隧道施工教学课件 7.2 隧道监控量测的项目和方法

Tunnelconstruction

隧道施工

项目七监控量测任务二隧道监控量测的项目和方法学习目标2知识目标通过本任务的学习，学生应掌握监控量测项目设置及其量测方法；熟悉量测数据的处理。能力目标通过本任务的学习，学生应能根据隧道现场量测工作，具备从事监控量测仪器设备即操作及数据记录能力。一、监控量测的项目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,据以判定隧道围岩的稳定性状态以及所设支护结构参数和施工的合理性。量测项目一般分为必测项目和选测项目两大类。一、监控量测的项目（一）监控量测目的必测项目必测项目是必须进行的常规量测项目,是保证隧道周边环境和围岩的稳定以及施工安全,同时反映设计、施工状态而需进行的日常监控量测项目。一、监控量测的项目（二）监控量测目的选测项目选测项目是为了满足隧道设计和施工特殊需要,由设计文件规定的在局部地段进行的监控量测项目。二、隧道监控量测方法（一）洞内外状态观察1.目的弥补隧道开挖前地质勘探工作不能准确提供地质资料而带来的不足。2.观察内容掌子面地质水文条件、岩性、结构面产状、有无断层，是否偏压、围岩类别，掌子面自稳情况，地下水的影响情况等，并做好记录。对初期支护效果观察包括：锚杆的锚固效果、喷层的光洁度、喷层有无裂缝，裂缝的部位、长度、宽度、深度，喷层是否把钢支撑全部覆盖。二、隧道监控量测方法（一）洞内外状态观察3.目测观察中围岩的破坏形态分析危险性不大的破坏；危险性较大的破坏；塌方征兆的破坏。开挖后利用目测到的地质情况与开挖前勘察结果有很大不同时，则应根据目测的情况重新修改设计方案；当发现开挖面自稳时间小于1h的情况时，采用预留核心土法；可以采用超前支护；开挖后没有支护前，发现顶板剥落现象时，开挖后尽快施作喷混凝土层，缩短掘进作业时间；对开挖工作面前方拱顶用锚杆进行预支护后再开挖；增加钢拱架加强支护；缩短一次掘进长度；发现有喷混凝土与岩面粘结不好的悬空现象时，开挖后及时喷射混凝土；在喷射混凝土层中加设钢筋网；增长锚杆或增加数量。4.利用目测结果修改设计、指导施工二、隧道监控量测方法（一）洞内外状态观察5.量测仪器地质罗盘；数码相机等。二、隧道监控量测方法（一）洞内外状态观察6.填写地质素描卡二、隧道监控量测方法（二）周边位移量测1.周边位移的含义隧道围岩周边各点趋向隧道中心的变形称为收敛。所谓周边位移量测主要是隧道内壁面两点连线方向的距离的变形量的量测。位移（收敛）值为两次量测的距离之差。2.量测仪器采用为电子数显收敛计二、隧道监控量测方法（二）净空变化量测3.测量断面布置隧道净空变化量测断面间距按下表设置。二、隧道监控量测方法4.测线布置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、量测断面等条件确定，每个开挖断面都应布置测线，具体如下图所示。二、隧道监控量测方法5.量测方法在开挖后的洞壁上及时安设测点，用电子数显收敛计进行量测，即通过布设于洞室周边上两固定点，每次测出两点的净长L，求出两次量测的增量(或减量)△L，即为此处净空变化值（图7-6）。读数时应该读三次，然后取其平均值，具体记录表格见表7-5。二、隧道监控量测方法5.量测方法图7-6收敛计量测二、隧道监控量测方法5.量测方法二、隧道监控量测方法（三）拱顶下沉量测1.测量断面布置拱顶下沉测点和净空变化测点应布置在同一里程断面上。量测断面间距按表7-4布置。2.测点布置拱顶下沉测点原则上布置在拱顶轴线附近，当跨度较大或拱部采用采用分部开挖时，应在拱部增设测点。二、隧道监控量测方法（三）拱顶下沉量测2.测点布置(1)采用全断面开挖方式时:拱顶下沉测点设在拱顶轴线附近,见图7-5a)。(2)采用台阶开挖方式时:拱顶下沉测点设在拱顶轴线附近,见图7-5b、c)。(3)采用双侧壁导坑法施工时,在左右侧壁导坑拱顶各设一拱顶下沉测点;在开挖中部核土部分时,在拱顶设一拱顶下沉测点;见图7-5d)。(4)采用CD法或CRD法施工时,拱顶轴线左右两侧各设一拱顶下沉测点,见图7-5e)。测点布置二、隧道监控量测方法（三）拱顶下沉量测3.量测方法拱顶下沉量测大多数采用精密水准仪和铟钢挂尺等。拱顶下沉监控量测测点的埋设，一般在隧道拱顶轴线处设1个带钩的测桩(为了保证量测精度，常常在左右各增加一个测点，即埋设三个测点)，吊挂铟钢挂尺，用精密水准仪量测隧道拱顶绝对下沉量，见图7-7。拱顶下沉量的确定比较简单，即通过测点不同时刻相对标高h，求出两次量测的差值△h，即为该点的下沉值。读数时应该读三次，然后取其平均值，具体记录表格见表7-6。二、隧道监控量测方法（三）拱顶下沉量测3.量测方法图7-7拱顶下沉量测示意图二、隧道监控量测方法（三）拱顶下沉量测3.量测方法表7-6拱顶下沉量测记录表二、隧道监控量测方法（三）拱顶下沉量测4.非接触量测用全站仪进行隧道净空变化量测和拱顶下沉量测，其方法包括自由设站和固定设站两种。与传统的接触量测的主要区别在于，非接触量测的测点多采用一种反射膜片作为测点靶标，以取代价格昂贵的圆棱镜反射器。具有回复反射性能的膜片形如塑料胶片，这种反射膜片，大小可以任意剪裁，价格低廉。反射模片贴在隧道测点处的预埋件上，在开挖面附近的反射模片，应采取一定的措施对其进行保护，以免施工时反射模片表面被覆盖或污染，同时施工单位应和监控量测一单位加强协调工作，保证预埋件不被碰歪和碰掉。二、隧道监控量测方法（三）拱顶下沉量测4.非接触量测

图7-8反射膜片及其预埋件二、隧道监控量测方法（四）地表下沉量测1.测点布置浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布设。地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。当地表有建筑物时,应在建筑物周围增设地表下沉观测点。在隧道纵向(隧道中线方向)至少布置一个纵向断面。地表沉降测点纵向间距见表

二、隧道监控量测方法（四）地表下沉量测1.测点布置在横断面上至少应布置11个测点,在隧道中线附近测点应布置密一些,远离隧道中线应疏一些。

三、量测数据的处理与应用（一）量测数据处理的内容和方法

量测数据的整理尽量采用微机管理，可同Excel软件进行管理。其主要内容包括：绘制位移、应力、应变随时间变化的曲线；绘制位移速率、应力速率、应变速率随时间变化的曲线；绘制位移、应力、应变随开瓦面推进变化的曲线；绘制位移、应力、应变随围岩深度变化的曲线；绘制接触压力、支护结构应力在隧道横断面上分布图。三、量测数据的处理与应用（二）量测数据的应用（1）初期支护阶段围岩稳定性的判定和施工管理1)按变形管理进行分级管理监控量测可根据初期支护安全风险特征、监控量测相对位移值、位移速率进行分级管理三、量测数据的处理与应用（1）初期支护阶段围岩稳定性的判定和施工管理2)根据位移速率进行施工管理①当位移速率大于1mm/d时，表明围岩处于急剧变形阶段，应密切关注围岩动态。②当位移速率在1~0.2mm/d时，表明围岩处于缓慢变形阶段。③当位移速率小于0.2mm/d时，表明围岩已达到基本稳定，可进行二次衬砌作业。三、量测数据的处理与应用（1）初期支护阶段围岩稳定性的判定和施工管理3)根据位移与时间的曲线进行施工管理①当位移速率很快变小，曲线很快平缓，如图a线，表明围岩稳定性好，可适当减弱支护。②当位移速率逐渐变小，即d2u/dt2＜0，曲线趋于平缓，如图b线，表明围岩变形趋于稳定，可正常施工。③当位移速率不变，即d2u/dt2=0，曲线直线上升，如图c线，表明围岩变形急剧增长，无稳定趋势，应及时加强支护，必要时暂停掘进。④当位移速率逐步增大，即d2u/dt2＞0，曲线出现反弯点，如图d线，表明围岩已处于不稳定状态，应停止掘进，及时