××隧道监测方案.pdf

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1、 至段 隧道监测方案 工程试验检测有限公司 二零一零年八月 至段 隧道监测方案 批 准 年 月 日 方案编制 年 月 日 检测人员 年 月 日 工程试验检测有限公司 二零一零年八月 目 录 1 工程概况.1 2 监控内容.2 3 监测依据.2 4 人员及仪器设备.2 5 监测频率.3 6 监测方法.4 7 数据整理分析与反馈.9 8 报告.13 1 工程概况 隧道（ZK106+227ZK108+398、YK106+065YK108+400）位于，左线长度 2171 米，右线长度 2335 米，属长隧道。隧址区属于低山地貌区。地形起伏较大，山体上植被稀少。隧道轴线横穿基岩山脊,隧道洞身表层为黄土

2、覆盖，进出口段基岩裸露,洞身段主要为中三叠系组砂岩及泥岩。隧道最大埋深约 210m.隧道进出口及其洞身地层为中三叠统组砂岩、泥岩组成，在山脊分部第四系风积黄土。勘察区大地构造单元属于中朝准地台鄂尔多斯地块南缘隆起带北侧,也称为渭北隆起带。隧道区位于复式背斜北翼，主要出露三叠系地层，次级褶皱宽缓，大部分地段地层近于水平，仅在发育次级褶皱地段地层发生倾斜,倾角介于 10 o35 o之间。区内断裂构造不甚发育，地壳运动相对比较微弱.根据中华人民共和国地震烈度区划分图（2001)，本区地震基本烈度为度区,地震动峰值加速度 g=0。05,反应谱特征周期 s=0。45。隧道区地下水类型主要为黄土孔隙裂隙水

3、及基岩裂隙水，主要受大气降水补给，富水较弱。进、出口段隧道洞室位于地下水位以上,在一般情况下可按无水考虑，但在雨季，特别是连续降水时段，地表水入渗导致洞室形成渗水，按大气降水入渗估算该段涌水量;洞身段位于地下水以下，分别按达西定律和水平廊道集水法计算该段涌水量.隧道预测涌水量左线为 1161.05m3/d，右线为 1181。84m3/d.2 监控内容 根据招标文件、设计资料以及现场实际情况，对隧道进行超前地质预报、周边位移、拱顶下沉、地表下沉进行监控量测.3 监测依据 公路隧道设计规范 JTG D70-2004;公路隧道施工技术规范 JTG F60-2009;公路隧道施工技术细则 JTG/T

4、F60-2009；岩土工程勘察规范（GB 500212001）；公路工程地质勘察规范（JTJ 06498）；施工图设计资料及工程地质勘察报告，合同文本。4 人员及仪器设备 人员组成见表 1，主要仪器设备见表 2 参加人员 表 1 序号 姓名 职称 本项目职务 1 高级工程师 项目负责人 2 检测工程师 技术负责人 3 检测工程师 监测组长 4 检测工程师 监测员 5 检测员 监测员 6 检测员 监测员 主要仪器设备 表 2 我单位中标后将及时成立至高速公路隧道监测项目部，由比较熟悉超前预报及监控量测工作的 46 人组成（见表 1).项目负责人统一协调管理，根据项目实际情况，若技术难度比较大,可

5、适当增加人员及仪器设备.项目部下设监测小组，人员配备及职责如下:项目负责人：负责组织生产、人员设备调度，对外沟通、联系。对本项目质量、安全负全责。技术负责人：对项目的技术及质量负责，编写实施细则，审定报告等。现场监测组：设组长 1 人，组员 3 人,主要负责监测实施方案、现场数据测试、资料的综合分析，并负责提交监测报告.5 监测频率 根据施工图设计资料和公路隧道施工技术规范（JTG F602009)仪器名称 数量 单位 规格型号 仪器编号 检测项目 瑞典 MALA 地质雷达 1 台 X3M HRYQ146 地质超前预报 RAMAC 屏蔽天线 1 套 100MHZ HRYQ1462 精密自动安平

6、水准仪 1 台 DSZ2+FS1 HRYQ 地表下沉、拱顶下沉 因瓦线条式水准尺（铟钢尺）1 套 3M HRYQ 数显收敛计 1 台 JSS30A 型 HRYQ 周边位移 要求,隧道现场监控量测频率见表 3。现场监测项目及频率 表 3 注:S测量间距；h隧道埋深。6 监测方法 6。1 超前地质预报 地质雷达法是一种用于确定地下介质分布的电磁波法,是一种高分辨率探测方法。该方法是通过天线向掘进方向发射高频电磁波，对于不同的介质(地质体），电磁波的传播特点不一样,当遇到存在电性差异介质的界面时，便发生反射，并返回为接收天线接收.电磁波在介质中的传播时间与距离成正比，因此可计算出界面位置，并可根据反

7、射波的振幅、频率特征推监测内容 方法及仪器 测点布置 量测间隔时间 115d 161 个月 13 个月 大于 3 个月 地质超前预报 地质雷达法 每 30m 一个断面 根据实际预报结果决定下一测试断面位置 洞内、外观察 现场观测、地质罗盘等 开挖及初期支护后进行 拱顶下沉 水准测量法,精密水准仪、铟钢尺等 h30m 时，S=10m h 30m时，S=20m 2 次/d 1 次/2d 1 次/周 1 次/月 周边位移 各种类型收敛计 地表下沉 水准测量法，精密水准仪，铟钢尺等 h15m 时，S=5m 15mh30m时，S=20m 开挖面距量测断面前后30m 时,2 次/d；开挖面距量测断面前后6

8、0m 时,1 次/2d；开挖面距量测断面前后80m 时，1 次7d；测地质体的性质.断层破碎带、含水带、软弱结构面、溶洞等都与周围岩石存在较大的电性差异，用 GPR 方法进行超前地质探测正是基于这一前提。现场探测时，可在掌子面布设“井字型测网(测线布置见图 1).当区域构造走向与隧道轴线大致平行时，应在隧道侧壁布置一些测线。采用连续观测方式，用 REFLEXW 专用软件对采集的数据进行处理。在资料处理的基础上，分析地质雷达图象，识别反射信号,确定电磁波在岩石介质中的传播速度、反射波的到达时间,计算反射界面的位置,通过分析反射波的振幅、频率，结合前期勘察资料推断地质体性质。图 1 地质超前预报测

9、线示意图 探地雷达（GPR)方法是一种高频电磁波法,其具有频率高、衰减快的特点，因此探测距离较短(30 米为宜)。但其分辨率高,对围岩内的软弱结构面、岩溶、富水带等地质异变情况探测效果好，且施工方便。6。2 周边位移、拱顶下沉 周边位移、拱顶下沉和地表下沉（浅埋地段）等必测项目设置在同一断 面，其量测断面间距、测试频率应根据表 3 确定.周边位移、拱顶下沉量测部位和测点布置见图 2.测点埋设：采用22 钢筋，长 30cm，端部用8 钢筋焊接一个三角形,用于挂尺.隧道开挖后布设拱顶测点和两对水平收敛测点。布点时要求将钢筋垂直锚入隧道顶面或侧壁围岩中，外露 5cm 左右。对测点要采取保护措施（如用

10、塑料袋包裹,以防喷浆时沾上水泥浆而引起量测误差）并做上标记。图 2 周边位移、拱顶下沉测点布置图 在不受到爆破影响的范围内尽快安设测点,距开挖面不应超过 2m,埋入围岩深度不应小于 0.2m，将测点用水泥砂浆牢固的固定在选定的位置上，测点应牢固、可靠、易于识别，能真实地反应围岩、支护的动态变化信息。测点牢固后即可测量,并应在每次开挖后 12h 内取得初读数,最迟不得超过24h，并且在下一循环开挖前必须完成。1.5m 周边位移测试方法：1）将收敛计放在待测位置进行恒温。2）把 SR44W 型氧化银纽扣电池装入电池盒内,然后对仪器进行“对零,测量现场温度并记录。3）打开收敛计钢尺摇把，拉出尺头挂钩

11、放入测点孔内,将收敛计拉至另一端测点，并把尺架挂入测点孔内，选择合适的尺孔，将尺孔销插入，用尺卡将尺与联尺架固定。4）调节调整螺母,仔细观察，使塑料窗口上的刻线对在张力窗口内标尺上的两条白线之间（每次应一致).5）记下钢尺在联尺架端时的基线长度与数显读数.每次观测至少完成三次读数，取其平均值为本次观测读数值。当三次读数极差大于 0.05mm 时,应重新测试。拱顶下沉测试方法：对于浅埋隧道,可由地面钻孔，使用挠度计或其他仪表测定拱顶相对地面不动点的位移值.对于深埋隧道，可在拱顶布设固定测点,将铟钢尺挂在拱顶测点上，后视点可设在稳定衬砌上，用精密水准仪进行观测。第一次读数后视点读数为 A1，前视读

12、数为 B1；第二次后视点读数为 A2,前视读数为 B2.6。3 地表下沉 地表下沉断面间距、测试频率见表 3,测点布置见图 4。图 4 测点布置图 基点埋设：基点应埋设在沉降影响范围以外的稳定区域，并且应埋设在视野开阔、通视条件较好的地方；基点数量根据需要埋设,基点要牢固可靠。基点埋设方法见图 5。图 5 基点埋设图(单位：cm）沉降测点埋设：用冲击钻在地表钻孔，然后放入长 200300mm,直径 2030mm 的圆头钢筋，四周用水泥砂浆填实。测试方法：1）观测方法采用精密水准测量方法.将三脚架调至适当高度使架头顶5m 5m(3-8)5m(3-8)5m 52m 45 45 测点 面大致水平。将

13、仪器安放在架头，拧紧中心螺丝。调整仪器脚螺旋，使圆水准器气泡居中。检查补偿器是否正常工作，如果正常即可进行高程测量，反之重新整平。用粗瞄器瞄准目标，使目标进入望远镜视场，再使用水平微动手轮使目标移到视场中心，转动调焦手轮使目标成像清晰而且与分划板没有视差。在望远镜的视准线对应铟钢尺镜像刻度处,精确读取水平状态数据。2）基点和附近水准点联测取得初始高程。观测时各项限差宜严格控制，每测点读数高差不宜超过 0。3mm，对不在水准路线上的观测点,一个测站不宜超过 3 个，超过时应重读后视点读数，以作核对。首次观测应对测点进行连续两次观测，两次高程之差应小于0.5mm，取平均值作为初始值。3）注意事项(

14、1）使用仪器前必须先详细阅读仪器操作说明书及注意事项，不得违规操作。（2）仪器在运输和使用的过程当中，必须轻拿轻放，防潮防震。（3)观测时应避免阳光直照在仪器上,以免影响观测精度。（4）仪器应做定期的检验与维修。7 数据整理分析与反馈 监测信息反馈应根据检测数据分析结果,对工程安全性及工程施工质量 进行评价，并提出相应工程对策与建议.地质预报信息反馈流程见图 5,监控量测信息反馈流程见图 6。1）对初期的时态曲线应进行回归分析，预测可能出现的最大值和变化速度,掌握位移变化的规律。2）数据异常时，应及时分析原因,提出对策和建议,并及时反馈给有关单位。3)每次量测后应及时进行数据整理和数据分析并绘

15、制量测数据时态曲线和距开挖面距离图;4）应绘制地表下沉沿隧道纵向和横向变化速率曲线。应根据量测数据处理结果,及时提出调整和优化施工方案和工艺;围岩变形和速度较大时，应及时采取安全措施,并建议变更设计。5）围岩稳定性、二次支护时间应根据所测得位移量或回归分析所得最终位移量、位移速度及其变化趋势、隧道埋深、开挖断面大小、围岩等级、支护所受压力、应力、应变等进行综合分析判定。6）最大下沉量的控制标准根据地面结构的类型和质量要求而定,大约12cm 在弯变点的地标倾斜应小于结构的要求，一般应小于 1/300。7）根据回归分析如果地表下沉量超过上述标准，应采取措施。8）围岩稳定性的综合判别，应根据测量结果

16、，按下列指标判定:（1)实测位移值（U)不应大于隧道的极限位移（Uo)，一般情况下，宜将隧道设计得预留变形量作为极限位移，而设计变形量应根据检测结果不断修正。根据公路隧道施工技术细则（JTG/T F602009）位移管理等级见表 4。位移管理等级 表 4 管理等级 管理位移 施工状态 U(Uo/3）可正常施工 （Uo/3)U(2Uo/3)应加强支护 U（2Uo/3)应采取特殊措施（2）根据位移变化速度判断 通过国内下坑、金家岩、军都山、云台山、五指山、圆梁山、等几十座隧道的位移观测表明：变形速度是由大变小的递增过程,变形时程曲线可分为三个阶段：a、变形急剧增长阶段：变形速度大于 1。0mm/d

17、 时;b、变形缓慢增长阶段：变形速度 10。2mm/d 时；c、基本稳定阶段：变形速度小于 0.2mm/d 时。上述变形速率标准是针对一般隧道净空变形和拱顶下沉量测，对于高 地应力、岩溶、膨胀性、挤压性围岩等，应根据具体情况制定专门标准进行判定。（3)根据位移速度变化趋势判断 由于岩体的流变特性，岩体破坏前变形时程曲线可分为三个阶段 a、基本稳定区：主要标志为位移速度逐渐下降，即：d2u/dt20,表明围岩处于稳定状态。b、过渡区：位移速率保持不变，即 d2u/dt2=0，表明围岩向不稳定状态发展，需发出警告，加强支护系统。c、破坏区：位移速率逐渐增大,即 d2u/dt20,表明围岩进入危险状态,必须立即停止施工，采取有效手段，控制其变形。施工单位 围岩稳定性分析 采集数据、分析处理 监理驻地办 明确异常的原因 正常 地质工程师判读 地质雷达 现场测试 采集数据、分析处理 异常 采取的措施 提交地质预报快报 图 5 地质预报信息反馈流程图 图 6 监测信息反馈流程图 8 报告 报告应包含的内容 1)工程概述；2)检测目的及内容；3)检测依据;施工 采取技术措施 施工监测 预测变形量 反馈分析 与基准值比较 调整施工参数 是否安全 是 否 4)主要检测仪器及设备；5)检测方法；6)测区及测点布置;7)检测结果；8)附件.