1、.云南省半角至新村公路工程隧道監控量測施工方案編制：復核：審核 :批準 :中鐵七局集團有限公司烏東德水電站半角至新村公路工程一標項目經理部二 O一四年三月.目錄一、編制依據 . .1二、編制原則 . .1三、工程概況 . .13.1地形與地貌 .23.2地質條件 . .23.3地震效應 . .23.4主要設計參數 . .3四、監控量測專項施工方案 . .34.1隧道監控量測目的 . .34.1.1為設計和修正支護結構形式及參數提供依據.34.1.2為正確選擇開挖方法和支護施作時間提供依據.44.1.3為隧道施工和長期使用提供安全信息.44.2隧道監控量測項目及方法.44.2.1隧道監控量測項目

2、 .44.2.2監控量測方法 .44.3隧道測點、斷面的布置 .94.3信息處理與及時反饋方案.104.3.1數據采集 .104.3.2量測數據的處理 .104.3.3量測數據的分析及預測預報.104.4信息反饋與監控 .114.4.1力學計算法 .114.4.2經驗法 .12五、質量保證體系及措施 . .145.1項目管理 .145.2監控量測工作的注意事項.155.3質量保證措施 .15.一、編制依據公路隧道施工技術細則公路工程質量檢驗評定標準云南省半角至新村公路工程第一標段設計圖紙、招標文件及工程量清單等。國家、省部和中國中鐵集團有限公司現行設計規范、施工規范、驗收標準及實施細則等。我方

3、自行踏勘本標段施工現場和調查周邊環境所獲得的資料。我方擁有的人員和機械設備情況、施工技術、管理水平、科技創新成果以及多年來在工程實踐中積累的施工和管理經驗。二、編制原則嚴格按照設計文件、設計圖紙進行施工，遵守相關施工規范、標準及實施細則，確保本工程施工質量符合公路工程質量檢驗評定標準的要求。根據業主對工程工期的要求，合理地配置施工隊伍、機械設備和工程材料等資源，以滿足現場施工需要。加強安全管理，采用切實可行的安全保證措施，確保本工程無重大安全事故和人身傷亡事故。精心組織，科學管理，縮短工藝銜接時間，合理優化施工流程。積極推廣應用新工藝、新技術和新設備，提高現場施工的機械化作業水平。積極應用先進

4、的科技成果，提高勞動生產效率。加強環境保護力度，減少環境污染。本著“永臨結合、節約用地”的原則，臨時工程用地盡量利用既有道路和施工正線線路。工程竣工后，對臨時施工用地進行復耕和綠化。尊重當地居民風俗習慣，確保文明施工。三、工程概況隧道設計標準公路等級：三級公路；設計時速： 40km/h;.隧道行車寬度： 7.5m；隧道建筑界限：凈空9m(寬度 ) 5.5m（高度），緊急停車帶凈空12.25m( 寬度 ) 5.5m（高度）。3.1 地形與地貌工程區地處我國地勢第一階梯的川、滇山地地貌區，屬山原峽谷地貌類型，地勢總體上西北高東南低，為切割的高中山、中低山，北面分割為山頂面高程多在2500-3000

5、m，南面普遍保留有高程2000-2500m高原面。金沙江、太平小河深切于高原面和分割山頂面之下，岸坡高陡，臨江高差多在1000m以上，河谷呈狹窄的“ V”型，兩岸谷坡基本對稱，谷底寬一般為 50-150m。路線順金沙江右岸的之流太平小河布置，沿線為典型的侵蝕構造地貌，半角至龍頭山段為太平小河河谷右岸谷坡，水系分布多與構造線一致，河谷深切，坡降大，谷坡陡峻，呈狹窄的“ V”字型。在白云巖分布區見零星的溶蝕構造地貌，有少量的蜂叢及槽谷。3.2地質條件漂水崖隧道起訖里程為K3+695K4+551，隧道長 856m；進出口段為第四系崩坡積碎、塊石土，松散堆積，洞身段主要為筇竹寺組頁巖夾粉砂巖。全洞圍巖

6、為2 2 級，其中2 級圍巖洞長 260m， 1 級圍巖洞長 483m， 2 級圍巖洞長 113m。隧道圍巖巖層產狀平緩，巖性軟弱，穩定條件較差，在進口段存在偏壓現象。隧道進出口為第四系崩積碎塊石夾土層（Qcol ), 地表松散塊石較多。施工時，邊坡開挖頻率為 1：1，做好支護措施。在進口洞段，距洞口70-80m 上部邊坡陡崖發育危巖體，進行清除處理，設置防護措施。金銀坳隧道起訖里程為K5+495K5+625，隧道長 130m，洞室圍巖為崩積碎塊石夾土層（Qcol ) ，結構松散，呈散體結構，成分及結構不均勻，洞室圍巖穩定性極差，成洞困難，圍巖級別為 2 級。隧道進出口位于金銀坳崩塌堆積體中，

7、 開挖后將會形成土質高邊坡， 邊坡開挖坡率為1：1，施工時做好防護措施。老鷹窩隧道起訖里程為K5+856K10+429，隧道長 4564m，隧道圍巖為白云巖， 微裂隙、斷層發育，主要為1 級圍巖，級圍巖長2529m， 1 級圍巖長 550m， 2 級圍巖長.1000m， 1 級圍巖長 445m。隧道進口邊坡下部為巖質邊坡，邊坡巖體為白云巖，巖層產狀NE 5 10，為巖質側向坡，邊坡巖體穩定性較好，邊坡開挖坡比1：0.3 ，上部為第四系巨厚土質邊坡，自然邊坡坡度為 23，地形較為平緩，邊坡整體穩定性較好，邊坡開挖坡度為1： 1。3.3地震效應根據中國地震動峰值加速度區劃圖 （GB1836-200

8、1），工程區的地震動峰值加速度 0.15g （ 50 年超越概率 10%），相應地震基本烈度為度。3.4主要設計參數漂水崖隧道起點中心樁號為 K3+695，洞口起點路面高程為 2147.31m；隧道終點中心樁號為 K4+551，洞口終點路面高程 2122.26m，隧道設計全長 856m。金銀坳隧道起點中心樁號為K5+495，洞口起點路面高程為2074.19m；隧道終點中心樁號為 K5+625，洞口終點路面高程2070.29m，隧道設計全長130m。老鷹窩隧道起點中心樁號為K5+865，洞口起點路面高程為2056.8m；隧道終點中心樁號為 K5+625，洞口終點路面高程1925.33m，隧道設計

9、全長4564m。洞口邊仰坡采用噴、錨、網防護。臨時邊坡在土層和全、強風化層中為1：1；在巖石的弱、微風化層中采用1：0.75 。臨時邊坡采用錨網噴支護，支護參數為：22 砂漿錨桿，長 3m，間距； 8 鋼筋網，網距 25x25cm；噴 C20砼，厚 15cm。除明洞結構外，其余洞身襯砌按照新奧法的原理進行設計，采用復合式襯砌結構，初期支護采用錨桿、 C20噴射混凝土、格柵鋼架或鋼拱架，二次襯砌采用C30模筑混凝土或C30鋼筋混凝土支護。隧道路面基層采用25cm厚 C35混凝土基層，橫坡采用2.0%人字坡。四、監控量測專項施工方案4.1隧道監控量測目的為設計和修正支護結構形式及參數提供依據進行隧

10、道工程設計時必須依靠工程地質調查和試驗來提供必要的依據和信息，但由于巖體地質情況千差萬別，使得工程地質調查和試驗取得的數據很難正確反映巖體的真實性。.所以在施工過程中必須通過圍巖與支護的變形和圍巖壓力、鋼架內力、噴射混凝土內力等應力的監測結果，對原設計予以修正，或者為重新計算和設計提供依據。為正確選擇開挖方法和支護施作時間提供依據通過分析量測數據，可以確定符合具體工程要求和地質條件的施工方法和支護結構的施作措施，以充分利用圍巖自承能力，然后通過量測分析，當量測數據趨于穩定的時候，最終確定適宜的二次支護時間；在軟弱圍巖的地層中，利用量測數據，分析仰拱沉降情況，數據顯示沉降減小并趨于平穩時，為最佳

11、的仰拱施作時間。為隧道施工和長期使用提供安全信息通過對圍巖穩定性與支護可靠性的量測監控和分析評定，可以發現施工中隱藏的不安全因素和隧道有可能失穩的區段或局部薄弱的部位，從而采取相應的加固或其它措施?？傊淼辣O控量測是為了完善隧道設計，正確地指導施工，以保證隧道工程的安全性和經濟性。4.2 隧道監控量測項目及方法隧道監控量測項目隧道監控量測項目如表1 中內容。表 1隧道監控量測項目序號監測內容方法及工具布置1地質和支護狀況觀察地質羅盤按級 /20m、級 /30m 的距離設置斷面2地表沉降量測全站儀洞口地段的地表測試范圍內每 10m距離埋設3凈空收斂量測全站儀每 30m設置一個監測斷面4拱頂下沉

12、量測全站儀每 30m設置一個監測斷面監控量測方法對地質及支護狀態進行觀察，主要觀察內容有：（1）地質及支護狀態觀察內容對開挖后沒有支護的圍巖：.巖質種類和分布狀態，近界面位置的狀態；巖性特征：巖石的顏色、成分、結構、構造；地層時代歸屬及產狀；節理性質、組數、間距、規模、節理裂隙的發育程度和方向性，斷面狀態特征，充填物的類型和產狀等；斷層的性質、產狀、破碎帶寬度、特征；地下水類型、涌水量大小，涌水壓力、水的化學成分，濕度等；開挖工作面的穩定狀態，頂板有無剝落現象。開挖后已支護段：初期支護完成后對噴層表面的觀測及裂縫狀況的描述和記錄；有無錨桿被拉脫或墊板陷入圍巖內部的形象；噴混凝土是否產生裂隙或剝

13、離，要特別注意噴混凝土是否發生剪切破壞；鋼拱架有無被壓曲現象；是否有底鼓現象。（2）地質及支護狀態觀察目的預測開挖面前方的地質條件；為判斷圍巖、隧道的穩定性提供地質依據；根據噴層表面狀態及錨桿的工作狀態，分析支護結構的可靠程度；（3）地質及支護狀態觀察方法利用地質素描、照相或攝像技術將觀測到的有關情況和現象進行詳細記錄，觀測中，如發現異常現象，要詳細記錄發現的時間、距開挖工作面的距離以及附近測點的各項量測數據。（4）洞內外觀察測試儀器地質羅盤、地質錘、鋼卷尺、放大鏡、秒表、手電、照相機或攝像機。（5）地質及支護狀態觀察頻率目測應在隧道開控工作面每次爆破后，通過人工觀察、地質羅盤和錘擊檢查各隧道

14、掌子面，描述和記錄圍巖地質情況、巖層產狀、裂隙、地表水，以及支護效果，每個監測斷面應繪制隧道開挖工作面及兩幫素描剖面圖。.周邊位移監測（1）周邊位移監測量測內容隧道周邊收斂量測，是量測隧道內壁兩點連接方向的相對位移。（2）周邊位移監測量測目的a、周邊位移是隧道圍巖應力狀態變化的最直觀反映，量測周邊位移可為判斷隧道空間的穩定性提供可靠的信息；b、根據變位速度判斷隧道圍巖的穩定程度，為二次襯砌提供合理的支護時機；c、判斷初期支護設計與施工方法選取的合理性，用以指導設計和施工。（3）周邊位移監測量測方法按每 30m的距離設置監控測斷面，每個斷面分別在側墻設置測點，利用全站儀，通過三維坐標法測讀和計算

15、隧道周邊某兩點相應位置的變化。測點應距開挖面 2m的范圍內盡快安設，并應保證開挖后 12h 內取得初始讀數，最遲不得超過 24h，并且在下一循環開挖前必須完成。在周邊埋設測點，測點為鋼筋進行制作，采用 HRB33518 鋼筋埋設，鋼筋埋入圍巖深度不小于 20cm，且不應直接焊接于鋼支撐或格柵鋼架上，外露部分應有保護裝置。（4）周邊位移監測測試儀器用全站儀進行兩點相對位置的測量。（5）周邊位移監測測點布置臺階法施工 , 周邊位移監測測點每個斷面布置兩條側線 , 左右側拱墻距路面 1.5m 處各布置一個測點，起拱線上 1.5m 處各布置一個測點。（6）周邊位移監測量測頻度宜根據位移速度和工作面距離

16、選取，見隧道監控量測頻率控制表2。拱頂下沉監測（1）量測內容拱頂下沉及仰拱隆起量量測，是指對隧道拱頂的實際位移值進行量測，是相對于不動點的絕對位移。.拱頂下沉測點初期支護隧道收斂測點中線路面圖 1: 臺階法測點布置示意圖（2）量測目的a、通過拱頂及仰拱位移量測，了解支護結構的可靠性，判斷隧道拱頂圍巖的穩定性；b、根據變位速度判斷隧道圍巖的穩定程度，為二次襯砌提供合理的支護時機；c、指導現場設計與施工。（3）量測方法按每 30m的距離設置監控測斷面，在拱頂布設固定測點，使用全站儀免棱鏡法進行觀測, 首先測讀后視水準點高程讀數 , 然后測度拱頂下沉點高程讀數 , 最后計算拱頂下沉點標高, 并與上次

17、測讀標高進行對比 , 計算本次下沉量。（4）監測頻率同隧道周邊收斂量測，見隧道監控量測頻率控制表 2。（5）監測儀器使用拓普康 -102R 全站儀進行檢測。.隧道地表下沉監測（1）量測內容在隧道淺埋地段的地表測試范圍內每 10m距離埋設沉降觀測點，用精密水準儀監測觀測點的絕對下沉，并計算出當天的沉降量。（2）量測目的通過地表下沉監測，了解地面的變化狀態，判斷隧道拱頂的穩定性；根據下沉速度判斷隧道圍巖的穩定程度。指導現場設計與施工。（3）量測方法在施工過程中可能產生的地表塌陷之處設置觀測點，并在預計下沉斷面以外4 倍洞徑處設水準基點，作為各觀測點高程測量的基準，從而計算出各觀測點的下沉量。洞外地

18、表沉降監測測點布置如圖4 所示。（4）監測頻率見隧道監控量測頻率控制表2。（5）監測儀器儀器為精密水準儀、銦鋼尺等儀器。xxxxxxxxxxx1h2h圖 2隧道洞口段地表沉降監測布置圖.表 2隧道監控量測頻率控制表項目量測頻率方法及工具序號名稱1 15d16d 1 個月13 個月大于 3個月洞內巖層、巖性，結構面產狀及支護裂縫觀察或描1 外觀每次爆破后進行觀察述 , 數碼相機、地質羅盤測及規尺等必測周 邊收斂計、全站儀12 次/ 天1 次/2天12 次/ 周1 3 次月項 2位 移目拱 頂全站儀、銦鋼尺12 次/ 天1 次/2天12 次/ 周1 3 次月3下 沉地表 全站儀、精密水平儀、開挖面

19、距量測斷面前后2B,12 次/ 天開挖面距量測斷面前后5B,1 次/3 7天按速率和距離量測頻率變形速度（ mm/d）量測斷面距開挖面的距離（ m）監控量測頻率5（0-1 ）B2 次/d1-5（1-2 ）B1 次/d0.5-1（1-2 ）B1 次/2-3d0.2-0.5（2-5 ）B1 次 /3d0.2 5B1次/周地表下沉量測斷面間距表隧道埋深 H（m）量測斷面間距（ m）H2B2050BH2B1020HB104.3 隧道測點、斷面的布置隧道的測點和斷面的布置嚴格按照規范和設計文件要求，及根據測點的布置原則，洞.口附近及埋深小于2b（2 倍隧道開挖寬度） 時每 10m布置一個監測斷面， 隧道

20、進尺 200m前，每 20m布置一個檢測斷面，隧道進尺 200m后每 30m布置一個監測斷面。 4.3 信息處理與及時反饋方案數據采集任何現場量測都不可避免地存在誤差。為得到更為真實、可靠的量測數據，在監控量測、采集數據時，應盡量減少各種誤差：（1）首先做到量測、采集數據專人專項負責，以減少隨機誤差。（2）專項量測必須制定專項記錄表。對于手工記錄資料要保存好原始記錄表。（3）各項數據采集頻度與相應量測頻度同步。（4）各項量測作業均應持續到變形基本穩定后1520d 后結束。量測數據的處理現場量測數據應及時進行處理， 繪制成位移、應力、內力和時間的關系曲線 ( 或散點圖 ) ，曲線的時間橫坐標下應

21、注明施工工序和開挖工作面距量測斷面的距離，以便更準確的進行數據的回歸分析，并對隧道的受力狀態做出判斷。在進行數據處理過程中，對一些異常數據應根據測量誤差的處理原則進行剔除，并及時進行復測校正。量測數據的分析及預測預報在已有監測數據的基礎上，必須對位移和應力的進一步發展進行分析，并做出較為準確的預測，才能及時對下一步的支護措施提出指導性意見。對監測信息的分析和預測預報主要通過兩個途徑來實現?；貧w分析法是最常用的位移數據分析方法，根據實際監測信息，對位移可選用下列函數之一進行回歸分析。（1）對數函數，例如：uabln ( t1)（2）指數函數，例如：u eb / t.（3）雙曲函數，例如：utab

22、t式中a 、 b 回歸常數；t 測點初讀數后的時間 (d) ；u 位移值 (mm)。根據回歸曲線 ( 如圖 4) ，可以掌握位移的變化規律，推算出某時刻的位移值及最終的位移值，當位移時間曲線趨于平緩時，隧道即趨于穩定。對于應力和內力量測信息，同樣可以采用回歸分析的方法，建立回歸曲線，從而對應力和內力的進一步發展作出預測，其具體的回歸函數可根據實測數據擬合得到。灰色預測分析法圖 3 量測結果分析預測示意圖灰色預測分析法同樣是根據已有的量測數據對進一步的位移和內力的發展做出預測，并據此對隧道和圍巖的受力狀態和穩定性做出判斷。在預測分析中，該方法通過不斷的數據更新，只根據最新測得的數據對下一步的變化

23、做出預測，從而使預測更為準確。在實際數據分析和預測中，以上兩種方法將聯合使用，以互相驗證。4.4 信息反饋與監控在復雜多變的隧道施工條件如何進行準確的信息反饋與監控是監控量測的主要目的和內容之一。迄今為止，信息反饋與監控主要通過兩個途徑來實現。力學計算法支護系統是確保隧道施工安全與進度的關鍵?？梢酝ㄟ^力學計算來調整和確定支護系統。力學計算所需的輸入數據則采用反分析技術根據現場量測數據推算得知，如塑性區半徑、初始地應力、巖體變形模量、巖體流變參數、二次支護荷載分布等。這些數據是對支.護系統進行計算所需要的。經驗法此法也是建立在現場量測的基礎之上的，其核心是根據經驗建立一些判斷標準，而后根據前述的

24、回歸函數可以預測最終的位移值 ( t) ： u 以及 du、d 2u來直接判斷圍巖的dtdt 2穩定性和支護系統的工作狀態。在施工監測過程中，數據“異?！爆F象的出現可以作為調整支護參數和采取相應的施工技術措施的依據。何為“異?！?，這就需針對不同的工程條件（圍巖地層，埋深，隧道斷面，支護，施工方法等）建立一些根據量測數據對圍巖穩定性和支護系統的工作條件進行判斷的準則。（1）根據極限位移值判斷隧道周邊任意點的實測相對位移值或用回歸分析推算的最終位移值均應小于表 4（隧道周邊允許相對位移值）所列數值。該表所列數值是在統計和分析了國內許多隧道的量測數據后得到的，可作為應用中的依據，同時在使用過程中應

25、根據對現場實測數據的分析及相應的數值計算等進行修正。當位移速度無明顯下降，而此時實測相對位移值已接近表中規定的數值，或者支護混凝土表面已出現明顯裂縫時，必須立即采取補強措施，并改變施工方法或設計參數。表 3隧道周邊允許相對位移值 (%)覆蓋層厚度 (m) 5050300 300圍巖級別允許相對位移值 (%)允許相對位移值 (%)允許相對位移值 (%)0.10 0.300.200.500.40 1.200.15 0.500.401.200.80 2.000.20 0.800.601.601.00 3.30根據量測結果進行綜合判斷， 確定變形管理等級， 據以指導施工。變形管理等級見表4。表 4變形

26、管理等級管理等級管理位移施工狀態U0（ Un/3 ）可正常施工（ Un/3 ） U0（ 2Un/3 ）應加強支護U0（ 2Un/3 ）應采取特殊措施注： U0：實測變形值 Un：允許變形值。.（2）根據位移速率判斷工程實踐表明：各項位移達到基本穩定的時間一般是在一個月以內，且回歸值與實測值很接近。從其位移速度與時間關系曲線顯示出，位移的發展具有明顯的階段性。因此，可在實測資料的基礎上，可依據位移速度劃分為三個階段，即變形急劇增長階段：變形速率大于 1.0mm/d、變形緩慢增長階段：變形速率位于0.2 1mm/d、基本穩定階段：變形速率小于 0.2mm/d，（3）根據位移時間曲線判斷d 2u0）

27、，說明位移速率不斷下降，這是穩定的標志。如果位移時態曲線始終保持（dt 22當位移時間曲線出現反彎點，也即位移出現反常的急劇增長現象時(d u)0，表明圍dt 2巖和支護已呈不穩定狀態或危險狀態，應加密監測，并適當加強支護，必要時應立即停止開挖并進行施工處理。對于支護結構中的應力、內力以及接觸壓力等，目前還沒有相對可靠的經驗公式用以判斷，通常通過實測數據同支護結構的極限承載力進行比較，并結合必要的理論計算來綜合進行分析判斷，并以此為依據對支護參數和施工方法進行優化。為確保監測質量，加快信息反饋速度，全部監測數據由計算機管理，并繪制測點位移變化曲線。監測數據的反饋程序見監測結果反饋程序圖（圖4）

28、。根據量測資料，及時以書面報告形式反饋與施工、監理、設計單位，以調整或加強支護措施，保證施工的安全。書面報告內容包括量測數據的處理分析結果、隧道與圍巖穩定性的評價，各類圍巖地段二次襯砌合理施作時間的建議，以及進一步的施工方案的優化完善等。.圖 4隧道監控量測反饋程序圖原設計單位現場施工監控量測監測設計資料調研量測結果的微機信息處理系統量測的回歸分析量測結果的綜合處理及反分析監測結果的綜合評價經濟類比報送設計量測結果的形象化、 具體化和施工單位理論分析結構安全性、經濟性判斷甲方規范要 求“圍巖 - 結構”體系動態及現狀分析說明、提交修正意見、建議否反饋設計施工是否改變設計、施工方法調整設計參數改

29、變施工方法或輔助施工措施五、質量保證體系及措施5.1 項目管理設計新方案隧道施工現場監控量測，要按照量測計劃認真組織實施，并且與其他施工環節緊密配合，不能中斷工作。特別是各預埋測點應當牢固可靠，并且要易于識別和妥善保護，不得.任意拆除和人為破壞。監測過程中，監控量測小組，要負責監測、分析和監測數據的反饋及對設計和施工提出合理的建議。項目啟動，項目進度將與隧道施工同步；根據項目進度和工程實際情況，控制監控量測進度。5.2 監控量測工作的注意事項（1）、確保量測儀器具有良好使用狀態。（2）、現場測試前要檢查儀器準備數量、質量，檢查設備是否完好，如發現問題應當及時修理、更換或補充，檢查測點是否松動或人為破壞，確認測點狀態良好時方可進行測試。（3）、測試工作中的基本要求：按照各項量測的操作規程安裝好儀器、儀表，每測點一般測讀3 次，3 次讀數相差不大時，可取算術平均值；如果讀數相差過大，應當檢查儀器、儀表安裝是否正確，測點是否松動，當確定無誤后再進行測試。每次測試都要做好記錄，并且記錄環境溫度、掘進里程及其施工情況等，保持原始