9.1施工監(jiān)控量測 19.2隧道超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng) 69.1施工監(jiān)控量測隧道監(jiān)控量測主要包括控制測量、施工測量和貫通測量。工程測量內(nèi)容見圖9.1-1所示：圖9.1-1測量內(nèi)容樹狀圖1）洞外控制測量利用設(shè)計提供的進口端洞外GPS點和高程控制點，與出口端洞外GPS點和高程控制點進行復(fù)測，證明其可靠。2）洞內(nèi)控制測量洞內(nèi)控制測量采用全站儀和水準儀（精度2mm）。3）洞內(nèi)高程控制測量水準測量采用往返閉合環(huán)，每千米水準測量誤差小于2mm。4）洞內(nèi)施工放樣開挖放樣采用三維激光斷面儀直接設(shè)站于洞內(nèi)中線點上，將掌子面里程和儀器高程輸入編程計算機后即可確定掌子面拱部中心，據(jù)此再放出開挖斷面。圖9.1-2監(jiān)控量測設(shè)計圖5）圍巖量測（1）現(xiàn)場監(jiān)控量測目的現(xiàn)場監(jiān)控量測，是對圍巖和支護系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)進行監(jiān)測，為噴錨支護和二次襯砌混凝土的參數(shù)調(diào)整提供依據(jù)，把量測的資料經(jīng)整理和分析得到信息及時反饋到設(shè)計和施工中，進一步優(yōu)化設(shè)計和施工方案，以達到安全、經(jīng)濟、快速施工的目的。（2）現(xiàn)場控制測量項目及方法a、洞內(nèi)外觀察洞內(nèi)觀察包括開挖面觀察和初期支護完成區(qū)段觀察等。開挖面觀察應(yīng)在每次開挖后進行一次，且必須認真填寫設(shè)計圖中要求的《施工圍巖調(diào)查表》。初期支護完成區(qū)段觀察應(yīng)每天至少進行一次，觀察內(nèi)容包括噴砼、錨桿、鋼架的狀態(tài)等。洞外觀察包括洞口地表情況、地表沉陷、邊仰坡的穩(wěn)定、地表水滲漏的觀察等。b、拱頂及凈空變化拱頂下沉和水平收斂量測斷面的間距為：Ⅲ級圍巖為30～50m，Ⅳ級圍巖10～20m，V級圍巖應(yīng)小于5～10m。圍巖變化處應(yīng)適當(dāng)加密，在各級圍巖的起始地段增設(shè)拱頂下沉測點1～2個，水平收斂1～2對。當(dāng)發(fā)生較大涌水時，V級圍巖量測斷面的間距應(yīng)縮小至5m。各測點應(yīng)在避免爆破作業(yè)破壞測點的前提下，盡可能靠近工作面埋設(shè)，一般為0.5～2m，并在下一次爆破循環(huán)前獲得初始讀數(shù)。初讀數(shù)應(yīng)在開挖后12h內(nèi)讀取，最遲不得超過24h，且在下一循環(huán)開挖前，必須完成初期變形值的讀數(shù)。c、地表下沉量測淺埋段地表下沉量測斷面布置宜與拱頂下沉量測及水平凈空變化量測在同一量測斷面內(nèi)，地表下沉量測應(yīng)在開挖面前方隧道埋置深度與開挖高度之和處開始，直到襯砌結(jié)構(gòu)封閉、下沉基本停止為止。地表下沉量測頻率和拱頂下沉及凈空水平收斂的量測頻率相同。隧道地表下沉量測左右線應(yīng)聯(lián)合實。沉降點布測示意圖如圖8.8.2-1所示：圖9.1-3地表沉降點布測示意圖（3）監(jiān)控量測資料整理與反饋量測資料整理包括以下內(nèi)容：a、原始記錄表(包括斷面編號、測點設(shè)置時間、施工情況)及實際測點布置見下圖。b、繪制位移隨時間變化的曲線—時態(tài)曲線。c、繪制位移隨開挖面距離變化的曲線—空間曲線。d、繪制位移速度、位移加速度隨時間及開挖面距離的變化圖。e、對初期支護時態(tài)曲線應(yīng)進行回歸分析，選擇與實測數(shù)據(jù)擬合性好的函數(shù)進行回歸，預(yù)測可能出現(xiàn)的最大位移。并根據(jù)最大位移值、位移速率及位移時態(tài)曲線進行施工管理。判斷隧道是否穩(wěn)定的標準參照《施工監(jiān)控量測設(shè)計圖》要求，并應(yīng)滿足《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求。9.2隧道超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)1）施工前預(yù)報：根據(jù)設(shè)計給出的隧道地質(zhì)條件說明資料，認真分析隧道的地質(zhì)斷面圖、平面圖，掌握隧道的地質(zhì)特點和水文特點。進行長距離宏觀預(yù)報各段隧道可能出現(xiàn)的不良地質(zhì)情況。施工常規(guī)地質(zhì)法預(yù)報：主要完成開挖面的地質(zhì)素描，地質(zhì)展開圖，并利用TSP203預(yù)報資料、雷達檢測資料、紅外線探水資料、超前鉆孔資料進行地質(zhì)分析預(yù)報，是綜合地質(zhì)預(yù)報的中樞。2）施工階段地質(zhì)資料記錄：首先對已開挖地段進行地質(zhì)調(diào)查，調(diào)查的主要依據(jù)為隧道開挖面地質(zhì)素描、巖石結(jié)構(gòu)面調(diào)查和涌水觀測記錄。3）開挖面地質(zhì)素描內(nèi)容有：巖性、巖層產(chǎn)狀、軟弱夾層、巖脈穿插情況；破碎帶的形態(tài)、產(chǎn)狀、寬度、填充物特征；主要節(jié)理裂隙的形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模及相互切割關(guān)系。巖體結(jié)構(gòu)類型、完整性、圍巖的物理力學(xué)性能。4）巖石結(jié)構(gòu)面調(diào)查內(nèi)容有：圍巖的巖石結(jié)構(gòu)產(chǎn)狀、物理力學(xué)屬性、節(jié)理的延伸性、粗糙起伏情況、張開程度。地下水出露情況、水量大小等；地下水的分布形態(tài)、大小、位置走向等；圍巖節(jié)理內(nèi)含水情況。5）施工階段前推法預(yù)測：根據(jù)開挖面地質(zhì)素描、巖石結(jié)構(gòu)面調(diào)查記錄采用前推法預(yù)測前方地質(zhì)情況，首先按1∶100的比例作出開挖面前方一定長度的展開圖，逐一將開挖面地質(zhì)素描和巖石結(jié)構(gòu)面的記錄資料，按其產(chǎn)狀、節(jié)理軌跡線繪制到展示圖上，最后按其節(jié)理走向和軌跡延伸，結(jié)合TSP203的預(yù)報成果、地質(zhì)雷達預(yù)報成果和超前鉆孔的鉆芯地質(zhì)資料畫出前方地質(zhì)情況。地下水地質(zhì)預(yù)測：現(xiàn)場技術(shù)人員根據(jù)以往施工經(jīng)驗對地下水做出經(jīng)驗性預(yù)報。當(dāng)隧道由弱可溶巖進入強可溶巖的邊界部位時，可能發(fā)生涌水；突水點的涌水特征：一般有滲、滴水段→線狀滲水段→集中涌水段→高壓噴水段；當(dāng)隧洞由滲、滴水段進入線狀滲水段時，作好出現(xiàn)集中涌水的準備，進行超前預(yù)報的施工防治能取得較好效果；鉆孔內(nèi)出現(xiàn)渾水、噴水、地溫測值變化較大，前方可能有涌水。掌子面附近出現(xiàn)鐵錳質(zhì)富集或泥質(zhì)充填的裂隙，則表明前方有涌水的可能。（1）TSP203超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)TSP203超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)示意圖如圖9.2-1所示：圖9.2-1TSP、GPR超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)示意圖TSP203系統(tǒng)在圍巖較好地段可測出前方100～150m范圍內(nèi)的巖層分界面、巖層的物理性質(zhì)等，圍巖完整性較差時，預(yù)測范圍在50～100m之間。TSP203作業(yè)流程：鉆孔：在距離工作面30-50米處鉆深度為1.5m的孔，布置傳感器；自工作面起，每隔1.5m鉆孔一個，鉆孔深度為1.5m，最后一個孔與傳感器的距離大于15m。所有鉆孔的高度盡可能的在同一標高線上。鉆孔位置如圖“TSP203系統(tǒng)作業(yè)布置示意圖”所示。鉆孔完畢后，逐個測量孔的深度和傾斜度，并作好紀錄。裝藥爆破：由最里邊炮孔開始，逐個依次裝藥聯(lián)線，起爆器起爆，裝藥量根據(jù)圍巖情況，一般控制在50～80g左右，圍巖較差時，可加大，但不能超過100g?；謴?fù)施工：爆破一結(jié)束，馬上可以恢復(fù)施工，一般停工時間在45min左右。成果分析：采用TSP203自帶的軟件分析系統(tǒng)，剔除一些明顯的干擾波，軟件自動分析，自動生成圖表，反映前方圍巖的物理特性，巖層分界線、軟弱帶的位置等信息。在大堡隧道施工中，TSP203系統(tǒng)按每50～100m段進行預(yù)測。（2）TEM（瞬變電磁儀法）短距離探測地下水由于本隧道位于玄武巖與灰?guī)r接觸帶內(nèi)，地下水富集，可能發(fā)生涌水；施工到該段落時，應(yīng)提前20-30m采用TEM（瞬變電磁儀法）短距離探測地下水的情況。（3）地質(zhì)雷達法（GPR）當(dāng)TSP203系統(tǒng)預(yù)報前方有巖層破碎等不良地質(zhì)時，其規(guī)模、形態(tài)需要具體了解，可用地質(zhì)雷達實施探測。地質(zhì)雷達法（GPR）超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)示意圖如圖8.7-5所示：圖9.2-2地質(zhì)雷達法（GPR）超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)示意圖大堡隧道在地下水發(fā)育地段，對隧道周壁采用地質(zhì)雷達探測，預(yù)報隧道周圍地質(zhì)形態(tài)。地質(zhì)雷達實施探測前，在平板車上搭設(shè)檢測平臺，雷達儀置于車體或平臺上，由平臺上的操作手將雷達天線觸板與所測點接觸，利用超聲波在不同圍巖介質(zhì)中具有不同傳播速率的原理，通過雷達接受儀接受反射波的時間差，據(jù)以分析所測部位的地質(zhì)形態(tài)。同時采用地質(zhì)雷達進行襯砌厚度的識別。（4）超前鉆孔探測當(dāng)TSP203系統(tǒng)預(yù)報前方有破碎帶、巖層層理明顯時，采用地質(zhì)鉆機進行超前探孔。大堡隧道超前探孔地質(zhì)預(yù)報根據(jù)圍巖地質(zhì)情況可分別采用（1孔）超前探孔、（3孔）超前探孔、（5孔）超前探孔，其示意圖如下圖所示：圖9.2-3（1孔）超前探孔示意圖圖9.2-4（3孔）超前探孔示意圖圖9.2-5（5孔）超前探孔示意圖用鑿巖臺架鉆孔探測鉆孔深度以30m為限，30m以內(nèi)出現(xiàn)異常情況時，按預(yù)定方案實施，鉆孔出水，安裝壓力表及水表，測定地下水的壓力和流量。30m以內(nèi)無異常情況時，改用ZYG-150鉆機探測，繼續(xù)鉆