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1、 黄石至阳新一级公路筠山隧道及接线工程 筠山隧道监控量测与超前地质预报 专项施工方案 编制： 复核： 审核： 审批： 中交第三公路工程局有限公司 黄石至阳新一级公路筠山隧道及接线工程项目经理部 2015 年 10 月 目目 录录 一 隧道监控量测实施大纲隧道监控量测实施大纲.1 1 工程概况1 2 监测依据2 3 监测目的和意义2 4 监测内容3 4.1监测项目.4 4.2监测断面布置.4 4.3工程量清单.4 5 监测方法4 5.1地质及支护状态观察.4 5.2地表沉降观测.5 5.3周边位移及拱顶下沉量测.9 5.4控制测量项目及测试方法.14 6 控制标准15 7 监测质量与安全保证措施
2、16 7.1监测质量保证措施.16 7.2监测安全保证措施.17 二二 隧道超前地质预报实施大纲隧道超前地质预报实施大纲22 1 超前地质预报的目的 22 2 超前地质预报的原则 22 3 隧道超前地质预报方案23 3.1、掌子面地质素描法.23 3.2、超前钻孔预报.24 4 超前地质预报质量与安全保证措施25 4.1超前地质预报质量保证措施.25 4.2超前地质预报安全保证措施.25 第 0 页 一 隧道监控量测实施大纲隧道监控量测实施大纲 1 工程概况工程概况 筠山隧道位于湖北省阳新县太子镇与白沙镇交界处，为一座分离式长隧道， 隧道洞轴线总体近南北向，进口段略有弯曲。左洞 ZK23+87
3、5ZK26+030，长 2155m，最大埋深 454m；右洞 YK23+880YK26+120，长 2240m，最大埋深 462m, 属长隧道。左洞级围岩 225 米，级围岩 1890 米，级围岩 40 米；右洞 级围岩 290 米，级围岩 1910 米，级围岩 40 米。筠山隧道左幅进口设 25m 明洞、出口设 5 米明洞；筠山隧道右幅进口设 25m 明洞、出口设 20 米明洞，左 右幅进口洞门均采用削竹式，左右幅出口洞门均采用端墙式，衬砌结构形式采 用复合式衬砌的暗洞形式。 表 1 隧道围岩类型表 洞门形式围岩衬砌类别及长度(m) 隧道 名称 布置 形式 起讫桩号 长度 (m) 进口出口
4、V ZK23+875ZK26+030 (左幅) 2155 削竹式端墙式 401890225 筠山隧道分离式 YK23+880YK26+120 (右幅) 2240 削竹式端墙式 401910290 隧道左右幅进口均位于半径 R=700m 的左偏圆曲线上；左、右幅出口均位于 直线段，隧道左、右幅纵面线型为 1.1上坡，接近出口处为弧线过渡。隧道 区属构造剥蚀侵蚀低山地貌，尖棱山岭地形。该隧道斜穿带状山脊，隧道穿越 区地面高程一般约为 110m590m,经过区域山顶地表整体呈波状起伏。隧道进 口位于村落的荒地，平缓坡面，地表自然坡度为 14，随着坡面爬升，地表坡 度也逐渐增加，洞前台面为厚层洪积物覆
5、盖，下层基岩为灰岩，未有岩溶发育； 隧道出洞口为两沟交汇的凸状山嘴，山嘴两侧山体坡度不一，整体走向与山脊 走向接近。 隧址区位于父子山倒转背斜的核心地块，背斜受区域构造影响，为一紧闭 褶皱，北翼倒转，但隧址区岩层产状整体上较为一致，约为 1565。发育 第 1 页 两组优势节理，节理面特征如下：走向 5，近直立，间距约 0.30.5m,节理 贯通 第 2 页 性好，微张，无填充；20018，间距约 0.5m,节理贯通差，无填充。隧址 区内可见近直立的断裂构造发育，与路线 YK24+070YK24+140 段有交叉，断裂 形成的破碎带宽度一般 50m-80m，断层破碎带两侧岩体破碎，但呈松散碎块
6、状， 胶结性差，整体稳定性差。 隧址区出露地层主要为二叠系栖霞组（P1q)、志留系坟头组(S2fn)高家边 组（S1gj)地层、及第四系冲洪积物（Q4ap1 和 Q2-3aq1） ，按地层的地质年代、 形成机制及其物理力学性质，根据钻孔揭露情况自地表往下各地层主要特征分 述如下： -1 冲洪积粉质粘土夹碎石（Q4ap1）：褐黄色，可塑，稍湿，主要成份 1 以粘粒为主，含少量角砾。 -2 冲洪积碎石夹粉质粘土（Q2-3aq1）：灰黄色，密实，稍湿，主要成 1 份以碎块石为主，含少量角砾，粉质粘土充填。 灰岩（P1q)：深灰色，微晶结构，中层厚状构造，局部含硅质团块，花 2 芯多呈柱状。 砂岩夹砂
7、质页岩(S2fn)：黄褐色，细粒结构，中薄层状结构，岩芯多 3 呈短柱状，以砂岩页岩为主，局部夹灰绿色页岩。 页岩夹砂质页岩（S1gj)：灰色，细粒构造，薄层状构造，岩芯多成短柱 4 状，以页岩为主，局部夹砂质页岩。 2 监测依据监测依据 隧道两阶段施工图设计 、国家标准公路隧道施工技术规范 、 地下铁 道工程施工及验收规范 （GB50299-1999） 、 工程测量规范 （GB50026-93）和 公路隧道新奥法指南 。 3 监测目的监测目的和意义和意义 （1）监控量测可在施工期了解施工情况，确保施工安全和质量，为工程施 工服务。认识各种因素对隧洞受力和变形等的影响，有针对性地改进施工工艺
8、和修改施工参数提供数据依据。主要体现在以下几个方面： 1）对开挖过程控制，调整开挖坡度、梯度、进尺、钻爆法施工参数等，为 第 3 页 安全施工提供可靠依据。经对监测资料分析和反馈后，再进一步修改设计和施 工方案，确保安全，加快施工进度。 2)了解支护效果，并根据监测数据反馈分析预测下一步的支护结构的受力 和变形，根据受力和变形发展趋势和建筑物情况，决定是否需要采取其他保护 措施，为优化经济合理的支护参数提供依据；并为其他隧道的安全施工、运行 提供依据和参照。 3）分析各种因素对地表和围岩变形的影响，以便有针对性地改进施工工艺 和施工参数，预测、预报施工安全和隧道结构稳定性，减小地表和围岩变形，
9、 保证工程安全； 4）预测施工引起的地表和土体变形，根据地表变形发展趋势和周围建筑物、 地下管线沉降情况，决定是否需要采取保护措施，并为确定经济、合理的保护 措施提供依据；确保地表建筑物和底线管线安全； 5）为研究地层、地下水、施工参数和地表沉降与土体变形的关系积累数据， 为改进设计和调整施工参数提供依据；掌握和收集地下水位变化动态和超前注 浆对地表的影响因素，防止地下水资源的流失和施工污染，保护生态环境； （2）安全运行的需要 公路隧道开挖之前的地质条件、岩体形态等不易完全掌握，通过施工期的 监测，能够直接显示获取隧道性状变化，达到了解隧道围岩稳定性和支护结构 的工作状态的目的。 当公路隧道
10、支护后，隧道支护结构由于周边围岩应力卸荷将产生应力重新 分布，支护结构将产生较大的变形和应力，需通过监测设施来了解隧道支护结 构的 应力、变形等监测物理量的变化规律，判断支护结构工作是否正常，以便采取 措施。建立预警机制，保证工程安全，避免发生结构和环境安全事故。 4 监测内容监测内容 依据施工图设计中监控量测方面的内容，结合现场实际情况，确定以下必 测项目和选测项目。 第 4 页 4.1 监测项目监测项目 地质与支护状态观察 地表沉降观测 洞内收敛量测 拱顶下沉量测 4.2 监测断面布置监测断面布置 隧道级围岩约 80m，共布设 4 个断面，级围岩约 3800m，共布设 125 个 断面，级
11、围岩共 515m，共布设 52 个断面，共计 181 个断面。 4.3 工程量清单工程量清单 表表 2 2 工程量清单工程量清单 量 测 项 目单位数量（个） 地质及支护状态观测 - 浅埋地段地表沉降地表沉降观测断面 20 周边位移水平收敛及周边位移断面 86 拱顶下沉量测拱顶下沉量测断面 86 5 监测方法监测方法 5.1 地质及支护状态观察地质及支护状态观察 细致的目测观察，对于监视围岩稳定性是既省事而作用又很大的监测方法， 它可以获得与围岩稳定状态有关的直观信息，应当予以足够的重视，所以目测 观察是新奥法量测中的必测项目。 （1）观察目的 第 5 页 1) 预测开挖面前方的地质条件。 2
12、) 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）观察内容 1) 掌子面地质水文条件、岩性、结构面产状、有无断层，是否偏压、围岩类 别，掌子面自稳情况，地下水的影响情况等，并做好记录。 2) 对初期支护效果观察包括：锚杆的锚固效果、喷层的光洁度、喷层有无裂 缝，裂缝的部位、长度、宽度、深度，喷层是否把钢支撑全部覆盖。 5.2 地表沉降观测地表沉降观测 （1）监测目的 了解隧道开挖过程中隧道顶部地表的最大沉降值，为调整隧道开挖速度和 支护强度参数提供依据，以确保隧道支护结构和周边环境的安全。 （2）监测仪器设备 使用精密水准仪、铟
13、钢尺进行监测。用精密水准仪以二级沉降监测的精度 （观测点测站高差中误差0.5mm）来施测，组成变形监测的高程监测控制网。 仪器在开始使用前均需检定，作业过程中严格遵守规范。每次观测都采用相同 的观测仪器，相同的观测人员按相同的观测线路进行。监测精度 h0.1mm。 （3）测点布置 1）监测基准点的设置 沉降监测是根据监测基准点高程进行的，基准点的形式和埋设可参考三等 水准点的要求进行，其数目不少于 3 个，以便组成水准控制网。对基准点定期 进行校核，防止其本身发生变化，以保证沉降监测结果的准确性。基准点应在 沉降监测的初次观测之前 1 个月埋设好。 第 6 页 10 30 20 203040
14、70 40 图图 1 1 基准点埋设方法示意图（单位基准点埋设方法示意图（单位:mm:mm） 埋设基准点应考虑如下因素，见图 1： a.基准点应布设在监测对象的沉降影响范围以外，保证其坚固稳定。 b.尽量远离道路和空压机房等，以防受到碾压和震动的影响。 c.力求通视良好，与观测点接近，其距离不宜超过 100m，以保证监测量精 度。 d.避免将基准点埋设在低洼容易积水处。 2)监测点的设置 测点布置在洞口浅埋地段，共设置 12 个观测横断面，每 23m 一个测点。 5m5m1535m10m1535m 525m10m 45 45 O2 O1 O2 图图 2 2 地表沉降观测布置图地表沉降观测布置图
15、 （4）监测频率 开挖面前后30m， 2 次/1 天 开挖面后 3080m， 1 次/2 天 第 7 页 开挖面后80m， 1 次/7 天 （5）注意事项 1）施工前应作好监测准备工作：如设置测点，引入高程控制点，配置水平 高的监测人员及水平仪等仪器。 2）在布置测点时应注意在位移量较大的地段将测点布置密一点。 3）地表量测与地下洞室各项监测应同步进行，以利于资料的相关分析。 4）量测数据及分析结果全部纳入竣工资料，备查。 （6）量测数据的整理 1）绘制每一横断面沉降槽随时间的变化关系图； 2）绘制每一横断面最大沉降量随时间的变化关系图； 3）绘制每一横断面最大沉降量与开挖面距离关系图； 4）
16、对横断面沉降槽垂直位移进行回归分析； 5）对纵断面沉降槽垂直位移进行回归分析； 6）根据隧道顶部地表沉降及拱顶沉降值对土体内部垂直位移进行回归分析； 7）根据回归分析数据求出每一断面沉降稳定值； 主要成果曲线如图 35 所示。 Smax 衬砌中线 u(mm) 原地面线 图图 3 3 横断面沉降随时间变化图横断面沉降随时间变化图 第 8 页 Ot(天) Smax(mm) 图图 4 4 横断面最大沉降量随时间变化关系图横断面最大沉降量随时间变化关系图 OS(m) Smax(mm) 图图 5 5 横断面最大沉降量随开挖面距离关系图横断面最大沉降量随开挖面距离关系图 （7）处理措施 1）在整理资料时，若发现地表位移量过大或下沉速度无稳定趋势时，对下 部结
