某公路長隧道工程的監(jiān)控量測方案設(shè)計案例某公路長隧道工程的監(jiān)控量測方案設(shè)計案例 11.1監(jiān)控量測的目的 1 11.3監(jiān)控量測作業(yè) 21.3.1地質(zhì)和支護狀況觀察 2 21.3.3地表下沉量測 51.3.4圍巖內(nèi)部位移測孔以及軸力量測錨桿布置 61.3.5內(nèi)應(yīng)力與接觸應(yīng)力測點布置 61.4監(jiān)測數(shù)據(jù)分析 71.4.1地質(zhì)預(yù)報 71.4.2凈空位移量分析 7 71.1監(jiān)控量測的目的量測的目的如下：(1)能夠通過量測來及時了解隧道開挖推進過程中其圍巖的動態(tài)情況，為更改支護參數(shù)以及施工方法提供依據(jù)，更好的控制圍巖的變形量。(2)了解其支護結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的效果大小，能夠及時的采取相應(yīng)的措施，保證施工的安全性。(3)對設(shè)計進行適當(dāng)?shù)男拚玫谋ＷC隧道穩(wěn)定安全。1.2量測項目量測項目可以分為兩大類，一類必測項目和一類選測項目。對于必測項目，由于本設(shè)計隧道采用的是新奧法施工的方法(即噴錨構(gòu)筑法修建),所以必須進行量測。而對于選測項目，應(yīng)該根據(jù)隧道圍巖性質(zhì)、埋置深度以及開挖方式等條件進行確定。1、必測項目必測項目見表7-1表7-1量測必測項目序號量測項目測試精度備注1狀期支護后進行2凈空量測水平收斂量測3拱頂量測4地表下沉量測淺埋段2、選測項目選測項目見表7-2所示序號監(jiān)測項目測試精度1圍巖內(nèi)部位移多點位移計2圍巖和二次襯砌接觸壓力35錨桿軸力4二次襯砌內(nèi)應(yīng)力混凝土應(yīng)變計1.3監(jiān)控量測作業(yè)1.3.1地質(zhì)和支護狀況觀察(1)主要觀察的內(nèi)容有：①在隧道開挖后，觀察掘進面以及附近周邊的自穩(wěn)性。②結(jié)構(gòu)面、產(chǎn)狀以及巖質(zhì)情況。③由錨桿以及噴射混凝土組成的初期支護的裂縫情況。④對開挖后地段(不管是有無支護)圍巖動態(tài)的監(jiān)測。(2)量測間隔時間：在每次爆破后進行。1.3.2拱頂下沉量及凈空位移量量測1、測點布置對于拱頂以及凈空的量測，通常將測點布置在同一斷面進行。對于拱頂下沉量測的測點，通常設(shè)在拱頂中心。對于凈空位移量量測的測線布置，根據(jù)隧道圍巖情況以及施工方法進行選定，當(dāng)圍巖越好時，測線布置越少，反之，測線布置越多。其測線數(shù)數(shù)目如表7-3所示。表7-3凈空位移量測的測數(shù)線一般有膨脹壓力或偏壓力選測項目全段面開挖一條水平測線測線四條或六條四條或六條四條或六條四條或六條多臺階法條水平測線注：B為隧道開挖寬度(本設(shè)計隧道寬度為13.26m)本設(shè)計隧道k39+230K40+165段采用的是全斷面法，k39+138K39+220、k40+165K40+700以及k40+737K41+58段采用的是臺階法，k39+220K39+230和k40+700～K40+737段采用的是三臺階臨時仰拱法開挖。根據(jù)各地段的情況以及表7-3上的規(guī)定可知各段拱頂和凈空位移量量測測線布置如圖7-1所示。隧隧道中線隧隧道中隧隧道中線2、測點間距其量測點一般布設(shè)在同一斷面，對于量測點的間距，本設(shè)計隧道在Ⅱ級圍特殊位置的地段，其間距不宜大于表7-4中的要求。圍巖200m前200m后硬巖地層(斷層破碎帶除外)軟巖地層(不產(chǎn)生很大塑性地壓)軟巖地層(產(chǎn)生很大塑性地壓)土、砂(1)拱頂下沉量量測：當(dāng)遇到特殊情況時，可以將測點進行適當(dāng)?shù)囊苿?。已?jīng)基本可以準(zhǔn)確測出位于隧道內(nèi)的拱頂下沉測量點的絕對下沉量以及測點高其測量結(jié)果可以大致反映出所測斷面圍巖的變形動態(tài)情況?？梢酝ㄟ^將25cm左右的鋼筋(帶有測頭)錨固至測點巖層中，其測頭的位移結(jié)果可以表示其測點巖4、量測頻率其量測頻率主要是按照變形速度以及測點離開挖面位移來確定。對于所量測的圍巖越穩(wěn)定，那量測的次數(shù)就越少；反之，次數(shù)越多。本設(shè)計對于量測頻率的選定如表7-5所示。變形速度(mm/d)量測斷面距開挖工作面距離(m)1次/d1次/d1次/周5、量測時間當(dāng)監(jiān)測圍巖變形達(dá)到基本穩(wěn)定狀態(tài)后，以3日一次的固定頻率連續(xù)量化監(jiān)測2周，若無明顯圍巖變形，可以及時結(jié)束后續(xù)量化監(jiān)測。對于不同圍巖類型地質(zhì)條件，從巖層開挖至圍巖變形再到收斂這個過程所花費的時間不一致，因此其監(jiān)測所需時間就不同。對于圍巖穩(wěn)定性相對較好的圍巖，通常量測一周左右就已經(jīng)可以初步判斷出其圍巖穩(wěn)定性的狀態(tài)，而對于圍巖穩(wěn)定性較差的變質(zhì)巖體中，需要延長其圍巖一定的量測持續(xù)時間。量測開始時間盡量提早，要求保證在開挖后24h內(nèi)和下一循環(huán)開挖之前測讀初次讀數(shù)，以獲取圍巖開挖初始階段的變形動態(tài)數(shù)據(jù)。1.3.3地表下沉量測1、量測方法通過直接引入一個已知一定高程的水準(zhǔn)控制點，使用較高量測精度的水準(zhǔn)儀，基本可以精確測出隧道淺埋段上方地表各個測點的地層下沉量以及其高度隨時間的變動情況。淺埋隧道段地表下沉位移量的監(jiān)測，應(yīng)該在淺埋隧道尚未完成開挖前就要立即開始準(zhǔn)備進行，從而我們可以及時獲得具體開挖隧道過程中的位移量測曲線。2、斷面間距由于隧道地表下沉量與隧道的埋深有很大的關(guān)系，所以需要根據(jù)隧道各段埋深來確定其測試斷面之間的間距，其斷面間距選定如表7-6所示。埋深H與隧道開挖寬度B關(guān)系斷面間距(m)其中隧道各段H與B的關(guān)系可以根據(jù)縱斷面圖進行確定，從而可以確定各段相對應(yīng)的測試斷面間距。并且地表下沉量測的測點與水平凈空相對變化和拱頂下沉量測的測點布置在同一橫斷面內(nèi)，量測頻率和拱頂以及凈空相同，見表7-5。1.3.4圍巖內(nèi)部位移測孔以及軸力量測錨桿布置圍巖內(nèi)部相對位移的量測孔，一般與凈空位移量測線相應(yīng)布置，從而方便兩項測試結(jié)果相互驗證。對于軸力量測錨桿在斷面上的布置位置，通常情況下可以按照圍巖內(nèi)部位移測孔進行布置，由于本設(shè)計隧道為雙車道，因此量測錨桿根數(shù)不少于3根。圍巖內(nèi)部位移測孔以及軸力量測錨桿布置位置見圖7-2所示。1.3.5內(nèi)應(yīng)力與接觸應(yīng)力測點布置初期支護和二次襯砌的內(nèi)應(yīng)力以及圍巖的接觸應(yīng)力量測的測點位置安排，一般將測點布置在一些比較特殊的部位，如拱頂，拱腰等位置。對于一些特殊情況的地段，可以適當(dāng)調(diào)整測點位置。其測點位置與軸力量測錨桿位置通常相對應(yīng)進行布置。內(nèi)應(yīng)力與接觸應(yīng)力測點布置如圖7-3所示。隧隧道中線地質(zhì)監(jiān)測預(yù)報主要是指在目前的工程開挖面前方一定距離的圍巖地質(zhì)預(yù)測情況的分析基礎(chǔ)上，結(jié)合工程掘進中圍巖地質(zhì)條件的不斷變化，根據(jù)工程監(jiān)控和質(zhì)量的預(yù)測及時分析并提出相應(yīng)的地質(zhì)預(yù)報。地質(zhì)預(yù)報主要包括以下重點內(nèi)容：①及時對照勘測施工階段的相關(guān)地質(zhì)資料，預(yù)報勘測地質(zhì)條件可能發(fā)生的重大變化以及對設(shè)計施工質(zhì)量有多大的影響；②隧道即將要穿越不穩(wěn)定巖層時，需要進行相關(guān)預(yù)報，改變支護參數(shù)以及其施工處理方法；③在量測位移變形時，如果測量結(jié)果(確認(rèn)無誤后)圍巖變形明顯加快時，需要預(yù)報其變形對于隧道本身的穩(wěn)定性以及對于施工的影響大小。1.4.2凈空位移量分析隧道圍巖凈空位移量可以反映圍巖的變形動態(tài)，從而可以初步判斷其圍巖的穩(wěn)定性。隧道周圍實測相對位移值