监控量测技术在通渝隧道出口段中的应用
浅析监控量测在隧道施工中的应用
ＮＯ ．２０１ Ｖ， ０
・
施 工技 术 ・
浅 析监控量测在 隧道施 工 中的应用
张 红 霞
（ 肃省水利水电工程局 ， 肃 兰州 甘 甘 ７ ００ ） ３ ０ ０
摘 要 ： 隧道 施 工过 程 中 正 确 而 有 效 的 进 行 监 控 量 测 ， 在 能确 保 工 程 施 工安 全 和 隧道 结 构 的 长期 稳 定 ， 证 支护 结 构 验
注 ： 为 隧 道 埋 深 ； 为 隧 道最 大 开挖 宽 度 。 。
２ 围岩 量 测 管 理 工 作 流 程
围岩 量 测 管理 工 作 流 程 如 图 ｌ 示 。 所
Ｉ
旦 塞 ｌ
主
管理 基 准 的 设 定
图 ２ 地 表沉 降横 向 测 点 布 置 表 ２ 地 表下 沉 测 点 纵 向 间 距
２ ５ Ｈｅ ２ ． Ｂ＞ ＞ Ｂ Ｂ＜ ４ ≤ ２ ／０ Ｂ ０ ２ ≤ Ｂ
纵 向测 点 间 距， ｍ
２０ ５ －０
１ ～ Ｏ ０ ２ ５ Ｏ ～１
—
ｌ埋 卤土——一 Ｉ 测 设 点
— — —
支
护 设 计
量测数据采集 Ｉ
二 二 二二
量测数据分析 ｌ
参 数
４ 围岩 量 测 技 术 要 求 ４１ 洞 内 外 观 察 ． 图 １ 围岩 监 控 量 测 管 理 工 作 流 程 收 稿 日期 ：０ ０ １— ９ ２ １－ ０ ２ 作 者简 介 ： 红霞 （９ ６ ）女 ， 肃景 泰人 ， 理 工 程 师 ， 要 从 事 水利 水 电 工程 管 理 。 张 １７ 一 ， 甘 助 主 （ ）施 工 过 程 中要 经 常 进 行 洞 内 外 观 察 ， 内观 察 可 分 １ 洞
监控量测在隧道施工中的应用
监控量测在隧道施工中的应用摘要：由于隧道工程的特殊性、复杂性和隧道围岩的不确定性，对隧道围岩及支护结构进行监控量测是保证隧道工程质量、安全的必不可少的手段。
监测技术是近10多年来在我国逐渐涉及的技术难题。
本文以合肥至福州铁路客运专线隧道工程监控量测为例，主要介绍了隧道工程监控量测项目、监控量测断面及测点布置原则、监控量测方法及监控量测的实施，为科学开展隧道工程监控量测提供依据。
关键词：隧道施工监控量测控制方法1 概述随着社会的发展和科技的进步，为确保地下工程的安全、质量，监控量测作为一个重要的控制手段在我国得到了突飞猛进的发展。
目前每个地下工程施工过程必须结合现场监控量测的数值，及时进行反馈，指导现场施工，以确保在可控的前提进行施工。
国内外地铁施工中，因未进行监控量测或监控量测不到位而导致的重大安全施工时有发生。
如2008年11月15日杭州萧山湘湖段发生地铁施工因监控量测不到位，造成大面积塌方，致路面坍塌，正在路面行驶的约11辆车辆陷入深坑，造成重大人员伤亡和财产损失事故。
因此，研究地铁施工监控量测的合理方法，确保施工安全和质量，具有重要的现实意义。
2 工程概况合肥至福州铁路客运专线（闽赣段）ⅰ标线路长14.283正线公里，位于江西省婺源县溪头乡镜内，线路最大纵坡2%，最小纵坡0.4%。
本段包括四座隧道，分别五城隧道（出口段）3094延米、方思山隧道2802延米、桃源隧道4471延米、金山顶隧道（进口段）2756延米，合计13131延米。
其中ⅴ级围岩928延米（含明洞），ⅳ级围岩1335延米，ⅲ级围岩8597延米，ⅱ级围岩2145延米。
3 监控量测项目监控量测项目分为必测项目和选测项目，必测项目是隧道工程应进行的日常监控量测项目。
具体监控量测项目见表1。
为了满足隧道设计与施工的特殊要求而进行的监控量测项目即选测项目，具体监控量测项目按照表2进行选择。
4 监控量测断面及测点布置原则4.1 隧道开挖前应当布设浅埋隧道地表沉降点。
监控量测及预警在隧道施工中的应用
监控量测及预警在隧道施工中的应用摘要：合理的隧道监控量测工作流程是监控量测服务能在隧道信息化施工过程中体现价值的基础，也是确保隧道安全施工工作顺利开展的前提。
通过阐述监控量测服务在厦蓉高速公路乌养隧道施工中的应用，进而对险情处理效果进行分析，以确保隧道施工的安全性和结构的稳定性，最终为相关工程提供借鉴。
关键词：隧道监控量测；隧道；险情处理abstract:reasonable tunnel monitoring workflow is foundation of reflect the value of in monitoring and measurement service during the tunnel information technology construction process ,it’s also the premise to ensure the tunnel construction safety and smooth development.through the elaboration the applcation of the monitoring measurement service in black to xiarong highway tunnel construction, then analyse the risk treatment effect, to ensure the safety of tunnel construction and the stability of the structure, finally provide reference for related engineering.key words: tunnel monitoring measurement; tunnel; emergency treatment中图分类号：u45 文献标识码：a 文章编号：0研究背景乌养隧道位于厦蓉（厦门—成都）高速公路贵州境榕江格龙至都匀段第bt19合同段，设计为单洞双车道分离式隧道。
浅谈监控量测技术在高速公路隧道中的应用
一
面 小于 ５ 日时 ，１ ／２ｄ 次 ；开挖 面距量 测断 面大干 ５
态的 关 系。
、
卜 Ｉ０ ７
， 。
目程 技 术
浅 谈 监 控 量 测技 术在 高速 公路隧道中的应用
杨 婕 贵州交通职业技 术学院路桥系
摘 要 ： 目前，高速公路 隧道的建设已 广泛
道进 行 监控 量 测 ，可 以预 测预 报周 围岩土 的 变化 情 况 ，并优 化 设计和 指 导施 工 ， 以确保 隧道施 工 安 全 ，使 工程 投 资 更加 经 济合理 。本 文主要 就 高
工 程 质 量 、安 全 必 不 可少 的 手段 。 因此 对 隧 道监
控量测及其数据的整理分断面的位置选 择和量测删点的布置应合理。 ２应及时根据量测数据绘制水平相对净空变 ） 化、拱顶下沉时态 曲线及水平相对净空变化 、拱
顶 下沉 与开挖 工作 面的关 系 图。
３监控量测数据的采集和施工状态变化情况 ） ３ ） 地表沉陷。量测间隔时间为：开挖面距量 应紧密结合，及时有效的分析数据变化和施工状 采 用现 场监控 量 测技 术来设 计 与 施工 。通 过 对隧 测断面小于２ Ｂ时．１ 次／ｄ；开挖面距量测断 ～２ ４对初期的时态 曲线进行回归分析，选择与 ） 实测数据拟 合好的函数进行回归，预测 可能出现 Ｉ 级围岩及浅埋偏压的地段 ，在隧道的沿轴线方 Ｖ 最大拱顶下沉及水 相对净空变化值。 速 公路 隧道在 建 设 中监控 量 测 的项 目及 方 法加 以 向上设量测断面 ，两个断面之间相距ｌ ０～ｌ ５ ｍ， ５ ） 根据施工单位断提供的监控量测数据反分 介 绍 ，阐述 在 高速 公路 隧道 建 设 中的施 工 监控 量 分离式 单 洞隧道在每个断面可以布设５ 个测点，联 析求算初始应力、岩体拟弹模 、塑性 区范围、作 测工作 。 拱隧道在每个断面应布设７ 个测点。在选定的量测 用在二次衬砌上的荷载及岩体流变参数等 ，为动 关键词 ：监 测量 公路 隧道 控 断面区域，需要设１ 个通视条件较好、测量方便、 态设计提供信息和资料。 牢固的基准点，测点应埋水泥桩 ，然后测量放线 ６ 围岩及支护的稳定性 应根据开挖工作面的 ） 定位 ，在隧道开挖掌子面距测点前３ ０ ｍ处，用精 高速公路的主线一般通过的地方多为高山、 状态、净空水平收敛值及拱顶下沉量的大小和速 密水准仪进行量测，在隧道开挖超过测点３ ｍ ０ 并待 深 谷及陡坡 ，桥与隧道相连接，也有的存在于顺 率综合判定，并及时反馈到设计和施工中。 层、滑坡 、坍塌和浅 层软土等地质不 良的地方。 沉降稳定以后停止量测。 ７量测数据应有效的应用到高速公路隧道的 ） ２选测项 目的量测 ． 高速公路隧道一般包括连拱 隧道和分离式双洞 建设中，并准确的分析和判断量测数据变化 ，及 选测项 目量测是对必测项目的拓展和补充， 隧道两种形式 ，一般隧道的限界高为５ ｍ，限界 时反馈量测信息，应用到施工的指导设计和修改 宽是１ ．２ ｍ。 长大隧道经常穿越断层、溶洞、 对特殊地段、危险地段或有代表性 的地段进行量 支护参数中去。 ０ ５ 富水软弱破碎带等不 良地质，围岩级别变化比较 测 ，以便更 深入地掌握 围岩稳定状态 与支护效 ８通过监控量测保证隧道安全，预防隧道坍 ） 大 ，为保证隧道安全施工，不 留隐患，隧道施工 果；对 已完成的支护实施进行有效监控，并做 出 塌。 Ｌ 十 监控量测显得尤为重要。以下就监控量测的具体 评价 ；对来开挖地段提供参考信息 ，并指导设 ＇ 根据量测情况 ，对地表沉降、拱顶下沉 、周 和施 工。相对于必测项 目的量测，选测项 目的安 边收敛，每５ 方案、工作管理以及数据反馈加以重点介绍。 天将量测结果向上级主管部门上报一 装埋设比较 复杂 ， 量测项 目较多、时间长、费用 次，其它按月提交临拧量测阶段报告，如遇量测 监控量测的项 目 及方法 较大 ，但Ｊ优点是在工程竣工后还可以进行长期 数据异常及险情 ，第一时间将量测信息反馈到施 ｛ ＝ １必 删项 日的量 测 ． 对必测项 目进行的量测工作是为确保征施工 的观测。其内容包括 ：围岩深部位移量测、锚杆 工中去 ，诈由联络小组共同对此进行处理。联络 过程中的围岩稳定和施工安全而进行 的经常性量 轴力量测、围岩与喷射混凝土间接触压力量测 小组定时对量测分析成果与施工过程结合 ，调整 ： 测工作，通过对洞内变形收敛量测来监控涧室， 喷射混凝土与 ：次衬砌 间接触压力量测、喷射混 设计参数和施工方 ，在保证隧道结构安全和施 以达到稳定的状态并正确评价隧道的变形特征 。 凝土内应力最测、二次对砌内应力量测、钢支撑 工安全的前提下，使隧道投资更加合理。 其量测方法简单 、量测密度大、量删信息直观可 内力量测等。 总 结 ３ 量测仪 器 的选择 ． 靠 ，并贯穿在整个施工过程 中，它对监视围岩稳 根据监测数据和隧道 自身的工程监测规定， 在隧道监控量测 中，能 否取得准确、可靠的 对 边允许相对位移值 、周边位移速率 、拱顶沉 定 ，及指导 发计施工有 很大的作用 。其内容包 括：地表沉降观测、拱 顶下沉量测 、周边收敛量 数据，关键是对仪器的选择 。隧道属地 下工程 ， 降速 率等指标进行 判断 ，若监测指标 超过规定 仪器性能必须具备准确性、耐水性、耐久性和稳 值 ，则应及时反馈报警。绘制的曲线若出现反弯 测和地质围岩 、支护描述。在量测断面时，测点 ． 的布 置应根据隧道的地质情况 、 施工的具体方法 定性 ，并 目满足隧道工稃结构受力和围岩变形等 曲、突变、断点等现象 ，则应认真分析 出现的原 特点。因此综合考虑本工程的特点 ， 结合以往隧 因并采取相应应对措施 ，确保 工程的安全。在对 求确定，以确保测量结果准确无误 。 １ ） 地质和支护状况观察。隧道掌子面每次初 道工程监控量测 经验 ，必测项 目采用常规的机械 数据采集、擎理 分析上，通过隧道监控量测技 ｊ 这样可以保证量测数据的准确性和 可 术，可以达到以下 目的： 喷后 ，都可以通过肉眼使用地质罗盘及 尺等测 仪器量测 ， 量工具来进行埘岩性的观察 ，并描述掌子面结构 靠性 ；选测项 目则选用钢弦式传感器，此类传感 （） １确保 各隧道在施 工过程 中能安全顺利贯 面产状和记录 围岩地质情况 ：岩性 、岩层产状 、 器稳 定性好 ，量测所得数据 呵靠 ，并且传感器埋 通，预测掌了面前方围 岩变化； 裂隙、地下水情况、围岩完整性与稳定性。开挖 设和 量测 都比较 方便 。 【） ２通过监控量测指导设计，调整施工方法 ， ＝、 监控量测的成果与分析 后及初期支护后还应进行断面的布置 ，量测的间 修改支护参数，使 ｆ ： 程投资经济合理； 由于现场景测条件、量删手段及人为因素等 （） ３为隧 道工程建设管理积 累经验 、收集资 隔时间为每次爆破后 。 判断围岩类别是否与设 计相符时，可测量地 水流量，必要时应拍照做 原因，现场量测所得的数据不可避免会有误差， 料，总结出实用的｝术成果。 支 ｝ ｊ 凶此，监控量测技术在高速 公路隧道的建设 资料 ，观察支护的效果 ，并对其数据进行整理与 为了消除这种量测 【不可避免的必然误差和偶然 分析 ，找出其内在的规律 ，对围岩稳定性和支护 误差对量测数据分析的影响 ，要对现场量测所得 中有重要意义。 效果进行评价 ，然后采用位移反分析法，反求围 的数据进行回归分析 ，以预测数据的变化趋势， 岩初始应力场及围岩综合物理学参数 ，并 与实际 评价所测数据的可靠性和实用性。从工程地质条 参 考文献 ： 件来看，隧道 围岩（ 有第四季风化堆积物 ，全 （ 李卫星． 土） 结果对比、验证。 １ 】 监控量测技术在高速公路隧道中的应 Ｊ 交通世界 ，２０ （９ １ ０９ １） ２剧边位移 、拱顶下沉。拱顶 沉量测足指 风化 、强风化 、弱风化及微风化新鲜岩石 ，不同 用［． ） ２ ］ 监控测量技术在浦南高速公路隧道施 ｝ 』 在隧道开挖毛洞的拱顶及轴线左右各２ ｍ处，设 的工程地质条件 洞窒的安全稳定差异很大，｛ ［杨银伟． ３ 工中的应用【． Ｊ铁道建筑技术 ， ０７ （６ 】 ２０ ０） 土） ３ 个带挂钩的锚桩，钡桩下埋深度３ｃ 钻孔直径 是 ，从隧道悯 稳定的帆理看，主要靠围岩（ 的 ４ ０ｍ， ［ 王 国梁． ３ 】 高速公路隧道施工监控测量【 ． Ｊ 山西 ］ ４ ｒｍ，用快凝水泥或早强锚固剂将其固定 ，然后 自身稳定与支护作用来共同承担。由于隧道工程 建筑，２０ ３ ） ２ ａ ０ ９（５ ・ 用精密水准仪、塔尺 、钢卷尺 、水平仪及水平尺 的这种特殊性 、复杂性 和隧道围岩的不确定性 ， 【 周开展． ４ ］ 高速公路隧道监控量测及应用ｆ． Ｊ湖 １ 量测，量测的间隔时间为１ ５ ，ｌ 次／ｄ ～１ｄ ～２ 。 对隧道围岩及 支护结构进行监控量测是保证隧道 南交通科技 ， ０８（４ ２０ ３ ）
监控量测技术在高速公路隧道施工中的应用
监控量测技术在高速公路隧道施工中的应用摘要：隧道施工的监控量测，是根据施工现场测量获得的有关数据，再通过对这些数据力学分析，来判断未知的事故和安全隐患。
本文就高速公路隧道在建设中监控量测的项目及方法加以介绍，并以临合高速曲奥隧道工程为例阐述在高速公路隧道建设中的施工监控量测工作。
关键词：高速公路隧道；监控量测；应用一、监控量测的目的和项目1、监控量测的目的是为了在施工中保障质量与安全，将量测数据做系统处理，做好预测预报。
在施工中通过监控量测进行信息的预测和反馈指导工作，确保施工中的安全。
监控量测技术在高速公路隧道施工中优化了项目的经济和环境效益。
2、为了保护隧道的顺利开挖及二次衬砌的时间，隧道围岩的量测必测项目一般包括地质及支护状况、周边收敛、拱顶下沉和地表下沉等。
地质及支护状况包括岩性、岩层产状、结构面、溶洞、断面描述、支护结构裂缝等；周边收敛是量测隧道周边位移，了解收敛状况和断面变形状态，判断稳定性；拱顶下沉量测是监视拱顶下沉，了解断面的变形状态，判断隧道拱顶的稳定性；地表下沉是根据地表下沉位移量判定隧道开挖对地表的影响，优化施工组织设计。
在临合高速曲奥隧道监控量测工作中最主要的是周边位移量测、拱顶下沉量测和地表下沉量测，它是隧道围岩应力状态变化最直接的反映。
监控量测必须要紧接开挖、支护作业，按要求进行监测和布置，及时对数据进行分析，有必要时增加或调整监测的目的和内容。
在观察过程中支护发生异常现象的，要采取有效的应急措施，加大观察力度。
洞内外的观察，要严格按照标准进行，做好数据记录并及时分析和整理，方便施工中的应用。
二、监控量测主要项目的监测方法1、周边收敛量测隧道监控量测断面的选择应根据围岩级别、隧道断面尺寸、埋置深度及工程的实际情况而定。
一般采用收敛计进行传统的接触量测，亦可采用非接触量测方法使用高精度全站仪配合反射贴片，采用对边测量方法或三维坐标法进行量测。
我公司曲奥隧道施工中采用收敛计进行传统的接触量测（测点布置如图1）和非接触式三维坐标法共同进行量测，以使量测结果能互助对照，相互检验。
隧道监控量测在隧道施工中的应用
隧道监控量测在隧道施工中的应用摘要：本文在分析监控量测作用以及基本项目构成的基础上，结合某隧道工程施工的实际，做好相关仪器设备的选型工作，在此基础上，吸收以往经验，制订系统的技术应用方案，扎实推进隧道监控量测技术的合理高效应用。
关键词：隧道；监控量测；隧道施工；应用1隧道监控量测概述监控量测技术作为新奥法的重要组成部分，作为一种监测机制，其主要针对公路隧道施工过程中围岩-支护的安全性，通过一系列的检测手段，对各个监测点支护效果以及围岩状态进行评估，帮助施工人员及时掌握相关信息，调整施工参数，优化施工方案，在确保隧道施工质量的基础上，确保施工效率。
具体来看，借助于必要的数据参数，技术人员能够对隧道的开挖方式、施工工艺进行针对性选择，同时，也为后续相关施工管理工作的开展奠定坚实基础，确保了公路隧道施工管理的有效性，理清了各个管理环节。
在监控量测机制下，施工人员从整体上把握隧道围岩以及相关支护结构变形的基本规律，与其他监测方式相对比，监控量测对隧道掌子面的稳定性、隧道初期支护、砌衬操作的可行性以及必要性进行了全面评估，大大提升了公路隧道施工的科学性，避免出现施工差错，影响整个施工质效，造成不必要的施工风险。
从过往情况来看，需要做好洞内观测、隧道拱顶下沉测算、隧道水平收敛评估、地表沉降量计算等工作，通过系统化测量监控，实现了对隧道内围岩状态以及支护结构设置等基本数据的获取。
考虑到部分地区，地质环境较为复杂，常规性的监控量测无法完全体现相关情况，因此，工作人员就应当结合实际情况，在常规性监测的基础上，适当增加监测项目，以确保监控量测工作落实到位。
2公路隧道监控量测仪器的选用为做好公路隧道监控量测工作，工作人员应当吸取过往经验，在明确公路隧道施工区域基本情况的基础上，有针对性地做好监控量测仪器的选用，通过这种方式，确保监控量测数据的准确性以及有效性。
公路隧道内施工环境较为恶劣，由于各个工种同时进行施工作业，加之潮湿、阴暗的环境，增加了施工难度，同时，地质活动较为频繁，施工安全系数较低，在这种环境下，如何进行有效的监控量测就成为施工企业共同关心的问题。
监控量测技术在高速公路隧道中的应用
监控量测技术在高速公路隧道中的应用李卫星;张瑜【摘要】@@ 济(源)邵(原)高速公路项目的乔庄隧道穿过黄土状亚粘土、砂岩和泥质粉砂岩的强风化、弱风化层,围岩强度较低,遇水易软化,节理裂隙发育,隧道两端洞口埋深较浅,自稳能力差,严重威胁着施工安全.在施工的过程中,对围岩及衬砌结构的应力和位移进行了跟踪监控,获得了大量的原始数据,且都及时反馈于施工中,为在不同围岩情况下实施不同的施工方法提供了科学依据,为安全顺利的施工提供了保障.【期刊名称】《交通世界（建养机械）》【年(卷),期】2010(000)001【总页数】4页(P124-127)【作者】李卫星;张瑜【作者单位】济源市公路管理局;济源市公路管理局【正文语种】中文济（源）邵（原）高速公路项目的乔庄隧道穿过黄土状亚粘土、砂岩和泥质粉砂岩的强风化、弱风化层，围岩强度较低，遇水易软化，节理裂隙发育，隧道两端洞口埋深较浅，自稳能力差，严重威胁着施工安全。
在施工的过程中，对围岩及衬砌结构的应力和位移进行了跟踪监控，获得了大量的原始数据，且都及时反馈于施工中，为在不同围岩情况下实施不同的施工方法提供了科学依据，为安全顺利的施工提供了保障。
概况济（源）邵（原）高速公路工程东起河南省济源市轵城镇耿章村附近，与二（连浩特）广（州）高速公路济源至洛阳段连接，大致平行省道温邵线（S312），路线沿济源市南部山岭向西，经轵城镇、承留镇、大峪镇、王屋乡、下冶乡、邵原镇，止于河南省济源市与山西省阳城县交界处的西阳河，接山西省运城市境内规划的东（镇）蒲（掌）高速公路，路线全长约59.771km，是河南省高速公路规划网中的省级干线公路，也是河南省西北部通往山西省的主要出口路之一。
图1 乔庄隧道地质构造总体分布表1 乔庄隧道主要监控量测项目及量测频率序号项目名称量测元件量测频率1-15天 16天-1个月 1-3个月＞3个月1 净空收敛 JSS30型收敛计乔庄隧道是济邵高速公路的重点控制工程之一，隧道进洞口位于济源市王屋乡乔庄村，出口位于王屋乡官地村，属侵蚀剥蚀低山丘陵区（Ⅱ）。
隧道施工中监控测量技术的应用
因此， 监 控测 量 技 术在 隧 道 施 工 中的 应 用 非常 广 泛 ， 促 进 隧 道 工程 施 工 环节 向信息 化 、 现 代化 的方 向发 展 ， 同时 为 隧道 施工 提供 技术 性 的保 障 。
３ 、 监控 测 量技 术在 隧道 施 工 中的应 用
施工 中只有科学 、 合理的应用监控测量技术 ， 才能保证隧道工程的顺利实施。 本文 主 要 针对 隧 道 工程 施 工 中监 控 测 量技 术 的应用 以及 监 控 测 量工 作 的有
进行和施工质量及安全， 隧道施工监控测量技术的应用显得尤为重要。本文通过对隧道工程进行研究， 探讨一下在隧道施工中监控
测 量 技术 的 应用 。 关 键词 ： 隧 道施 工 ； 监控 测量
监控测量技术的应用是隧道施工中极其重要的环节 。 一方面可保 障隧道
施工 工程 的稳 定 性 和实 用性 ； 另一 方 面保 证 隧道 施工 的质 量 和安 全 。 因此在
４ 、隧道 施 工 中监 控 测量 的 方法
监控测量技术方法主要是 ： 取隧道工程合理的测量点进行监控、 测量 ， 制
二、 隧道施 工 中监控 测量 工作 探讨
以 隧道施 工 中 的监 控测 量技 术 为研 究对 象 ， 通 过 监 控测 量 工作 在 隧 道施
工 中的实 际应 用 ， 对 隧道施 工 中 的监 控测 量技 术进 行 以 下几 个方 面 的探 讨 ：
控 测量 的技术 方 法实 现 隧道施 工 测量 点 的选取 。
程的施工现场 ， 如： 通过技术性的监控、 测量对地质岩石的分布特点以及物理 特性进行研究 ， 分析隧道施工所处地理环境中的土质、 岩石层的特性， 发现其 对隧道施工的影响点， 对原始的设计方案进行针对性的修改 ， 保障对现场的 施工起到指导性的作用。在隧道施工的过程中如遇到突发事故 ， 可及时采取 相应 的措施 ， 将隧道施工 中的危险和损失降到最低 。同时在监控技术应用的 过程中， 通过对实测数据 的整理和分析 ， 及时反馈给施工单位 ， 以便施工单位 不 断 的积 累经 验 ， 在 此基 础 上不 断 的修 改 和完 善施 工 方案 。 隧道施工中最主要的是要保障周边岩层的稳定 ， 形成坚固、 稳定的支撑 结构。 通过 测量 岩 层 中的 力学 性能 ， 掌握 岩层 中的动 态 发展 ， 顺应 岩 石力 学 的 变 化 趋势 ， 采取 更 加稳 定 、 合 理 的支 护方 式 ， 制 定 有效 的施工 方 案 。 随着 隧道 工 程 施工 的 进行 ， 监控 测量 技 术 的使 用会 更加 频 繁 ， 隧 道 内部 与 外 部受 地 质 、 地 理 环境 的影 响是 不相 同 的 ， 而且 岩 土层 的 受力 会 跟 随外 部施 工 的进 展 发 生 变化 ， 出现受 力 不 均匀 的情况 ， 必 须 通 过监 控 测 量 技术 保 障 隧 道施 工 全 过 程
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2003年9月重庆大学学报Sep.2003 第26卷第9期Journal of Chongqing UniversityVol.26 No.9 文章编号:1000-582X (2003)09-0001-05监控量测技术在通渝隧道出口段中的应用Ξ李晓红1,康 勇1,顾义磊1,唐伯明2,杨 君2,胡世斌3(1.重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆 400044;2.重庆市公路局,重庆 400067;3.重庆交通工程监理咨询有限责任公司,重庆 400060)摘 要:重庆通渝隧道是“八小时重庆”工程的控制性工程,地质条件复杂,集涌水、岩爆、瓦斯、有害气体、塑性变形、高应力于一身,是典型的复杂条件下的长大公路隧道。
在施工过程中,严格进行了新奥法监控量测指导施工,通过开挖面地质素描、拱顶下沉、水平收敛、锚杆轴向力、喷层应力、格栅拱架压力、围岩内变形、二衬应力等多项涉及围岩稳定性及支护合理与否的参数的跟踪量测,并及时将量测数据的散点、回归图等处理信息反馈给施工,以了解隧道开挖后围岩的稳定情况及采取相应的支护措施,实践证明效果可靠,隧道出口段掘进已突破1500m 大关。
关键词:新奥法;监控量测;通渝隧道中图分类号:U456.3文献标识码:A 监控量测技术是现代隧道新奥法施工的重要组成部分,是监控围岩与结构稳定性的重要手段[1]。
在公路隧道新奥法施工中必须及时进行量测和信息反馈来修正设计参数,以达到设计合理、施工高效的目的[2]。
通渝隧道地质条件复杂,隧道埋深大,涌水频繁,过C 1、C 2煤层,并有有害气体H 2S 等,严重威胁着施工的安全。
在施工的过程中,对围岩及结构的应力和位移进行了跟踪监控,获得了大量的原始数据,且都及时反馈于施工中,为在不同围岩情况下实施不同的施工方法提供了科学依据,为安全顺利的施工提供了保障。
1 工程概况1.1 概况通渝隧道是重庆市委、市政府为改善边远区、县交通条件,而提出的“8小时重庆”工程的重点项目之一,是省道202线城(口)黔(江)路的控制性工程,位于重庆市城口县与开县交界处,为山岭重丘二级越岭公路隧道。
其起、止里程桩号为K 19+605～K 23+884,出口段为K 23+884～K 21+740(包括洞口段18m 明洞),共计2144m 。
设计路面标高为1112.78～1131.15m ,呈人字形斜坡,全长4279m ,属双向行驶的单洞两车道越岭特长隧道,变坡点桩号为K 23+275(路面标高1134.35m ),隧道方向约为202°,隧道净宽9.0m ,净高5.0m 。
其地层和构造分布如图1所示:图1 通渝隧道地层和构造总体分布示意图1.2 地形地貌隧址区位于四川盆地边缘的雪宝山区,属强烈切割的溶蚀高中山地形。
山岭走向呈西西-南东东向,地形坡度在50°左右,槽谷两侧“V ”字型冲沟发育。
1.3 工程地质及水文地质隧道穿越寒武系———三叠系大冶组(T 1d )及第四系松散层,地质构造复杂,自北而南穿越八台山-大宁厂向斜和甘泉背斜。
隧址区岩溶发育,地应力水平高,且煤层发育,对隧道围岩稳定性有重要的影响。
此隧Ξ收稿日期:2003-04-11基金项目:重庆市兴渝公路有限责任公司资助:省道202线城黔路通渝隧道信息化施工监测技术研究作者简介:李晓红(1959-),男,重庆合川人,重庆大学教授,博导,主要从事隧道灾害防治、高压水射流、环境工程等方面的研究工作。
道地质构造比较复杂,具有穿过煤层可能发生煤与瓦斯突出、存在有害气体、涌突水、岩溶、高地应力及岩爆、软弱围岩及大变形等诸多特点。
1.4 断面形式及施工方法隧道采用新奥法施工,除在洞口段采用微台阶法施工外,其余地段均采用全断面开挖,钻爆法施工。
2 监控量测的目的及项目2.1 监控量测的目的新奥法量测工作的目的是为了掌握围岩动态和支护结构的工作状态,利用量测结果修改设计和指导施工,预见事故和险情,以便及时采取措施。
量测数据经分析处理与必要的计算和判断后,进行预测和反馈,以保证施工安全和隧道稳定[3]。
2.2 测点布置及量测频率2.2.1 测点布置测点的布设以及代表性断面的选取,是监控量测的首要工作。
根据《公路隧道施工技术规范(J T J026-94)》,在施工过程中,按照10～50m 的标准选定断面,以及拱顶、拱肩、施工底板上1.5m 等典型位置布置测点。
通渝隧道设计中将间隔距离初步定为:II 类:20m ,III 类:25m ,I V 类:40m ,本文中各量测项目的测点布置及设备见图2所示。
①拱顶下沉测点(水准仪);②水平收敛测点(收敛计);③四点机械式位移计(围岩内变形);④钢筋应力计(锚杆轴向力);⑤应力计(喷层应力);⑥压力盒(格栅拱压力);⑦应力计(二衬应力)图2 各典型量测断面测点布置一览图测点应在具有代表性的地段及洞口、分叉处、大断面停车带布置,量测元件尽量靠近工作面(2m 之内),在硬岩地区,应配合应力和压力量测。
隧道周边位移、拱顶下沉、围岩内变形及地表下沉测点尽量布置在同一断面,锚杆轴向力、喷层应力、二衬接触应力等应布置在同一断面上,以便量测结果相互印证。
2.2.2 量测频率根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范(G B50086-2001)》5.2.4条和5.3.5条规定,各类量测点应安设在距开挖面1m 范围以内并在工作面开挖后12h 内和下一次开挖之前测取初读数。
根据规范规定,开始1～15d 为1次/d ,16d ～1个月为1次/2d ,1～3个月为1次/周,>3个月为1次/月。
量测频率也可以根据施工具体情况调整,由产生的最大位移速率来确定。
通渝隧道已测数据表明,量测时间以30～50d 为宜。
2.3 监控量测的项目量测项目可分为必测项目和选测项目2类[4]。
必测项目包括锚杆拉拔力、拱顶下沉、水平收敛、掌子面地质素描,选测项目包括锚杆轴向力、围岩内变形、喷层应力、格栅拱压力、二次衬砌接触应力等[5]。
2.3.1 必测项目通渝隧道采用水准仪量测拱顶下沉,JSS30/10型伸缩数显收敛计进行水平收敛的量测,课题组采用K M -1型收敛计进行验证量测,较方便,且精度较好,但要注意基准点的选取。
锚杆拉拔力试验采用锚杆拉拔器。
拱顶下沉和水平收敛曲线用U =Ae -B/t 进行回归,代表性断面K 23+140拱顶下沉和水平收敛量测曲线图见图3,已开挖地段各测桩断面最终位移值和稳定所需天数统计见图4、图5所示。
图3 K 23+140量测断面量测成果图根据隧道已开挖地段实测数据,拱顶下沉和水平收敛曲线可分为3个阶段:1)急剧变形阶段(变形速率较大,一般在开挖及初期支护后7d 内,其当日变形速2重庆大学学报 2003年率>1mm/d );2)缓慢变形阶段(变形速率开始减缓,一般在30d 之内,其当日变形速率>0.2mm/d (水平收敛)和>0.15mm/d (拱顶下沉));3)稳定变形阶段(开挖及初期支护30后之后,当日变形速率趋于零,变形逐渐稳定)。
通过对此变形阶段的合理划分,可以为判断隧道围岩开挖后的稳定状况和及时把握二次支护时机提供科学依据。
图4 各测桩断面最终位移值统计图5 各测桩断面稳定所需天数统计图4、图5表明,已开挖地段截至K 22+620(测点编号Y S -1～50)为止,隧道围岩的自稳性较好,稳定所需天数在30d 之内,总变形量不大,大部分集中在10～20mm 之间,有少数断面变形量比较大,但仍不超过50mm ,末次量测时当日变形速率在0.005～0.025mm/d 左右,对于隧道施工很有利。
2.3.2 选测项目2.3.2.1 围岩内变形通过围岩内部位移的量测,判断隧道围岩松弛范围,我国大多采用引伸计(钻孔伸长计或位移计)法[6]。
通渝隧道出口段采用丹东前阳生产的量程为30～60mm 四点机械式位移计,量测精度为0.07mm ,各测点的深度为:1m 、2m 、3m 、4m ,数显设备采用30mm 大量程百分表。
根据现场实测数据,隧道整体变形较小,稳定情况比较好;围岩内变位值也不大(仅为0.389～1.909mm ),围岩内变形随着深度增加有减小的趋势。
2.3.2.2 锚杆轴向力了解锚杆受力状态及轴向力大小,判断围岩变形发展趋势,概略判断围岩强度下降区的界限,以及评价锚杆的支护效果,从已测断面锚杆的受力来看,所测锚杆的最大拉力为4.36K N ,不足5K N ,锚杆受力不大,应力储备充裕。
2.3.2.3 喷层应力了解喷层的变形特性及其应力状态,掌握喷层所受应力的大小,判断喷射混凝土层的稳定状况,现场采用G P L -1型和G P L -2型喷层应力计,量程有1MPa 、5MPa 、7.5MPa ,以适应不同的量测要求,二次接收仪表为G PC -1型袖珍式钢弦频率测定仪,属于本质安全型,可以防爆。
针对现场测点多的情况,后又采用PZX -1型频率巡检仪,同时可测10点,且读数较稳定,可充电,携带方便,实测得到的K 23+128断面曲线见图6。
图6 K 23+128左拱肩喷层径向应力随时间及开挖面距离变化曲线以上曲线表明,所测断面喷层应力较小,径向应力最大为0.04MPa ,切向应力最大为0.06MPa ,符合切向应力较大的规律,并且在开始5天内应力波动比较大,然后应力不断增加,大约在25天后开始趋于稳定。
其次,随着开挖面的不断推进,应力变化呈类似趋势。
2.3.2.4 格栅拱压力了解钢架受力及工作状态,为钢架选型与设计提供依据,也为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息。
通渝隧道出口段采用G DY -1型(100K N )和ZXY -1型钢弦式压力盒(0.3MPa ),埋设及读数方便,经济并且效果较好,K 23+100断面数据曲线见图7。
由上图及其它断面数据可知,格栅拱架最大压力为80K N ,但只出现过一次,一般情况下,拱顶、拱肩部压力值<6K N ,继续增大的趋势缓慢,说明初期支护基本能适应围岩的变形。
3第26卷第9期 李晓红等:监控量测技术在通渝隧道出口段中的应用图7 K23+100处拱顶格栅压力与时间及开挖面的关系曲线2.3.2.5 二衬接触应力了解二衬的受力条件,检验二衬设计的合理性,判断支护结构长期使用的可靠性以及安全程度,衬砌应力通常是压力量测。
根据对K23+850等断面量测数据的分析,二次衬砌受力较小,最大值不超过0.2 MPa,拆模后应力日趋降低,大约15d后基本趋于稳定,这时衬砌应力只有0.02MPa左右,可见,二次衬砌起到了安全储备的作用。
3 监控量测及其结果分析对K23+884～K22+620拱顶下沉和水平收敛以及K23+128、K23+100、K23+050、K22+990、K22+ 740、K23+850、K22+591、K22+486等8个典型断面的量测结果表明,隧道围岩的自稳性较好,以超前锚杆、喷射混凝土、钢筋网、格栅拱架为主的初期支护基本可以满足围岩变形的需要。