压力的情况。2.2监控实施细则2.2.1拱顶下沉与洞周收敛量测拱顶下沉与周边收敛观测在同一个断面内进行。为了叙述方便，将洞周围岩收敛量测与拱顶下沉合并进行说明。拱顶下沉与周边收敛观测采用在每个量测断面的拱顶中心及两侧埋设收敛预埋钩，采用精密水准仪配合钢尺收敛计采集数据的方式观测。2.2.1.1观测目的与依据开展隧道拱顶下沉与周边收敛的主要目的在于：掌握岩体变形变化规律及发展趋势；预测预报围岩稳定性，为施工安全服务；选择合理的支护时机和判断支护效果；优化设计，及时修改喷锚支护参数；监视工程的实际运行情况，积累运行资料，为改进设计提高设计水平提供科学依据。观测方法、标准等参照《工程岩体试验方法标准》（GB/T50266-99）及《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）制定。2.2.1.2观测布置（1）断面布置结合工程特点，并遵循在避免爆破作业破坏的前提下在质量较差的岩体段落多布的原则，选取了如表2.2所示的监测断面间距及表2.3所示的监测频率，以确保为动态反馈设计及信息化施工提供及时的监测信息。实际工作过程中，可根据现场情况灵活增减断面，另外，一般情况下同时参考位移变化速度、量测断面距开挖面距离确定量测频率，并以位移变化速度为主要指标以便及时指导施工。表2.2拱顶下沉与周边收敛监测断面间距及测点数量围岩级别断面间距（m）每个断面测点数量拱顶下沉测点（个）洞周收敛测线（条）V10~151~33~6IV20~301~33~4III30~5011Ⅱ80~10011（2）测点(线)布置原则及形式不同开挖工法下的测线测点布置图见图2.1。现场实际测点(线)布置时，要根据洞室断面的形状和大小决定，其原则是能量测到岩体的最大变形。同时还需考虑观测工作对工程施工的影响。底部隆起测点的布置重点结合开挖后岩体质量、水文地质条件等情况选择性进行布置。表2.3拱顶下沉与周边收敛监测频率位移速度（mm/d）量测断面距开挖面距离（m）量测频率≥5<22次/d1~52~101次/d0.2~110~301次/2d<0.2>301次/7d(a)短台阶法(b)单侧壁导坑法（c）全断面法图2.1拱顶下沉及洞周收敛测点布置示意图2.2.1.3测点安装首先，确定观测断面。临近工作面的断面、测点尽可能靠近工作面埋设，以不超过2m作为控制。测断面确定以后，首先清理岩石表面，根据测点（线）布置形式选用小型钻机进行钻孔施工。钻孔孔径与孔深视测桩直径、长短和形式而定。顶拱钻孔垂直洞壁，其余位置钻孔水平布置。各测点尽可能在一个平面内，并垂直于洞轴线。钻孔完成后，将带膨胀管的收敛预埋件敲入孔中，旋上收敛钩后即可量测。测点要安装牢固，端头尽量卧于孔内，外露棱片尽量靠近岩面，以防施工爆破损坏。必要时要对各个测点进行保护。由于爆破或塌方造成测点损坏，应及时在相同位置重新布点，布点后观测应按初始读数观测进行。2.2.1.4现场观测与数据整理分析（1）初始读数观测测点埋设牢固后，即可进行初始读数测读。各断面测点初读数应在下一循环开挖施工前完成，并在较短时间内完成测读，以不超过24h为控制。初始读数观测应反复多次，以连续三次观测读数差值在0.05mm以内为稳定标准，并同时记录现场温度值。采用钢尺收敛计进行数据采集，每次读数2次，以两次之间差值不大于0.02mm为控制标准。使用钢尺收敛计进行量测的关键是保证钢尺拉伸要连贯且用力均衡，并在量测时使用掌托的方式避免仪器本身的重力对钢尺造成影响。实测得到的位移变化量是钢尺收敛计读数、百分表读数以及温度变化引起的长度变化的总和。测量时，在距离实测点较远的地方设置基准点，然后用水准仪自基准点向实测点进行测量，即可在得到拱顶沉降量、底板隆起量等数据的同时，获得该点高程信息。（2）观测时间和次数安排观测时间和次数应考虑工程或试验研究的需要，参照表2.2和表2.3制定观测方案，观测期间根据现场具体情况进行适当调整，并注明调整原因。（3）测点考证与观测数据整理现场测点埋设完成后，应及时将测点的编号、初始读数、埋设位置等信息记入考证表中。观测过程中，应及时对数据加以整理、绘制有关的曲线及图件，进行数据分析。需要绘制的图件和曲线主要包括如下几种：拱顶沉降、洞周收敛变形观测断面测点分布示意图；拱顶沉降量、洞周收敛值与时间关系曲线；拱顶沉降、洞周收敛变形速率与时间关系曲线。（4）数据分析研究地下洞室稳定，可以对现场观测得到的拱顶沉降与围岩收敛变形数据加以分析，并考虑以下因素对变形、沉降的影响后获得指导性的信息：1)地质条件的影响；2)上覆岩体厚度(地应力)条件的影响；3)地形条件的影响；4)洞室尺寸及形状的影响；5)开挖进尺的影响；6)时间对位移的影响及曲线特征，即所谓“时间效应”。根据对上述观测曲线、图件的分析，揭示拱顶下沉、围岩收敛变形的特征及规律，结合围岩稳定标准，评价、判断围岩的稳定状况，并藉此确定支护时机。2.2.1.5地质描述和施工记录需要注意的是，为了更好地开展前文的分析和评价，现场观测工作开展时的地质描述和施工记录是观测工作的重要组成部分，它是资料整理、分析的前提和主要依据。地质描述和施工记录以施工单位的现场记录为主，监控和检测方进行必要的补充，其主要内容分列如下。（1）地质描述的主要内容施工地段的洞号、桩号；施工区主要地质构造、节理、裂隙、断层、产状及其它地质现象；所属岩层类别、岩性、节理间距；水文地质条件；观测地段的塌方、掉块、裂缝等。（2）施工记录的主要内容施工时间、爆破、支护、出渣等时间，遇到的主要问题、处理措施等；掌子面钻孔数量、装药量、开挖进尺、一个循环各工序所选用时间；支护型式与具体指标，包括喷混凝土厚度，总喷射方量，锚杆数量、深度、间距和布置，钢筋网的规格、挂放位置和分布等。此部分信息以施工单位搜集的信息为主，并及时根据现场观测和记录进行修正。2.2.2洞口浅埋段地表沉降量测2.2.2.1量测目的地表沉降量测的目的主要在于掌握以下内容：（1）地表下沉的范围以及下沉量的大小，监测地表下沉稳定的时间；（2）掌握随工作面推进地表沉降量的发展规律，与其他监测资料一起分析围岩稳定性，判断隧道掘进是否对地表建筑物有不利影响；（3）根据地表沉降量及时调整施工掘进进度。2.2.2.2测点布置隧道浅埋段一般处于过沟、洞口位置，地势较低，岩石风化程度高，表层大部分为土层所覆盖，工程地质条件差。因此，隧道浅埋段往往是地表下沉量相对较大的部位，并易发工程事故，故而，地表下沉量测主要在隧道浅埋处进行。测量基点埋设在隧道开挖横向3~4倍洞径的区域内布置，并在此区域之外埋设2个基点以便相互校核。基点埋设参照标准水准点埋设。可在测点位置挖长、宽、深均为10cm的坑，然后放入测点预埋件，预埋件四周用混凝土填实，待混凝土硬化后即可开展量测。预埋件中的测点采用φ20的圆或螺纹钢筋制成，露出混凝土表面的长度不宜超过2cm。所有基点通过与附近水准点联测取得原始高程。为了更好地进行分析，地表下沉测点的布置与拱顶下沉及洞周收敛的观测点应尽量布置在同一断面上。沿洞轴线布置的地表下沉测线，其起点应在开挖面前方h+B/2（h为隧道开挖面的埋深，B为隧道开挖宽度）处开始布置，直至开挖面后方40m终止。监测断面间距见表2.4，测点（不含基点）布置示意图见图2.2。图2表2.4地表下沉监测断面间距埋深（m）量测断面间距≥50根据实际情况确定30~501015~3010<155图2.2地表下沉测点布置示意图2.2.2.3现场观测频率与要求地表下沉量测频率参照表2.3施行，以便联合进行分析。沉降观测采用精密水准仪配合铟钢尺进行。观测时应满足以下要求：观测应在仪器检验合格后进行，且避免在测站和标尺有振动时进行；尽量选择在每天的相同时间进行观测，避免温度变化的影响，并记录温度值；坚持“四固定”原则，即：施测人员固定、测站位置固定、施测仪器特别是钢尺固定、施测顺序固定，且应保证基点的准确；观测误差不超过±0.5mm（n为测站数）。2.2.3锚杆内力量测锚杆内力量测通过在锚杆上安装锚杆应力计的方式进行量测。2.2.3.1监测目的(1)研究锚杆应力分布及变化规律；(2)研究围岩的稳定性和及时进行施工安全预报；(3)检验喷锚支护设计的合理性；(4)为修改支护参数，优化设计提供判据。2.2.3.2安装埋设、观测流程锚杆内力量测测点仪器安装、埋设和观测的程序如下：测量放点→钻孔→仪器组装→仪器安装→灌浆→孔口保护设施施工→待砂浆固化后测读初值→进行下一步开挖施工→按要求进行观测。作业时间大致如下表所示。表2.5锚杆内力量测埋设、观测作业时间表各个主要环节的要求分述如下。（1）钻孔施工1)根据设计要求造孔：钻孔直径大于锚杆应力计最大直径。钻孔方位符合设计要求，孔弯、孔斜小于钻孔半径。钻孔要冲洗干净，并严防孔壁沾油污、泥皮。2)按锚杆直径选配相应规格的锚杆应力计。按照观测设计要求裁截锚杆。锚杆内力量测沿隧道周边的拱顶、拱腰和边墙埋设锚杆轴力计，每个断面布置5个测点，如图2.3所示。3)监测锚杆与支护锚杆同步埋设，直径与设计锚杆相同。孔深为3～3.5m，孔径均为Ф50。（2）仪器安装锚杆应力计安装时，确保锚杆应力计不产生弯曲，电缆和排气管不受损坏，锚杆根部与孔口平齐。仪器采用机械连接式锚杆应力计，在现场将连接杆与钢筋计端头车丝螺口对接并旋紧，然后，将连接杆与受力钢筋焊接，钢筋计焊接强度不低于原钢筋强度，仪器与受力保持在同一轴线，不能偏心。在己焊接锚杆应力计的观测锚杆上安装排气管，将锚杆缓慢地送入钻孔内。锚杆应力计进入孔后，将引出的电缆和排气管固定后，装好灌浆管，用水泥砂浆封闭孔口。灌浆锚固：水泥砂浆按设计灰砂比（1:1～1:2）、水灰比（0.38～0.5:1）调制。灌浆时，在设计规定的压力下进行，灌至孔内停止吸浆时，持续10分钟，即可结束。砂浆固化后，测其初始值。安装孔口保护装置，对电缆引出线及集线箱加以保护。按预埋位置进行电缆的必要接长、连接，作好编号标记。图2.3锚杆应力量测监测锚杆示意图2.2.3.3观测频率锚杆应力的观测采用振弦式读数仪配合锚杆应力计进行。仪器安装到位后，即需进行基准值的确定，即读取初始值。在埋设初期，每天观测2次，取水泥砂浆终凝后且水化热基本稳定时的测值作为基准值。量测的监测频率见表2.6。水泥砂浆终凝后或水化热基本稳定后，每天观测1次，观测1周；以后每周观测3次，连续观测1个月；此后每周观测1次并逐步放松为每个月3次。在有异常情况时加密观测。观测时间和次数可根据工程、试验研究的需要进行适当调整。考虑地质条件及隧道间距等因素，监测断面主要布置在进、出洞洞口浅埋偏压段和洞身特殊地质段中具有代表性的位置，重点是监测破碎带内布置的锚杆。表2.6锚杆应力监测频率量测项目监测频率1～7天7天～1个月1～3个月锚杆轴力1次/天3次/周3次/月ifseqSec3\r00="0"""""2.2.3.4成果整理和计算应力计安装完成后，及时绘制应力计安装竣工示意图，并将应力计初始值及时计入考证资料库中。后续观测得到的量测数据，于24小时内进行校对、整理、计算，并简单绘出时间与应力的观测曲线。遇有异常读数时，及时核实，确保测读准确无误，若分析为工程响应异常，需及时加密观测避免发生事故。目前，在我国，应力监测仪器主要分为振弦式和差阻式两大类。振弦埋入式应力计在仪器内封装钢弦，仪器被固定在钢筋、混凝土结构物中后，其通过两端的端头与钢筋或混凝土紧密嵌固，当钢筋或混凝土产生应变时，则由端头带动封装在仪器内部的钢弦产生变形，钢弦在受拉、压后长度发生变化，进而导致其振动频率发生改变，振动频率与应力应变之间呈平方关系，借助读数仪器可以量测得到其频率值进而反算得到仪器的应变、应力变化量。差阻式应变计的工作原理与振弦式不同，其通过在仪器内部封装2个高精密电阻的方式进行，当仪器受到变形或温度的作用时，单个电阻及2个电阻的电阻比发生变化，而电阻比的变化同应变和温度的变化存在一定的线性关系，从而计算出应变计的变形值。值得注意的是，国内的差阻式仪器往往不耐磕碰，在安装过程中较易损坏。故此，本项目开展工作时，拟主要选用振弦式仪器。振弦式锚杆应力计按下式计算应力值：式中：──应力值(MPa)； 、──传感器系数，由厂家给出； 、──仪器读数（Digit）； 、──温度读数（℃）。ifseqSec3\r00="0"""""计算完成后，绘制曲线及图件，包括如下内容：应力值与时间关系曲线；应力值与开挖进尺关系曲线；应力随埋深变化曲线；断面应力分布与变化图。2.2.4初期支护喷射混凝土应力量测2.2.ifseqSec2\r00="0"""""4.1监测目的通过对初期支护喷射混凝土应力的量测，可以获悉其受力状态以及受力的大小，并据此判断是否有必要进一步进行支护，同时为二次衬砌的施工时机选择提供依据。2.2.ifseqSec2\r00="0"""""4.2监测方法混凝土内观测应力较为困难，因此，通常采用观测应变然后换算的方式进行。应变的观测借助在混凝土中埋设应变计进行。振弦式混凝土应变计按下式计算应变值：式中：──应变值； 、──传感器系数，由厂家给出； 、──仪器读数（Digit）； 、──温度读数（℃）。支护及衬砌内力可通过计算得到的混凝土应变乘以混凝土材料弹性模量后换算得到。2.2.ifseqSec2\r00="0"""""4.3安装埋设混凝土应变测点沿隧道的拱顶、拱腰和边墙布置，并在喷射混凝土、施工二次衬砌混凝土的间歇埋设混凝土应变计。围岩初喷混凝土以后，在初喷面上将应变计固定，再复喷，将应变计全部覆盖并使应变计居于喷层的中央，喷射混凝土达到初凝且不再明显受水化热影响时开始测取初读数，量测喷射体内混凝土的应变变化。应变计埋设后，要做好标记和必要的保护，以防人为或机械损坏仪器，仪器顶部已终凝的混凝土厚达2cm以上时，守护人员方可离开。现场据实际情况选择2个断面布置，每个断面5个测点，布置形式如图2.4所示。2.2.ifseqSec2\r00="0"""""4.4观测频率锚杆内力量测和混凝土应力量测均采用振弦式仪器，测读时，采用振弦式测读仪进行。观测频次见表2.7。表2.7初期支护喷射混凝土应力监测频率量测项目监测频率1～7天7天～1个月1个月以后混凝土应力1~2次/天2次/周1次/周图2.4初期支护与二衬应力监测点布置示意图2.2.ifseqSec2\r00="0"""""4.5成果整理应变计安装完成后，及时绘制应变计观测断面示意图，将应力计安装位置、测点编号、初始值等及时计入考证资料库中。后续观测得到的量测数据，于24小时内进行校对、整理、计算，并绘各类曲线。遇有异常读数时，及时核实，确保测读准确无误，若分析为工程响应异常，需及时加密观测避免发生事故。需绘制的曲线包括：绘制应变随时间变化过程线；绘制隧道横断面衬砌体内应变分布图。2.2.5二次衬砌压应力量测2.2.ifseqSec2\r00="0"""""5.1监测目的二次衬砌混凝土内应力的量测，其目的是了解混凝土受力情况，避免在二次衬砌施工后仍在混凝土内产生过大的受拉趋势甚至局部出现拉应力，进而影响衬砌结构的稳定性，并对围岩稳定产生不利影响。2.2.ifseqSec2\r00="0"""""5.2监测方法二次衬砌压应力监测方法与初期支护喷射混凝土应力量测采用的方法相同。测点埋设方面，在二次衬砌浇注前，将应变计埋在二次衬砌中央，量测二次衬砌应变，应变计埋设同上文初期支护喷射混凝土应力量测。现场据实际情况选择2个断面布置，每个断面5个测点，见图2.4所示。2.2.ifseqSec2\r00="0"""""5.3观测频次混凝土应变计均采用振弦式测读仪表来观测。安装完成后即读数，在混凝土浇筑初期，一般3小时观测1次，直至混凝土到达最高水化热并逐步消散；待混凝土终凝后或水化热基本稳定时的测值作为基准值。观测频次参见表2.8。表2.8二次衬砌混凝土应变监测频率量测项目监测频率1～7天7天～1个月1个月以后混凝土（钢筋）应力1~2次/天2次/周1次/周2.2.ifseqSec2\r00="0"""""5.4成果整理和计算同初期支护。2.2.6钢支撑内力量测钢支撑内力量测一般用于Ⅳ级、Ⅴ级围岩有钢支撑的地段，采用钢筋计进行量测。量测断面的测点布置位置与喷射混凝土应力测点布置位置相同。现场据实际情况选择2个断面布置，每个断面5个测点。2.2.ifseqSec2\r00="0"""""6.1钢筋应力计安装埋设钢筋应力计的安装流程如下：1) 准备：根据图纸位置，选择观测钢支撑。2) 钢筋计与连接杆连接；3) 钢筋计连接杆采用搭接焊的方式与钢支撑焊接牢固，焊接时，仪器包上湿棉丝并不断浇冷水，直至焊接完毕；4) 测试电缆绑在钢筋下部松散绑扎，以防混凝土浇筑时损伤电缆，电缆引长至临时接线箱并检查仪器标识；5) 经现场检测，确定仪器工作正常后，方可喷射混凝土，并安排专人保护仪器。混凝土初凝后测得初始值，填写考证表。钢支撑内力变化量测频次见表2.9。表2.9钢支撑应力监测频率量测项目监测频率1～7天7天～1个月1个月以后钢筋应力1~2次/天2次/周1次/周2.3监控进度和量测信息的处理与反馈隧道施工监控的进度控制主要按施工进展来进行，并可根据隧道开挖所揭露出的新的地质条件或其它意外情况在征得业主、设计和监理等部门同意的情况下适时、灵活地调整、完善监控计划。在监测过程中，积极配合施工过程中由监理部门或设计方提出的新的监控建议或要求。严格按照合同要求和监测实施计划进行施工监控，并及时将监测数据和分析资料、结论反馈各相关部门，以全面配合并有效指导隧道安全、快速的施工。监测、反馈的过程中，确定观测数据异常是基础，建立反馈机制是将监控落于实处的保障。2.3.1报警指标在复杂多变的隧道施工条件下，如何进行准确的信息反馈与可靠的预测预报是本项目监测的主要内容之一。变形和应力的监测数据中，部分数据可能会由于观测误差而产生假异常，在将其剔除后，可以根据数据绝对值及其增长规律判定是否需要警戒。根据规范以及类似工程的经验，隧道周边实测位移相对值或用回归分析推算的最终位移值均应小于下表2.10所列数值。表2.10隧道周边允许位移相对值（％）埋深(m)围岩级别<5050~300>300Ⅲ0.10~0.300.20~0.500.40~1.20Ⅳ0.15~0.500.40~1.200.80~2.00Ⅴ0.20~0.800.60~1.601.00~3.00当位移速度无明显下降，而此时实测位移相对值已接近表中的规定值，同时支护混凝土表面已出现明显裂缝；或者实测位移速度出现急剧增长时，必须立即采取补强措施，并改变施工程序或设计参数，必要时应立即停止开挖，进行施工处理。具体报警指标可与设计、监理等部门协商确定。为此，制定了监控警戒等级，如下表2.11所示，并重点针对围岩稳定，制定稳定判据如表2.12所示。表2.11监控警戒等级监控警戒等级监控位移（压力）施工状态ⅢU0＜Un/3可正常施工ⅡUn/3≤U0≤2Un/3应加强支护ⅠU0＞2Un/3应采取特殊措施表中：U0——实测变形值，Un——允许变形值表2.12围岩稳定性判据急剧变位缓慢变位基本稳定收敛位移＞1.0mm/d1.0～0.2mm/d<0.2mm/d单点位移＞0.5mm/d0.5～0.1mm/d<0.2mm/d拱顶位移＞1.0mm/d1.0～0.2mm/d<0.2mm/d采用两次支护的隧道断面，后期支护的施作，需同时达到下列三个标准时进行：（1）隧道周边水平收敛速度小于0.2mm/d，拱顶或底板垂直位移速度小于0.1mm/d；（2）隧道周边水平收敛速度，以及拱顶或底板垂直位移速度明显下降；（3）隧道位移相对值已达到总相对位移量的90％以上。经现场地质观察评定，认为在较大范围内围岩稳定性较好，同时实测位移值远小于预计值且稳定速度快，此时可适当减小支护参数。隧道稳定的判据是：“后期支护施作后总位移速度趋近于零，支护结构的外力和内力的变化速度也应趋近于零”。2.3.2信息反馈隧道监测反馈程序如图2.5所示。监测报表一式八份提交给业主项目部，由业主项目部及时送达监理方、施工方和设计方。每旬、每月、每季度出报告，必要时出专门分析简报。监测人员除做好每天的监测工作外，需认真写好监测日记，内容包括天气、观察情况、监测情况、施工进展情况、仪表工作情况等。监测技术负责人参加工程现场例会，汇报最近一段时期的监测情况，分析数据变化的趋势。按有关各方讨论的具体报警值分两个阶段报警。监理、设计单位监理、设计单位现场施工单位监测方案资料分析现场调查量测数据的计算机计算处理量测分析、综合处理、反分析监测结果和综合评价量测结果的形象化、具体化隧道结构的安全性、经济性分析与判断依据：围岩理论分析有关技术规范、标准工程经济性比较隧道围岩与结构现状与动态分析是否改变设计、施工方法调整设计施工方案现场监测继续下阶段监测否是反馈否施工监测图2.5现场监测信息反馈流程图当监测值超过预警值的80%时，在日常报表中注明，以引起有关各方注意。当监测值达到预警值，除在日常报表中注明外，专门出文通知有关各方。监测技术负责人参加出现险情时的排险应急会议，积极协同有关各方出谋划策，提出有益的建议，以采取有效措施确保基坑及周围环境的安全。在隧道施工监测过程中提交如下资料：（1）公文根据监测资料，对下一阶段的变形情况进行预测，当有危险时，及时向业主及施工方提交监控联系单或专门的计算分析报告，并提出合理化建议。（2）日常报表将每旬、每月、每季度监测工作的进展、仪器埋设、监测成果图表汇总及阶段性的结论、建议汇总，并按报告格式提交。（3）总报告在隧道的主体工程完成以及隧道跟踪监测工作结束后两个月内提交监测分析总报告（书面及电子文件）。3质量检测3.1质量检测主要项目根据竹盖山隧道的地质特点和设计资料，综合考虑《公路隧道施工技术规范》（JTJF60-2009）、《公路工程质量检验评定标准》（第一册土建工程）（JTGF80/1-2004）和设计提出的具体指标和要求，主要针对以下项目开展检测：初支厚度、强度、初支背后空洞及钢支撑设置情况二次衬砌厚度及背后空洞锚杆无损检测二衬净空断面各项目的主要测试目的及设备见表3.1。表3.1监控量测项目及仪器汇总表序号检测项目仪器设备测试目的1初支厚度、强度、初支背后空洞及钢支撑设置情况超声检测仪、回弹仪、地质雷达及时掌握初期支护施工质量与支护结构变形、应力情况，查钢拱架数量2二次衬砌厚度及背后空洞超声检测仪、地质雷达判断衬砌施工质量与偏差，及时进行补强3锚杆无损检测超声检测仪锚杆施做质量检测，4二衬净空断面断面仪、全站仪检测隧道净空，评估二次衬砌厚度、超欠挖3.2检测实施细则3.2.1初支厚度、强度、初支背后空洞及钢支撑设置情况检测主要目的见表3.1中测试目的一栏。初期支护无损检测的对象是Ⅳ级、Ⅴ级围岩段。3.2.1.1检测方法隧道混凝土衬砌质量检测包括：①隧道衬砌厚度，②隧道衬砌背后未回填的空区，③复合式衬砌中两层衬砌间较大的空段，④施工时坍方位置及坍方的处理情况，⑤衬砌混凝土强度。衬砌混凝土质量的现场检测，可以采用地质雷达或超声检测仪进行。混凝土强度则主要借助回弹法进行检测，也可借助超声与回弹综合的方法测定。3.2.1.2检测断面布置沿隧道拱部轴向平行布置3条测线，分别位于拱顶、左和右拱腰，如下图所示。图3.1初期支护检测线布置示意图3.2.1.3检测仪器标定检测前对衬砌混凝土的介电常数或电磁波速做现场标定。对竹盖山隧道，取1处进行实测，并实测不少于3次，取平均值为该隧道衬砌等材料的介电常数或电磁波速。标定采用以下方法的其中一种：①在已知厚度部位或材料与隧道衬砌相同的其他预制件上测量；②在洞口或洞内避车洞处使用双天线直达波法测量；③钻孔实测。求取参数应具备两点：①标定目标体的厚度一般不小于15cm，且厚度已知；②标定记录中界面反射信号应清晰、准确。标定结果按下式计算：（3-1）（3-2）式中：—相对介电常数；v—电磁波速（m/s）；t—双程旅行时间（ns）；d—标定目标体厚度或距离（m）。3.2.1.4现场检测工作步骤采用地质雷达观测时，其观测步骤如下：1）检查主机、天线以及运行设备，使之均处于正常状态。检测要选择合适的雷达天线。2）在卡车车厢或装载机上用钢管搭架并铺木板制成工作平台。检测台架应采用圆形脚手架钢管并用扣件搭接，与车辆的连接应采用焊接。平台四周应安装可拆装的防护栏杆，护栏高出平台1.2米。3）检测时，将发射和接收天线与隧道衬砌表面密贴，沿测线以5km/h左右的速度滑动，由雷达仪主机高速发射雷达脉冲，进行快速连续采集。为保证点位的准确，在隧道壁上每10m作一标志，标上里程。当天线对齐某一标记时，由仪器操作员向仪器输入信号，在雷达记录中每5m或10m作1里程标记。内业整理资料时，根据标记和记录的首、末标及工作中间核查的里程，在雷达的时间剖面图上标明里程。衬砌混凝土强度检测时，通过以下两种方式进行：1）在隧道衬砌表面划分检测区（20×20cm），磨掉表面附着物后，用回弹仪水平正对衬砌表面回弹16次，读数记录，根据标准曲线得出回弹强度推测值；2）在同一测区用声波仪在混凝土表面布置超声波探头，测量探头间距，记录声时值，同一测区不少于三次测量，检测每断面设5个测区，根据声时值算出声波在混凝土内部速度，最后计算出本测区混凝土强度值。为及时检查施工质量，尽早进行缺陷修补，初支检测要在初支喷好后及时检测衬砌混凝土强度。初期支护在IV级围岩段距掌子面不大于50m开展一次无损检测，初期支护在V级围岩段距掌子面不大于30m开展一次无损检测，给初支后可能存在的问题留下处理时间。3.2.1.5声波检测数据辨识（1）衬砌界面的判识在地质雷达或超声图像中，特别是地质雷达图像的上部，一般振幅较强，同轴同相比较连续的第一组波形为衬砌界面反射信号。混凝土衬砌、喷射混凝土与围岩（或其间空区中的空气）有明显的介电常数差，因此在时间剖面图上，衬砌底面和岩石之间有明显的界线。衬砌的直达波呈现几条平直的水平同相轴的图像，而围岩开挖总有或大或小的不平，故衬砌底界，即它与围岩的分界面的反射波同相轴一般为有起伏的非直线图像，这是很易辨认的。喷射混凝土与模筑衬砌介电常数有差别，但不是很大，它们之间若接触很好或粘结，则可能没有明显的反射波或仅有微弱的反射波。如果喷射混凝土中有钢质拱架和钢筋网，则由于它们可强烈地反射雷达波，故可看到连续的绵延的反射图像。界面判识后输入正常的介电常数值，即可由计算机自动计算出衬砌厚度值，厚度的计算公式为：（3-3）（2）衬砌混凝土缺陷及位置判识由于衬砌混凝土与空气的相对介电常数的差异较大，所以空洞在地质雷达或超声的图像中表现为振幅较强的界面反射信号（多次波），空洞的明显特征就是有强烈的多次反射，波从相对介电常数大的物质（C25混凝土为9左右）进入相对介电常数小的物质（空气为1）中时，根据波动原理，在上界面处会先叠加为负波，可在雷达图像中准确拾取界面反射的双程旅时，根据公式求得缺陷的位置。为便于分类，将脱空或空洞的描述分为离缝、较小脱空、较大脱空三类。离缝是指因混凝土收缩或其它原因引起的衬砌与初期支护之间产生的缝隙，一般高度不大于5cm；较小脱空是指衬砌与初期支护间脱空高度介于5cm～15cm；较大脱空是指衬砌与初期支护间脱空高度超过15cm。对于脱空的高度因脱空区域中空气的含水情况不同导致介质介电常数差别较大，因此电磁波在介质中的传播速度差别也很大，所判断的脱空大小仅能作为估计值供参考。此外，局部衬砌不密实可能是由于混凝土离析振捣造成的，从波形特征与空洞的反射相似，但反射很弱，表现为波形杂乱且不连续的反射波形。混凝土中有钢筋时也会产生反射，波从相对介电常数小的物质进入相对介电常数大的物质（钢筋为∞）中时，根据波动原理，在上界面处会先叠加为正波。（3）钢拱架位置及判识如前文所述，在地质雷达图像中，电磁波遇到钢筋时产生极强的反射，反射波的数量即为钢拱架的数量，通过滤波处理，能够确定各里程段钢筋拱架分布情况。3.1.1.6提高检测精度的措施（1）详细了解检测区间物理状态衬砌层物理状态的变化直接影响到雷达波的变化，影响因素主要是含水量的变化、检测面平整度、衬砌层砼材料配比变化、衬砌层结构变化。隧道检测有许多条测线，分若干次检测，每条检测的衬砌层物理状态变化情况并不完全一致，这就需要较为详细地了解设计资料、隧道的施工记录，同时在检测过程中还要做好外业记录（如渗水、平整度等）。只有这样才能根据客观情况，有针对性地对地质雷达资料进行合理的分析。（2）合理布置取芯点位影响检测精度的主要问题是标定的地质雷达的电磁波速度，根本问题是不同区间介质物理状态的变化，实质问题是介电常数的变化。当使用地质雷达进行隧道检测时，必须合理布置用于标定雷达波速的取芯点位，对衬砌层在不同物理状态下的雷达波速进行分别统计，并分析雷达波速的变化规律，有效控制因雷达波速的误差带来的探测偏差甚至较大误差。（3）注意区分多次反射信号衬砌层厚度相对较薄，且内部结构比较复杂，衬砌层的面层和内部结构层会形成多次反射信号，多次反射信号可能与内部结构界面形成的反射信号重叠或偏离，当多次反射信号与雷达波同相轴存在连续性偏离的情况下，容易对结构界面的厚度误判。不平整的表面由于与天线不能紧密结合时，也会形成反射界面，同时会有若干个多次反射信号。注意区分多次反射信号，是避免资料判读偏差的重要环节。3.2.2二次衬砌厚度及背后空洞检测主要内容见表3.1中测试目的一栏。二次衬砌背后空洞在地质雷达上的特征与初衬背后空洞类似，相应的检测方法、断面布置均与3.2.1中所述相同，此处不再赘述。二次衬砌结构无损检测，考虑到竹盖山为分离式隧道，布置5条测线，如下图3.2所示。图3.2二衬检测线布置示意图对于复合衬砌隧道，当第一次衬砌与第二次衬砌之间存在空隙时，界面上读取的厚度值为隧道的二次衬砌厚度，若二者密贴良好，则为一、二次衬砌合值；对于非复合衬砌隧道，该界面上读取的厚度值即为隧道的衬砌厚度值。二次衬砌按每100m开展一次无损检测3.2.3锚杆无损检测检测主要内容见表3.1中测试目的一栏。通常，锚杆检测主要检测锚杆的拉拔力、封浆密实度、锚杆长度等信息。锚杆抗拉拔用锚固力拉拔检测仪来测量，锚固力拉拔检测仪由专用拉拔千斤顶（含超高压油缸、穿心式活塞顶杆、杆件锚具夹头、底座以及快装接头等）、高压胶管总成以及高压油泵组成，属于有损检测。无损检测则重点是观测得到锚杆的长度、封浆密实度等信息，借助声波检测的方式进行，属于无损检测。3.2.3.1检测内容、方法的选定对于锚杆长度和饱满度的检测，检测方法有拉拔法、钻孔法和应力波反射法。前两种方法是传统的检测方法，只能限于抽检，而且都是破坏性的、操作麻烦。1978年，瑞典人H.Thurner提出测超声能量损耗来判定砂浆、灌注质量好坏。通过在锚杆体外端发射一个超声波脉冲使其沿杆体钢筋以管道波形式传播，到达钢筋底端反射，在杆体外端可接收此反射波。如果钢筋外密实、饱满地由水泥砂浆握裹，砂浆又与周围岩体粘结，则超声波在传播过程中，不断从钢筋通过水泥砂浆向岩体扩散，能量损失很大，在杆体外端测得的反射波振幅很小，甚至测不到；如果无砂浆握裹，仅是一根空杆，则超声波仅在钢筋中传播，能量损失不大，接收到的反射波振幅较大；如果握裹砂浆不密实，中间有空洞或缺失，则得到的反射波振幅的大小介于前二者之间。由此，可以根据反射波振幅大小判定水泥砂浆的饱满程度，获得锚杆长度等信息。3.2.3.2检测步骤检测数量按锚杆数3%做锚杆长度和饱满度试验。测点选择在沿隧道的轴线方向有锚杆的地段均匀分布进行抽检。检测按如下流程开展工作：1）准备工作工作环境安全检查：认真检查试验地点的顶板支护、通风、设备等安全状况，排除安全隐患，停止影响测试的一切工作。2）设备检查检查信号电缆线、数据传输线等是否连接好，检查主机、加速度检波器以及运行设备，使之均处于正常状态。3）联机进行检测包括设置仪器的参数：包括对波速、采集方式、增益、工作模式等项进行相关设置；由一人操作主机、一人负责传感器的布局，当检测到触发器产生的信号，便在数字示波器上显示相应的波形，能过数字示波器上的不同按键对波形进行详细分析与保存；测量完成后将仪器等工具收好，放回专用工具箱内。4）资料整理把现场保存的波形传输到电脑上，对波形进行分析，分析出锚杆的质量好坏，并上报相关单位。表3.2~3.3与图3.3~3.6对检定质量划分进行了说明。表3.2锚杆锚固质量弹性波检测分类评价表表3.3灌浆锚杆质量的试用指标图3.3锚固质量为优质的锚杆检测数据曲线图3.4锚固质量为良好的锚杆检测数据曲线图3.5锚固质量为一般的锚杆检测数据曲线图3.6锚固质量为差的锚杆检测数据曲线锚杆长度根据波形特征可以判断得到，或者借助软件给出的数据直接从仪器上读出。3.2.4二衬净空断面检测在隧道施工中，隧道净空是非常关键的控制因素。在开挖控制中，隧道净空的大小影响到超欠挖方量的多少同时也对以后的二衬厚度产生非常大的影响，在二衬施工后，直接关系到成型后的隧道断面净空是否被侵限。目前，国际国内市场上有专门用于净空测量的仪器，即隧道断面仪，它主要用于对断面的快速精确检测，特别是在施工监测，竣工验收，质量控制等工作中能快速获得隧道断面数据。隧道断面仪采用无合作目标激光测距技术和精密测角技术，将极坐标测量方法与计算机技术紧密结合，高速精确检测。也可用于桥梁静态挠度检测，具有高精度角度控制，保证测量结果精确无误。使用专用控制器，显示结果形象直观，配备激光测距传感器，无需反射棱镜。但是，由于它是专用设备且价格昂贵，故而，也有利用无棱镜反射型全站仪进行于隧道净空量测的技术。无棱镜反射型全站仪隧道净空测量技术的基本原理是：操作者把全站仪置镜在所要测量断面的线路中线或隧道中线等特殊点上），也可以置镜在所要测量断面的任意一点上，甚至把全站仪置镜在任意点上测量任意断面（对直线隧道而言，且所测断面距置镜点的距离不得超过无棱镜反射型全站仪的有效测程），测出某一断面上轮廓点相对置镜点的相对坐标或在施工坐标系中的坐标，仪器自动记录所测数据，回到室内后，把全站仪与计算机联机，利用测量办公室软件把仪器内存的断面净空数据下载到计算机里面，进行简单的数据处理后，再绘制断面净空实测图，最后与断面设计图比较获得观测需要的结论。本次隧道断面检测的过程中，拟按50m间距设置1个观测断面，并根据衬砌施工和围岩质量情况适度进行调整。3.3检测作业安全保障隧道衬砌检测需借助车辆并搭设平台开展，属于危险的高空作业，必须注意以下事项：操作测试天线的工人必须佩戴安全帽、腰系安全带、手带手套、操作平台的防护围栏必须高过工人的腰部。在测试隧道拱腰时，操作天线的工人手举天线的手必须高过平台防护围栏的高度，手扶围栏时绝对禁止手扶靠近衬砌且与衬砌平行的围栏，以免夹上工人的手臂或手掌。在测试拱顶和拱腰时，操作测试天线工人旁的观测工人应该随时注意围栏与拱顶、拱腰的距离，指挥装载机司机操作平台的空间位置，防止撞上衬砌导致平台垮塌，酿成事故。在装载机驾驶室旁安排1名传令人接受平台上观测人员的距离指挥指令，来指挥装载机司机操作；在测试平台上至少有三名测试人员，两名操作测试天线，一名负责记录并随时观测围栏与拱顶、拱腰的距离并指挥驾驶室旁的传令人；在装载机前方也应安排1人指挥装载机前进。在测试前，请施工单位将测试段落上的车辆、杂物等清理干净，方便测试装载机或测试人员通过。检测成果按批次提交给业主代表，并及时反馈给施工和监理单位。4地质超前预报4.1超前地质预报的意义、主要任务和主要内容隧道工程设计的基本依据是地质勘察资料，而隧道施工的依据主要是设计文件。大量的隧道工程建设实践表明，由于受地质勘察深度、精度及经费等诸多条件的限制，根据地质勘察资料做出的设计与实际不符的情况屡有发生，由此而来的隧道洞内塌方、涌水、涌泥、涌砂、岩爆、岩溶、瓦斯爆炸等灾害时有发生，给隧道施工造成极大的危害。随着人们环境保护意识的进一步提高和国家对安全生产的日益重视，对隧道施工期地质超前预报提出了更高的要求。因此，在隧道施工期间，采用各种技术、手段和方法对隧道开挖工作面前方地质条件（情况）进行及时准确的预测，是提前采取预防措施、避免灾害的发生或在一定程度上减少因灾害造成的损失、保证隧道施工安全的需要，是满足环境生态保护和安全生产的要求，也是质量控制管理中不可缺少的一环。开展地质超前预报的主要任务和目的包括：进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件，指导工程施工的顺利进行；降低地质灾害发生的机率和危害程度；为优化工程设计提供地质依据；为编制竣工文件提供地质资料；保障隧道施工安全。超前地质预报的主要内容包括：预报可能出现突水的溶洞、暗河的位置和规模；预报断层、破碎带的位置（包括裂隙发育地段）；预报可能出现突泥、岩溶陷落柱的位置；预报可能发生中型以上的塌方地段；预报地下水富集的区域和地段；预报可能发生岩爆、瓦斯的地段和程度。4.2超前地质预报采用的方法目前超前地质预报采用的方法有：地质调查法、超前钻探法、物探法和超前导坑预报法等。各预报方法包括下列内容：地质调查法：包括隧道地表补充地质调查、洞内开挖工作面地质素描和洞身地质素描、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析、地质作图等。超前钻探法：包括超前地质钻探、加深炮孔探测及孔内摄影。物探法：包括弹性波反射法（地震波反射法、水平声波剖面法、负视速度法和陆地声纳法等）、电磁波反射法（地质雷达探测）、高分辨直流电法等。超前导坑预报法：包括平行超前导坑法、正洞超前导坑法等。报根据围岩级别和本工程特点，采用的超前地质预报的方法为地质调查法和物探法。物探法仪器方面，采用地质雷达与地质超前预报仪（TSP）相结合的方式进行，即采用短距离预报与中距离预报结合的方案。4.2.1TSP系统基本原理简介（1）仪器设备探测采用瑞士安伯格测量技术有限公司TSP203超前地质预报设备。其工作原理及系统构成如图4.1所示。仪器设12通道，62.5μs。接收单元采用三分量加速度地震检波器，灵敏度1000mV/g±5%，频率范围0.5～5000Hz。图4.1TSP203系统的构成、工作原理与其它反射地震波方法一样，TSP采用了回声测量原理。地震波在指定的震源点（通常在隧道的左边墙或右边墙，大约24个炮点布成一条直线）用小药量激发产生。地震波在岩石中以球面波形式传播。当地震波遇到岩石物性界面(即波阻抗差异界面，例如断层、岩石破碎带和岩性变化等)时，一部分地震信号反射回来，一部分信号折射进入前方介质。反射的地震信号将被高灵敏度的地震检波器接收。反射信号的旅行时间和反射界面的距离成正比，故而能提供一种直接的测量。（2）数据处理与分析采集的数据经过滤波、初至拾取、炮能量均衡、Q评估以及波场分离（反射波提取、纵横波分离）、速度分析后得到相关波（P、SH、SV）的深度偏移剖面及其反射界面，用TSP203探测系统相应的专门处理软件计算还可得到相关的岩石力学参数和相关的二维、三维效果图。下面为部分成果图，主要为P波相关的成果图。图4.2某隧道出口P波深度偏移剖面图4.3某隧道出口部分岩石力学参数表从图4.3中可以看出，围岩纵波速度范围为2500～4600m/s，泊松比范围为0.20～0.39，密度范围为2.00～2.60g/cm34.2.2地质雷达工作原理地质雷达工作时，在雷达主机控制下脉冲源产生周期性的毫微秒信号，并直接馈给发射天线，经由发射天线耦合到地下的信号在传播路径上遇到介质的非均匀体（面）时，产生反射信号。位于地面上的接收天线在接收到地下回波后直接传输到接收机，信号在接收机经过整形和放大等处理后，经电缆传输到雷达主机，在处理后，传输到微机。在微机中对信号依照幅度大小进行编码，并以伪彩色电平图/灰色电平图或波形堆积图的方式显示出来，经事后处理，可用来判断地下目标的深度、大小和方位等特性参数。图4.4地质雷达工作原理上述两种预报仪器，各有其优缺点。地质雷达精度高，但预报距离短，不超过50m；TSP预报距离较长，一般为50～200m，但需施工配合钻孔，工序复杂，费用高，占时长。采用“以地质法为基础、以地震波反射法(TSP203超前地质预报系统)和地质雷达为主要手段”进行施工期超前地质预报，可以发挥两种仪器各自的优势。各种方法的使用条件如下：1)常规地质法贯穿整个隧道施工里程，平均每2～3个施工循环做一次开挖工作面地质素描，5~10m一次。2)地震波反射法借助TSP203超前地质预报系统进行。每次预报长度150m。每两次测试里程之间的交叉搭接长度不小于103)地质雷达测试在需要对开挖面前方及周边进行精细探测时采用本方法，每次探测长度30m。每两次测试里程之间的交叉搭接长度不小于5m4.3超前地质预报工作程序地质超前预报的程序如下：1)首先，对待进行超前地质预报的隧道进行详细地质调查，了解隧道区域地质、水文地质条件，初步确定隧道施工超前地质预报的重点和难点段。2)然后，在隧道施工过程中，主要TSP203超前地质预报系统进行超前预报，预报距离一般100m3)当隧道施工开挖揭露岩溶暗河或溶洞时，需采用地质雷达对溶洞周边进行短距离精确预报，预报距离一般10～20m。当岩体较为破碎时，也需要借助地质雷达进行精确的预报。超前地质预报作业的时间和预报次数的安排，主要根据现场施工进度情况而定，一般情况如下：1)开挖工作面地质素描或常规地质工作一般每2～3个施工循环一次，在围岩地质条件有变化时应加密进行；2)TSP203超前地质预报系统一般在开挖快接近前次预报里程终点时或围岩地质条件有变化时进行，根据开挖工作面围岩地质条件可适当调整。4.4超前地质预报的总体要求对地质条件比较复杂的地段，如地层分界线、角度不整合接触带、物探异常段、次级断层、富水段等，在地质素描的基础上，采用物探超前地质预报方法对隧道开挖工作面前方的地质条件进行预报。对地质条件特别复杂的地段，如区域性断层、岩溶发育段、突涌水段等，在洞内地质素描的基础上，先进行物探超前地质预报，必要时采用超前水平钻探进行超前地质预报。对地质较简单的地段，以洞内地质素描和长距离预报为主。根据对洞内地层岩性、地质构造、岩体节理裂隙的发育情况、地下水的发育情况等，分析围岩的稳定情况，并据此预报开挖工作面前方围岩的工程地质条件、水文地质条件。预报的重点之一是对隧道IV级、V级围岩进行超前预报，以便变更施工方案和支护设计。数据处理人员要相对固定。4.5超前地质预报各方法实施与具体要求4.5.1地质调查法地质调查法包括隧道地表补充地质调查和隧道内地质素描等。（1）隧道地表补充地质调查包括下列内容：1）对已有地质勘察成果的熟悉、核查和确认；2）地层、岩性在隧道地表的出露及接触关系，特别是对标志层的熟悉和确认；3）断层、褶皱、节理密集带等地质构造在隧道地表的出露位置、规模、性质及其产状变化情况；4）人为坑洞位置、走向、高程等，分析其与隧道的空间关系；5）根据隧道地表补充地质调查结果，结合设计文件、资料和图纸，核实和修正超前预报重点区段。（2）隧道内地质素描是将隧道所揭露的地层岩性、地质构造、结构面产状、地下水出露点位置及出水状态、出水量、溶洞等准确记录下来并绘制成图表，是地质调查法工作的一部分，包括开挖工作面地质素描和洞身地质素描。隧道内地质素描包括下列主要内容：（1）工程地质：1）地层岩性：描述地层时代、岩性、层间结合程度、风化程度等。2）地质构造：描述褶皱、断层、节理裂隙特征、岩层产状等。断层的位置、产状、性质、破碎带的宽度、物质成分、含水情况以及与隧道的关系、节理裂隙的组数、产状、间距、充填物、延伸长度、张开度及节理面特征、力学性质，分析组合特征、判断岩体完整程度。3）岩溶：描述岩溶规模、形态、位置、所属地层和构造部位，充填物成分、状态，以及岩溶展布的空间关系。4）特殊地层：含膏盐层、膨胀岩和含黄铁矿层等应单独描述。5）人为坑洞：影响范围内的各种坑道和洞穴的分布及其与隧道的空间关系。6）塌方：应记录塌方部位、方式与规模及其随时间的变化特征，并分析产生塌方的地质原因及其对继续掘进的影响。（2）水文地质：1）地下水的分布、出露形态及围岩的透水性、水量、水压、水温、颜色、泥砂含量测定，以及地下水活动对围岩稳定的影响，必要时进行长期观测。地下水的出露形态分为：渗水、滴水、滴水成线、股水（涌水）、暗河。2）出水点和地层岩性、地质构造、岩溶、暗河等的关系分析。3）必要时进行地表相关气象、水文观测，判断洞内涌水与地表径流、降雨的关系。（3）围岩稳定性特征及支护情况记录不同工程地质、水文地质条件下隧道围岩稳定性、支护方式以及初期支护后的变形情况。发生围岩失稳或变形较大的地段，详细分析、描述围岩失稳或变形发生的原因、过程、结果等。隧道内重要的和具代表性的地质现象应进行摄影或录像。地质调查是准确预报和避险的重要方面，需要加以重视。地质超前预报方应主动配合施工单位开展相关工作，并及时对有关信息加以整理。4.5.2物探超前地质预报物探应按搜集资料、踏勘、编制计划、施测、初步解释、最终解释、成果核对、报告编制的程序进行。物探仪器及其附属设备必须满足性能稳定、结构合理、构件牢固可靠、防潮、抗震和绝缘性良好等要求。仪器应定期检查、标定和保养。物探资料解释应符合下列规定：1）结论应明确，符合隧址区的地址规律。多个物探方法的解释应相互补充、相互印证。解释结果不一致时，应分析原因，并对判断的前提条件予以说明。2）解释结果应说明探测对象的形态、产状、延伸等要素，有钻孔验证的隧道，应充分利用钻探资料对解释结果进行全面的修正。3）物性地质图件应结合地质资料综合分析后编制，图上应标出异常分布位置、判断地质界线及地质构造位置和产状等，标明与隧道里程的关系。4.5.2.1地震波反射法（1）地震波记录应符合下列规定：1）数据采集时应尽可能减少隧道内其他震源震动产生的地震波的干扰，干扰背景不应影响初至时间的读取和波形的对比；2）地震波反射法质量检查记录与原观测记录的同相轴应有较好的重复性和波形相似性；3）反射波同相轴必须清晰；4）不工作道应小于20%，且不连续出现；5）地震波反射法连续预报时前后两次应重叠10m以上。（2）现场数据采集应符合下列规定：1）观测系统设计应包括收集隧道相关地质勘察和设计资料、根据隧道施工情况及地质条件、确定接收器和炮点在隧道左右边墙的位置、接收器和炮点位置应在同一平面和高度上；在隧道现场，根据设计的观测系统，确定所有接收点和炮点的位置，并做出相应的标识；2）钻孔应按设计的要求（位置、深度、孔径、倾角等）施工，一般情况下，钻孔的位置不应偏离设定的位置；孔身应平直顺畅，能确保耦合剂、套管或炸药放置到位；在不稳定的岩层中钻炮孔时，可采用外径与孔径相匹配的薄壁塑料管或PVC管插入钻孔，防止坍孔。3）安装套管用环氧树脂、锚固剂或加特殊成分的不收缩水泥砂浆作为耦合剂，用倾角测量仪测量接收器孔的几何参数，并作好记录。4）炸药量的大小应通过试验确定，在激发前，炮孔用软木充填封住炮口，确保激发能量绝大部分在地层中传播。5）仪器安装与测试时，用清洁杆清洗套管内部；将接收单元插入套管，并应确保接收器的方向正确。6）数据采集时采集参数主要包括采样间隔、采样数、传感器分量（应用X、Y、Z三分量接收）以及接收器。数据采集前，应对仪器本身及环境的噪音进行检测。仪器工作正常，噪音振幅峰值小于-78db时，方可引爆雷管炸药接收记录。7）数据记录：放炮时，准确填写隧道内记录，在放炮过程中应采用炮序号递增或递减的方式进行，确保炮点号正确。在每一炮数据记录后，应显示所记录的地震道，据此对记录的质量进行控制。用直达波的传播时间来检查放炮点的位置是否正确，以及使用的雷管是否合适。8）数据质量检查：根据初至波信号特性，对信号波形进行质量控制。若初至后出现鸣振，表明接收器单元没有与围岩耦合好或可能是由于套管内污染严重造成。这样，应清洁套管和重新插入接收单元，直至信号改善为止。根据每一炮记录特征，了解存在的噪音干扰，必要时应切断干扰源，同时也可检查封堵炮孔的效果。对记录质量不合格的炮，应重新装炸药补炮，接收和记录合格的地震道。凡是下列缺陷之一的记录，应为不合格记录。包括：1）X、Y、Z三分量接收器接收时，存在某一分量不工作或工作不正常；2）初至波时间不准或无法分辨；3）信噪比低，干扰波严重影响到预报范围的反射波；4）记录序号（放炮序号）与炮孔号对应关系错误。总体质量评价依据所有的单炮记录，按偏移距大小重排显示（地震显示）进行。总体质量评价分为合格、不合格两种。当符合下列要求时为总体合格：观测系统（炮点、接收点等设计）正确，采集方法正确；记录信噪比高，初至波清晰；单炮记录合格率大于80%。当有下列缺陷之一时，为总体不合格：隧道内记录填写混乱，记录序号（放炮序号）与炮孔号对应关系不清；采用非瞬时电雷管激发，或者初至波时间出现无规律波动（延迟）；连续2炮以上（含2炮）记录不合格或空炮，或者存在相邻的不合格记录和空炮；空炮率大于15%。（3）地震波反射法的数据处理与资料解释应符合下列规定：1）采用计算机处理的记录目的层反射波特征应明显、信噪比高、同相轴清晰、能进行追踪和相位连续对比；2）依据时间剖面图、瞬时振幅图结合地质资料进行分析，对比和追踪波组的相似性、波振幅的衰减程度、振动的同相性和连续性等特征，判释和确定反射波组对应的层位、被测地质体的接触关系、构造形态等；3）根据上行波和下行波视速度的差异，确定反射界面在隧道轴向前方的距离、反射界面与洞轴方向的夹角。4）准确输入野外采集参数，包括隧道、接收器和炮点的几何参数等。5）带通滤波参数合理，避免波形发生畸变；提取的反射波，应确保波至能量足够；反射层提取时，根据地质情况和分辨率选择提取的反射层数目。6）资料判释应结合隧道地质勘察资料、设计资料、施工地质资料、反射波分析成果显示图及岩体物理力学参数等进行。综合上述成果资料，推断隧道开挖工作面前方围岩等的工程地质与水文地质条件，如软弱夹层、断层破碎带、节理裂隙发育情况等资料。4.5.2.2电磁波反射法电磁波反射法超前地质预报主要采用地质雷达探测。地质雷达探测是利用电磁波在隧道开挖工作面前方岩体中的传播及反射，根据传播速度和反射脉冲波走时进行超前地质预报的一种探测方法。（1）地质雷达探测仪器的技术指标应满足下列要求：1）系统增益不应低于150db；2）信噪比大于60db；3）采样间隔不应大于0.5ns、规模转换器不应低于16位；4）具有可选的信号叠加、实时滤波、点测与连续测量、手动与自动位置标记等功能。（2）地质雷达探测的数据采集应符合下列要求：1）通过试验选择雷达天线的工作频率、确定介电常数。当探测对象情况复杂时，应选择两种不同频率的天线。当多个频率的天线均能符合探测深度要求时，应选择频率相对高的天线。2）测网密度、天线间距和天线移位速度应反映出探测对象的异常。3）选择合适的时间窗口和采样间隔，并根据数据采集中的干扰变化和效果及时调整工作参数。采用连续测量的方式，不能连续测量的地段可采用点测。4）场址区内不应有较强的电磁波干扰；现场测试时应清除或避开测线附近的金属物等电磁干扰物；当不能清除或避开时应在记录中注明，并标出位置。5）支撑天线的器材应选用绝缘材料，天线操作人员应与工作天线保持相对固定的位置。6）测线上天线经过的表面应相对平整，无障碍，且天线易于移动；测试过程中，应保持工作天线的平面与探测面基本平行，距离相对一致。7）现场记录应注明观测到的不良地质体与地下水体的位置与规模等。8）重点异常区应重复观测，重复性较差时应查明原因。9）连续预报时前后两次重叠长度应在5m以上。（3）地质雷达探测的质量整理与解释应符合下列规定：1）参与解释的雷达剖面应清晰。2）解释前宜做编辑、滤波、增益等处理。情况较复杂时，还宜进行FK滤波、正常时差校正、褶积、速度分析、消除背景干扰等处理。3）结合地质情况、电性特征、探测体的性质和几何特征综合分析。必要时应考虑影响介电常数的各种因素，制作雷达探测的正演和反演模型。地质雷达法预报应编制探测报告，内容包括探测工作概况、采集及解释参数、地质解释结果。测线布置图（表）、探测时间剖面图等，其中时间剖面图中应标出地层的反射波位置或探测对象反射波组。4.6超前地质预报重点、难点工程的预报方案、方法及措施重点、难点工程的预报如：断层破碎带、节理密集带、岩性接触带、地下水富集带、岩性变化频繁或软硬相间及掌子面地质情况与地面调绘出入较大等重点地段进行核对和详细的调查与分析评价。4.6.1断层预报断层为面状结构面，可采用超前钻探法较准确预报其位置、宽度、物质组成及地下水发育情况等。断层预报应探明断层的性质、产状、富水情况、在隧道中分布位置、断层破碎带的规模、物质组成等，并分析其对隧道的危害程度。断层预报应以地质调查法为基础，以声波反射法探测为主，必要时采用超前钻探法验证。当隧道施工接近规模较大的断层时，多具有明显的前兆，可通过地表补充地质调查、洞内地质调查、地表与地下构造相关性分析、断层趋势分析等手段预报断层的分布位置。断层预报可按下列步骤进行：1）根据区域地质资料、工程地质平面图与纵断面图以及必要的地表补充地质调查，进一步核实断层的性质、产状、位置与规模等。2）必要时采用超前钻探预报断层的确切位置和规模、破碎带的物质组成及地下水的发育情况等。3）采用隧道内地质素描、断层趋势分析等手段预报断层的分布位置。4）地质综合判析，提交地质综合分析成果报告。4.6.2其他隧道涌水、突泥预报应探明可能发生涌水、突泥地段的位置、规模、物质组成、水量、水压等，分析评价其对隧道的危害程度。涌水、突泥预报应以地质调查法为基础，以超前钻探法为主，结合多种物探手段进行综合超前地质预报。在可能发生涌水、突泥的地段必须进行超前钻探，且超前钻探必须设有防突装置。隧道反坡地段处于富水区时，超前钻探作业时应做好钻孔突涌水处治的方案，确保人员与设备的安全，避免淹井事故的发生。应减少或避免塌方发生。5.质量保证方案及措施5.1项目管理隧道施工现场监测，应按照预定的量测计划进行现场组织实施，与其他施工环节紧密配合，要求施工监测工作连续。监测过程中，根据监测分工的不同和相应的技术特点，将监测项目部工作分成3个小组，即现场监测组、超前预报组、资料分析组，分别负责不同的监测内容、对监测的数据进行分析，将反馈意见提供给甲方、设计和施工单位，对隧道的一步施工提出合理的建议。项目监测管理的流程图如图5.1所示。图5.1隧道监测项目管理图5.1.1项目负责人（1）履行所承接监测工程项目合同；（2）负责与业主单位、监理、施工单位进行工作联系，参加所监测工程的重要会议；（3）根据监测情况，必要时向业主提出召开监控工作会议的建议，签发监测工作业务联系单；（4）确定现场监测人员的人选及职权，组成项目班子；（5）组织编写、校核监测月报、阶段监测报告及总报告，并负责按时送报业主单位、监理、施工单位；（6）全面负责监测成员的管理，组织考勤和奖惩；（7）负责监测人员思想和业务素质的培养、提高。5.1.2技术负责人（1）审核项目监测方案，审核监测月报、阶段监测报告及总报告；（2）检查、审核现场监测项目的实施情况；（3）参加所监测工程的重大技术会议；（4）对工程技术问题提出建议。5.1.3计算资料分析组（1）对项目负责人负责，指导、协助现场监测仪器埋设；（2）参与监测数据整理、编写监测月报、阶段监测报告及总报告；（3）对监测结果合理性作初步判断，判断监测结果是否已超出警戒范围，并对其原因作初步判断，及时向项目负责人报告；（4）及时总结监测工作，努力钻研监测业务，不断提高思想和业务素质。5.1.4现场监测组（1）在项目负责人领导下，根据监测大纲等工作安排，开展监测仪器的埋设、保护和现场监测工作，如实填报监测原始记录；（2）编写监测工作日记，编写监测报表报告，建立和整理监测工作各项技术资料；（3）经常与施工单位现场人员、监理单位和业主现场人员沟通；（4）对监测结果合理性作初步判断，判断监测结果是否已超出警戒范围，并对其原因作初步判断，及时向项目负责人报告；（5）熟悉各种技术规范、规程、规定及工程安全评定标准；（6）熟悉工程施工图纸及本项目监测实施细则，以便更好地对工程安全实施监控，并及时发现和处理监测中的问题；（7）树立安全第一、安全生产的安全防范意识，不断提高业务素质。5.1.5地质超前预报组（1）对地质预报地段进行地质调查和资料分析；（2）开展现场测试预报工作；（3）对现场测试数据进行初步分析，编写超前预报报告。监控、检测与超前预报工作作为一个有机的整体，协同工作，中标即日开始着手仪器调试等。在监理工程师通知下进场，至隧道掘进施工完毕后结束。整个监测工作与工程建设周期一致。投标人将在主要工程点附近长期派驻现场监测人员，以保证及时开展监测工作，方便人员和设备调配、增援等。5.2质量保证措施施工监测严格按照有关标准、规范和监测大纲文件进行，从而确保隧道工程施工安全进行，并根据量测信息进行及时反馈。具体保证隧道施工监控质量的技术措施包括：（1）施工监控前应对现场进行调查，并做详细记录，配合拍照、摄影，将这些资料存档，从而掌握施工前的状态，为后继分析的比对提供资料；施工前须对各量测传感器的初始值进行量测，初始观测不少于两次；各种传感器应在埋设安装之前都应进行标定。（2）水准仪、全站仪使用前应进行检验、校正；在安装过程中应对仪器、传感器、材料、传输导线进行连续性检验，以保证仪器质量的稳定性；记录好仪器原始安装过程。（3）监测工作应在基本相同的情况下施测，尽量固定观测人员和仪器，采用相同的观测方法和观测路线实现；监测期间应定期对基准点进行联测以检验其稳定性；在整个施工期内，采取有效保护措施，确保其在整个施工期间正常使用。（6）在具体观测过程中，应按仪器的操作规程和仪器生产厂家说明书的要求进行观测，根据观测设计对仪器进行基准读数和定期读数，确保与观测仪器相应的最高精度和观测资料的可靠性，每测点一般测读3次，每开始观测一组新读数前，应对观测仪表进行检验，以确保其良好的工作性能。（7）观测数据应记录在相应的表格中，与上次观测的数据进行对比分析；当出现读数异常或可疑现象时，应进行重读，并检查仪器、仪表安装是否正确，测点是否松动，当确定无误后再进行测试，并和上次观测数据同时记录下来；在记录中应有环境温度、开挖里程桩号及其现场施工情况，保持原始记录的准确性和全面性。（8）在现场对观测数据进行初步计算和分析，发现围岩与支护体系变化较大时，应当及时通知现场施工负责人；当监测值达到报警指标时，及时签发报警通知；对所有的不正常影响因素都应作文字记录。（9）观测数据应认真计算整理、仔细校核，及时提交当天报表和监控的阶段性报告。5.3工作配合事宜业主及监理配合事宜：（1）协调与施工单位的有关事宜。（2）及时通报有关本工程的重大变更。监测仪器安装过程中，重点需要施工单位的紧密配合。监测小组在需要安装监测仪器的断面会采取提前准备、跟踪施工、错时作业等方式，避免相互干扰。主要现场配合事宜如下：（1）及时将施工进度安排通知现场监测小组，以便监测小组早作准备，并定期将施工进度情况、施工过程中事故处理等资料、统计数据发给监测小组，以便更快捷地对观测数据开展针对性更强的分析。（2）洞顶下沉和隧道周边位移的量测点钻孔安装工作，需要请施工单位协助完成，检测过程中，需要施工单位配合提供车辆和保证安全。（3）监测小组会对监测仪器的引出导线进行隐蔽、保护，也请现场施工人员予以协助保护，避免人为破坏。（5）协助现场测点定位，通报隧道掘进里程。（6）在开展超前预报时提供炸药等物资以及相关人员、设备，并在检测开展过程中，协助提供安全保障和检测用支架等设备。（7）在进行爆破监测的部位，通报爆破施工方案及爆破药量，爆破前通知监测人员。

附录资料：不需要的可以自行删除兴化大米质量技术要求选用武育粳3号，淮稻5号，华粳6号等中迟熟中粳品种。土壤有机质含量≥2%，土壤pH值6至8，灌排方便，灌溉水水质达国家标准。1.育秧：（1）种子处理：播种前用使百克、浸种灵和吡虫啉等低毒农药浸种2天，防止种传病害。（2）育秧方法：采用旱育秧或湿育秧方式。（3）播期播量：最适播期5月上中旬，每667m2（亩）大田适宜用种量＜20kg。2.移栽:移栽期6月上中旬，每667m2（亩）栽插1.5至2万穴。3.田间管理：（1）施肥：每667m2（亩）施有机肥≥100kg，氮肥≤20kg至22kg（纯氮肥），N：P：K比为1:0.5:1。（2）水层管理：用无污染河水灌溉。水稻生长期间保持适宜水分，生长后期保持稻田湿润，断水时间不早于收获前十天。4.环境、安全要求：农药、化肥等的使用必须符合国家的相关规定，不得污染环境。90%以上实粒黄熟后及时收获，分品种单收单脱，脱粒扬