1、高速公路隧道监控量测技术高速公路隧道监控量测技术编制人： 高速公路项目经理部201 年 月 日摘要：*高速公路是我公司的重点项目，总长14.5公里，其中隧道总长3257米，其中V级围岩1500米，占了隧道总长度的1/3左右，五座隧道进出口均以级围岩为主，隧道进口段洞顶及洞身围岩为厚层残坡积土层及强风化泥岩层，呈松散状结构，无自稳能力。处理不当会出现大坍塌，总体稳定性差，为了保证隧道施工的安全和顺利进行，掌握围岩和支护的动态信息；使隧道结构既安全，满足其使用要求，又经济合理；在不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求的地段或业主及监控的地段设置监控量测断面，进行全面、系统的监控量测，以指导现场施工
2、。一、监控量测目的及依据1.1监控量测目的（1）掌握隧道施工不同工况下围岩动态，并及时对其围岩稳定性做出评价；（2）通过对围岩和支护的变位、应力测量，修改支护系统设计；（3）及时地为调整、修改设计和施工方法等提供科学参考依据，能有效地避免塌方等工程事故； （4）积累资料，为以后的类似工程设计、施工提供经验。 监测在信息化设计施工中的作用如图1-1所示。1.2工程监测的必要性 作为开挖对象，土体特性非常复杂，解析上的诸多假定是在所难免的，因此解析的结构只能作为一个初期的预测，而并非对环境的掌握。与解析相对性，监测具有相对准确地把握土体自身的动态（应力、变形、应变等）的特性。在解析结果的基础上对照
3、监测结果，及时修正设计，实现信息化施工。 如前所述，工程施工中的现场监测是其施工过程中必不可少的内容之一。而且各种施工开挖方法对偶土体和支护结构的受力以及周边的环境有较大的影响。尤其是不良地质现象如果不及时发现和处理，很可能发展成重大施工事故。为使施工满足安全性和经济性。1.3监测方案制定的原则 根据隧道的工程地质和水位地质条件，结合我公司在以往隧道监测中积累的经验，编制本监测方案遵循以下原则： （1）监测方案以安全监测为目的，根据工程特点确定监测对象和主要监测指标。 （2）根据监测对象的重要性确定监测规模和内容、监测项目和测点布置，较全面地反映围岩的实际工作状态。 （3）采用先进、可靠的监测
4、仪器和设备，设计先进的监测系统。 （4）为确保提资料供可靠、连续的监测，各监测项目间相互校验，以便数值计算、故障分析和状态研究。 （5）在满足工程安全的前提下，尽量减少对工程施工的交叉干扰影响。 （6）按照国家现行的有关规定、规范及招标文件要求编制监测方案。1.4编制主要依据(1)公路隧道施工技术规范（JTJ042-94）(2)公路隧道设计规范（JTG D70-2004） (3)工程测量规范（GB50026-93） (4)*高速公路三明段下湖口隧道监控量测及技术服务项目施工文件 (5)*高速公路三名段下湖口隧道设计文件 (6)*高速公路三明段下湖口隧道施工组织设计文件 (7)闽高路工（2006
5、）90号文（关于加强隧道监控量测工作的紧急通知） (8)其他公路工程建设相关规范、标准、资料。二.监测项目实施方案根据招标文件、设计文件、施工组织设计文件的要求，结合我们以前在类似工程中总结的监测经验，在本隧道中开展如下监测项目：（1） 洞内外观测（2） 地表下沉监测（3） 拱顶沉降监测（4） 周边收殓量测（5） 围岩体内位移监测（6） 锚杆轴力监测（7） 锚杆长度及砂浆饱和度检测（8） 锚杆拉拔力测试（抽检）（9） 二衬应变监测（10） 钢支撑内力监测（11） 围岩与初期支护间的压力监测（12） 初期支护与二衬之间的压力监测各监测项目的具体监测方法如下：2.1洞内观察2.1.1观测内容（1）
6、对开挖后没有支护的围岩：1）岩质种类和分布状态，近界面位置的状态；2）岩性特性：岩石的颜色、成分、结构、构造；3）地层时代归属及产状.4）节理性质、组数、间距、规模、节理裂隙的发育程度和方向性，断面状态特性，充填物的类型和产状等；5)断层的性质，产状，破碎带宽度、特性；6）地下水类型，涌水量大小，涌水压力，湿度等；7）开挖工作面的稳定状态，顶板有无剥落现象；（2）开挖后已支护段1）初期支护完成后对喷层表面的观测及裂隙状况的描述和记录；2)有无锚杆被拉脱或垫板陷入围岩内部的现象；3)喷混凝土是否产生裂隙或剥离，要特别注意喷混凝土是否发生剪切破坏；4）有无锚杆和喷混凝土施工质量问题；5)钢架有无被
7、压弯现象；6）是否有底鼓现象。（3）洞外观察主要是了解洞口、洞身和浅埋段的地表变形、开裂情况。2.1.2观察目的通过对洞内外观察，以达到：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；4) 掌握地表变形变位及开裂等情况。2.1.3观测方法每次爆破开挖后，利用地质素描、照相或摄像技术将观测到的有关情况和现象进行详细记录，观测中，如发现异常现象，要详细记录发现的时间、具体的里程位置以及对异常情况的描述。2.1.4测试仪器地质罗盘仪，地质锤，放大镜，数码照相机或摄像机2.1.5监测频率每次开挖后及初期支护后及时进
8、行观察，暂定平均按每2m一个断面观察成果。2.2隧道周边收殓监测2.2.1监测内容隧道周边收殓监测，是监测隧道内壁两点连线方向的相对位移或监测点的绝对位移量。2.2.2监测目的对隧道周边进行收殓观测，主要有以下目的：1） 周边位移是隧道围岩应力状态变化的最直观反映，监测周边位移可为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息，以确定初期支护的安全性；2） 根据变位速度、变位加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） 判断初期支护设计与施工方法选取的合理性，用以知道设计和施工。2.2.3监测方法在隧道内设置监控量测断面，每个断面分别在侧墙和拱顶设置测点，利用收殓计，采用一根在重锤作用
9、下被拉紧的普通钢尺作为传递位移的媒介，通过百分表测读隧道周边某两点相对位移的变化。测点应在距开挖面2m的范围内尽快安设，在爆破后24h内或下一次爆破前测读初期读数。2.2.4测试仪器隧道收殓仪2.2.5监测精度监测的最小精度1.0mm。2.2.6测点布置本隧道平均63米布设一个监测断面，每监测断面设置不少于4条测线。其中V级围岩15米做一次检测，测线点分别布置在拱顶及两侧。如图2-1所示2.2.7水平收殓警戒值根据公路隧道设计规范（JTG D70-2004）锚喷衬砌和复合式衬砌初期支护的允许洞周水平相对收殓值如表2-1所示。表2-1允许洞周水平相对收殓值（%）围岩级别埋深（m）50503005
10、003010.10.30.20.50.41.20.150.50.41.20.82.00.20.80.61.61.03.0注：1)水平相对收殓值系指收殓位移累计值与两测点间距离之比；2）硬质围岩隧道取表中较小值，软质围岩的隧道取表中较大值；3）本表所列数值，可在施工过程中通过实测和资料积累作适当修正；4）拱定下沉允许值，一般按本表数值的0.51.0倍采用；5）VI、II、I级围岩可按工程类比初步选定允许值范围。2.2.8监测频率本隧道拱顶沉降和周边收殓监测按表2-2所列频率进行。表2-2隧道收殓位移和拱顶下沉监测位移速度（mm/d）距工作面距离频度备注10（01）D12次/1天注：D为隧道宽度5
11、10（12）D1次/1天51（25）D1次/2天15D1次/1周注：1）从不同测线得到的位移速度不同，监测频率应按速度高的取值；2）若根据位移速度和据工作面距离两项指标分别选取的频率不同，则从中取高值；3）后期监测时，间隔时间可加大到几个月或半年监测一次。2.3隧道拱顶下沉监测2.3.1监测内容拱顶下沉监测，是指对隧道拱顶的实际下沉位移值进行监测，是相对于不动点的绝对位移。2.3.2监测方法在隧道内设置监测断面，在隧道内设置监测断面，在隧道拱顶设置测点，安设隧道拱部监测测点，将钢尺或收殓计挂在作为隧道拱部测点上作为标尺，后视点可设在稳定的部位，用水平仪观测。测点应在距开挖面2m的范围内尽快安设
12、，并应保证爆破后24h内或下一次爆破前测读初次读数。2.3.3测试仪器精密水准仪、钢尺等仪器。2.3.4监测精度监测的最小精度1.0mm.2.3.5测点布置本隧道平均15米布设一个监测断面，和隧道周边收殓布设于同一断面上。每监测断面设置在拱顶处设置监测测点。如图2-1所示。2.3.6拱顶沉降警戒值根据隧道埋深及围岩类别确定拱顶沉降控制值，按表2-1要求读取。2.3.7监测频率按表2-2所列频率进行。2.4围岩体内位移监测2.4.1监测内容在隧道围岩内钻孔，在孔内安设测试元件，监测沿钻孔不同深度岩层的位移值。2.4.2监测目的对隧道内部位移进行观测，主要有以下目的：1） 确定围岩位移随深度变化曲
13、线；2） 找出围岩的移动范围，深入研究支架与围岩相互作用的关系；3） 判断开挖后的松动区、强度下降区以及弹性区的范围；2.4.3测量方案 沿隧道周边布置钻孔，在孔内埋设多点位移计，使各测点与钻孔壁紧密结合，岩层移动时带动测点一起移动，监测各测点钢带在孔口的读数。假定最远测点布置在稳定围岩内，进而可以求出各测点相对于最远测点的位移值。当最远测点的埋设深度愈大，本身受开挖的影响愈小，所测得的位移值愈接近绝对值。2.4.4监测仪器采用多点位移计。2.4.5监测精度监测的最小精度1.0mm。2.4.6测点布置根据不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求地段或业主监理认为有必要监控的地段。在左右线洞内各设
14、置2个监控量测断面，断面位置暂定于隧道洞口地段和隧道中部。洞口地段的监测断面，每个断面在侧壁和拱顶设置3个测孔，每测孔内设置3个测点，如图2-3所示：2.4.7监测频率如表2-3所示。表2-3锚杆轴力、多点位移监测频度表开挖（天）频度开挖（天）频度11512次/天30901次/周16301次/1天901次/月注：对于机械式多点位移计，二衬施作后即结束监测。2.5锚杆轴力监测2.5.1监测内容测试锚杆轴力的大小2.5.2监测目的1）了解锚杆受力状态及轴向力的大小，为确定合理的锚杆参数提供依据；2）判断围岩变形的发展趋势，概略判断围岩内强度下降区的界限；3）评价锚杆的支护效果；4）掌握岩体内应力重
15、分布的过程；2.5.3监测方法沿隧道周边钻孔，布置与锚杆材质相同的监测锚杆，沿锚杆不同长度上布置元件，监测沿锚杆长度各点的轴力。2.5.4监测仪器由钢筋应力传感器连接而成的锚杆轴力计。2.5.5监测精度1/100（F.S）2.5.6测点布置根据不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求地段或业主及监理认为有必要检测的地段。在左右线洞内各设2个监控测量断面，断面位置暂定于隧道洞口地段和隧道中部。洞口地段的检测断面，每个断面在侧壁和拱顶设置5个测孔，每测孔内设置3个测点，如图2-2所示。由于隧道围岩变化情况不大，隧道中部的检测断面，每个断面在侧壁和拱顶设置3个测孔，每测孔内设置3个测点，如图2-3所示。
