软弱地层隧道系统锚杆支护效果的研究(测试方案)o

软弱地层隧道钢架条件下系统锚杆支护效果的研究现场测试方案长安大学二零零七年三月

一、现场测试目的及要求〔一〕测试目的通过对软弱地层有、无系统锚杆作用的隧道结构力学状态和稳定性进行现场比照测试及分析，评价在软弱地层条件下隧道系统锚杆的支护效果。〔二〕对测试手段的要求现场测试的手段必须满足以下要求：1、能快速埋设测点。测试断面一般设置在距开挖工作面2m范围内，开挖后不超过24h2、能快速量测数据；3、测试元件应具有良好的防震、防冲击波能力；4、测试数据应准确可靠；5、直接测读物理量，无需通过复杂计算即可直接应用；6、测试元件在埋设后能长期有效地工作；7、测试元件应有足够的精度与可靠性，且在现场各种变化条件的干扰下“零飘小”。二、现场测试的内容与方法根据隧道的结构特点、施工工艺以及场地地质情况，拟定监测的内容和方法，其中包括隧道内部观察、围岩内部位移、净空收敛变形、拱顶下沉、围岩压力、锚杆轴力、喷射混凝土应变、钢支撑应力、二次衬砌混凝土应变、二次衬砌背部围岩压力等方面，旨在采取国内较成熟的快速、准确、可靠测试手段，对隧道施工中的关键局部进行跟踪监测。各项监测内容所采用的仪器探头和元件如表1所列。三、现场测试规划〔一〕试验段的选择分别在Ⅳ级和Ⅴ级围岩地段选择60m作为试验段，在以上两种不同级别围岩段落中，进行有、无系统锚杆的现场比照试验，其中对每种有、无系统锚杆的情况各选2个测试断面。共有8个测试断面〔见表2〕。Ⅳ级围岩试验段选择在N10标，Ⅴ级围岩试验地段选择在N11标。现场测试工程及量测方法表1序号工程名称仪器测读频率1净空收敛SWJ-IV收敛计1-15天1-2次/天16天-1个月1次/天1个月以后1-2次/周2拱顶下沉精密水准仪1-15天1-2次/天16天-1个月1次/天1个月以上1-2次/周3钢支撑应力钢弦式外表应变计1次/天钢筋应力计4围岩压力及两层支护间压力土压力盒1次/天5喷射混凝土应力混凝土应变计1次/天6围岩内部位移多点位移计1次/天7锚杆轴力钢筋应力计1次/天8衬砌混凝土应力混凝土应变计1次/天测试断面的数量表2数量〔个〕测试条件数量〔个〕测试条件围岩级别围岩级别有系统锚杆无系统锚杆Ⅳ级22Ⅴ级22〔二〕测试元件的布置1、Ⅳ级围岩试验段Ⅳ级围岩情况下，测试断面的元件布置见图1和图2，其中初期支护阶段测试元件布置见图1，二次衬砌阶段测试元件布置见图2。图1Ⅳ级围岩初期支护阶段测试元件布置图图2Ⅳ级围岩二次衬砌阶段测试元件布置图2、Ⅴ级围岩试验段Ⅴ级围岩情况下，测试断面的元件布置见图3和图4，其中初期支护阶段测试元件布置见图3，二次衬砌阶段测试元件布置见图4。测试工程及元件数量统计见表3。图3Ⅴ级围岩初期支护阶段测试元件布置图图4Ⅴ级围岩二次衬砌阶段测试元件布置图测试工程及元件数量统计表3围岩级别测试条件监测断面初期支护阶段监测工程及元件数量二次衬砌阶段监测工程及元件数量净空收敛拱顶下沉围岩压力钢架应力喷射砼应力纵向连接筋应力锚杆轴力围岩内部位移接触压力混凝土应力净空收敛Ⅳ级有系统锚杆1-1#3×23918957212122×21-2#3×23918957212122×2无系统锚杆2-1#3×2391895／212122×22-2#3×2391895／212122×2Ⅴ级有系统锚杆3-1#3×23918957212122×23-2#3×23918957212122×2无系统锚杆4-1#3×2391895／212122×24-2#3×2391895／212122×2合计48247214472402816969632四、现场测试组织成立现场监测组，主要成员由陕西省交通建设集团公司小康高速公路建设工程管理处〔1人〕、长安大学〔3人〕、中铁十二局〔1人〕、中铁隧道局〔1人〕、陕西省公路勘察设计院〔1人〕共7人组成。各单位分工如下：1、长安大学主要负责测试方案的制定、元件的选购、埋设以及数据的整理与分析工作。2、陕西省交通建设集团公司小康高速公路建设工程管理处主要负责测试方案的审查、现场测试的协调工作。3、陕西省公路勘察设计院主要参与测试方案的制定、数据的整理与分析工作。4、中铁十二局和中铁隧道局主要负责元件的埋设与测试过程中的配合工作，尤其要做好元件的保护工作。五、数据采集和整理为减小各种因素的影响，每天根本在同一时间段内〔上午8～9时〕采集数据。现场用仪器采集到的数据记录在专用表格上。原始记录表格应存档，以备日后查用。所有数据均输入到电子计算机中，使用专用的程序对数据进行计算和处理，以求全面分析围岩和衬砌的变形与受力情况。其流程如图5所示。存档存档详细整理、计算、分析提交总报告异常甲方单位监理单位施工单位现场数据采集表格记录输入电子计算机稳定性分析确定正常图5数据处理流程图六、工程经费预算〔一〕监测仪器、元件费用34.28万元1．土压力盒168个×450元/个=7.56万元2．砼应变计168个×450元/个=7.56万元3．外表应变计144×450元/个=6.48万元4．收敛计2台，2台×5000元/台=1.0万元5．测点80个，80×6．多点位移计16个×1000元/个=1.6万元7．测力锚杆28根×5×8．钢弦式测频仪2台×3000元/台=0.6万元9．精密水准仪1台×10．屏闭电缆线604×10m×5元/m=3.02〔二〕现场埋设、材料加工及测试人员劳务费2万元1．现场测试人员按4人计，2000元/月·人×20月×4人=