信息化施工讲座 164页

2 、隧道监控量测 隧道现场监控量测是指在隧道施工过程中，对围岩和支护、衬砌受力状态的量测。现场监控量测是监视围岩稳定，判断支护、衬砌结构设计是否合理，施工方法是否正确的一种手段；也是保证新奥法安全施工、提高经济效益的重要条件；为施工中可能有的工程变更提供科学依据；它贯穿隧道施工的全过程。为此 《 公路隧道施工技术规范 》 （ JTJ 042-94 ）中第 9.1.1 条作出下列规定： 采用复合式衬砌的隧道，必须将现场监控量测项目列入施工组织设计，制定监控量测计划，并在施工中认真实施 。 隧道新奥法设计及施工监控量测 2. 隧道围岩现场监控量测 2.1 隧道现场量测意义 : 2.1.1 对隧道围岩和支护衬砌变形及受力状态的监测尤如地面建筑对钢结构和钢筋混凝土结构的静力计算一样重要。 2.1.2 在施工中通过现场监控量测获得信息，反过来为施工服务。 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 2.1 监控量测的目的： （ 1 ）掌握围岩动态，及围岩支护系统变形变化趋势： （ 2 ）验证支护结构型式、支护参数，确定二次支 护时间； （ 3 ）了解支护结构在不同工况时的受力状态和应 力分布； （ 4 ）评价支护结构、施工方法的合理性及其安全 性； （ 5 ）判断围岩和支护系统是否稳定； （ 6 ）为变更设计、调整施工方法提供科学依据。 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 2.1 监控量测的目的 ： （ 5 ） 根据现场监控量测结果提出 施工方法变更的建议 施工工序的更改 预留变形量的修正 设计参数的修改与确认 采用辅助施工措施的建议 隧道新奥法设计及施工监控量测 2.2 现 场 工 作 程 序 1. 准 备 工 作 2. 确定埋设断面 3. 测点埋设 4. 数据采集 5. 数据整理分析 6. 资料归档 2 、隧道监控量测 2.3 监控量测计划 根据设计图 根据合同要求的工作内容 根据工程地质条件 根据施工组织计划 隧道新奥法设计及施工监控量测 2.3.1 量测项目 必测项目： 选测项目： 地质超前预报。 2 、隧道监控量测 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 2.4. 必测量测项目 必测项目：包括围岩地质和支护描述、地表沉降观测、拱顶下沉量测、周边收敛量测。这类量测是为了在设计、施工中确保围岩稳定的经常性量测工作。量测方法简单，量测密度大，量测信息直观可靠，费用较少，贯穿在整个施工过程中，对监视围岩稳定，指导设计和施工有巨大的作用。土建施工完成量测工作亦告结束。 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 2.4. 必测量测项目 2.4.1 量测内容： 地质及支护状况观察描述 地表沉降观测 拱顶下沉量测 围岩周边位移量测 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 2.4 必测量测项目 2.4.2 测试仪器及设备： 精密水准仪、塔尺、钢圈尺 （测地表沉降、拱顶下沉）； 周边收敛仪（测周边收敛）。 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 2.4. 必测量测项目 地质及支护状况观察描述 隧道掌子面每次爆破后和初喷后，通过肉眼观察、地质罗盘和锤击检查，描述和记录围岩地质情况，包括岩层产状、裂隙、地下水情况，判断围岩类别是否与设计相符，必要时应拍照，测量地下水流量；观察支护效果。并填写记录卡。 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 地 表 沉 降 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 2.4. 必测量测项目 地表沉降观测 隧道洞口、浅埋地段。在选定的量测断面区域，首先应设一个通视条件较好、测量方便、牢固的基准点。地面测点布置在隧道轴线及其两侧 , 每个断面共 9 ～ 11 个测点。测点应埋水泥桩，测量放线定位，用精密水准仪量测。隧道开挖距测点前 30m 处开始量测，隧道开挖超过测点 30m 、并待沉降稳定以后停止量测。作为必测项目，承包人应加密沉降观测点，视施工需要而定。 隧道新奥法设计及施工监控量测 双洞隧道地表量测测点布置断面图 连拱隧道地表量测测点布置断面图 测点 2. 隧道围岩现场监控量测 拱 顶 下 沉 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 2.4. 必测量测项目 拱顶下沉量测 隧道洞口、浅埋地段。在选定的量测断面区域，首先应设一个通视条件较好、测量方便、牢固的基准点。地面测点布置在隧道轴线及其两侧 , 每个断面共 9 ～ 11 个测点。测点应埋水泥桩，测量放线定位，用精密水准仪量测。隧道开挖距测点前 30m 处开始量测，隧道开挖超过测点 30m 、并待沉降稳定以后停止量测。作为必测项目，承包人应加密沉降观测点，视施工需要而定。 隧道新奥法设计及施工监控量测 连拱必测项目测点断面布置图 连拱必测项目测点断面布置图 测桩 测桩 测线 路面 路面 不要焊接在钢拱架上 2 、隧道监控量测 周 边 收 敛 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 2.4. 必测量测项目 围岩周边位移量测 在预设点的断面 , 隧道开挖爆破以后 , 沿隧道周边的拱顶、拱腰和边墙部位分别埋设测桩。测桩埋设深度 30cm ，钻孔直径 φ42 ，用快凝水泥或早强锚固剂固定，测桩头需设保护罩，测桩每断面 6 组共 12 根。采用钢尺式周边收敛仪量测周边收敛变形。所有测点布置在量测断面位置。 隧道新奥法设计及施工监控量测 连拱必测项目测点断面布置图 连拱必测项目测点断面布置图 连拱必测项目测点断面布置图 测桩 测桩 测线 1 测线 1 测线 2 测线 2 路面 路面 不要焊接在钢拱架上 2 、隧道监控量测 2.5 选测量测项目 2.5.1 量测内容 围岩内部位移量测、 锚杆轴力量测、 围岩与喷射混凝土间接触压力量测、 喷射混凝土与二次衬砌间接触压力量测、 喷射混凝土内应力量测、 二次衬砌内应力量测、 钢支撑内力量测、 衬砌裂缝及表面应力量测、 地质超前预报。 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 2.5 选测量测项目 选择项目是必测项目的拓展和补充。对特殊地段、危险地段或有代表性的地段进行量测，以便更深入地掌握围岩稳定状态与支护效果。对未开挖地段提供参考信息，指导未来设计和施工。选择项目安装埋设比较麻烦，量测项目较多、时间长、费用较高，但可为设计变更提供依据，工程竣工后还可以进行长期观测。 隧道新奥法设计及施工监控量测 2. 隧道围岩现场监控量测 2.5 选测项目量测方法 2.5.2 仪器设备： 频率测定仪（测钢弦式传感器） 百分表（多点位移计） 隧道新奥法设计及施工监控量测 2. 隧道围岩现场监控量测 2.5 选测项目量测方法 2.5.2 传感器： 钢筋计（测钢支撑内力、锚杆轴力） 压力盒（测接触压力） 混凝土应变计（测混凝土内部应力） 多点位移计（围岩内部位移） 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 多点位移 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 2.5 选测量测项目 围岩内部位移量测 （深孔量测） 隧道新奥法设计及施工监控量测 双洞选测项目测点断面布置图 起拱线 左 右 双洞选测项目测点断面布置图 连拱选测项目测点断面布置图 左 左 右 右 起线线 起线线 连拱选测项目测点断面布置图 孔内砂浆一定要饱满 隧道新奥法设计及施工监控量测 深孔传感器 2 深孔传感器 1 隧道新奥法设计及施工监控量测 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 锚杆轴力 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 2.5 选测量测项目 锚杆轴力量测 （深孔量测） 隧道新奥法设计及施工监控量测 双洞选测项目测点断面布置图 连拱选测项目测点断面布置图 孔内砂浆一定要饱满 深孔传感器 2 深孔传感器 1 2 、隧道监控量测 喷射混凝土于围岩的压力 喷混凝土于二次衬砌（模注混凝土）压力 接触压力 隧道新奥法设计及施工监控量测 围岩 围岩与初期支护接触压力 隧道新奥法设计及施工监控量测 压力盒埋设 隧道新奥法设计及施工监控量测 围岩 初期支护与二次衬砌接触压力 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 喷射混凝土内力 二次衬砌（模注混凝土）内力 衬砌内力 隧道新奥法设计及施工监控量测 隧道新奥法设计及施工监控量测 隧道新奥法设计及施工监控量测 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 型钢支撑 格 栅 支撑 钢支撑应力 隧道新奥法设计及施工监控量测 隧道新奥法设计及施工监控量测 钢筋计埋设 隧道新奥法设计及施工监控量测 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 导线敷设 隧道新奥法设计及施工监控量测 隧道新奥法设计及施工监控量测 隧道新奥法设计及施工监控量测 隧道新奥法设计及施工监控量测 引线 隧道新奥法设计及施工监控量测 阳宗隧道传感器导线盒 1 阳宗隧道传感器导线盒 2 2 、隧道监控量测 数据采集现场记录 2 、隧道监控量测 7. 数据采集 采集数据 的频率和次数 按 《 技术规范 》 的要求进行。 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 对于每一量测断面，隧道毛洞开挖后立即埋设传感器并测量初值，量测频率如下： (1)   1 ～ 7 天：每天 1 ～ 2 次； (2)   8 ～ 15 天：每天 1 次； (3)   16 ～ 30 天：每两天 1 次； (4) 1 ～ 3 个月：每周 1 次； (5) 4 ～ 6 个月：每月 1~2 次 。 工作状态的改变，量测频率应增加。一般要求是按新埋点对待。要求和上面一样。 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 地表下沉记录表 必测项目记录表 选测项目记录表 工程日志 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 资料整理与成果分析 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 每次测得的数据应立即进行整理，并把整理结果点在变化曲线挂图上，画出曲线。这一环节的工作不应超过 24 小时，发现问题或异常情况应分析原因，提请注意，必要时应重测（紧急情况应立即重测）。不能把几天的工作堆在一起集中处理。这是监控量测基本的要求 隧道新奥法设计及施工监控量测 将现场测得的数据整理成： 拱顶下沉时间 - 变形曲线图 周边收敛时间 - 变形曲线图 地表沉降观测时间 - 变形曲线图 （要求量测工点点曲线） 2 、隧道监控量测 隧道新奥法设计及施工监控量测 隧道新奥法设计及施工监控量测 隧道新奥法设计及施工监控量测 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 将现场测得的数据整成 钢支撑应力时间 - 应力曲线图 接触压力时间 - 压力曲线图 喷混凝土应力时间 - 应力曲线图 锚杆轴力时间 - 轴力曲线图 围岩内部位移时间 - 位移曲线图 隧道新奥法设计及施工监控量测 量测数据应用注意事项 量测数据应用注意事项 ： 测点埋设应 准确 量测数据的 真实性 量测数据量测和反馈的 及时性 量测数据的突变与不收敛 量测数据与施工状态 量测数据与修改设计 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 编写监控量测阶段报告 紧急情况下编写紧急报告 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 现场组织管理 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 组织机构和组织管理 监控量测项目部 负责与业主、设计监理、设计单位及承包人的沟通联系，参加业主、监理和承包商召开的会议。 负责量测计划、量测大刚编写、测量断面的布置，技术指导、技术培训。 资料收集整理、资料分析、阶段报告编写。 人员分工、工作安排，后勤服务。 制订岗位守则、规章制度、 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 组织机构和组织管理 现场监控量测小组 负责测点埋设 数据采集 现场记录 工作日志 情况报告 隧道新奥法设计及施工监控量测 2 、隧道监控量测 并负责各种仪器设备及工具的保养和量测断面埋设前的一切准备工作，由工点技术干部负责安排实施。 隧道新奥法设计及施工监控量测 3 、地质超前预报 采用地质雷达通过电磁波的反射波形，分析前方围岩地质条件：围岩整体性、岩石强度、地下水情况。 是对地勘工作的补充。 对前方围岩级别判别准确率可达 90% 。 每次探测距离约为 40m 。 3 、工程应用实例 京福一期文山下隧道属偏压连拱隧道，地表下沉测值在洞口段掘进时明显增大，且洞内量测断面的应力量测值也大幅度提高，表明围岩松弛在发展，随后洞口地表出现了局部微裂缝，监控量测方及时提交预警报告，要求采取加固措施，保证了洞口施工的安全。 隧道新奥法设计及施工监控量测 3 、工程应用实例 美菰林隧道的进口段，局部段落为 III 类围岩，但经三个断面的监测发现，拱部应力值（喷射混凝土内部应力、围岩与喷射混凝土的接触压力等）非常小，而侧墙几乎没有应力，因此表明本段落围岩支护措施偏强，建议调整支护参数，降低支护参数。 美菰林隧道进口段的 III 类围岩段、出口段的 IV 类围岩段的设计变更及施工方法调整，均有相应的监控量测数据作支撑。 隧道新奥法设计及施工监控量测 3 通过监控量测数据制止不良施工行为，防止出现施工安全、质量事故 南洲一号隧道在施工后期，因施工较为顺利，施工单位出现了麻痹思想，因此在隧道仰拱开挖时大开大挖，监控量测组根据拱顶沉降、多点位移等量测数据，以紧急报告形式向业主、监理、施工单位提出了警告，促使施工单位采取了紧急措施，避免了一次新的施工质量、安全事故的发生。 监控量测组通过 ZK175+430 断面处的量测传感器数据说明了问题的严重性并提出了处理意见和措施，得到业主和施工单位采纳。 1 南洲一号隧道的施工病害处治 建设中的南洲一号隧道出口 后行左洞上半断面初期支护完成后围岩与支护结构的破坏接近度 （黄线处为 1.0 ，蓝线处为 0.8 ） 由于未施作中夹岩水平贯通锚杆，开挖后形成的黄线所包含的塑性区已经连接贯通，由此形成的围岩变形压力就是先行右洞及后行左洞初期支护开裂的直接原因 按要求施作对拉贯通锚杆后，中夹岩塑性区大大减小。 中夹岩贯通锚杆施作后的破坏接近度 （黄线处为 1.0 ，蓝线处为 0.8 ） 第三部分 工程病例