隧道围岩监测布点方案

隧道围岩监测布点方案干隧道监测快八年了，大大小小的项目做了二十多个，见过不少因为布点不合理导致监测失效、甚至引发安全隐患的情况——要么是点布得太密浪费成本，要么是关键地段漏了点没测出险情。这次接手这条山岭隧道的监测任务，我特意蹲在现场跟了三天掌子面，翻完了全部的地质详勘资料，结合之前踩过的坑，熬了三个晚上整理出这份布点方案，既卡着规范的底线，又全是贴合现场实际的干货，目的就是给隧道装上“精准的预警雷达”，不让监测变成走形式的花架子。1方案编制总则1.1编制背景这条隧道是山岭重丘区的控制性工程，全长约三公里，围岩等级跨度大，从III级到V级都有，中间还穿插着3条断层破碎带、2处浅埋偏压段和1处岩溶富水段，施工风险不算低。前几年我在西南片区的一个类似项目上蹲点，就因为前期布点没考虑到隐伏断层的局部破碎，刚好漏了中间那段的监测，等工人发现拱顶掉块的时候，沉降已经超过了预警值的两倍，吓得我半个月没睡踏实。所以这次做方案，我从一开始就没想着直接套规范模板，先跟勘探队的老周把所有地质资料捋了两遍，连掌子面近期出渣的岩样都看了，就是为了让布点真的能对上现场的实际情况。1.2编制目的说白了这份方案的核心目的只有三个：一是实时掌握隧道施工期间围岩和支护结构的变形、受力状态，一旦有险情能第一时间预警，给施工人员留足避险时间；二是通过监测数据验证设计参数的合理性，要是实际围岩比设计的好，还能给业主和设计单位提优化建议，省点成本；三是给后期运营阶段的结构健康监测留好初始对照数据，不至于后面隧道出了问题，连初始状态是什么样都查不到。干我们这行的，手里的每一个数据都连着现场几百号人的安全，半点儿马虎不得。1.3编制依据主要参考现行的《公路隧道施工技术规范》《隧道工程监测技术规范》，还有这条隧道的初步设计文件、地质详勘报告、施工组织设计这些资料。当然我得说实话，规范是最低要求，我所有的布点标准都往上提了一档，毕竟安全这事儿，留点余量总没坏处。就拿布点间距来说，规范说V级围岩可以20米一个断面，我直接按10米甚至5米来，多花不了几个钱，但能多好几层保险。2监测布点基本原则有了依据，还得定好规矩，布点不能瞎布，我给自己定了四个原则，算是这么多年摸出来的“土规矩”，但实用性绝对够。2.1科学性与实用性兼顾原则布点既要符合力学原理和监测逻辑，能真实反映围岩的变形受力状态，又不能脱离现场实际，搞一些花里胡哨但没法落地的东西。比如有的方案喜欢布一些特别精密但操作极复杂的测点，现场工人嫌麻烦，经常漏测，最后数据断得七零八落，等于白布。我始终觉得，监测点再科学，没人愿意测、测不准，都是白搭。2.2重点区域优先加密原则不搞“平均主义”，把资源往风险高的地段倾斜。常规围岩段按规范来就行，断层、浅埋、富水这些高风险段，必须加密布点、加测项目，就像看病一样，健康人每年体检一次就行，有基础病的就得每月查，甚至每周查，这才是真的把钱花在刀刃上。2.3可操作易维护原则所有测点的布设高度、位置，都要考虑一线监测人员的操作便利性和后期维护成本。我之前碰过有设计院出的方案，把收敛点布在离地面3米高的位置，每次测都得爬梯子，现场工人测了两次就嫌麻烦，干脆瞎填数据。所以这次我把所有人员操作的测点都设在1.2米到1.8米的高度，不用爬高，不用蹲太低，顺手就能测，工人愿意配合，数据才靠得住。2.4全周期可追溯原则每个测点从安装到拆除，全流程都要有记录，能查到布点时间、初始值、历次监测数据、损坏修复记录，哪怕这个点最后坏了，也要知道是什么时候坏的、坏之前的数据是什么样的，不能稀里糊涂的。3具体布点实施方案这部分是整个方案的核心，我是按从常规到特殊、从变形到受力的顺序梳理的，覆盖了整个隧道的所有风险点，没有遗漏。3.1监测项目分类及覆盖范围我把监测项目分成两类，一类是必测项目，就是不管什么围岩等级都必须布的，包括拱顶沉降、周边收敛、浅埋段地表沉降这三项，是监测的底线，一个都不能少；另一类是选测项目，包括围岩压力、锚杆轴力、钢架内力、渗流量、围岩内部位移这些，我不搞全面开花，只挑风险高的地段布，毕竟预算有限，总不能让老板跟着我瞎砸钱。3.2常规围岩段标准布点要求常规段指的是地质条件稳定、没有特殊风险的III级和IV级围岩段，按标准间距布点就行。3.2.1III级围岩段每100米设一个监测断面，刚好符合规范的上限要求。每个断面拱顶设1个沉降观测点，左右边墙各设1个收敛测点，测的是拱顶的竖向沉降和两边墙之间的水平收敛。我还会每隔3个断面加一个人工观察点，不用测数据，每次去的时候瞅一眼初支有没有裂缝、掉块、渗水，相当于人工巡查的打卡点，花不了多少功夫，但能及时发现肉眼可见的问题，比光靠仪器靠谱。3.2.2IV级围岩段每50米设一个监测断面，比规范要求的间距密了一倍。每个断面除了拱顶1个沉降点、左右边墙各1个收敛点，我还会在左拱腰加1个沉降测点。别小看这一个点，IV级围岩比III级碎很多，拱腰特别容易出现侧向挤入变形，之前有个项目就是没布拱腰的点，拱腰挤进来10公分都没发现，幸亏后面二衬跟上了，不然后果不堪设想。从那以后我就给IV级围岩的断面都加了拱腰点，算是给自己买个安心，反正一个点也没多少钱。3.3特殊风险段加密布点要求这类地段是风险最高的，也是我整个方案里抠得最细的部分，每一个布点要求都是我之前踩坑踩出来的经验。3.3.1V级围岩及断层破碎带我定的规矩是，V级围岩段每10米一个断面，断层破碎带从两头各往外延伸30米的范围，全部按5米一个断面布，绝对不能有遗漏。每个断面除了拱顶沉降、边墙收敛、拱腰沉降这些必测的变形点，还要加3个围岩压力盒、2根锚杆轴力计、3个钢架应力量测片，全方面盯着。压力盒分别布在拱顶、左右拱腰，锚杆打在拱顶和右拱腰，钢架的传感器跟压力盒的位置对应上，这样一来，围岩有一点动静，压力、变形、内力的数据都会一起变，不可能漏过预警信号。之前有个断层带的项目，我就是靠这个组合，提前三天测到了压力突然增大、变形加快的信号，赶紧让施工队加了临时支撑，后来证明那地方真的差一点就塌了。3.3.2浅埋偏压段埋深小于40米的浅埋段，除了洞内的布点，洞外地表也要同步布点。我是按每20米一个地表监测断面来布的，每个断面从隧道中线往左右各延伸35米，一共布9个测点，中间密两边疏，中线附近5米一个，边上10米一个，这样既能测到沉降槽的核心区，也能抓到边缘的变形。要是遇上偏压段，就是山体一侧厚一侧薄的那种，我会往山体厚的那侧多布2个测点，再加测地表的水平位移，就怕偏压力把隧道挤歪了。之前有个浅埋偏压的隧道，就是只测了竖向沉降，没测水平位移，结果隧道往山坳那边移了8公分，二衬都裂了，最后花了好几百万去补，亏大了。3.3.3溶洞与富水段这种地段最怕的就是水把围岩泡软，突然发生突水坍塌，所以除了常规的变形监测点，我还会每个溶洞段布1个渗流量监测点，用量桶接出水口，每天记一次出水量，同时在拱顶打1根多点位移计，测围岩内部不同深度的位移。要是出水量突然变大，加上围岩内部位移加快，那肯定是要出事的前兆，得赶紧让施工队撤人，半点儿犹豫都不能有。之前我遇过一次富水段突水，就是先发现出水量比平时大了三倍，紧接着拱顶沉降速率翻了番，我们提前半小时撤了人，后来刚撤出来没多大会儿，掌子面就塌了一块儿，现在想起来还后怕。3.4测点安装与初始值采集要求点的位置定好了，安装质量也不能含糊，安装不规范，数据一样不准。3.4.1测点安装要求所有的测点都用φ20的螺纹钢，埋进初支里面30公分，外面露10公分，头部磨成半球形，方便立棱镜，外面套2mm厚的镀锌钢管保护，管帽用橡胶的，防尘又防砸。我特意不让用PVC管当保护套，之前有个项目用PVC管，爆破的时候飞石一砸就碎，半个月坏了7个测点，补都补不及。每个点旁边都要用红漆喷上编号，字要15公分高，老远就能看见，别到时候找半天找不到点，耽误时间。还有，所有测点都要避开施工机械的通行路线，比如装载机出渣的路线旁边，我特意把点往拱肩方向挪了一点，免得被飞石砸坏或者被刮蹭到。3.4.2初始值采集要求这是最关键的一步，初始值错了，后面所有数据都是废的。我跟手下的两个监测员说了，每个测点安装完成后，必须在24小时以内，等初支完全凝固了，连续测3次，取平均值作为初始值，谁要是敢随便测一次就填初始值，我直接扣他当月绩效，这事儿没商量。干我们这行的，数据就是命根子，从第一步开始就得盯紧了。4布点方案动态调整机制方案是死的，现场是活的，谁也不知道挖进去会遇到什么，毕竟地质勘察再细也有漏的地方。所以我特意做了动态调整的机制，不能拿着方案死磕，得跟着现场的情况灵活变。4.1监测数据异常触发调整要是日常监测发现某个断面的沉降速率连续3天超过5mm/d，或者收敛速率超过3mm/d，我就立刻在这个断面前后各10米的位置加2个监测断面，加密监测频率，等数据稳定半个月以上，再把加的点撤了。之前有个IV级围岩的项目，本来按50米布点，结果中间有个断面沉降突然到8mm/d，我赶紧加了两个点，盯着测了快一个月，才发现是个隐伏的小断层，勘没探出来，幸亏加的及时，没出事。4.2地质条件变化触发调整要是施工队在掌子面挖出了之前没勘出来的溶洞、破碎带、富水带，我们第一时间赶到现场，根据实际情况调整布点密度，按特殊风险段的要求来，该加密加密，该加选测项目就加，不能等出了事再补点。我经常跟手下的小孩说，我们搞监测的，眼睛要尖，腿要勤，别天天待在项目部等数据，多往掌子面跑，看看刚挖出来的岩石是什么样的，提前预判风险，比事后补窟窿强一万倍。4.3施工工序变化触发调整比如施工队要改爆破参数，或者要做二衬浇筑、仰拱浇筑的时候，我会临时在施工段前后各加2个收敛点，盯着施工期间的变形，等施工完了，混凝土强度上来了，再把临时点撤了。花不了多少钱，但是能防大问题——毕竟二衬浇筑的时候，重量都压在初支上，万一初支撑不住，那可就是大事。5实施保障措施方案再完善，没人好好干也白搭，所以我从人、设备、管控三个方面做了保障，确保每个点都布到位，每个数据都靠谱。5.1人员保障我安排了两个跟了我三年多的监测员常驻现场，都是踏实肯干的小孩，不会偷懒造假数据。我自己每周至少去现场巡检一次，抽查布点质量，复核监测数据，要是遇上断层破碎带、富水段这些高风险地段施工，我就蹲在现场盯，等过了风险段再走。说实在的，干我们这行，责任心比技术重要，真要是因为布点没到位出了事，我良心上也过不去，对不起人家在现场干活的工人兄弟。5.2设备保障配备的全站仪、水准仪、收敛计，还有渗流量、应力的监测设备，全都是在检定有效期内的，我每次去现场都会自己校准一遍收敛计，用标准量块测，要是误差超过0.1mm，就立马调，设备不准，再勤快也没用。而且我们备了两套设备，万一坏了一套，另一套立刻顶上，不能耽误监测。5.3质量管控保障我专门做了一个布点台账，电子的和手写的各一份，电子的方便查，手写的不怕丢，每个点的位置、布点时间、初始值、负责人都记的清清楚楚。每个月我都会组织一次现场质量排查，坏了的点及时补，松了的点及时加固，绝对不允许测点带“病”运行。总的来说，这份布点方案不是我坐在办公