word文檔可復制編輯高速公路隧道群監(jiān)控測量技術方案設計0引言

河南省分水嶺至南陽高速公路位于東秦嶺伏牛山加里東造山帶核部，地形、地質(zhì)情況復雜。主線通過的地方多為高山、深谷和陡坡，橋隧相連，多處存在順層、滑坡、坍塌和淺層軟土等不良地質(zhì)。該路全線分布著隧道5座，其中一座為小凈距隧道，一座為單線隧道，其余為分離式雙洞隧道。隧道建筑限界凈高sm，限界凈寬10.25m。隧道圍巖由V、W、1類構成，其中巖性較差的V、W類圍巖占全線隧道的大部分。

1監(jiān)控量測項目及儀器

1.1量測項目的選定

本次監(jiān)控量測項目選定根據(jù)《公路隧道施工技術規(guī)范》(JTJ042-94)的相關規(guī)定，在充分考慮各座隧道工程特點及圍巖地質(zhì)條件的基礎上，并結合其他類似工程的監(jiān)控量測經(jīng)驗，按照量測簡便、結果可靠、成本低廉，同時便于施工單位采用等原則確定。

(1)必測項目

必測項目是為了在設計、施工過程中確保圍巖穩(wěn)定，并通過判斷圍巖的穩(wěn)定性來指導設計、施工的經(jīng)常性量測。此類量測通常測試方法簡單，費用少，可靠性高，但對監(jiān)視圍巖穩(wěn)定、指導設計施工卻有巨大的作用。在本次量測任務中選擇的必測項目有:地質(zhì)和支護狀況觀察、周邊位移、拱頂下沉。

(2)選測項目

選測項目安裝埋設比較復雜，量測項目較多、時間長、費用較大，但工程竣工后還可以進行長期觀測。在本次量測任務中選擇的選測項目有圍巖體內(nèi)位移(洞內(nèi)設點)、二襯鋼筋應力、孔隙水壓力。

(3)地質(zhì)超前預報

工程實例表明，由于用于隧道施工圖設計的地質(zhì)勘探報告主要是從宏觀方面對隧道的類別進行判定[3]，因此，為了準確地評定圍巖級別，繼而調(diào)整支護參數(shù)和襯砌類別，同時對前方存在斷層、溶洞等不良地質(zhì)現(xiàn)象進行預報，提前做好過渡這些不良地質(zhì)地段的工程措施，必須利用地質(zhì)超前預報對掌子面前方地質(zhì)狀況進行施工現(xiàn)場全程勘察。在本次測量任務中將利用結果準確、操作簡捷、使用靈活的地質(zhì)雷達進行地質(zhì)超前預報。

1.2量測儀器的選定

在隧道監(jiān)控量測中，儀器的選擇決定著能否取得準確可靠的數(shù)據(jù)，甚至決定著監(jiān)控工作能否順利的完成?？紤]本次所要監(jiān)控隧道圍巖均為硬巖，個別隧道施工環(huán)境較差，雨季有滴狀出水，且各工地相距較遠，量測工作量大等特點，在儀器選擇上首先考慮功能與可靠性，其次為易操作性和便攜性，最后兼顧性價比，最終選擇儀器見表1。

2測點布置及量測方法

對量測測點的科學布置是監(jiān)控測量方案設計的又一關鍵問題。對此應重點監(jiān)測圍巖質(zhì)量差或局部不穩(wěn)定塊體、節(jié)理或地下水發(fā)育地段，以及特殊工程部位(如洞口處)。監(jiān)測點的安裝埋設應盡可能靠近隧道掌子面，以便盡可能完整獲得圍巖開挖后初期力學形態(tài)變化和變形情況?；谝陨夏掣咚俟窚y點布置及量測方法如下。

2.1地質(zhì)和支護狀況觀察

地質(zhì)和支護狀況觀察分為開挖工作面觀察和已施工區(qū)段觀察2部分。開挖工作面觀察在每次開挖后進行，內(nèi)容包括節(jié)理裂隙發(fā)育情況、工作面穩(wěn)定狀態(tài)、風化變質(zhì)情況、斷層分布、初期支護效果及涌水情況等。

已施工區(qū)段觀察每天進行一次，內(nèi)容包括噴射混凝土、錨桿、鋼架的狀況。每次觀察除進行相關的記錄外，均進行數(shù)碼拍照，并及時整理成檔。

2.2拱頂下沉量測

拱頂下沉量測是在隧道開挖毛洞的拱頂及軸線左右各2m處設置3個帶掛鉤的膨脹螺釘作為測樁;埋設前先用小型鉆機在待測部位成孔，然后將膨脹螺釘擰緊即可。對于穩(wěn)定性較差的圍巖，測樁可在錨噴支護后布置，量測時可借用鋼尺式收斂計及附帶掛鉤掛在測點上穩(wěn)定后用高精度水準儀量測(圖1)2.3周邊位移量測

隧道圍巖周邊位移量測測點的埋設方法與拱頂下沉相似;對于預設點的斷面，在隧道開挖爆破之后24h內(nèi)，按三角形沿隧道周邊在拱頂和邊墻部位分別埋設測樁;拱頂部分的測樁可利用拱頂下沉的鋇1樁;隧道上臺階開挖階段布設①②③測頭，下臺階開挖后布置④⑤測頭，共計6條測線。采用中鐵西南科學研究院生產(chǎn)的SW-IV型鋼尺式收斂計量測周邊收斂變形。

2.4圍巖體內(nèi)位移量測

圍巖體內(nèi)多點位移采用南瑞集團生產(chǎn)的電測式多點位移計進行量測。上臺階開挖后在每一量測斷面的拱頂、左側、右側各布設1組測點;下臺階開挖后在左一、右側再各布設一個測點，一個量測斷面共5組測點，利用數(shù)據(jù)采集箱和便攜式計算機進行數(shù)據(jù)采集。量測斷面的測點布置見圖2。

2.5二襯鋼筋應力量測

對隧道二次襯砌鋼筋應力的量測是采用將二襯鋼筋截取相應長度后，直接把鋼筋應力計與其焊接，在二襯混凝土澆注后進行量測的方法。為方便量測并提高量測結果的可比性，測量布置方式和采集方式與圍巖體內(nèi)位移量測相同。

2.6孔隙水壓力量測

由于分水嶺隧道位于河南南陽回龍抽水蓄能電站的上庫與下庫之間，并有高壓水管從其下穿過，為監(jiān)測隧道施工及運行期間孔隙水壓力，在該隧道仰拱中設立孔隙水壓力計進行量測?？紫端畨毫τ嫼附釉谘龉颁摻钌?，在混凝土澆注后，利用數(shù)據(jù)采集箱進行數(shù)據(jù)采集。

2.7地質(zhì)超前預報

地質(zhì)雷達超前預報與STP地震預報法和掌子面取芯鉆孔法相比較，具有結果準確、操作簡捷、使用靈活等特點。本次量測任務中選用的是加拿大A-CUBED公司的EKKO-100型地質(zhì)雷達。探測布置為在隧道上臺階掌子面每開挖7-8m進行一次超前預報。判斷前方20m范圍內(nèi)的圍巖地質(zhì)情況，并確定圍巖類別，以便制定正確的開挖及支護方法。

3量測斷面的擬定

針對該高速公路隧道地質(zhì)圍巖及結構特點，并根據(jù)隧道監(jiān)控量測以往類似工程的監(jiān)控量測經(jīng)驗和各類量測項目的作用意義，在文獻2指導下進行量測斷面的布置設計。必測項目周邊收斂和拱頂下沉按以下原則進行布置:V類圍巖段每隔15-30m布設1個斷面，IV類圍巖段每隔30~50M布設1個斷面，Ⅲ類圍巖段每隔60m，以上布設1個斷面。洞口附近和圍巖級別交接區(qū)適當加密。

選測項目中孔隙水壓力量測僅針對水害嚴重的分水嶺隧道，而圍巖體內(nèi)位移與二襯鋼筋應力量測為配合后期圍巖模量反演分析研究僅在部分典型圍巖斷面埋設。具體布設位置見表2。

4量測頻率

必測項目可在測點埋設后即讀取初始讀數(shù)，選測項目在混凝土初凝后測取初始讀數(shù)，以后根據(jù)技術規(guī)范要求的采集頻率和次數(shù)進行收集數(shù)據(jù)，但量測頻率也須根隧道開挖進度和所量測數(shù)據(jù)的變化情況當?shù)恼{(diào)整。同一斷面盡量在每天同一時刻量測，即保證量測間隔相同。

5量測數(shù)據(jù)處理與信息化施工

及時對所得數(shù)據(jù)進行分析處理，對指導隧道施工、預報突發(fā)情況以及合理調(diào)整量測頻率都有重要意義。

在本量測項目中，針對隧道數(shù)量多、量測項目及斷面多等特點，本量測小組開發(fā)了基于ACCesZo03的量測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以完成不同隧道多個斷面的數(shù)據(jù)輸入、公式計算、溫差修正及輸出打印等功能，便于隧道群監(jiān)測項目的數(shù)據(jù)采集、查詢與分析。在此基礎上應用“DATETREAT數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)程序”對采集數(shù)據(jù)進行回歸分析，找出隧道圍巖變形隨時間變化的規(guī)律，為修改設計與指導施工提供科學的依據(jù)。

根據(jù)量測情況，對必測項目每周將量測結果向上級主管部門匯報一次，其他按月提交監(jiān)控量測階段報告。與業(yè)主、施工及監(jiān)理單位建立通暢的聯(lián)系方式，如遇量測數(shù)據(jù)異常及險情，第一時間將量測信息反饋到施工中去。通過對量測成果的深入分析，及時提出各工序合理的施工時間和支護類型。

6結語

通過本次隧道監(jiān)控量測及信息化施工，將實現(xiàn)以下目標:

(1)利用各監(jiān)控方法，精心量測各監(jiān)控項目，及時整理分析量測結果，以確保各隧道在工程施工