隧道监控量测

湖北恩来二标三分部隧道监控量测153-中交二航局湖北北北恩来高高速二二标项目目经理理部隧道监控量测测测论文设计（论文）题题题目：隧道道监监控量测测技术术的现场场应用用姓名：高才单位：：：中交二航航局局湖北恩恩来高高速项目目经理理部专业名称：隧道道道工程2012年1111月11日隧道监控量测摘要：随着我我国国交通建设设设的发展展，特特别是西西部大大开发战战略的的实施，公公路路隧道方方案在在山区和和丘陵陵地区高高等级级公路建建设中中日益引引起重重视，不不同长长度、不不同类类型的山山岭隧隧道大量量涌现现。因此，及及时时总结和和研究究山岭隧隧道监监控技术术，深深入探讨讨隧道道施工中中各种种不良现现象产产生的原原因，掌掌握已有有隧道道施工的的成功功经验和和失败败教训，才才能能为新建建工程程提供重重要的的参考资资料和和决策依依据，对对经济地地、高高质量地地建设设公路隧隧道十十分必要要。本文结合合陈陈家坡隧隧道工工程实践践情况况，对隧隧道监监控量测测的方方法进行行了详详细的分分析与与对比。综综合合分析了了隧道道围岩受受力、变变形的大大小及及塑性破破坏程程度，总结了随随着着隧道掘掘进工工作面的的推进进，工作作面各各个部位位受力力、变形形及塑塑性破坏坏的变变化规律律，为为隧道支支护参参数设计计提供供了依据据。重重点研究究了监监控量测测技术术、监控控量测测信息处处理方方法在陈陈家坡坡隧道工工程中中的实践践，介介绍了量量测信信息处理理、反反馈指导导施工工的过程程，并并对不良良地质质现象进进行了了评述。本文及时时总总结了监监控量量测技术术在陈陈家坡隧隧道施施工过程程中取取得的经经验和和成果有有助于于监控量量测技技术的应应用和和推广，可可为为类似条条件的的公路隧隧道工工程实践践提供供了借鉴鉴。关键词：：隧道工程；；特特殊性；监监监控量测测；质质量；手手段目录1绪论1.1、全新的的的隧道施施工概概念··································································51.2、检测依依依据及目目的·········································································62隧道施工工工监控量量测内内容2.1监控量测测测要求···············································································72.2监控量测测项目目··············································································72.3监控量测测频率率··············································································72.4监控量测测测的注意意事项项····································································883监控量测测测点布设设要求求3.1布点原则则则·····················································································93.2测点埋设设设时间···············································································94必测项目目目的监控控量测测方法4.1隧道现场场场调查···············································································94.2洞内围围围岩观察··············································································1004.3周边位移移移监测·············································································1334.4拱顶下下下沉监测··············································································1554.5非接触触触测量················································································1175监控量测技技术术在陈家坡坡坡隧道的的应用用5.1工程概况况况····················································································195.2陈家坡隧隧隧道监控控量测测方案······························································205.3陈家坡隧隧隧道监控控量测测内容和和方法法···················································2115.4陈家坡隧隧隧道监控控量测测信息处处理························································222总结····························································································299参考文献献··················································································3301绪论1.1全新的的的隧道施施工概概念随着经济的发展展展和技术术条件件的进步步，特特别是西西部大大开发战战略的的实施，我我国国公路隧隧道的的建设以以前所所未有的的速度度向前发发展。但但是在传传统的的隧道施施工方方法中围围岩和和支护结结构被被分别看看作为为载荷和和被动动的承载载体，并并据此进进行支支护结构构的设设计，由由于这这一思路路不完完全符合合客观观实际，因因此此，一方方面造造成支护护结构构材料浪浪费和和施工工工艺落落后；另另一方方面支护护效果果还不十十分理理想。已已不适适合安全全高产产高效的的要求求，客观观现实实要求新新的安安全高产产高效效的施工工方法法来取代代它，而而采取新新奥法法或挪威威法施施工是目目前地地下工程程施工工中较为为有效效的方法法。选选择新奥奥法还还是选择择挪威威法取决决于岩岩体状态态，但但是复合合二衬衬的隧道道施工工必须采采用新新奥法。新新奥奥法注重重设计计施工和和监控控量测相相结合合，使隧隧道施施工处于于动态态的管理理体系系之下。但但新新奥法只只提出出了一些些合理理的原则则，如如何将这这些原原则进行行合理理应用，来来及及时准确确地掌掌握围岩岩运动动信息以以指导导施工，就就必必须进行行监控控量测工工作，由由此可见见监控控量测工工作尤尤为重要要。所所谓监控控量测测就是在在隧道道开挖过过程中中使用各各种仪仪器仪表表和量量测元件件对地地表沉陷陷、围围岩变形形、应力和应应变变进行量量测。著著名岩石石力学学专家缪缪勒(L.MUULLEER))指出：“岩土工程程特特别是在在隧道道工程中中变形形量测的的重要要性尚未未被大大多数人人所认认识，其其重要要性犹如如对钢钢结构和和混凝凝土结构所进行行的的静力学学计算算一样”。中华人们们共共和国行行业标标准《公公路隧隧道施工工技术术规范》规规定定采取新新奥法法施工复复合衬衬砌的隧隧道必必须进行行监控控量测工工作。为为了进一一步修修改、完完善预预设计并并及时时采取相相应的的施工措措施，以以保证施施工质质量、施施工安安全和按按时竣竣工，监监控量量测工作作及量量测信息息分析析就成为为衡量量设计、施施工工是否合合理的的一项重重要依依据。它它不仅仅可以指指导正正在进行行的施施工，还还可以以为以后后的施施工设计计提供供经验。而而如如何更好好的对对监控量量测信信息进行行正确确分析、及及时时反馈、合合理理应用就就成为为亟待解解决的的问题。它它关关系到新新奥法法施工的的成败败。新奥奥法作作为一种种全新新的隧道道施工工概念，其其基基本原理理是运运用各种种手段段(开挖法——弱爆破，支支支护形式——早封闭，监监监控量测——勤量测)抑制围岩岩变变形，最最大限限度地发发挥围围岩自身身的承承载能力力．使使隧道施施工更更安全、更更经经济。而而隧道道经济性性与安安全性就就是通通过现场场监控控量测所所获得得的围岩岩、支支护系统统的应应变和应应力信信息及时时反馈馈并应用用于隧隧道设计计和施施工中来来实现现的。随着新奥法(NNNATMM)在隧道施施工工中的广广泛运运用，现现场监监控量测测作为为新奥法法的灵灵魂也越越来越越得到了了广泛泛的重视视。因因此，快快速、准准确地进进行现现场监控控量测测和信息息反馈馈是应用用新奥奥法施工工的关关键。隧隧道监监控的作作用有有以下几几点：：1通过施工工工和环境境监测测进行信信息反反馈及预预测预预报，优化施工工组组织设计计，指指导现场场施工工，确保保隧道道施工的的安全全与质量量和工工程项目目的社社会、经经济和和环境效效益。2掌握握握围岩动动态，了了解支护护结构构在不同同工况况时的受受力状状态和应应力分分布，对对围岩岩稳定性性作出出评价。3验证证证支护结结构型型式、支支护参参数，评评价支支护结构构、施施工方法法的合合理性及及其安安全性，确确定定支护时时间而而监控量量测是是信息化化设计计与施工工的重重要内容容，应应将监控控量测测纳入工工序管管理,为隧道施施工工的有机机组成成部分。由由于于地下工工程的的受力特特点及及其复杂杂性，通通过施工工现场场的监控控量测测所得到到的信信息，为为判断断围岩稳稳定性性，支护护、衬衬砌可靠靠性，二二次衬砌砌合理理施作时时间，以以及修改改施工工方法、调调整整围岩类类别、变变更支护护设计计参数、调调整整预留变变形量量等修正正设计计提供原原始依依据，同同时将将量测等等到的的结果迅迅速反反馈到设设计施施工中去去，以以提高隧隧道施施工的安安全性性、经济济性。1.2检测依据据据及目的的为保证公路隧道道道施工质质量，及及时发现现施工工中存在在的缺缺陷，尽尽早进进行缺陷陷处理理，开展展本项项检测。施工质量检测依依依据：《公路工程质量量量检验评评定标标准》（土建工程程）（JTGGF800/11—20044）；；《公路隧道设计计计规范》（JTGDD70—2004）；《公路隧道施工工工技术规规范》（JTG0042—94）；《锚杆喷射混凝凝凝土支护护技术术规范》（GB5500086—2001）；《公路隧道工程程程施工图图设计计资料》；；施工质量检测目目目的：探测隧道衬砌质质质量，查查明隧隧道锚杆杆长度度、锚固固情况况，隧道道衬砌砌背后的的回填填情况是是否符符合设计计要求求，了解解隧道道衬砌的的潜在在隐患，作作为为隧道竣竣工验验收、以以及隧隧道结构构状态态评估和和病害害整治设设计的的重要依依据。2隧道施工监控控控量测内容容2.1监控量测测测要求隧道监控量测是是是“新奥法”的重要组组成成部分，新新奥奥法中量量测工工作是监监视设设计、施施工是是否正确确的眼眼睛，是是监视视围岩是是否安安全稳定定的手手段，始始终伴伴随着施施工的的全过程程。因因此有如如下要要求:1）能快速埋设设设测点；2）每一次量测测测数据所需需时时间应尽尽可能能短；3）测试数据应应应准确可靠靠；；4）测试元件应应应具有良好好的的防震、防防冲冲击波能能力；；5）测试数据直直直观，不必必复复杂计算算即可可直接应应用；；6)测试元件埋埋设设手能长期期期有效工工作；；7)测试元件应应满满有足够的的的精度。2.2监控量量量测项目目监测的项目和具具具体内容容按现现行《公公路隧隧道施工工技术术规范》（JTJ00442-994）规定及及恩恩来高速速公路路全线各各隧道道的特殊殊要求求所拟定定。监监测项目目包含含如下内内容：：2.2.1必测测测项目①洞内围岩和支支支护状况观观察察；②周边位移移监监测；③拱顶下沉沉监监测；④地表沉降降2.3监控量量量测频率率监控量测项目的的的选择遵遵循“严守施工工规规范，服服务隧隧道施工工，紧紧贴隧道道实际际，保证证经济济安全”的原则，保保保证必测测项目目及时、准准确确地实施施，并并根据工工程实实际揭露露的围围岩条件件和隧隧道施工工情况况，合理理开展展有针对对性的的、有代代表性性的选测测项目目。表1隧道现场监监控控量测项目目目及量测测方法法序号项目名称方法及工具布置量测间隔隔时间月月1地质和支护状况况况观察岩性、结构面产产产状及支支护裂裂缝观察察或描描述，地地质罗罗盘等开挖后及初期支支支护后进进行。每次爆破破后进行2周边位移各种类型收敛计计计每10～50mm一个断断面，每每断面2～3对测点。1次/2天3拱顶下沉水平仪、水准尺尺尺、钢尺尺或测测杆每10～50mm一个断断面。1次/2天5地表下沉水平仪、水准尺尺尺每5～50m一一个断断面，每每个断面面至少少7个测点，每每每隧道至至少2个断面。中中中线每5～20m一个测点点。开挖面距量测断断断面前后后＜2B时，1～2次/天。开挖面距量测断断断面前后后＜5B时，1次/2天。开挖面距量测断断断面前后后＞5B时，1次/周。2.4监控量量量测的注注意事事项(1)监控量测测测的主要要目的的是保证证隧道道施工安安全，因因此，应应按设设计或规规范要要求及时时进行行信息反反馈，以以便及时时采取取工程应应对措措施。(2)监控量测测测资料已已作为为竣工文文件之之一，因因此，施施工过程程中应应根据业业主要要求，加加强资资料收集集、整整理工作作。(3)监控量测测测数据必须须按按照规定定的频频率连续续、不不间断采采集。为为提高观观测数数据的准准确性性，减少少误差差，监测测务必必做到四四固定定：固定定观测测与录入入人员员、固定定监测测仪器、固固定定测量方方式与与线路、固固定定测量水水准基基点和工工作基基点，使使监测测工作在在基本本相同的的情况况下完成成。(4)监控量测测测时与录录入人人员应有有高度度的责任任感，实实事求是是开展展工作，严严禁禁弄虚作作假，确确保数据据的真真实性。(5)对监控量量量测的数数据要要按“四及时”的原则进进行行分析和和处理理，即“观测数据据及及时录入入、监监测及时时预分分析、对对异常常数据应应及时时查找原原因、对对异常监监测点点及时复复测”。3监控量测点布布布设要求3.1布点原则则则（1）针对该高高速速公路隧道道道地质围围岩及及结构特特点，并并根据隧隧道监监控量测测以往往类似工工程的的监控量量测经经验和各各类量量测项目目的作作用意义义，在在相关隧隧道规规范指导下下进进行量测测断面面的布置置设计计。(2)根据不良良良地质、突突水水、洞口口浅埋埋等及有有特殊殊要求的的停车车、通道道交叉叉地段或或业主主及监理理认为为有必要要监控控的地段段，设设置监控控量测测断面。(3)应重点监监监测围岩岩质量量差或局局部不不稳定块块体、节节理或地地下水水发育地地段，以以及特殊殊工程程部位（如如洞洞口处）。监监测点的安装装埋设应尽可可能靠近隧道道掌子面，以以便尽可能完完整获得围岩岩开挖后初期期力学形态变变化和变形情情况。(4)选测项目目目的布设设结合合隧道自自身特特点，重重点突突出。3.2测点埋设设设时间(1)测点埋设设设时间，应应根根据地质质条件件、量测测项目目和施工工方法法等确定定。(2)测点应距距距开挖面2m的范围内内尽尽快安设设，并并应保证证爆破破后24h内或下一一次次爆破前前测读读初次读读数。4必测项目的监监监控量测方方法法4.1隧道现场场场调查4.1.1现场场场调查目目的应用超前地质预预预报的地地质理理论分析析并判判定隧道道存在在的主要要不良良地质的的性质质、类型型、成成因特征征、大大约位置置、大大约规模模、可可能引发发的地地质灾害害及其其对隧道道施工工的影响响程度度。4.1.2调查查查方法采用以下分析方方方法和步步骤：：图1地质分析的流程图(1)熟悉勘察察察设计文件件、资资料和图图纸。其其目的是是对整整个隧道道所处处地质环环境有有一个基基本了了解和宏宏观把把握。图1地质分析的流程图(2)地面地质质质补充调查查。其其目的是是核实实隧道地地质条条件，确确定隧隧道超前前地质质预报重重点区区段和重重点问问题。对隧道的地质情情情况进行行深入入调查，在在地地形图上上圈定定地层出出露位位置、量量测岩岩性产状状、判判定断层层性质质产状、统统计计节理裂裂隙发发育状况况、确确定不良良地质质作用、了了解解特殊性性岩土土分布性性状等等，从而而了解解设计文文件中中对地质质条件件的认识识是否否正确，围围岩岩级别判判定是是否适宜宜，并并编制出出长期期地质预预报报报告，指指导中中短期地地质预预报更具具针对对性地实实施。(3)洞内地质质质调查和掌掌子子面地质质素描描。其目的是核实隧隧隧道围岩岩级别别，建议议隧道道支护参参数。掌子面地地质质素描的的主要要目的是是判定定隧道围围岩级级别，应采采用用与现行隧隧道道规范中中围岩岩分级的的规则则相一致致的“地质与支支护护状况观观察记记录表”所列各项项内内容应，素素描描图主要要是对对结构面面的展展布情况况和隧隧道轮廓廓、掌掌子面是是否有有台阶进进行描描绘，对对结构构面产状状要标标明。分析析流流程上图图所示示。4.1.3信息息息反馈(1)通过现场场场地质调调查，全全面掌握握隧道道沿线的的地质质情况，分分析析隧道经经过不不良地质质体的的可能性性；(2)统计节理理理裂隙发育育状状况、确确定不不良地质质作用用、了解解特殊殊性岩土土分布布性状等等；(3)复核设计计计文件中中对地地质条件件的认认识是否否正确确，围岩岩级别别判定是是否适适宜；(4)编制出长长长期地质预预报报报告，指指导导中短期期地质质预报更更具针针对性地地实施施。4.2洞内围围围岩观察察4.2.1观观观察目的的通过观察实际揭揭揭露的隧隧道掌掌子面地地质情情况，掌掌握隧隧道实际际围岩岩状态，分分析析隧道掌掌子面面的稳定定状态态，预测测前方方隧道围围岩情情况，并并提出出必要的的预警警；通过过观察察隧道洞洞内初初期支护护的状状态，及及时发发现各种种异常常现象并并进行行跟踪观观察，评评价初期期支护护的稳定定性。包包括：①预测开挖面前前前方的地质质条条件及围围岩级级别；②为判断围岩、隧隧隧道的稳稳定性性提供地地质依依据；③根据喷层表面面面状态及锚锚杆杆的工作作状态态，分析析支护护结构的的可靠靠程度。4.2.2观察察察方法掌子面地质观察察察采用目目测配配合数码码相机机进行观观测，及及时绘制制掌子子面地质质素描描，记录录围岩岩的岩性性、产产状、节节理等等详细特特征，断断层、破破碎带带等不良良地质质特征，地地下下水的水水量、分分布、压压力、类类型等特特征，填填写掌子子面地地质观察察记录录；初期期支护护状态采采用目目测观察察为主主，对初初期支支护喷砼砼、钢钢支撑、锚锚杆杆出现的的外鼓鼓、裂缝缝、剥剥落、扭扭曲等等异常现现象，用用数码相相机、塞塞尺、卷卷尺等等进行跟跟踪观观测并做做好原原始记录录。观观测中，如如发发现异常常现象象，要详详细记记录发现现的时时间、距距开挖挖工作面面的距距离以及及附近近测点的的各项项量测数数据。4.2.3测试试试仪器地质罗盘，地质质质锤，放放大镜镜，数码码相机机。4.2.4观察察察内容(1)对开挖后后后没有支支护的的围岩：：①岩质种类分布布布状态，近近界界面位置置的状状态；②岩性特征（岩岩岩石的颜色色、成成分、结结构、构构造）；；③地层时代归属属属及产状；；④节理性质、组组组数、间距距、规规模、节节理裂裂隙的发发育程程度和方方向性性，断面面状态态特征，充充填填物的类类型和和产状等等；⑤断层的性质，产产产状，破破碎带带宽度、特特征征；⑥石煤层情况；；；⑦溶洞的情况；；；⑧地下水类型，涌涌涌水量大大小，涌涌水压力力、水水的化学学成分分，湿度度等；；⑨开挖工作面的的的稳定状态态，顶顶板有无无剥落落现象。(2)开挖后已已已支护段段：①初期支护完成成成后对喷层层表表面的观观测及及裂缝状状况的的描述和和记录录；②有无锚杆被拉拉拉脱或垫板板陷陷入围岩岩内部部的现象象；③喷混凝土是否否否产生裂隙隙或或剥离，要要特特别注意意喷混混凝土是是否发发生剪切切破坏坏；④钢拱架有无被被被压曲现象象；；⑤是否有底鼓现现现象。4.2.5观察察察频率目测应在隧道开开开挖工作作面爆爆破后及及初期期支护后后进行行，每次次爆破破后须进进行掌掌子面地地质情情况观察察，每每个监测测断面面应绘制制隧道道开挖工工作面面及两帮帮素描描剖面图图。4.2.6成果果果分析与与信息息反馈(1)通过掌子子子面地质质观察察，分析析围岩岩稳定状状态，评评估出现现局部部掉块、塌塌方方、涌水水等灾灾害出现现的可可能性，出出现现异常情情况，第第一时间间通报报承包商商，及及时指导导施工工，并将将异常常情况、相相关关建议汇汇报业业主和监监理；；(2)编制隧道道道实际地地质状状况系列列图册册，参考考前期期勘察资资料，预预测前方方围岩岩状态，每每周周向承包包商预预报前方方围岩岩状况；；(3)对初期支支支护出现现的异异常情况况，分分析出现现异常常情况的的原因因，根据据具体体原因、问问题题的严重重性向向承包商商、监监理和业业主汇汇报，并并提出出处理建建议；；(4)针对初期期期支护异异常情情况，开开展跟跟踪监测测，绘绘制空间间分布布图和时时间发发展曲线线，预预测发展展趋势势，及时时预警警。(5)编制地质质质与支护状状况况现场观观察记记录表。4.3周边位移移移监测4.3.1量测测测内容量测隧道内壁两两两点连线线方向向的相对对位移移，同时时通过过对连线线长度度的测量量，对对所测断断面的的超、欠欠挖量量进行测测定。4.3.2量测测测目的隧道周边收敛能能能够直观观反映映隧道围围岩与与支护结结构的的稳定性性，通通过周边边收敛敛量测，为为隧隧道支护护结构构稳定性性分析析提供依依据；；通过计计算周周边收敛敛位移移速率和和预测测最终位位移值值，为二二次衬衬砌浇筑筑选择择最佳时时机；；为隧道道施工工工艺、支支护护衬砌参参数优优化提供供参考考。具体体表现现为以下下四点点：(1)周边位移移移是隧道道围岩岩应力状状态变变化的最最直观观反应，量量测测周边位位移可可为判断断隧道道空间的的稳定定性提供供可靠靠的信息息；(2)根据变位位位速度判判断隧隧道围岩岩的稳稳定程度度，为为二次衬衬砌提提供合理理的支支护时机机；(3)判断初期期期支护设设计与与施工：：方法法选取的的合理理性，用用以指指导设计计和施施工；(4)对超、欠欠欠挖量进进行测测定，判判定开开挖质量量，用用以指导导施工工。4.3.3量测测测方法设置监控量测断断断面，每每个断断面分别别在侧侧墙（由由施工工开挖方方法确确定）设设置测测点，利利用收收敛计，采采用用一根在在重锤锤作用下下被拉拉紧的普普通钢钢尺作为为传递递位移的的媒介介，通过过百分分表测读读隧道道周边某某两点点相对位位置的的变化。4.3.4测试试试仪器收敛计，型号如如如表2所示。表2使用仪器主标准准设设备标准名称型号规格测量范围测量精度备注数显收敛仪JSS30A0.5m～1000m±0.1mm杭州（分辨率000.011mmm）4.3.5测点点点布置周边位移测点顶顶顶端采用用圆形形钢筋圈圈，嵌嵌入围岩岩部分分亦采用用螺纹纹钢筋。每每量量测断面面设置置1～2对测线，如如如表3所示。表3周边收敛测测线线数开挖方法全断面法短台阶法多台阶法一般地段一条水平侧线二条水平侧线每台阶一条水平平平测线特殊地段三条、四条或六六六条测线布置如图222所示。图2周位移量测测点布置图图2周位移量测测点布置图(6)量测频度度度宜根据位移速度度度和距工工作面面距离选选取，如如表4所示。表4量测频度变形速度（mmmm/d）量测断面距开挖挖挖工作面面的距距离量测频率B为隧道宽度≥10(0～1)B1～2次/天10～5(1～2)B1次/天5～1(2～5)B1次/2天＜1＞5B1次/周注：①从不同测测设得得到的位位移速度度不同同，量测测频率率应按速速度高高的取值值；②若根据位位移移速度和和距工工作面距距离两两项指标标分别别选取的的频率率不同，则则从从中取高高值；；③后期量测测时时，间隔隔时间间可加大大到几几个月或或半年年量测一一次。4.3.6成果果果分析与与信息息反馈(1)每次观测测测后现场场计算算位移发发展增增量，出出现异异常情况况，重重新测量量排除除操作失失误后后立即报报告相相关部门门；(2)每次测回回回数据交交数据据处理员员输入入计算机机，进进行位移移增量量、位移移发展展速率的的计算算，绘制制位移移～时间曲线线（如如图3）和位移移发发展速率率～时间曲线线（如如图4），并应应用用函数拟拟合和和灰色预预测等等方法进进行位位移发展展短、长长期预测测；(3)当隧洞周周周边水平平收敛敛速度以以及拱拱顶或底底板垂垂直位移移速度度明显下下降，隧隧洞周边边水平平收敛速速度小小于0.1mmmm/d～0.2mmmm/d，拱拱顶顶或底板板垂直直位移速速度小小于0.07mmmm/d～0.155mmm/d，隧隧道道各项位位移已已达预计计总量量的80%～90%以上上时时，向有有关部部门报送送二次次衬砌施施工报报告。(4)变形管理理理及预警警请参参阅第七七章监监测报告告与预预警机制制。图3位移～时间间曲曲线图4位移发展展速速率～时时间曲曲线4.4拱顶下下下沉监测测4.4.1量测测测内容拱顶下沉量量测测测，是指指对隧隧道拱顶顶的实实际位移移值进进行量测测，是是相对于于不动动点的绝绝对位位移，其其必须须与设计计拱顶顶标高进进行比比较。4.4.2量测测测目的隧道拱顶下沉直直直观反映映隧道道围岩与与支护护结构的的稳定定性，通通过拱拱顶下沉沉量测测，为隧隧道支支护结构构稳定定性分析析提供供依据；；通过过计算拱拱顶下下沉位移移速率率和预测测最终终位移值值，为为二次衬衬砌浇浇筑选择择最佳佳时机；；为隧隧道施工工工艺艺、支护护衬砌砌参数优优化提提供参考考。具具体表现现在以以下四点点：(1)通过拱顶顶顶位移量量测，了了解断面面的变变形状态态，判判断隧道道拱顶顶的稳定定性；；(2)根据变位位位速度判判断隧隧道围岩岩的稳稳定程度度，为为二次衬衬砌提提供合理理的支支护时机机；(3)指导现场场场设计与与施工工；(4)防止沉降降降侵入二二衬空空间。4.4.3量测测测方法在隧道拱顶设置置置测点，安安设设隧道拱拱部变变位观测测计，将将钢尺或或收敛敛计挂在在作为为隧道拱拱部变变位观测测计上上作为标标尺，后后视点可可设在在稳定的的部位位，用水水准仪仪观测。量量测测方法如如图5所示。图5拱顶下沉量测方法图5拱顶下沉量测方法4.4.4测试试试仪器精密水准仪、铟铟铟钢尺，必必要要时采用用隧道道位移实实时监监测系统统进行行实时监监测，检检测设备备如表表5所示。表5使用设备主标准准设设备标准名称型号规格测量精度备注精密水准仪莱卡DN-2±0.4mm带光学测微器往往往返测精精度4.4.5测点点点布置现场拱顶下沉量量量测是在在隧道道开挖毛毛洞的的拱顶及及轴线线左右各1～2m共设1个带挂钩钩的的锚桩，测测桩桩埋设深深度30cm，钻孔直直径φ42，用快凝凝水水泥或早早强锚锚固剂固固定，测测桩头需需设保保护罩。测测点点布置见见图66。埋设要求求请请参阅附附录。图6拱顶下沉测测点点布设图4.4.6信息息息反馈(1)每次观测测测后现场场计算算位移发发展增增量，出出现异异常情况况，重重新测量量排除除操作失失误后后立即报报告相相关部门门；(2)每次测回回回数据交交数据据处理员员输入入计算机机，进进行位移移增量量、位移移发展展速率的的计算算，绘制制位移移～时间间曲线线和位移移发展展速率～～时间间曲线，并并应应用函数数拟合合和灰色色预测测等方法法进行行位移发发展短短、长期期预测测。4.5非接触测测测量采用传统的方法法法进行隧隧道监监控量测测，具具有成本本低的的主要优优点，但但在目前前许多多大断面面隧道道、且工工期要要求非常常紧的的情况下下，用用传统的的方法法其缺点点也十十分突出出，主主要表现现在：：（1）由于隧隧道断面面，高高度大，拱拱脚脚部位的的测点点在下台台阶开开挖后往往往无无法量测测，拱拱顶下沉沉量测测也非常常困难难。（2）量测时间间长长，对隧道道道的正常常施工工有一定定干扰扰。（3）由于人工工拉拉尺读数，测量结果果容容易受人人为因因素影响响。（4）不能进行行三三维观测，无无法真正了解解隧道的变形形状态。为满足现代隧道道道快速、大大跨跨、安全全施工工需求，现现已已越来越越多地地采用非非接触触监控量量测。又又叫全站站仪三三维非接接触量量测。可可用于于隧道拱拱顶下下沉量测测、隧隧道净空空变化化量测、隧隧道道断面检检查、掘进进掌子面断断面放样等等。4.5.1非接接接触量测测的工工作原理理所谓非接触监控控控量测就就是将将全站仪仪安置置在任意意测站站点，整整平后后，观测测已知知点的方方向、距距离和高高程，通通过反算算，得得出该测测站点点仪器中中心的的坐标和和标高高；然后后观测测被测点点，根根据测点点的方方向、距距离计计算出各各测点点的三维维坐标标，从而而得出出测点的三三维维位移矢矢量或或测点相相对收收敛值，准准确确、快速速地为为施工提提供参参考数据据。4.5.2非接接接触量测测的实实施(1)埋设测点点点测点的布置按1110.33.22节的相关关要要求进行行。拱顶下沉、净空空空变化量量测的的埋点时时间要要基本一一致。埋埋点前，应应先先制作反反射靶靶标，用3mm左右厚度度的的铁片制制作成成70×700mmm大小的方方块块，表面面上贴贴上60×6600mm的测量专用用反反光片，中中间间钻直径径为33mm的小孔；；埋埋点有两两种方方法，一一种是是直接用用膨胀胀螺栓将将反射射靶标锚锚固在在初期支支护的的表面，另另一一种方法法是在在初期支支护中中预埋φ24左右大小小的的钢筋（或或用用电锤钻钻孔埋埋设），然然后后将反射射靶标标点焊在在钢筋筋上。（2）固定基点点为方便、快速进进进行非接触触量量测，应应在洞洞外或已已成型型、稳定定的二二衬砌地地段设设一基点点，作作为量测测时全全站仪的的后视视基点。基基点点应有确确定的的三维坐坐标（水水平面坐坐标和和标高），基基点应经常复复核，防止位位移而发生观观测数据不准准。基点至全全站仪之间应应通视良好。（3）自由设站站以尽量不影响隧隧隧道施工工为前前提，将将全站站仪自由由架设设在隧道道内任任意位置置，整整平后即即可。为为了消除除膜片片倾斜对对测距距的影响响，同同一测点点在每每次量测测时测测站位置置应大大致相同同。（4）测量数据据观测前，对全站站站仪进行行调校校，使仪仪器处处于最佳佳状态态。观测测时，打打开仪器器的角角度改正正及补补偿器功功能，并并对仪器器进行行气压和和温度度的气象象改正正。观测测采用用记录测测量模模式，所所有观观测数据据均存存储在模模块内内。观测测时以以反射靶靶标中中心小孔孔为照照准点，采采用用双盘测测回结结合三次次重复复照准的的冗余余观测方方法，即即每一测测站上上分别用用两个个盘位连连续、重重复照准准三次次目标点点，然然后取平平均值值作为一一次设设站观测测的结结果。为为提高高测量精精度，每每次监测测时，应应在同一一位置置三次重重复设设站。4.5.3数据据据处理和和分析析将每次测量记录录录按要求求输入入装有相相应后后处理程程序的的计算机机，计计算机将将自动动分析量量测数数据，并并相应应输出量量测成成果，并并打印印报表。非接触量测的频频频率按第第四节节的要求求进行行，量测测数据据的应用用按第第五节的的要求求进行。4.5.4免棱棱棱镜非接接触量量测免棱镜非接触量量量测就是是非接接触量测测时不不需要棱棱镜即即反射靶标标，其其方法和和原理理与前述述非接接触量测测的方方法和原原理相相同，不不同点点有：(1)所使用的的的全站仪仪功能能不同。免免棱棱镜非接接触量量测必须须是具具用“R”系列全站站仪仪，如常常用的的TCR44002徕卡系列列全全站仪或R2022NNE日本宾得得系系列全站站仪，具具有免棱棱镜测测量功能能。(2)、免棱镜镜镜非接触触量测测可以不不用反反射靶标标，可可选取围围岩检检测断面面上的的锚杆接接头或或钢筋作作为直直接反射射部位位，或按按有关关要求将将在隧隧道内进进行的的布点位位置处处用砂浆浆抹平平，做好好照准准标记，每每次次量测照照准同同一位置置即可可。(3)、数据处处处理可采采用可可编程计计算器器（如卡卡西欧欧4850或5800等）进行行编编程计算算，不不需用专专门的的数据处处理模模块。5监控量测技术术术在陈家坡坡隧隧道的应应用5.1工程概况况况5.1.1工程程程地理位位置和和地质条条件陈家坡隧道位于于于宣恩县县晓关关乡三尖尖坳村村和覃家家坪村村。本隧隧道为为一座上上下分分离的四四车道道高速公公路长长隧道。陈家坡隧道为峰峰峰丛坡谷谷洼地地地形和和低山山陡坡地地形，溶溶蚀-构造剥蚀蚀地地貌，从从属于于低山区区岩溶溶丘陵峰峰丛台台地，相相对高高差在80-11550M之间，山山地地植地总总体不不发育，仅仅在在进口处处为松松柏林地地，其其余多为为灌木木和耕地地。隧隧道位于于低山山斜坡下下部，地地面标高高在726--9940M之间。5.1.2地层层层岩性根据勘察资料，隧隧道地表土层层为崩积成因因的粘性土和和碎石土，岩岩层为滞留系系土纱帽组粉粉砂岩，泥盆盆系中统云台台观组石英岩岩、上统黄家家蹬组页岩、石石英细砂岩、写写经寺组灰岩岩，石岩系中中统黄龙群灰灰岩夹，西霞霞组灰岩夹含含碳质钙质页页岩。5.1.3地址址址构造隧道地质构造为为为隐伏断断层构构造，从从属于于咸丰断断裂带带，可能能是咸咸丰断裂裂带的的羽状系系列断断层，断断层性性质似为为压扭扭性。根根据钻钻探与地地质调调绘、物物探推推断，遂遂址区区有4条隐伏断断层层，洞身身段SZK44554和SZK11448均揭露断断层层角砾岩岩，该该断层斜斜切泥泥盆系和和滞留留系地层层；另另外3条断层均均发发育在中中滞留留统纱帽帽组岩岩层中，SZK44555、SZK11447两个钻孔孔揭揭露到了了巨厚厚层断层层角砾砾岩。地地形上上为岩坎坎脚附附近发育育一条条北东向向展布布的陡坎坎，陡陡坎前后后岩层层产状变变化明明显，之之前倾倾向北西西向，为315°＜20°，之后倾倾向北东向向，为35°＜19°，结合SZK4455、SZK1147钻孔揭露露云台观组组石英砂岩岩和巨厚层层断层角砾砾岩及高密密度电法低低阻异常分分析，ZK377+2500—ZK377+7700(出口)段发育三三组平行正正断层，地地层呈台阶阶状平行下下错，地形形上形成三三级阶梯。综综合分析断断层走向与与隧道轴线线大角度斜斜交，倾向向出口方向向，倾角陡陡倾。根据据钻孔岩芯芯判断，隧隧道ZK377+2500—ZK377+7700(出口)纱帽组岩岩层大多处处在断层破破碎带或剪剪切变形带带内，岩体体破碎-极破碎。遂址区总体为单单单斜岩层层构造造，岩层层产状状在310°°~~35°＜19°~~338°之间。其其中中以ZK377++250为界限，岩岩岩层产状状变化化明显。5.1.4水文文文地质遂址大部分地区区区属于缺缺水区区，周边边无地地表长年年流水水，山坡坡汇水水面积大大，降降雨时地地表径径流消散散很快快，部分分汇入入岩溶漏漏斗和和岩溶洼洼地等等垂直岩岩溶管管道排泄泄，然然后通过过水平平岩溶管管道排排泄，根根据地地址调绘绘，YK366++831右71M发育一溶溶洞洞，洞口口高程程860M，高10m延伸方向156°，溶洞见见常常年性流流水，水水量约为5-6LL//S，根据水水线线观察，水水量量随季节节变化化明显，该该岩岩层之下下为页页岩，良良好的的隔水层层，对对隧道无无影响响。5.1.5不良良良地质现现象勘察表明明明，遂址址覆盖盖土层较较薄，岩岩体结构构及岩岩体质量量一般般较差，自自然然山坡处处于稳稳定状态态，在在出口发发育一一小型牵牵引式式小滑坡坡，无无重力地地质作作用的不不良地地质现象象，岩岩层为可可溶岩岩，见有有溶岩岩现象；；在隧隧道洞身身段周周围，见见多处处岩溶漏漏斗、岩岩溶洼地地，进进洞口开开挖会会仰坡顺顺层掉掉块，出出口或或牵引土土层滑滑坡现象象，规规模较大大。5..1.6工工工程地质质评价价右隧道：进口山山山坡坡度度约15~2255°，坡向约340°，为凹形形缓缓坡，基基岩大大部分出出露，山山坡表层层零星星分布坡坡积土土，厚度度较小小，低洼洼处相相对稍厚厚，可可直接清清除，对对洞口稳稳定性性无影响响。山山坡岩体体为破破碎~较破碎灰灰岩岩，仰坡坡为陡陡外倾坡坡，稳稳定性较较好。左隧道进口岩体体体质量和和岩体体结构与与右隧隧道相似似，覆覆盖层相相对右右线更为为零星星。5.2陈家坡坡坡隧道监监控量量测方案为了保证陈家家家坡隧道施施工工工程顺顺利进进行，并并保证证施工质质量和和按时完完工，施施工过程程中加加强了陈陈家坡坡隧道的的监控控量测。陈陈家家坡隧道道监控控量测项项目的的主要内内容包包括：地地质及及支护状状况观观测、隧隧道内内空收敛(即周边位位移)量测、拱拱顶顶下沉量量测、地地表下沉沉量测测、等。沿沿隧隧道的轴轴向方方向按围围岩级级别各测测试项项目断面面布置置里程桩桩号如如表5.1所示：表5.1、必测测测项目监控控量量测断面面间距距序号隧道名称围岩级别设计长度（米）监控断面数量（个个）断面间距（m）备注2陈家坡隧道左洞洞洞Ⅴ20+100+++25++6001510Ⅳ30+40+6660+440++1055+775+770++85++155+700+1195++10004320Ⅲ140+26000+900+22602630陈家坡隧道右洞洞洞Ⅴ20+100+++20++7441610Ⅳ40+25+5550+660++40++1000+550++90++955+155+660+22055+9554620Ⅲ105+25000+1110++24002430选测断面的布置置置遵循以以下原原则：1）若设计单单位位有指导导意见见的，按按设计计单位的的指导导意见考考虑布布置；2）若设计单单位位没有指指导意意见，按按规范范规定，选选择择具有代代表性性地段进进行布布置；3）根据隧道道施施工需要要，监监测单位位对监监测数据据分析析后的建建议，报报请业主主、监监理同意意，可可适当增增减原原监测计计划设设定的监监测断断面数。5.3陈家坡隧隧隧道监控控量测测内容及及方法法陈家坡隧道的监监监控量测测内容容主要包包括：：必测项项目和和选测项项目，必必测项目目包括括有掌子子面观观察、拱拱顶下下沉、水水平收收敛、锚锚杆内内力和抗抗拉拔拔试验等等；选选测项目目有地地表下沉沉、钢钢拱架受受力、初初喷砼与与围岩岩之间的的压力力、初喷喷砼与与围岩之之间的的压力等等。其其断面布布置和和量测方方法见见4.35.4陈家坡隧隧隧道监控控量测测信息处处理5.4.1内空空空收敛位位移、拱拱顶下沉沉、信信息处理理（1）周边位位移和拱拱顶下下沉随时时间变变化分析析：以以YK377++776断面为例例，该该断面的的围岩岩类别为V类，上部部为为破积碎碎石，下下伏基岩岩为粉粉砂岩，雨雨季季有渗水水现象象。于20112年2月19日埋设必必测测项目断断面，包包括周边边收敛敛观测点1对，拱顶顶下下沉观测测点1个。连续续测测量57次，根据据测测量数据据通过过非线形形回归归分析处处理，可可得以下下如图图4.3、4.4所示的周周边边收敛随随时间间变化曲曲线和和拱顶下下沉随随时间变变化曲曲线。4.3收敛~时时时间曲线线表4.4沉降~时时时间曲线线表由图4.3,44..4可以看出出不不论周边边收敛敛还是拱拱顶沉沉降在开开挖2周内变形形较较大，以以后趋趋于平缓缓，这这说明隧隧道初初支发生生了作作用。随随着时时间的推推移每每日变化化量日日趋减小小，在在隧道掘掘进掌掌子面开开挖天天后围岩岩稳定定，可以以对隧隧道进行行二次次衬砌。5.4.2地表表表下沉测测量信信息处理理陈家坡隧道地表表表沉降测测点在在隧道开开挖前前布设。地地表表沉降测测点和和隧道内内测点点应布置置在同同一断面面里程程。地表表沉降降点横向向间距距为4米，在隧隧道道中线附附近测测点应适适当加加密，隧隧道中中线两侧侧两侧侧范围不不应小小于20米。如下下图图所示采集数据如下表表表陈家坡隧道出口口口地表沉沉降数数据表测点桩号YK37+77775编号123初测日期201111111920111111192011111119观测日期实测数据（mmmm）本次沉降（mmmm）累计沉降（mmmm）实测数据（mmmm）本次沉降（mmmm）累计沉降（mmmm）实测数据（mmmm）本次沉降（mmmm）累计沉降（mmmm）1741.139990.000.00740.721110.000.00740.532220.000.002741.13888-1.00-1.00740.72000-1.00-1.00740.53111-1.00-1.003741.139991.000.00740.71888-2.00-3.00740.531110.00-1.004741.13888-1.00-1.00740.71666-2.00-5.00740.531110.00-1.005741.139991.000.00740.718882.00-3.00740.531110.00-1.006741.139990.000.00740.71777-1.00-4.00740.533332.001.007741.13888-1.00-1.00740.718881.00-3.00740.53111-2.00-1.008741.13777-1.00-2.00740.718880.00-3.00740.53000-1.00-2.009740.965550.000.00740.718880.00-3.00740.52888-2.00-4.0010740.96444-1.00-1.00740.71444-4.00-7.00740.530002.00-2.0011740.965551.000.00740.718884.00-3.00740.52888-2.00-4.0012740.96333-2.00-2.00740.719991.00-2.00740.559990.000.0013740.965552.000.00740.71888-1.00-3.00740.560001.001.0014740.966661.001.00740.718880.00-3.00740.55888-2.00-1.0015740.96555-1.000.00740.718880.00-3.00740.55666-2.00-3.0016740.96444-1.00-1.00740.71777-1.00-4.00740.55555-1.00-4.0017740.96222-2.00-3.00740.71666-1.00-5.00740.557772.00-2.0018740.964442.00-1.00740.717771.00-4.00740.558881.00-1.0019740.96222-2.00-3.00740.71666-1.00-5.00740.55555-3.00-4.0020740.96111-1.00-4.00740.71555-1.00-6.00740.55111-4.00-8.0021740.961110.00-4.00740.716661.00-5.00740.54999-2.00-10.0022740.96000-1.00-5.00740.71555-1.00-6.00740.54777-2.00-12.0023740.95999-1.00-6.00740.716661.00-5.00740.54555-2.00-14.0024740.95888-1.00-7.00740.71444-2.00-7.00740.54444-1.00-15.0025740.95777-1.00-8.00740.71333-1.00-8.00740.54222-2.00-17.0026740.959992.00-6.00740.715552.00-6.00740.543331.00-16.0027740.95777-2.00-8.00740.71333-2.00-8.00740.53999-4.00-20.0028740.95666-1.00-9.00740.71111-2.00-10.00740.541112.00-18.0029740.95444-2.00-11.00740.713332.00-8.00740.544443.00-15.0030740.95222-2.00-13.00740.71111-2.00-10.00740.54111-3.00-18.0031740.95000-2.00-15.00740.70888-3.00-13.00740.543332.00-16.0032740.94888-2.00-17.00740.714446.00-7.00740.54222-1.00-17.0033740.94777-1.00-18.00740.71111-3.00-10.00740.54111-1.00-18.0034740.948881.00-17.00740.712221.00-9.00740.54000-1.00-19.0035740.94555-3.00-20.00740.715553.00-6.00740.53999-1.00-20.0036740.949994.00-16.00740.71444-1.00-7.00740.53777-2.00-22.0037740.951112.00-14.00740.71111-3.00-10.00740.53555-2.00-24.0038740.94777-4.00-18.00740.70888-3.00-13.00740.53222-3.00-27.0039740.94555-2.00-20.00740.709991.00-12.00740.533331.00-26.0040740.946661.00-19.00740.712223.00-9.00740.536663.00-23.0041740.948882.00-17.00740.715553.00-6.00740.53333-3.00-26.0042740.94777-1.00-18.00740.716661.00-5.00740.536663.00-23.0043740.94555-2.00-20.00740.71333-3.00-8.00740.53333-3.00-26.0044740.94444-1.00-21.00740.71000-3.00-11.00740.534441.00-25.0045740.94333-1.00-22.00740.70888-2.00-13.00740.53111-3.00-28.0046740.944441.00-21.00740.710002.00-11.00740.52999-2.00-30.0047740.946662.00-19.00740.70777-3.00-14.00740.531112.00-28.0048740.948882.00-17.00740.710003.00-11.00740.533332.00-26.0049740.950002.00-15.00740.712222.00-9.00740.53000-3.00-29.0050740.94777-3.00-18.00740.70999-3.00-12.00740.52999-1.00-30.0051740.94444-3.00-21.00740.70888-1.00-13.00740.52888-1.00-31.00527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