隧道测量及监控量测

隧道测量及监控量测（精选8篇）

隧道测量及监控量测 篇1

1 概述

隧道工程在极其复杂的岩土体中建造, 它是一种隐蔽性工程, 围岩与支护结构相互作用的力学特性极为复杂, 从而表现出复杂的变形特征, 这种复杂的变形特征与诸多因素有关, 如地层岩性、岩体结构、岩土体的物理力学特性、地下水状况、开挖方式、支护参数、支护时机等[1]。

寻求一种能够正确的反映隧道围岩和支护结构的力学特性与变形特征的数学模型是非常困难的, 因此, 在隧道施工过程中, 采用监控量测技术, 基于实测数据进行回归分析, 从而科学合理的掌握围岩和支护结构的力学特性和变形特征, 科学的指导施工。

2 坛厂隧道工程概况

遵赤公路起始遵义市终止赤水市的高速公路, 是连接崇遵、贵遵高速公路南下的重要通道。

坛厂隧道位于遵赤公路白蜡坎—茅台段, 为双洞单向行驶隧道。隧道单洞长约2 090 m;左线最大埋深为302.5 m, 右线最大埋深为335.2 m。

隧址区地貌为溶蚀～侵蚀山地, 坛厂隧道横穿南西向山体, 南侧为陡崖, 中间为山岭、裙峰、洼地及落水洞, 北侧为坡谷。隧址区内上覆地层为第四系残坡积层, 下伏三叠系灰岩、泥岩、二叠系灰岩、炭质泥岩、粉砂岩、白云岩及煤层。隧址区位于坛厂背斜南东翼, 与坛厂背斜斜交。隧址区可能存在的不良地质现象为:岩堆和软土、危岩、断层、地下水、瓦斯煤层等。

3 监控量测技术方案及数据回归分析

3.1 监控量测技术方案

坛厂隧道在信息化施工过程中, 主要开展常规量测项目, 如:净空收敛、拱顶下沉和地表沉降三项。测点布置见图1, 图2。

净空收敛和拱顶下沉是隧道围岩状态变化最直观的反映, 通过变形趋势可判断围岩和初期支护稳定状态和二衬施作的合理时机[2]。净空收敛累计值 (Sn) 和拱顶下沉累计值 (hn) 按照下式计算 (单位均为mm) :

$\begin{array}{l}\text{Δ}S{}_i=L{}_i-L{}_{i-1}\\ S{}_n={\displaystyle \sum _{i=1}^n\text{Δ}}S{}_i\end{array}\}$

(1)

其中, Li为第i次量测值;Li-1为第i-1次量测值;ΔSi为第i次与第i-1次量测收敛值。

$\begin{array}{l}\text{Δ}h{}_i=h{}_i-h{}_{i-1}\\ h{}_n={\displaystyle \sum _{i=1}^n\text{Δ}}h{}_i\end{array}\}$

(2)

其中, hi为第i次量测值;hi-1为第i-1次量测值;Δhi为第i次与第i-1次拱顶收敛值。

3.2 非线性回归分析

对给定的一组数据 (xi, yi) (i=0, 1, …, n) , 可找一个函数y=f (x) 使其能够表示两个变量yi和xi的关系, 则该曲线成为回归线。实测数据散点一般都不会落在该曲线上, 要使选择的函数y=f (x) 与实际散点相差最小, 最具有代表性, 则需用最小二乘法原理来判别。

最小二乘法原理是:给定若干数据系列 (xi, yi) (i=0, 1, …, n) , 若自变量x取某一个xi时, 对应的实测值为yi, 回归值为y′i, 使平方和${\rm M}={\displaystyle \sum _{i=1}^n(}y{}_i-y^{\prime }{}_i){}^2$取最小值时的回归线是最佳的。

通常, 一元线性回归分析时假设的函数y′=a+b×x′, 使${\rm M}={\displaystyle \sum _{i=1}^n(}y{}_i-a-b\times x{}_i){}^2$取极小值时, 则有$\frac{\partial {\rm M}}{\partial a}=0‚\frac{\partial {\rm M}}{\partial b}=0$, 于是:

一般情况下[4], 隧道净空收敛和拱顶下沉累计值多采用指数函数进行回归分析, 多采用的函数y=a×e-b/x, 通过如下变换公式转化为一元线性回归形式y′=a′+b′×x′, 从而很方便的确定a和b。

3.3成果分析

根据收敛型指数函数y=a×e-b/x的性质, 最终收敛值yw=a和对应的时刻, 只要yw=a不大于预留变形量, 即可建议施作二衬。

4实例分析

本文选择坛厂隧道左线ZK27+570断面作为研究对象 (该断面采集了近50 d的净空收敛和拱顶下沉数据) , 重点研究该断面中上断面收敛测线数据并进行回归分析。

据经验, 隧道净空收敛曲线的早期阶段并不适合采用收敛型的指数函数进行回归分析, 因此, 本文根据第22天以后的数据进行回归分析。

根据最小二乘法原理, 对该净空收敛数据进行回归分析, 并获取回归曲线, 该回归曲线为u=3.893e-1.263 1/t (见图3) 。该曲线表明, 该断面净空收敛最大累计值yw=3.893 mm (小于设计文件中要求的5 cm预留变形量) , 且预测该段围岩和支护结构变形已趋于稳定。事实上, 后续的监控数据基本和回归曲线预测的趋势一致。

5结语

1) 监控量测工作可掌握围岩和支护结构变形状态, 给施工决策提供参考意见;2) 对监控数据进行合理的回归分析可有效预测围岩和支护结构变形趋势以及确定二衬施作时机;3) 量测数据的科学分析、合理预测和及时反馈, 可确保隧道安全施工。

参考文献

[1]李春林, 李天斌, 陈强, 等.龙溪隧道初期支护监控量测及技术初步研究[J].地质灾害与环境保护, 2007, 18 (4) :85-90.

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[3]陈建华.超前地质预报和监控量测在隧道施工中的应用[J].山西建筑, 2009, 35 (10) :335-336.

[4]孟路波.公路隧道信息化施工与计算机辅助决策系统研究[D].成都:成都理工大学硕士学位论文, 2004.

[5]贵州省交通规划勘察设计研究院.遵赤公路白蜡坎至茅台段高速公路坛厂隧道施工图设计说明[Z].2008.

基于新奥法的某隧道监控量测研究 篇2

摘要:隧道监控量测是隧道新奥法施工的重要组成部分,它对于及时了解开挖后的隧道变形状况,确定和研究隧道支护效果及隧道安全施工具有十分重要的意义。文章从以某隧道为工程实例,探讨了新奥法监控量测在某隧道中的应用。

关键词:隧道;监控量测;新奥法

中图分类号:U456文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)18-0141-01

1工程概况

该隧道按单向行车双洞双车道设计,左洞长653m,右洞长733m。隧道穿过基岩为白垩系上统砂岩,弱风化,褐红色,块状结构,层理近水平,围岩类别为Ⅲ类。施工中采用了锚杆加固、锚喷网、钢支撑等多种加固支护方法,根据地层情况,分别采用了台阶式开挖和全断面开挖两种方式施工,施工全过程进行监控量测。根据《公路隧道施工技术规范》的规定,需要将现场监控量测项目列入施工组织设计,掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈,以指导施工作业,而且通过对围岩和支护的变位、应力的量测,修改支护系统的设计,达到最优的目标。因此,作为隧道新奥法施工“三要素”之一的施工监测便显得非常重要。

本隧道为连拱隧道,为长期风化剥蚀的丘陵地貌区。吉首端洞门位于一冲沟南侧边坡上,汇水面积小,地表水沿冲沟汇集,对洞中排水有一定的影响,仰坡的自然坡度约35°,洞口与地形线呈15°斜交,岩层走向与线路呈小角度斜交;对出口段边、仰坡稳定不利。产状250°∠4°～6°,节理发育一般。洞口偏压严重。

基岩为白垩系上统砂岩, 开挖段为Ⅱ类围岩,强风化砂岩和硅质砂岩,中厚层,具碎石状压碎结构,稳定性差,掌子面较干燥,风干后易干裂。地表水不发育,地下水主要为基岩裂隙水,受大气降水补给,水量贫乏。

2监测项目及方法

{1}地质和支护状况观察。主要包括:预测开挖面前方的地质条件;为判断围岩、隧道的稳定性提供地质依据;③根据喷层表面状态及锚杆的工作状态,分析支护结构的可靠程度。{2}收敛位移量测。主要包括:周边位移是是隧道围岩应力状态变化的最直观反映,量测周边位移可判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息;根据变位速度判断隧道围岩的稳定程度为二次衬砌提供合理的支护时机;指导现场设计与施工。{3}地表下沉。位于Ⅰ-Ⅲ类围岩中且覆盖层厚度小于40m的隧道,应进行地表沉降量测。在预计破裂面以外3～4倍洞径处设置水准点,作为各观测点高程测量的基准,从而计算出各观测点的下沉量。拱顶下沉与水平收敛量测平均30m布置1个观测断面,根据围岩类型可作如下调整。Ⅳ类及以上围岩不大于40m;III类围岩不大于25m;II类围岩小于20m。各测点在避免爆破作业破坏测点的前提下,尽可能靠近工作面埋设。

3监测成果举例

3.1地质观察综述

隧道基岩为白垩系砂岩,单斜岩层,倾角较缓,产状345°∠4°,开挖面为薄层泥质砂岩与钙质砂岩互层,局部夹中厚层,上部岩层稍厚,具碎裂状、块状结构,节理裂隙较发育,掌子面局部有裂隙水渗出。已完成初期护段,喷层表面无裂缝,无裂隙及剥离现象,有钢格栅段格栅无压曲现象,洞身两侧无底鼓现象,喷射砼表面局部有少量裂隙水渗出。

3.2地表下沉

从监测结果来看,在线路中心线及左侧地表下沉量明显较大,说明目前隧道开挖对中线及左侧岩体存在的扰动作用较大。D4 、D5、 D6点在线路中线附近,其SM值较大,基本在4.8～5.6 mm之间,其它点SM值均在0.7～4.6 mm之间波动,相对收敛量0.007～0.06%,参照奥地利J.Golser博士对地表沉陷的建议来看,沉降值在允许值范围以内;从SM-T曲线来看, D5及D6点位变速率*(*变)M相对较大,在0.1 mm/d左右,其余各点*(*,)M值均在0.01～0.08 mm/d之间,较掘进初期的位变速率有明显的降低,表明随着隧道掘进的深入,目前地表变形及位移已经逐渐趋入稳定。

3.3收敛及拱顶下沉

ZK201+550断面,收敛及拱顶下沉曲线来看,a、b线及拱顶下沉累计收敛值UM在6.5～7.1 mm之间,相对收敛量0.07%,变位速率*(*位)M在0.01 mm/d左右,符合《锚杆喷射砼支护技术规范》(GBJ86-85)关于Ⅲ类围岩洞周容许相对收敛量的规定,同时各条曲线斜率随时间有变小趋势,表明随着掘进的深入,其收敛速度逐渐降低,对洞口拱门段的扰动逐渐减小。目前阶段洞内围岩变位速率0.1 mm/d左右,说明施工对洞门处的影响仍然存在,但是拱门段变形及位移基本已经达到稳定。

4结 语

实践证明,现场监控量测能够预报险情提供信息,为以后同类隧道设计与施工积累了第一手资料,还可以节省投资,达到科学设计和施工的目的。

参考文献:

连拱隧道施工监控量测及分析 篇3

K148+525-K148+560段围岩为D2d灰岩和坡积碎,石土。灰岩中厚层状构造,强风化,裂隙发育,破碎;弱风化,裂隙较发育,较破碎。洞顶围岩厚度较薄,洞顶稳定性差。围岩级别为Ⅴ级。K148+560-K148+615段洞底以上20 m以内为D2d灰岩,中厚层状构造,强风化,裂隙发育,破碎;弱风化,裂隙发育,较破碎;洞顶围岩厚度较厚,洞室稳定性较好,有滴水、渗水现象。微风化～新鲜基岩完整性好,下覆于洞底。围岩级别为Ⅳ级。K148+615-K148+635段洞底以上20 m以内为残、积碎石土和D2d灰岩。坡积碎石土为杂色,土质不均,稍密;D2d灰岩,中厚层状构造,强风化,裂隙发育,破碎;弱风化,裂隙较发育,较破碎;洞顶围岩厚度较薄,洞室稳定性较差。围岩级别为V级。

西院子隧道采用中导洞半段面法施工,隧道横断面与施工顺序见图1。

①现行中心导坑开挖、临时喷射混凝土;②模筑混凝土中隔墙;③现行单洞上部开挖、初期支护;④现行单洞下部开挖;⑤后行单洞上部开挖、初期支护;⑥后行单洞下部开挖;

2 监控量测项目、要求及测点布置

2.1 监控量测项目及测点布置

为了确保隧道施工的顺利进行,并较为准确的掌握施工过程中围岩的稳定状态、检测各项支护手段的效果,对西院子隧道施工过程进行了监控量测,其监控量测项目见表1。

隧道围岩变形是围岩力学形态变化最直接的表现,支护系统的破坏和围岩的坍塌都是围岩变形发展到一定限度的必然结果,因此周边位置量测是监控隧道围岩变形的重要项目,量测断面测线布置见图2。通过量测结果的分析可以正确判断围岩应力的发展趋势、围岩稳定性及最大变化速率、最终位移量、支护参数的合理性及他们之间的相互关系,再辅以其他观测方法可为数据分析处理和信息反馈提供可靠的第一手资料。

2.2 现场量测要求

初期支护施做2 h后及埋设测设点,进行第一次量测数据采集。测试前检查量测设备是否完好,如发生故障应及时修理或更换;确认测点是否松动或人为破坏,只有测点状态良好时方可进行测试工作。测试中按各项量测操作规程安装好仪器仪表,每个测点一般测读3个数据;3次读数相差不大时,取算术平均值作为观测值。若读数相差过大应检查仪器仪表安装是否正确、测点是否松动,当确认无误后再按上述监控量测要求进行复测。每次测试都要做好原始数据记录,并记录掘进里程、支护施工情况及环境温度等,保持原始记录的正确性。量测数据应在现场进行粗略计算,若发现变位较大时,应及时通知现场施工负责人,以便采取相应的处理措施。检测完毕后检查仪器仪表,做好养护、保管工作,及时进行资料整理,监控量测资料必须认真整理和审核。

3 采用的仪器设备和监测方法

地表变形量测、拱顶下沉量测采用莱卡公司的NA2型精密水准仪,仪器精度0.1 mm;隧道周边收敛量测采用JSS30A型数显收敛计,仪器精度0.01 mm;掌子面、洞壁围岩和支护状况观察采用目测观察。

围岩稳定评价标准:根据《锚杆喷射混凝土技术规范》(GBJ 86—85)的规定,收敛速率为0.1～0.2 mm/d,拱顶下沉速率为0.07～0.15 mm/d作为围岩稳定的标志之一,量测频率见表2。

说明:表中的L是指量测断面距开挖面的距离,D为隧道开挖的最大跨度。

4 监测结果及分析

4.1 地质和支护状况观察

开挖后掌子面暴露的地质情况是最真实、最正确的地质情况,是指导施工的最有用的信息之一。对开挖面附近的初期支护状态进行观察和描述,是直接判断隧道围岩的稳定性和支护参数合理性的重要手段。在隧道施工过程中,监测人员认真分析地质条件的变化,对每一循环作业的地质情况进行详细的记录,并分析对掌子面附近的节理的变化情况,为下一循环作业提供了详实的第一手资料。西院子隧道围岩地质情况较好,并未出现软弱夹层,施工顺利。

4.2 拱顶下沉量测

拱顶位置量测的测点是用风枪打眼埋设好固定杆,并在外露杆头设挂钩。测点的大小要适中,如过小,测量时不易找到;如过大,爆破时,易被打坏。支护结构施工时,注意保护测点,一旦发现测点被掩埋,要尽快重新设置,以保证数据不中断。

由于篇幅所限,本文采用右线RK148+570断面为分析对象。

在图3中发现截至2007年10月10日量测断面拱顶沉降量已小于0.07 mm/d。

4.3 周边位移量测分析

隧道周边收敛是指隧道周边相对方向两个固定点连续方向上的相对位移值,它是隧道开挖索引成的围岩变形最直观的表现。

在图4中隧道周边位移收敛曲线与图3拱顶下沉曲线是相互对应的。从图4中可以看出收敛值已小于0.1 mm/d。由拱顶下沉结果和周边位移收敛结果分析可知该洞段以稳定。初期支护表层较平顺,钢架无明显出露,未发现喷层剥落现象。初期支护稳定。

4.4 地表沉降观测

通常情况下,浅埋隧道的拱顶下沉及地表下沉是判断围岩是否稳定的重要标志。拱顶下沉会上传至地表,地表下沉点的测量值一般比拱顶的下沉值要小,而且滞后于拱顶下沉一段时间。但当隧道埋深很浅、围岩又破碎时,地表沉降值接近拱顶下沉值而形成整体下沉。

该项检测的目的是为了掌握隧道进口及冲沟浅埋地段因隧道开挖引起的地表下沉情况,在西院子隧道施工中,共埋设了两个断面在隧道施工中的不同阶段发挥了重要作用。第Ⅰ断面累计最大沉降量43.19 mm,第Ⅱ断面累计最大沉降量42.80 mm,最大沉降量均出现在右洞偏中墙一点。

本文选择隧道进口K148+530(Ⅴ级)断面进行分析,图5 是隧道各测点位置示意图,图6为图5对应各测点的沉降量。通过测试结果来看,该断面地表稳定。

5 结束语

通过现场监控量测,收集反映施工过程中围岩的动态信息,据此判定隧道围岩的稳定状态,对施工中可能出现的事故和险情进行预报,以便及时采取措施,防患于未然;判定初期支护稳定性,据此确定二次衬砌合理的施作时间;为设计的优化变更提供依据。

摘要：在商州至漫川关高速公路西院子隧道施工中,通过现场围岩监控量测,及时掌握围岩和支护在施工中的力学动态及稳定程度,为评价和修改初期支护参数、力学分析及二次衬砌施做时间提供信息依据。为确保隧道施工顺利进行,保证施工安全,必须认真做好隧道围岩监控量测。

隧道测量及监控量测 篇4

关键词：隧道施工监控量测,回归分析法,应用研究

1 围岩变形量测

1.1 量测项目及方法

1.1.1 地质和支护状况观察。

观察目的主要包括:(1)预测开挖面前方的地质条件;(2)为判断围岩、隧道的稳定性提供地质依据;(3)根据喷层表面状态及锚杆的工作状态,分析支护结构的可靠程度。

1.1.2 收敛位移量测。

量测目的主要包括:(1)周边位移是是隧道围岩应力状态变化的最直观反映,量测周边位移可判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息;(2)根据变位速度判断隧道围岩的稳定程度为二次衬砌提供合理的支护时机;(3)指导现场设计与施工。

1.1.3 地表下沉。

位于Ⅰ~Ⅲ类围岩中且覆盖层厚度小于40m的隧道,应进行地表沉降量测。在预计破裂面以外3~4倍洞径处设置水准点,作为各观测点高程测量的基准,从而计算出各观测点的下沉量。

拱顶下沉与水平收敛量测平均30m布置1个观测断面,根据围岩类型可作如下调整。Ⅳ类及以上围岩不大于40m;Ⅲ类围岩不大于25m;Ⅱ类围岩小于20m。各测点在避免爆破作业破坏测点的前提下,尽可能靠近工作面埋设。

根据设计要求,白龙江立节隧道的监控量测项目主要为:(1)拱顶下沉。(2)净空收敛。

1.2 量测频率

量测频率按照规范的要求进行,确保采集数据的可靠性、准确性、科学性,如表1。位移量测的终止日期,一般在位移值基本稳定后再以1次/2日的频率量测1~2周左右。位移长期不能稳定的,量测要继续到1mm/月为止。

1.3 量测断面布置

根据本工程要求,对一般地段在量测时,按

10m左右的间距进行布点量测,对断层地带、千枚岩地层段按5m左右的间距布点量测。

1.4 测点布置

一般情况下,量测断面布置原则上应设在地质特征有代表性的地段。净空变化量测和拱顶下沉量测,应在同一断面上进行。新测点布置时距开挖面应小于1~2m。第一次量测的时间应在上次爆破后24h内,并在下次爆破之前进行。每一个量测断面内布置三个测点。

2 工程实例

立节水电站位于白龙江干流甘肃甘南舟曲县立节乡上游3km处,为白龙江干流尼什峡至沙川坝河段梯级水电规划调整的第十级电站。工程枢纽由泄洪冲沙阀(兼导流明渠)、河床溢流坝、砼重力副坝、电站进水口、引水隧洞、调压井、压力管道、发电厂房及开关站等建筑物构成。我单位施工的引水隧洞沿白龙江左岸布置,为有压引水隧洞,全长2039.18m,为圆形断面,支护形式采用钢筋混凝土全断面衬砌,衬砌洞径为8.0m,开挖洞径9.0m。引水隧洞穿越绢英千枚岩、灰岩、灰质千枚岩三种岩性,以不稳定的Ⅳ类和极不稳定的Ⅴ类为主,该区域内褶曲和断裂构造均较发育、节理较发育、地下水丰富。尤其是隧道穿越的断层带,主要由断层泥砾和碎裂千枚岩组成、松散破碎、风化严重,岭脊段还存在志留系千枚岩夹板岩地层和断层,地质条件和水文条件存在着不确定性和复杂性,有必要进行动态的设计和施工。在施工中我们对立节隧道的施工进行了全过程的围岩监测工作,通过利用隧道施工动态管理系统对监测数据进行处理,在量测数据中选取了比较典型的引0+080和引2+010两个断面周边收敛位移为例进行数据回归分析,及时快速地反馈分析结果到施工和设计中,保证了施工的安全顺利进行。

3 监测数据分析

量测数据很多,本文从众多的量测数据中选取了比较典型的引0+080和引2+010两个断面周边收敛位移为例进行数据回归分析。该两断面周边收敛位移监控量测结果见表2。

在现场测试与工程试验中,两个变量之间多数不是线性关系,而是某种曲线关系,在这类问题的回归分析中,包括一元线性回归分析和可以化为一元线性回归分析的曲线回归分析两种情况。

对可化为一元线性回归的曲线回归问题,可按下述步骤进行:

3.1 选择能代表两变量与之间内在关系的函数类型

主要是从散点图的分布特征、变化特点———是否具有收敛性等特点,进行选择。在具体的工程应用中不能单纯依靠理论上的推导,还要借鉴以往的经验,才能选出满意的函数类型。

3.2 求出两变量与相关函数中的未知参数

欲求非线性函数关系中的未知参数,首先是通过把非线性的函数关系变换成线性函数关系,然后再按线性函数求未知参数的方法求出未知参数,再由参数变换式求得选定的曲线函数的未知参数,从而得到曲线函数回归方程。

3.3 经过剩余标准差分析,感到精度不够理想时,则可另选一种曲线函数

按照上述步骤再进行重分析。

若令被测物理量(如位移)为y,观测时间为x,我们设法找出一直线函数式来表示两个变量y与x的关系,即

这条直线称为y对x的回归线。实测数据散点一般都不在一条直线上,要使选择的直线与实际散点相差最小、最具代表性,需要用最小二乘法原理来判别。若自变量x取某个值xi时,对应的实测值y为yi,而用回归计算所得的y值为yi^,则:yi^=a+bxi。

对于y对x的回归方程,若用xi,yi(i=1,2,……,n)来表示n组量测数据,可用许多直线方程代表xi,yi的关系,从中总可以找出一条最佳的直线y^=a+bxi,使它的全部散点在y方向的总误差q为最小,最有代表性,用最小二乘法原理来判别:使

达到最小的回归线是最好的,Q值极小的条件是分别对a和b求偏导数为零。

将式(3),(4)联立,可解得

式中,Sx2为自变量x的方差,S2xy为协变方差,将式(5)代入式(3),即可得出a的计算表达式。

在实际中,回归线反映与预报实测数据的精度,需要用剩余标准离差S来衡量:

通过计算可得相应的回归曲线方程、极限值和偏差,分别叙述如下。

拱顶下沉曲线回归方程:

曲线极限值169.40,偏差8.62。

周边收敛曲线回归方程:

曲线极限值600.87,偏差4.91。

引0+080断面拱顶下沉值越来越小,曲线逐渐趋于平缓,表明围岩逐步趋于稳定。回归曲线方程偏差较小,说明回归线的精度满足需要,极限值为169.40mm,符合规范要求,可按正常程序进行施工。引2+010断面围岩仍然不稳定,回归方程偏差较小,表明回归线符合精度要求,但极限值达600.87mm,超过允许值,为保证安全,施工中我单位对该断面进行了支护和必要的处理。

4 结语

隧道现场监控量测是实现隧道信息化施工的前提,以及保证新奥法安全施工、提高经济效益的重要条件,隧道的监控量测是当今隧道建设,尤其是工程地质条件复杂的地区必不可少的一项工作。文中根据立节隧道引0+080、引2+010断面的监测数据,对围岩周边收敛进行回归分析,预测围岩稳定性,为施工设计提供了必要的反馈信息,保证了隧道安全,亦可作为其它工程施工与设计的参考。

参考文献

[1]张铁柱,刘建彪.监控量测在大官市隧道中的应用[J].云南交通科技,2001,17(6):57-62.

[2]冯卫星.铁路隧道设计[M].成都:西南交通大学出版社,1998.

[3]赵玉光.地下工程开挖与支护安全监控量测及地质灾害动态预测与防治[J].中国地质灾害与防治学报,2001,12(3):36-41.

隧道测量及监控量测 篇5

1 浅埋隧道软弱围岩管棚超前支护分析

1.1 超前支护体系及其必要性分析

1.1.1 超前支护体系分析

超前支护体系主要包括以下几种:管棚、超前锚杆、小导管超前注浆、深孔注浆以及地表注浆等。另外, 超前支护一般适用于隧道围岩的自稳性较低的情况, 通过采取超前支护, 可以有效的避免出现坍方。

由于部分隧道属于软弱破碎地质, 即使可以通过采用深孔注浆起到止水固结的作用。然而, 此种方法仅能起到一部分范围固结的作用, 而超前支护体系通过超前锚杆或超前小导管, 在开挖隧道之前以钻孔排水的防水进行排水降压, 防止地下水压过大而影响隧道施工工程的质量。另外, 通过超前支护的方式, 其钻孔深度一般都大于注浆的范围, 可以有效的提高隧道施工工程的质量。

1.1.2 浅埋软弱围岩隧道施工时采取超前支护的必要性

(1) 如上所述, 在进行浅埋软弱围岩隧道的施工工作时, 极易出现掌子面失稳及地表下沉的现象。通过采取超前支护及监控量测技术, 并结合相关改善地层、管棚、水平高压旋喷、药液压注及垂直锚杆等措施, 以科学、合理的支护方法增强支撑力, 并防止支护及地表出现下沉的情况。

(2) 采取超前支护对于浅埋软弱围岩隧道施工的作用如下所述:首先, 超前支护方式的支护结构一般类似于一个沿隧道纵方向的梁结构, 可以有效的产生刚性梁效果。其次, 超前支护可以通过在掌子面前方形成壳结构, 用其刚性及厚度提高隧道掌子面及其周边围岩的稳定性。最后, 通过超前支护中的注浆法, 可以有效的提高隧道围岩的强度, 改善其周边环境。

1.2 超前支护分析

1.2.1 管棚

(1) 管棚的分类及适用范围

管棚主要分为短管棚及长管棚, 它的超前长度一般为5米至30米, 主要适用于隧道围岩非常软弱、破碎, 而且变形量极大的情况。

(2) 管棚施工技术原理及操作分析

管棚的施工原理为在隧道开挖之前在隧道开挖轮廓线的外弧线上放置一个伞形的金属保护棚架。由于该棚架的构造为一系列由一定间距排列的大惯性矩的钢管构成, 可以有效的保护隧道下部地层的开挖工程顺利进行。

管棚的施工操作技术如下:首先, 使用钻机打出一定深度的钻孔。其次, 将所钻的钻孔一并插入于金属钢管之中。最后, 使用注浆机将水泥砂浆或混合浆液压入, 水泥砂浆或混合浆液凝固之后便可以正式进行隧道的开挖工程。

1.2.2 超前锚杆

(1) 超前锚杆的材料

超前锚杆一般主要使用普通的砂浆锚杆或药包锚杆、迈式锚杆, 砂浆锚杆的适用范围较广。

(2) 超前锚杆的作用

另外, 超前锚杆的作用为提前加固, 它可以用于隧道开挖工程施工之前, 通过使用超前锚杆, 可以有效的加固周边环境, 提高隧道的施工质量及施工效率。

1.2.3 小导管超前注浆

(1) 小导管超前注浆的适用范围及作用

小导管超前注浆法一般适用于碎石土及砾石土较多、风化较为严重或节理发育等软弱围岩条件下的隧道工程施工。它只需采用常规小型机械便可以进行施工, 而且可以有效的保证隧道施工过程的安全性。加上小导管超前注浆法的操作简便性、良好的加固止水作用以及超前支护作用, 目前它已广泛应用于稳定各大隧道围岩的稳定性工程中。

(2) 小导管超前注浆的操作分析

小导管超前注浆法一般是通过沿着隧道开挖掌子面上所设计的开挖轮廓线之外0.2m-0.3m处钻孔, 并安装小钢花管进行高压注浆。注浆主要采用水泥及水玻璃作为浆液, 可以有效的加固隧道内的松散围岩, 等浆液达到一定强度后, 便进行隧道工程的开挖。

1.2.4 深孔注浆

(1) 深孔注浆的分类及适用范围

深孔注浆一般主要分为两种方法, 即深孔充填注浆与深孔劈裂注浆。它一般主要适用于断层破碎地带、软弱破碎围岩、地下水极发育, 或极易形成涌水、坍方的隧道工程。

(2) 止浆墙的必要性及具体操作方法

止浆墙可以有效的避免隧道开挖面出现垮坍的现象, 从而提高注浆的质量及隧道施工工程的安全质量。

止浆墙的具体操作方法为:第一, 在隧道开挖面钻孔, 埋设注浆专用孔口管, 并将钢筋网焊接于孔口管处。第二, 将钢筋网网格间距设为30厘米, 再喷射15至20厘米厚的C20级混凝土, 从而形成止浆岩盘。

(3) 注浆作业

注浆所需的材料主要分为三种:第一种主要为无机材料, 其适用范围较广, 主要包括水泥、水泥砂粉、水泥粘土、水泥-水玻璃等无机物。第二种为有机材料, 但有机材料的价格较高, 增加了施工成本。第三种为复合材料, 其操作方法及劳动保护复杂, 而且价格昂贵, 使用性不高。

注浆法一般采取分段累进注浆的方式, 其具体操作方法如下所述:首先, 通过将注浆混合器连接于孔口管上进行试压洗孔, 以便清洗干净孔眼内的石渣。其次, 对其大约注水两三分钟, 确保围岩的空隙通畅;在注浆的过程中应当由专人记录好注浆的时间及注浆量、注浆时的压力变化情况, 还有止浆墙、围岩、支护等的窜浆情况。最后, 在注浆作业结束之后, 必须将注浆部件拆洗, 彻底清洗注浆机, 防止注浆机损坏。

2 浅埋软弱围岩隧道施工监控量测技术

2.1 监控量测的目的和意义

(1) 监控量测通过及时掌握围岩位移和支护变形的动态, 可以科学、合理的安排工序, 以便及时修改支护参数。遇到突发情况时, 可以通过监控量测及时查找=原因, 以便及时采取措施解决问题, 提高隧道施工工程的安全性及经济效益。

(2) 监控量测有利于施工人员熟悉、了解本工程浅埋段围岩压力的基本特征以及支护的效果, 并作为施工资料留存归档, 供日后的工程参考。

2.2浅埋软弱围岩隧道施工监控量测技术分析

浅埋软弱围岩隧道施工的监控量测技术主要应用于隧道施工前阶段及施工中阶段。一方面, 在施工前阶段的监控量测技术主要通过地质调查、直接剪切试验以及现场试验等方法确定隧道围岩的特征, 其中包括鉴定隧道围岩的构造、物理性质等方面。另一方面, 在施工中阶段的监控量测技术主要通过现场监视隧道的施工实际状态, 包括检查超前锚杆的加固效果及松弛范围, 量测坑道周边的位移情况、支护结构的内应力以及支护结构与围岩间的接触应力, 以便及时控制变形情况并采取有效的措施修正, 提高隧道施工工程的质量及安全性。

3 小结

由于浅埋隧道软弱围岩的自承能力较低, 极易导致地层变形, 影响隧道工程的施工质量。因此, 在进行浅埋隧道软弱围岩的施工时, 必须结合超前支护方法以及监控量测技术, 及时采取有效的措施, 提高隧道工程的施工质量及其经济效益。

摘要：本文主要以铁路隧道的软弱围岩管棚超前支护与监控量测技术作为主要研究对象, 其中, 尤其侧重分析超前支护的详细施工技术, 文中深入分析了超前支护中的管棚、超前锚杆、小导管超前注浆、深孔注浆等施工技术, 并阐述了监控量测技术在铁路隧道的施工工程中的应用, 仅供相关工作人员参考。

关键词：隧道,软弱围岩,支护,监控量测技术

参考文献

[1]邓文龙.隧道现场围岩级别判定方法探讨[J].科技资讯, 2010 (11) :120-121.

[2]李德章.复杂环境下超浅埋地下通道施工技术研究[J].安徽建筑工业学院学报:自然科学版, 2011 (02) :221.

[3]中华人民共和国铁道部.铁路车站及枢纽设计规范[M].北京:中国铁道出版社, 2010.

长大隧道监控量测应用 篇6

随着我国公路交通的迅速发展, 公路隧道日益增多, 全国各地先后建成了许多较大规模的公路隧道。通过这些隧道工程实践, 推动了公路隧道工程技术的发展, 如新奥法技术、支护与衬砌技术、超前预支护、防排水技术等, 这些新技术在隧道施工过程中已被广泛采用, 收到了很好的效果。

2 工程概况

桃花源2号隧道位于酉阳县城城北东侧, 穿越牛基坪、木皮盖、小尖山、五指山等山丘, 线间距30m, 右线YK5+832～YK8+498, 总长2666m, 左线ZK5+855～ZK8+490, 总长2635m。隧道最大埋深307m, 为一座上、下行分离的四车道高速公路长隧道。

3 监测依据

施工按照《公路隧道施工技术规范》 (JTJ042-94) (以下简称《规范》) 的有关规定进行隧道周边位移和拱顶下沉以及其它一些必要项目的量测工作。

4 监控量测的主要内容、工艺及方法

隧道施工中的监控量测, 按《规范》规定和图纸要求, 确定必测项目和选测项目。通常情况下必测项目为:洞内外观察、周边位移量测、拱顶下沉量测等;选测项目为:洞口浅埋段地表沉降监测, 围岩与喷层接触压力监测, 钢支撑 (格栅支撑) 内力监测等。

监控量测工作根据图纸要求和隧道的具体情况以及监理工程师的要求选定量测项目和布设测点。

4.1 必测项目

(1) 洞内外观察

工作要求:观察工作面状态、围岩变形、围岩风化变质情况、节理裂隙、断层分布和形态、地下水情况以及喷射混凝土的效果。观察后绘制开挖工作面略图 (地质素描) , 填写工作面状态记录表及围岩类别判定卡。对已施工区段的观察也应每天至少进行一次, 观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状况。

施作方法:由地质工程师采用地质罗盘和目视的手段结合经验进行记录与判断。

(2) 周边位移及拱顶下沉量测

工作要求:量测隧道断面的收敛情况, 包括量测拱顶下沉、净空水平收敛。

根据“规范”第9.2.4条要求, 各类监测断面间距按以下要求布置:

Ⅲ类围岩30～50 m

Ⅳ类围岩20～30 m

V类围岩10～20 m

监测断面设置间隔为:洞口段10m;洞身段30m。隧道左右线共长5301m, 其中洞口200m, 洞身5101m, 洞口监控量测断面数为20个, 洞身监控量测断面数为170个, 断面总数为190个。

各测点应在避免爆破作业破坏测点的前提下, 尽可能靠近工作面埋设, 一般为0.5～2m, 并在下一次爆破循环前获得初始读数。初读数应在开挖后12h内读取, 最迟不得超过24h, 而且在下一循环开挖前, 必须完成初期变形值的读数。

净空水平收敛测线的布置应根据施工方法、地质条件、量测断面所在位置、隧道埋置深度等条件确定。在地质条件良好, 采用全断面开挖方式时, 可设一条水平测线;当采用台阶开挖方式时, 可在拱腰和边墙部位各设一条水平测线。

拱顶下沉量测应与净空水平收敛量测在同一量测断面内进行, 可采用水准仪测定下沉量。当地质条件复杂, 下沉量大或偏压明显时, 除量测拱顶下沉外, 尚应量测拱腰下沉及基底隆起量。

拱顶下沉量测与净空水平收敛量测宜用相同的量测频率, 应从表1中根据变形速度和与开挖工作面距离选择较高的一个量测频率。

注:B表示隧道开挖宽度

施作方法:

根据《规范》的规定, 结合长期监控量测的经验采用的量测方法如下:

(1) 净空水平收敛量测

收敛值是指已知两测点间在某一时间段内距离的改变量。令t1时刻观察值为R1, t2时刻观测值为R2, 则收敛值∆u=R1–R2, 此值除以时间差∆t=t2–t1, 即为收敛速度。前后两次观测时的量测方法相同, 即收敛计悬挂方向相同, 钢带尺张紧力调整过程相同。全断面开挖时, 通过测a线来判断水平收敛情况;下台阶开挖时, 要增测d线, 以确保下台阶施工安全。

(2) 拱顶下沉量测

拱顶下沉量的大小, 根据测线a、b、c的实测值并利用三角形面积公式换算求得, 如下图所示。

拱顶下沉量

式中:——为前次量测A线、B线、C线所得的实测值

——为后次量测A线、B线、C线所得的实测值

每个断面在拱顶上布置3个测点, 分别为3, 6, 7计算公式同于 (1) 、 (2) 、 (3) 。

该方法测量拱顶下沉能使测量精度达到与净空水平收敛相同的水平, 与水准仪的毫米级精度等级相比, 能够更准确的观测微小的变化, 有利于提高分析判断的准确性。

(3) 数据处理和应用

(1) 应及时对现场量测数据绘制时态曲线 (或散点图) 和空间关系曲线。

(2) 当位移-时间曲线趋于平缓时, 应进行数据处理或回归分析, 以推算最终位移和掌握位移变化规律。

(3) 当位移-时间曲线出现反弯点时, 则表明围岩和支护已呈不稳定状态, 此时应密切监视围岩动态并加强支护, 必要时暂停开挖。

(4) 通过散点图可以判断二次衬砌的施作时间。二次衬砌的施作应在满足下列要求时进行:

各测试项目位移速率明显收敛, 围岩基本稳定;已产生的各项位移已达预计总位移的80%～90%;周边位移速率小于0.1～0.2mm/d或拱顶下沉速率小于0.07～0.15mm/d。

(5) 当位移速率无明显下降, 而此时实测位移值已接近表列数值, 或者喷层表面出现明显裂缝时, 应立即采取补强措施, 并调整原支护设计参数或开挖方法。

(4) 测点埋设要求

每个断面五个测点应一次布设完毕, 各测点应尽可能布置在同一断面, 弯钩宜短。测点D、E、F、G伸出围岩15cm左右, 弯钩水平朝向洞口方向;测点A、B、C伸出围岩拱顶20cm, 弯钩竖直朝向洞口方向。埋设完毕后, 施工单位在埋设的测点处以红漆标识, 以便量测组人员识辨和施工人员的保护。

4.2 选测项目

根据各隧道的实际情况, 隧道选测项目包括洞口浅埋段地表沉降监测、围岩与喷层接触压力监测和钢支撑 (格栅支撑) 内力监测等。结合各隧道的具体地质情况和施工设计, 选测项目监测断面数为暂定数。

结语

监控量测作为新奥法的三大核心之一, 可为评价施工方法的可行性、设计参数的合理性以及了解围岩及支护结构的受力和变形特性等提供准确及时的数据, 对确定隧道二次衬砌的施作时间具有重要意义, 因此, 它是保障隧道建设成功的关键因素。

浅谈铁路隧道监控量测 篇7

1 量测依据

在施工过程中, 以量测资料为基础及时修正支护参数, 使支护参数与地层相适应并充分发挥围岩的自承能力, 使围岩与支护体系达到最佳受力状态。按《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》 (TB 10108-2002) 和《铁路隧道监控量侧技术规程》 (TB 10121-2007) 要求进行监控量测设计, 要求隧道施工进行信息化动态管理, 达到确保工程质量和进度, 合理控制投资的目的。为保证量测精度及数据的可靠性, 应优先采用无尺量测技术[1,2]。

2 量测项目

以洞内外观察、水平收敛量测、拱顶下沉量测为必测项目, 其他特殊地段可根据实际情况进行。洞外应在进口浅埋段及出口既有线的附近布置测点, 进行地表下沉量测。

3 量测断面布置

Ⅴ级围岩量测断面间距10m, Ⅳ级围岩量测断面间距20～30m, Ⅲ级围岩量测断面间距50m。每个量测断面各布置拱顶下沉测点和一条水平净空收敛量测基线台阶法开挖时在拱脚以上应加测一条) 。

4 量测频率

1) 洞内观察分为开挖工作面观察和初期支护状况观察两部分。开挖工作面观察应在每次开挖后进行, 地质情况基本无变化时, 可每天进行一次。对初期支护的观察也应每天至少进行一次, 观察内容包括喷射混凝土, 锚杆, 钢架的状况。洞外观察包括边仰坡稳定, 地表水渗透等观察。

2) 净空水平收敛量测和拱顶下沉量测采用相同的量测频率。实际量测频率应从量测频率表中根据变形速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率。围岩压力量测, 开始时应和相近断面的变形量测频率相同, 当量测值变化不大时, 可降低频率, 从每周一次到每月一次, 直到无变化为止, 见表1。

5 量测资料的应用原则及数据处理

5.1 量测资料的应用原则

绘制位移及位移速度随时间的变化曲线、位移及位移速度与开挖工作面距离的关系曲线。变形管理等级见表2。

观察及量测发现异常时, 应及时修改支护参数.一般正常状态须同时满足以下条件

1) 喷射混凝土表面无裂缝或仅有少量微裂缝;

注:U———实测位移值;U 0———最大允许位移值。

2) 位移速度除在最初1～2天允许有加速外, 应迅速减少。

二次衬砌施作时间应满足《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》 (TB 10108-2002) 和《铁路隧道监控量侧技术规程》 (TB 10121-2007) 的相关要求。

5.2 量测数据的处理、分析

现场量测数据中存在偶然误差, 具有一定的离散性, 故量测数据在时间散点图上下波动, 难于找出规律。为检验量测结果的可靠性, 了解围岩应力状态、变形规律和稳定性程度, 故应对量测数据进行回归分析。位移-时间曲线最能直接明确的反映围岩和支护衬砌受力状态随时间的变化情况, 通常选用下面三种非线性函数中精度最高者进行回归分析, 观测数据不宜少于25个。

1) 对数函数

u=Alg (1+t) , u=A+B/lg (1+t) ;

2) 指数函数u=Ae-B/t, u=A (1-e-B/t) ;

3) 双曲线函数

u=t/ (A+Bt) , u=A{1-[1/ (1+Bt) ]2};

其中, 对数函数用于软弱围岩隧道开挖后初期变形进行回归分析, 可取得较高的回归精度。但是, 对数函数随t的增加而发散, 因此不能用该函数预估围岩变形的最终值。而指数函数可用来预估围岩变形的最终值 (当t※∝, u∝=A) , 但该函数的曲线在开始部分有拐点, 这与实测数据变化规律不符。当对长期观测B值很小时, 则拐点的影响不大, 可取的较好的结果, 双曲线函数可预计最终位移值, u∝=1/B。

将量测数据进行处理与回归分析后, 绘出位移-时间曲线, 配合地质、施工各方面的信息, 再与由经验和理论所建立的标准进行比较, 对于设计所确定的结构形式、支护衬砌设计参数、预留变形量、施工方法和工艺及各工序施作时间等进行检验, 若与原设计指标基本相符, 则可继续施工, 若差别过大, 应立即修改设计 (加强或减弱支护衬砌) , 改变施工方法, 调整作业时间, 以求安全可靠, 经济合理[3]。

5.3围岩稳定性的判断

5.3.1 位移量

隧道施工时, 围岩和支护实测位移值若超过某一临界值, 则表示围岩不稳定, 需加强支护衬砌。由于影响围岩变形的因素很多, 工程实践中, 宜通过试验确定。

5.3.2 位移速度

开挖通过量测断面时位移速度最大, 以后逐渐降低。当拱脚水平相对净空位移速度大于20mm/d时需要特殊支护, 否则围岩可能失稳;当变化速度大于10～20mm/d时, 表示围岩处于急剧变形状态;当变化速度小于0.2mm/d时, 认为围岩达到基本稳定。

5.3.3 位移加速度 (根据位移时态曲线的形态来判别)

围岩变形曲线, 如图1所示。可分为3个区段。

1) 基本稳定区:当围岩位移速率不断下降, 位移加速度为负值 (d2u/dt2<0) , 称为一次蠕变区, 围岩趋于稳定, 支护是安全的。

2) 过渡区:当围岩位移速率保持不变, 位移加速度为零 (d2u/dt2=0) , 称为二次蠕变区, 围岩不稳定, 应调整施工程序和加强支护系统的刚度与强度。

3) 破坏区:当围岩位移速率不断上升, 位移加速度为正值 (d2u/dt2>0) , 称为三次蠕变区, 曲线出现反弯点, 围岩达到危险状态, 必须立即停止掘进。

6 结语

监控量测是新奥法设计和施工中不可或缺的部分, 特别是在施工阶段。做好监控量测的意义重大, 可以根据现场监控量的数据及分析结果做出判断, 对隧道支护措施等进行及时调整, 确保隧道建设安全顺利的进行

参考文献

[1]吴建兵.大断面土质隧道塌方处理及预防[J].土工基础, 2003, 17 (1) :28-30.

[2]孙志军, 吕振绘, 王义海.地下工程的事故分类及防治措施[J].建筑设计管理, 2009, 26 (5) :55-57.

新凉风垭隧道监控量测技术 篇8

新凉风垭隧道为渝黔铁路控制性工程, 位于贵州省桐梓县境内。起止里程DK149+846~DK157+464, 全长7618 m为铁路双线隧道, 隧道最大埋深560 m。隧址区主要不良地质为断层、岩溶、顺层、煤层瓦斯、岩爆和下穿水库、溪沟和高速公路等, 为I级高风险隧道。

2 监控量测的目的和作用

2.1 监控量测的目的

监控量测是隧道施工过程中, 对围岩和支护系统的稳定状态进行监测, 为初期支护和二次衬砌的参数调整提供依据, 把量测的数据经整理和分析得到的信息及时反馈到设计和施工中, 进一步优化设计和施工方案, 以达到安全、经济、快速的目的, 围岩量测是施工管理中的一个重要环节, 同时也是施工安全和质量的保障。

2.2 监控量测的作用

通过监控量测可以了解围岩、支护变形情况, 以便及时调整和修正支护参数, 保证围岩稳定和施工安全。提供判断围岩和支护系统基本稳定的依据, 确定二次衬砌的施作时间。依据监控量测资料采取相应措施, 在保证施工安全的前提下加快施工进度。

3 监控量测技术

隧道监控量测按《铁路隧道监控量测技术规程》 (TB10121-2007) 的规定建立等级管理、信息反馈和报告制度。施工期间开展监控量测, 将监控量测作为关键工序列入现场组织, 并对支护体系的稳定性进行判别。

3.1 监控量测项目

以洞内外观察、水平收敛量测、拱顶下沉量测为必测项目, 为日常施工管理提供有关数据资料。洞外在洞口浅埋段及洞浅埋段布置测点进行地表下沉量测。隧道施工在临近F凉12, F凉13时, 需对凉风垭水库水位、洞内水量进行监测, 并对所测数据进行洞内水与水库水变化关联性的分析。隧道施工茅口组灰岩段时, 需对凉风垭车站岩溶泉水量、水位、洞内水进行检测, 并对所测数据进行洞内水与岩溶泉水变化关联性的分析。

3.2 监控量测断面及测点布置原则

浅埋隧道地表沉降观测点应在隧道开挖前布设。地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。地表沉降测点纵向间距见表1。表1中Ho为隧道埋深, B为隧道最大开挖宽度。

地表下沉测点横向间距为2~5 m, 在隧道中线附近测点应该适当加密, 隧道中线两侧量测范围应≥H0+B, 地表有控制性建筑物时, 应该适当加宽。洞顶地表下沉量测断面布置见图1。

不同断面的测点应布置在相同部位, 测点应尽量对称布置, 以便数据的相互验证。

拱顶下沉测点原则上设置在拱顶轴线附近。当隧道跨度较大时, 应结合施工方法在拱部增设测点。

监控量测断面间距按表2的要求布置, 净空变化量测测线数按表3要求布置。拱顶下沉及净空变化量测的测线布置见图2。Ⅱ级围岩视具体情况确定间距。

3.3 新凉风垭隧道监控量测方案

(1) 隧道在DK149+922~+980里程下穿渝黔高速公路段, 开展地表沉降观测, 观测点应在隧道开挖前布设, 并与洞内观测点布置在同一断面里程, 布点观察断面≥4个。

(2) 隧道进、出口洞口段的地表沉降、拱顶下沉、净空变化进行监控量测, 且地表沉降、拱顶下沉、净空变化必须在同一里程断面上。

(3) 隧洞于DK156+452~DK156+565里程段属于浅埋段, 需对地表进行沉降监测。

(4) 隧洞在DK153+246~DK153+590下穿凉风垭水库, 且该段里程有正断层发育, 易形成突水, 涌水现象。需对水库水平面及坝身进行监测。

(5) 由于本隧道地层地质比较复杂, 发育有多条断层, 地表有多处泉点分布, 说明地下水位面埋深较浅, 隧道开挖过程中易形成突水、突泥现象, 需要对泉点的流量进行监测, 以判断地下水的渗透情况。

(6) 洞内观察分为开挖工作面观察和支护表面状况观察两部分。开挖工作面观察在每次开挖后进行, 地质情况基本无变化时, 可每天进行一次。对支护的观察也应每天至少进行一次, 观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的表面外观状况等。

(7) 根据新凉风垭隧道围岩级别划分, 制订监控量测测点 (测线) 布置实施计划, 总体规划。视现场施工实际及设计变更情况, 可酌情增减观测断面。

3.4 监控量测频率

净空水平收敛量测和拱顶下沉量测采用相同的量测频率, 量测频率见表4。地表下沉量测频率应与拱顶下沉和净空变化的量测频率相同。

3.5 监控量测方法及要求

监控量测方法与要求见表5。为确保量测精度和加快量测速度, 拟在隧道拱顶下沉和水平收敛量测中采用无接触围岩量测技术。表4中B为隧道开挖宽度。实际量测频率从表4中根据变形速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率。

量测原理, 无接触法围岩稳定性量测系统分为数据采集和数据处理两部分。数据采集由全自动测量软件控制仪器自动完成量测全过程, 数据采集完成后直接导入计算机利用数据处理软件对数据进行平差、成图、回归分析、曲线拟合等处理, 最终得到围岩收敛的准确报告, 以图形和表格形式打印出来。

(1) 洞内测点的制作及埋设。采用直径20 mm螺纹钢筋端部焊接直径6 mm的钢筋挂钩, 挂钩必须制作成闭合三角形。测点用快凝水泥或锚固剂与围岩锚固稳定, 埋入围岩深度≥200mm, 若围岩破碎松软, 应适当增加测点埋入深度。如图3所示。

(2) 地表观测点的埋设。地表观测点的埋设见图4。地表沉降点埋设宜与洞内观测点位置对应, 地表观测点横向埋设时沿斜井中心线向两侧埋设。横向每排点位埋设7个观测点。点位横向间距为2~5 m, 纵向间距10~20 m。点位采用直径16 mm圆钢制作。竖向钢筋端头应制作成球形, 顶端锯成“十”字线, 线深≥1 mm, 线宽不能超过1.5 mm。竖向钢筋长度为250 mm, 下部50 mm处焊接长度100 mm的横向钢筋。

4 结论

由于新凉风垭隧道瓦斯突出的特殊性和隧道围岩的不确定性, 通过隧道围岩动态和支护结构的现场监控量测获得的数据分析并判断变形趋势, 及时确定施工工序和时间, 调整施工支护参数, 有效保证工程施工质量和安全。该隧道揭煤门施工过程中, 其中4次为瓦斯突出煤层揭煤门施工, 在通过增加观测点密度和观测频率, 及时反馈围岩变化动态, 为隧道施工提供安全保障, 有效的避免瓦斯隧道揭煤门施工出现瓦斯安全灾害, 为将来类似高风险隧道施工提供可靠参考。

参考文献

[1]TB 10121-2007, 铁路隧道监控量测技术规程[S].

[2]TB 10204-2002, 铁路隧道施工规范[S].

[3]TB 10120-2002, 铁路瓦斯隧道技术规范[S].