隧道量测方案

xx隧道监控量测技术方案一、地质及水文条件xx隧道地处xx省xx市xx县境内，该地区地形地貌极为复杂，沟壑纵横，位于xx省中西部地区，横穿xx山脉。本标段以峡谷、中山地貌为主。峡谷内谷壁陡峭，谷底有冲洪积卵砾石；山顶山梁常有黄土覆盖，局部有红粘土，植被较为发育，xx隧道测设线通过段高程在1317.60～1529.20之间，相对高差211.60m。地形起伏较大，场地地貌上属于中低山地貌。路线横穿山脊，沿线地形地势特点为中间高，两侧低。进出口均位于第四系上更新统风积黄土斜坡上，斜坡自然坡度的角度为26～36°，土层厚度15.0～40.0米，承载力[fa0]=140～170kPa，含水量23.2%～24.5%，孔隙率e=0.756～0.818，进口下伏击岩为寒武系灰岩，进口洞深有一部分位于黄土分布区，埋深很浅，围岩稳定性差，施工难度大，隧址区地表水水量受大气降雨量影响较大；本区地下为弱富水的含水岩组，泉水流量一般为0.01m～0.11m，根据煤矿调查，存在大小不等的地下水出水点，对隧道的开挖会产生影响。当年十一月上旬上冻，翌年三月下旬解冻，冻土最深1.06m。区内气温7月份最高，一月份最低。区内降水量受到地形地貌的控制而出现差异性，随海拔标高增高降水量增大，全年降水集中在7、8、9月份。风向随季节变化明显，风速较大，因此做好监控量测对工程的安全性很重要。二、量测项目及方法监控量测是信息化设计与施工的重要内容。通过施工现场的监控量测，为判断围岩稳定性，支护、衬砌可靠性，二次衬砌合理施作时间，以及修改施工方法、调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据，指导日常施工管理，确保施工安全和质量。隧道监控量测主要包括围岩及支护状态观察,拱顶下沉,周边位移及收敛,锚杆抗拔力,针对Ⅳ、Ⅴ级围岩段观测锚杆轴力,围岩与支护结构的接触应力,支护结构的应力状态量测,隧道内分段涌水量和水压,涌水含砂量与含泥量观察,地表水水位观察等监测项目。施工中的监控量测是施工安全的保障，在施工过程中按要求进行此项工作，并将结果做系统处理后及时反馈指导施工。监控量测施工工艺流程见附图1-1“隧道监控量测施工工艺流程图”。监控量测可分为必测项目和选测项目两类。必测项目在采用新奥法修建的隧道中必须进行，选测项目应根据围岩性质、隧道埋置深度、开挖方式等条件确定。1.必测项目应包括下列项目：（1）地质及支护状态观察；（2）周边位移量测；（3）拱顶相对下沉量测；2.选测项目应包括下列项目：（1）地表下沉（在隧道洞口和隧道通过浅埋段时作为必测项目）；（2）围岩内部位移量测；（3）围岩压力量测；（4）锚杆轴力量测；（5）钢支撑内力及外力；注意事项：1.地表下沉量测在隧道洞口和隧道通过浅埋段时应作为必测项目；2.施工的初期阶段位移及下沉量大或地质变化显著时，量测断面间距可取较小值；3.当施工进展到一定程度时，地质良好，且位移下沉量较小时，量测间距可取表中较大值，根据情况也可适当加大，但在围岩突变或软弱结构面处应增设量测断面和测点；4.用台阶法开挖时，下半断面开挖越靠近上半量测断面，量测频率应适当增加，以便掌握位移（下沉）的变化；5.如果围岩位移量较大时，出现位移速度加速等情况时，量测频率应适当加大，另外，进行洞内状态观测时应对每个开挖面都进行观察，一般应1~2次/天，对于选测项目量测断面布置及项目选择应根据地质条件及设备情况确定。具体要求见量测项目及要求表：量测项目及要求求表项目名称方法及工具布置测试时间1~15天16天~1个月1~3个月3个月以上应测项目地质及支护状态态观察岩性、结构面情情况及支护护裂缝观察察和描述，地地质罗盘等等全长度开挖后及及初期支护护后进行每次爆破后及初初期支护后后周边位移各种类型收敛计计或测杆每10~30m一一个断面，每每断面2~3对测点1~2次/天1次/2天1~2次/周1~3次/月拱顶下沉水准仪、水准尺或测测杆每10~30m一一个断面，每每断面2~10对测点1~2次/天1次/2天1~2次/周1~3次/月选测项目地表下沉精密水准仪洞室中心线上，并并与洞轴线线正交平面面的一定范范围内布设设必要数量量测点开挖面距量测断断面<2B时，1~2次/天开挖面距距量测断面面<5B时，1次/2天开挖挖面距量测测断面>5B时，1次/周围岩内部位移洞内钻孔安设单单点或多点点位移计每代表地段1~~2个断面，每每断面15~220个测点1~2次/天1次/2天1~2次/周1~3次/月围岩压力各种类型压力盒盒每代表地段2~~10个断面，每每断面2~5个测点1~2次/天1次/2天1~2次/周1~3次/月锚杆轴力各种测力锚杆《动式、钢钢弦式、电电阻片式》每代表地段2~~10个断面，每每断面2~5个测点1~2次/天1次/2天1~2次/周1~3次/月钢支撑内力及外外力支柱压力计或其其它测力计计每10榀钢支撑一对测测力计1~2次/天1次/2天1~2次/周1~3次/月3.地质及支护状态观察：（1）地质及支护状态观察分开挖工作面岩体观察、已施工区段观察以及地表观察；（2）对已施工区段的观察每天至少一次，观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状况，以及施工质量是否符合规定的要求；（3）洞外观察包括洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定、地表水渗透的观察；（4）在观察过程中如发现地质条件恶化，初期支护发生异常现象，应立即通知施工负责人采取应急措施，并派专人进行不间断观察；三、布点图和布线原则1.拱顶下沉及周边位移量测：（1）拱顶下沉及周边位移量测应在同一断面进行，并采用相同的量测频率。如位移出现异常情况，应加大量测频率。（2）测点布置见下图：周边允许相对位位移值（%）允许相对位移值值覆盖层厚度<50m地段覆盖层厚度500m~300mm地段覆盖层厚度>300m地段围岩级别II0.1~0.330.2~0.550.4~1.22Ⅲ0.15~0..50.4~1.220.8~2.00Ⅳ0.2~0.880.6~1.661.0~3.00注：1.表中数字是以无量纲数（最大位移值/毛洞宽度）来表示的，硬岩地段取表中上限值，软岩地段取表中下限值；2.拱顶下沉允许值一般按本表数值的0.5~1.0倍采用；3.本表所列数值，在施工过程中可根据实测资料予以修正。（3）量测数据分析和信息反馈将量测数据进行处理和分析，绘制时间--位移曲线。一般情况会出现如下两种时间──位移特征曲线见下图。 t t t t μ(min)位移μ(min)位移(a)正常曲线(b)反常曲线时间——位移特征曲线(a）图表示绝对位移值逐渐减小，支护结构趋于稳定，可施作模筑砼衬砌。(b）图表示位移变化异常，反弯点喷锚支护出现严重变形，这时应及时通知施工管理人员，该段支护须采取加强措施，确保隧道不坍方；严重时施工人员须迅速撤离施工现场，保证施工人员安全。（4）量测点的安设应能保证初读数在爆破24小时内和下一循环爆破前完成，并测取初读数；（5）测点应牢固可靠，易于识别并妥善保护。拱顶量测后视测点必须埋设在稳定岩面上，并和洞内水准点建立联系；（6）量测应选择精度适当、性能可靠、使用及携带方便的仪器。变形量测可选用电阻式或电感式仪器，仪器使用前必须经过严格标定；（7）水平相对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、隧道埋置深度的条件确定。在地质条件良好，采用全断面开挖方式时，可设一条水平侧线。当采用台阶开挖方式时，可在拱腰和边墙部位各设一条水平侧线；（8）拱顶下沉量测应与水平相对净空量测在同一量测断面内进行，可采用水准仪等测定下沉量。当地质条件复杂，下沉量大或偏压明显时，除量测拱顶下沉外，尚应量测拱腰下沉及基础隆起量；（9）拱顶下沉量测与水平净空相对变化量测宜采用相同的量测频率，应从表1中根据变形速度和距开挖工作距离选择较高的一个量测频率；（10）测点应安设在距开挖面2m范围内，且不大于一个循环进尺，并应细心保护，不受下一循环爆破的破坏；2.地表下沉量测：地表下沉量测应根据隧道埋置深度、地质条件、地表有无建筑物、所采用的开挖方式等因素确定。地表下沉量测的测点应与水平相对变化和拱顶下沉量测的测点布置在同一横断面内，沿隧道中线地表下沉量测断面的间距可按表2采用；注：无地表建筑物时取表内上限值；B表示隧道开挖宽度。地表下沉量测测点布置图见下图：地表下沉量测注意事项：（1）横断面方向地表下沉的测点间隔应按照地表下沉量测测点布置图布设。（2）地表下沉量测应在开挖工作面前方H+h（隧道埋置深度+隧道高度）处开始，直至衬砌结构封闭、下沉基本停止为止；（3）地表下沉的量测频率应和拱顶下沉及水平相对净空变化的量测频率相同；3.各项量测作业均应持续到变形基本稳定后1～3周；4.锚杆轴力、围岩压力、衬砌应力等的量测，开始时应和同一断面的变形量测频率相同，当量测值变化不大时，可降低量测频率，从每周一次到每月一次，直到无变化为止。布设量测点时除在对应量测孔布设外，还要在有代表性的部位设测点，以便了解支护体系在整个断面上的受力状况和支护作用。锚杆轴力量测在局部加强锚杆地段，要在加强区域内有代表性的设量测锚杆。5.监测结束标准根据收敛速度判别：一般地段：收敛速度＞5mm/d时，围岩处于急剧变化状态，加强初期支护系统；收敛速度＜0.2mm/d时，围岩基本达到稳定。特殊地质地段：加强初期支护强度和刚度，严格控制过大变形。各量测项目持续到变形基本稳定后2周结束，断层破碎带地段位移长时间不能稳定时，延长量测时间并采取加强措施。6.监测数据的统计分析与信息反馈工程监控量测作为施工组织的核心内容之一，置于动态管理体系之中，具体包括监测、数据的整理分析和信息反馈等几个主要方面。①量测数据的整理、分析(a)数据整理把原始数据通过一定的方法（如大小顺序），用频率分布的形式把一组数据分布情况显示出来，进行数据的数字特征计算以及离群数据的取舍。(b)回归分析和曲线拟合绘制量测数据的时态变化曲线图（即“时态散点图”所示）和距开挖面关系图。见下图“时态散点图”。时态散点示意图时间（t）0时间（t）0在取得足够的数据后，根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最大位移值或应力值，预测结构和建筑物的安全状况，防患于未然。还可通过插值法，在实测数据的基础上，采用函数近似的方法，求得符合测量规律而又未实测到的数据。②进行分析回归,建立监测管理等级基准工程部专业隧道工程师根据量测资料对下述方程：【一】双曲函数，即令则这里系数a，b的求法步骤如下：（其中）＝15×－15＝＝＝－15求得上面的几个值后则相关系数r的求法＝15×－15则（前面已经求出）之所以求r是找r的值最接近1的，来判断是选择采用双曲线公式，还是指数函数公式，还是对数函数公式。双曲函数求得的r值最接近1，所以采用双曲线函数回归公式求U。求出a，b后，并根据r值（把双曲线，指数，对数的r值都算出来后比较，后面讲对数和指数的算法）判断选用双曲线回归公式后，就可以根据双曲线回归公式对应不同的T值求出U的回归值～最后可以求出例子中的U平均，标准差S等【二】对数函数令则这里系数a，b的求法步骤如下：＝＝＝求得上面的几个值后则相关系数r的求求法＝（前面已经求出）之所以求r是找找r的值最接接近1的，来判判断是选择择采用双曲曲线公式，还还是指数函函数公式，还还是对数函函数公式求出a，b后，如果根据r值值判断选用用对数函数数回归公式式后，就可可以根据对对数回归公公式对应不不同的T值求出U的回归值值最后可以求出UU平均，标标准差S等【三】指数函数数U=axe-bb/t令，则这里系数A，bb的求法步步骤如下：：（这里就不代入数数值了）＝＝＝求得上面的几个个值后则由，知道相关系数r的求求法＝（前面已经求出）之所以求r，是是找r的值最接接近1的，来判判断是选择择采用双曲曲线公式，还还是指数函函数公式，还还是对数函函数公式求出a，b后，如果根据r值值判断选用用指数函数数回归公式式后，就可可以根据指指数回归公公式（你给给的例子中中给的公式式）对应不不同的T值求出U的回归值值最后可以求出例例子中的U平均，标标准差S等选择其中一个或或数个方程程用微机计计算，进行行回归，计计算出A、B系数，然然后进行画画图验证，选选择其中最最适线的方方程作为该该项量测的的回归方程程，根据已已量测的资资料及回归归方程，计计算其最大大的位移变变形及最大大的位移速速率u。建立监测变形管管理等级标标准。管理理等级分三三等，其等等级划分及及相应基准准值见下表“变形管理理等级标准准表”。通过对对监测结果果的比较和和分析来判判定支护结结构的稳定定性和安全全性，并指指导施工。变形管理等级标标准表3注：U0为实测变变形值，Un允许变形形值见“结构允许许相对位移移表”。Un的确定：Un的确定考考虑围岩类类别、隧道道埋置深度度等因素并并结合现场场条件选择择。结构允许相对位位移表（%）0静值...........静值...........注：硬岩取下限限，软岩取取上限。拱拱脚水平相相对净空变变化指两侧侧点间净空空水平变化化值与其距距离之比；；拱顶相对对下沉指拱拱顶下沉值值减去隧道道下沉值后后与原拱顶顶至隧底高高度之比。墙墙腰水平相相对净空变变化极限值值可按拱脚脚水平相对对净空变化化值乘以1.2～1.3后采用。A根据位移变化速速度判别：：净空变化速度持持续大于11.0mmm/d时，围岩岩处于急剧剧变形状态态，应加强强初期支护护系统。净空变化速度小小于0.22mm/d时，围岩岩达到基本本稳定。在浅埋地段以及及膨胀性和和挤压性围围岩等情况况下，应采采用其他指指标判别。B根据位移时态曲曲线的形态态来判别：：当围岩位移速率率不断下降降时（du2//d2t＜0），围岩岩趋于稳定定状态；当围岩位移速率率保持不变变时（du2//d2t＝0），围岩岩不稳定，应应加强支护护；当围岩位移速率率不断上升升时（du2//d2t＞0），围岩岩进入危险险状态，必必须立即停停止掘进，加加强支护。③建立快速信息反反馈渠道为确保监测结果果的质量，加加快信息反反馈速度，建建立快速信信息反馈平平台。监控控量测设置置洞内和地地表两个监监测小组，每每个小组的的监测数据据均由计算算机管理，并并与项目总总工计算机机通过局域域网进行内内部快速传传递，从而而作到每日日监测结果果的及时上上报。如有有变形超过过管理标准准，则由总总工根据相相关要求制制定对策，通通过调度命命令直接传传达到工区区执行，并并同时通过过电话及其其它方式通通知监理及及设计单位位。周报、月月报则通过过书面形式式上报项目目总工，由由项目部按按期向施工工监理、设设计单位和和业主单位位提交监测测报告，并并附上相对对应的测点点位移或应应力时态曲曲线图，和和对施工情情况进行评评价并提出出施工建议议。④监测信息反馈程程序监控量测与信息息反馈程序序见附图1-1“监控量测测与信息反反馈程序图图”。⑤信息反馈设计的的主要内容容施工方法变更的的建议；施施工工序的的更改；预预留变形量量的修改或或确认；设设计四、量测过程中中其它注意意事项（1）各种量测结果数数据要记录录并及时整整理；（2）根据现场量测测数据绘制制位移－时时间曲线或或散点图，在在位移－时时间曲线趋趋平缓时应应进行回归归分析，以以推算最终终位移和掌掌握位移变变化规律。当当位移－时时间曲线出出现反弯点点，即位移移出现反常常的急骤增增加现象，表表明围岩和和支护已呈呈不稳定状状态，应及及时加强支支护必要时时应停止掘掘进，采取取必要的安安全措施，也也为修正和和确定隧道道初期支护护参数，二二次衬砌施施作时间提提供参考依依据。（3）当隧道喷射混凝凝土出现大大量明显裂裂缝或隧道道支护表面面任何部位位的实测收收敛值已达达到表中允允许的70%，且