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1、1 隧道监控量测及隧道监控量测及超前地质预报超前地质预报 实实 施施 方方 案案 二 一一年五月 1 目目 录录 第一部分 隧道监控量测实施方案 1 1 1 工程概况 1 1 2 监测依据 1 1 3 监测目的和意义 1 1 4 监控量测内容 2 1 4 1 监控量测项目 2 1 4 2 监控量测断面及测点布置 3 1 4 3 监控量测频率 4 1 4 4 本隧道监控量测断面及测点布置汇总表 5 1 4 5 监控量测设备 5 1 5 监控量测实施方案 5 1 5 1 洞内 外观察 5 1 5 2 变形监控量测 6 1 5 5 周边位移量测 6 1 6 监控量测数据分析 7 1 7 监测成果反馈
2、 7 1 7 1 监理工程师对监控单位的监理 7 1 7 2 监测成果反馈程序 7 1 7 3 工程安全性评价 8 1 7 4 监控量测数据分析 9 1 7 5 工程对策 9 第二部分 隧道超前地质预报实施方案 地质雷达 11 2 1 工程概况 11 2 2 超前地质预报的目的 11 2 3 超前地质预报的原则 11 2 4 超前地质预报方案 12 2 4 1 测试仪器 12 2 4 2 探测原理 13 2 4 3 探测方法 14 2 5 全断面地质素描 15 2 5 1 地质素描相关要求 15 2 5 2 资料要求 16 2 6 组织机构及仪器设备 18 2 6 1 组织机构 18 2 6
3、2 仪器设备 18 2 7 超前地质预报质量与安全保证措施 18 2 7 1 超前地质预报质量保证措施 18 2 7 2 超前地质预报安全保证措施 20 第三部分 隧道超前地质预报实施方案 tsp 法 21 3 1 工程概况 21 3 2 超前地质预报的目的 21 2 3 3 超前地质预报的原则 21 3 4 超前地质预报方案 22 3 4 1 TSP203plus 超前地质预报方法和原理 22 1 测线测点布置 23 2 探测方法 24 3 4 2 TSP 探测成果 26 3 5 组织机构及仪器设备 29 3 5 1 组织机构 29 3 5 2 仪器设备 29 3 6 超前地质预报质量与安全
4、保证措施 29 3 6 1 超前地质预报质量保证措施 29 3 6 2 超前地质预报安全保证措施 31 第四部分 隧道超前地质预报实施方案 超前钻探法 32 4 1 工程概况 32 4 2 超前地质预报的目的 32 4 3 超前地质预报的原则 32 4 4 超前地质预报方案 33 4 4 1 超前钻孔地质预报的主要方法 33 4 4 1 1 超前钻孔预报方法 33 1 不取芯钻探 34 2 取芯钻探 34 3 台车加长钻孔法 34 4 5 前水平钻施工 35 4 6 质预报小组成员及仪器设备 36 4 7 前地质预报质量与安全保证措施 36 4 7 1 超前地质预报质量保证措施 36 4 7
5、2 超前地质预报安全保证措施 38 1 第一部分第一部分 隧道监控量测实施方案隧道监控量测实施方案 1 1 工程概况工程概况 公路 隧道新建工程位于 路线全长 2 226 公里 山区四级公 路标准 汽车荷载为公路 II 级 隧道全长 605 米 建筑限界 9 5 米 接线全长 1621 米 涵洞 10 道 总长 119 5 米 路面结构形式为水泥混凝土 1 2 监测依据监测依据 1 隧道施工图设计 2 铁路隧道监控量测技术规程 TB 10121 2007 3 铁路隧道超前地质预报技术指南 4 公路隧道施工技术规范 JTG F60 2009 5 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 6
6、公路工程地质勘查规范 JTJ064 98 1 3 监测目的和监测目的和意义意义 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 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
7、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 保 证工程安全 2 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
8、 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 1 4 监控量测内容监控量测内容 1 4 1 监控量测项目监控量测项目 监控量测分为必测项目和选测项目两类 必测项目是隧道工程应进行的日常 监控量测项目
9、 选测项目应根据隧道建设规模 围岩的性质 隧道埋置深度 开 挖方式等特殊要求进行的监控量测项目 监控量测必测项目监控量测必测项目 序序 号号 监测项目监测项目 测试方法和仪表测试方法和仪表 测试测试 精度精度 备备 注注 1 洞内 外观察 现场观察 数码相机 罗盘仪 2 周边位移 收敛计 1mm 3 地表沉降 水准仪 铟钢尺或全站仪 1mm 浅埋隧道必测 Ho 2B 4 拱顶下沉 水准仪 钢挂尺或全站仪 1mm 一般进行 水平收敛量测 注 Ho 为隧道埋深 B 为隧道最大开挖宽度 3 1 4 2 监控量测断面及测点布置监控量测断面及测点布置 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
10、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地表沉降测点纵向间距 隧道埋深与开挖宽度隧道埋深与开挖宽度 纵向测点间距 纵向测点间距 m 2B Ho 2 5B 20 50 B Ho 2B 10 20 Ho B 5 10 注 Ho 为隧道埋深 B 为隧道最大开挖宽度 必测项目监控量测断面间距必测项目监控量测断面间距 围岩级别围岩级别 断面间距 断面间距 m 30 50 10 30 5 10 注 级围岩视具体情况确定间距 测点布置示意图测点布置示意图 4 净空变化量测测线数净空变化量测测线数 地段地段 开挖方法开挖方法 一般地段一般地段 特殊地段特殊地段 全断面法 一条水平测线 台阶法
11、 每台阶一条水平测线 每台阶一条水平测线 两条斜测线 分部开挖法 每分部一条水平测线 CD 或 CRD 法上部 双侧壁导坑法左右侧部 每分部一条水平测线 两条斜测线 其余分 布一条水平测线 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 浅埋隧道地表沉降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 选测项目量测断面及测点布置应考虑围岩代表性 围岩变化 施工方 法及支护参数的变化 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 1 4 3 监控量测频率监控量测频率 按距开挖面距离确定的监控量测频率按距开挖
12、面距离确定的监控量测频率 量测断面距开挖工作面的距离 量测断面距开挖工作面的距离 m 监控量测频率监控量测频率 0 1 B 2 次 d 1 2 B 1 次 d 2 5 B 1 次 2 3 d 5 B 1 次 7 d 按位移速度确定的监控量测频率按位移速度确定的监控量测频率 位移速度位移速度 mm d 监控量测频率监控量测频率 5 2 次 d 1 5 1 次 d 0 5 1 1 次 2 3 d 0 2 0 5 1 次 3 d 0 2 1 次 7 d 注 B 为隧道开挖宽度 当监测项目的累计变化值接近或超过报警值时 应加大监测频率 5 当变形曲线趋于平缓时 在有充足的数据判断变化趋于稳定 可以停止
13、相应项 目的监测工作 并经工程师批准 1 4 4 本隧道本隧道监控量测断面及测点布置监控量测断面及测点布置汇总表汇总表 序序 号号 必测项目必测项目 围岩围岩 级别级别 长度长度 断面断面 间距间距 断面断面 数数 每断面测每断面测 点 线 数点 线 数 总测点总测点 线 数 线 数 备注备注 1 地表下沉 35m 10m 4 9 36 浅埋段 2 洞内外观 察 259m 5m 52 52 346m 5m 69 52 3 拱顶下沉 259m 20m 13 1 13 346m 40m 9 1 9 4 周边位移 259m 20m 13 3 39 346m 40m 9 2 18 合计测点 线 数 2
14、19 1 4 5 监控量测设备监控量测设备 监控量测设备配置表监控量测设备配置表 序号序号 监测项目监测项目 监测仪器监测仪器 1 地表沉降 陆域 及仰拱隆起 精密水准仪 铟钢尺等 2 隧道拱顶下沉 全站仪 3 隧道净空收敛 收敛计 全站仪 4 地质和支护状况观察 地质罗盘仪及规尺等 5 数据处理 电脑1台 1 5 监控量测实施方案监控量测实施方案 1 5 1 洞内 外观察洞内 外观察 施工过程中应进行洞内 外观察 洞内观察可分开挖工作面观察和已施 工地段观察两部分 开挖工作面观察应在每次开挖后进行 及时绘制开挖工作面地质素描图 数码成像 填写开挖工作面地质状况记录表 并与勘查资料进行对比 6
15、 已施工地段的观察每天至少应进行一次 主要是观察并记录喷射混凝土 锚杆 钢架变形和二次衬砌等的工作状态 洞外观察重点应在洞口段和洞身浅埋段 记录地表开裂 地表沉陷 边 坡及仰坡稳定状态 地表水渗透情况等 同时还应对地面建 构 筑物进行观察 1 5 2 变形监控量测变形监控量测 变形监控量测可采用接触量测或非接触量测方法 隧道净空变化量测可采用收敛计或全站仪进行 测点应埋设在规定的测 线两端 采用收敛计量测时 测点采用焊接或钻孔预埋 采用全站仪量测时 测点应用膜片式回复反射器作为测点靶标 靶标粘 附在预埋件上 量测方法包括自由设站和固定设站两种 拱顶下沉量测可采用精密水准仪和铟钢挂尺或全站仪进行
16、 在隧道拱顶 轴线附近通过焊接或钻孔预埋测点 测点应与隧道外监控量测基准点进行联测 地表沉降监控量测采用精密水准仪 铟钢尺进行 基准点应设置在地表 沉降影响范围之外 测点采用地表钻孔埋设 测点四周用水泥砂浆固定 当采用 常规水准测量手段出现困难时 可采用全站仪量测 1 5 5 周边位移量测周边位移量测 隧道开挖后应不间断进行周边位移和拱顶下沉的量测 运用全站仪进行 无尺量测 隧道开挖后 周边点的位移是围岩和支护力学形态变化的最直接 最明 显的反映 净空的变化 收缩和扩张 是围岩变形最明显的体现 拱顶下沉量测值是反映隧道安全和稳定的重要数据 是围岩和支护系统 力学形态变化的最直接 最明显的的反映 易于实现量测信息的反馈 拱顶测点 在支护结构施工时埋设 拱顶下沉 收敛量测起始读数宜在 3 6h 内完成 其他量测应在每次开 挖后 12h 内取得起始读数 最迟不得大于 12h 且在下一循环开挖前必须完成 拱顶下沉和地表下沉量测基点应与洞内 外水准基点建立关系 7 1 6 监控量测数据分析监控量测数据分析 监控量测数据的分析处理应包括数据校核 数据整理及数据分析 每次观测后应立即对观测数据进行校
