簡(jiǎn)述監(jiān)控量測(cè)在偏壓、淺埋連拱隧道施工應(yīng)用和重要性

1、簡(jiǎn)述監(jiān)控量測(cè)在偏壓、淺埋隧道施工中的重要性1.工程概況玉蒙鐵路在施工中主要有三座鐵路單線隧道為淺埋偏壓隧道，分別為錢家灣隧道、哨腳一號(hào)隧道、哨腳二號(hào)隧道，共計(jì)345米為淺埋偏壓段，約占上述三座隧道全長(zhǎng)的50%，最小埋深為1.5米。為保證隧道淺埋偏壓段的正常施工，專門指派專人嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范，負(fù)責(zé)上述三座隧道的監(jiān)控量測(cè)。按照設(shè)計(jì)文件，五級(jí)圍巖變形預(yù)留值為10cm，但在施工過(guò)程中根據(jù)監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)最大時(shí)，開(kāi)挖調(diào)整預(yù)留變形值為20cm。通過(guò)監(jiān)控量測(cè)提供的變形數(shù)據(jù)保證了開(kāi)挖的結(jié)構(gòu)尺寸，確保了隧道的正常施工。2.監(jiān)控量測(cè)在隧道施工中的意義在施工的隧道中普遍提到新奧法施工，新奧法不單純是一種施工方法，也不

2、能認(rèn)為錨噴支護(hù)就是新奧法。新奧法實(shí)質(zhì)是一種現(xiàn)代先進(jìn)設(shè)計(jì)與施工一體化方法。如果錨噴結(jié)構(gòu)是按照規(guī)定程序進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工一體化的，才能認(rèn)為符合新奧法。新奧法施工的基本原則為“少擾動(dòng)、早噴錨、勤量測(cè)、緊封閉”，可見(jiàn)監(jiān)控量測(cè)在新奧法施工中的重要性。所以監(jiān)控量測(cè)在隧道施工中可以為隧道的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和信息化施工提供依據(jù)，確保施工的安全，因此具有重大的意義。3.監(jiān)控量測(cè)的項(xiàng)目及技術(shù)要求3.1隧道監(jiān)控量測(cè)的項(xiàng)目隧道監(jiān)控量測(cè)的項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、規(guī)模大小和設(shè)計(jì)要求綜合選定。量測(cè)項(xiàng)目可分為必測(cè)和選測(cè)項(xiàng)目?jī)纱箢?。必測(cè)項(xiàng)目在采用噴錨構(gòu)筑法施工時(shí)必須進(jìn)行，選測(cè)項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、地質(zhì)條件、隧道埋深、開(kāi)挖方法及其他特殊要求，有選

3、擇的進(jìn)行。3.2監(jiān)控量測(cè)的技術(shù)要求監(jiān)控量測(cè)在隧道施工中的由來(lái) 鑒于巖體狀態(tài)的復(fù)雜性及不確定、不確知性，地下結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析不像地面結(jié)構(gòu)那樣準(zhǔn)確可信。有時(shí)使用嚴(yán)密的力學(xué)數(shù)學(xué)方法，進(jìn)行大量計(jì)算，但結(jié)果并不滿意，仍不足以作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的根據(jù)。因此人們?cè)O(shè)想突破原有思路，而在施工過(guò)程中對(duì)圍巖及支護(hù)的動(dòng)態(tài)嚴(yán)格監(jiān)控，所得的數(shù)據(jù)一般真實(shí)可信，用它來(lái)判斷圍巖穩(wěn)定與否，核對(duì)原有的設(shè)計(jì)并指導(dǎo)施工。因此，監(jiān)控的由此而來(lái)。監(jiān)控量測(cè)中收斂、約束的定義 隧道開(kāi)挖后，由于巖體內(nèi)應(yīng)力調(diào)整而產(chǎn)生位移，這種巖體向洞內(nèi)的位移稱之為收斂。如果圍巖位移不能自行停止、可能失穩(wěn)時(shí)，就需要修筑支護(hù)結(jié)構(gòu)，支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖形成一體，共同變形和參與應(yīng)力調(diào)

4、整，其中支護(hù)對(duì)圍巖位移的控制，稱為約束。偏壓、淺埋隧道中量測(cè)工作的技術(shù)要求.1量測(cè)儀器量測(cè)儀器配備：數(shù)碼相機(jī)、羅盤儀、收斂?jī)x、全站儀、水準(zhǔn)儀、塔尺、鋼尺等。.2監(jiān)控量測(cè)斷面及測(cè)點(diǎn)布置原則1)量測(cè)儀器、測(cè)試精度、斷面間距、測(cè)點(diǎn)數(shù)量?jī)艨兆兓瘻y(cè)點(diǎn)和拱頂下沉點(diǎn)量測(cè)儀器、測(cè)試精度、量測(cè)斷面、間距測(cè)點(diǎn)數(shù)量如表1圖進(jìn)行:   2)凈空變化測(cè)點(diǎn)和拱頂下沉測(cè)點(diǎn)的布置要求凈空變化測(cè)點(diǎn)和拱頂下沉測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在同一斷面上，測(cè)點(diǎn)布置時(shí)應(yīng)避開(kāi)鋼架和脫空回填處，將測(cè)點(diǎn)布置在兩榀鋼架之間。凈空變化、拱頂下沉和地表下沉等必測(cè)項(xiàng)目必須布置在同一斷面上。3)淺埋隧道布置地表沉降點(diǎn)淺埋隧道(H02b，H0隧道埋深，

5、b隧道最大開(kāi)挖寬度)應(yīng)在隧道開(kāi)挖前布設(shè)地表沉降點(diǎn)，地表沉降點(diǎn)縱向間距應(yīng)符合以下表3的要求：    4)地表沉降點(diǎn)布置要求地表沉降點(diǎn)橫向間距為25m。在隧道中線附近測(cè)點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)加密，隧道中線兩側(cè)量測(cè)范圍不應(yīng)小于H0+b，地表有控制性建筑物時(shí)，量測(cè)范圍應(yīng)適當(dāng)加密。測(cè)點(diǎn)布置圖如下圖表4所示：監(jiān)控量測(cè)頻率 .1監(jiān)控量測(cè)的頻率要求應(yīng)根據(jù)測(cè)點(diǎn)距開(kāi)挖面的距離及位移速度按表5確定。由位移速度決定的監(jiān)控量測(cè)頻率和由距開(kāi)挖面的距離決定的監(jiān)控量測(cè)頻率之中，原則上采用較高的頻率值。當(dāng)出現(xiàn)異常情況或不良地質(zhì)時(shí)，應(yīng)增大監(jiān)控量測(cè)頻率。在塑性流變巖體中，位移長(zhǎng)期（開(kāi)挖完成兩個(gè)月以上）不能變化時(shí)，量

6、測(cè)要繼續(xù)進(jìn)行直到每月變化為1mm時(shí)候?yàn)橹埂?2監(jiān)控量測(cè)控制基準(zhǔn).2.1監(jiān)控測(cè)量控制基準(zhǔn)包括的內(nèi)容 監(jiān)控量測(cè)控制基準(zhǔn)包括隧道內(nèi)位移、地表沉降等，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、隧道結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、隧道施工安全性等因素制定。.2.2隧道位移基準(zhǔn)要求及管理等級(jí).2.3位移控制基準(zhǔn)的等級(jí)4.監(jiān)控量測(cè)方法與作用4.1洞內(nèi)、外觀察洞內(nèi)、外觀察可分為開(kāi)挖工作面觀察和已施工地段觀察兩部分。其中，開(kāi)挖工作面觀察應(yīng)在每次開(kāi)挖后進(jìn)行，及時(shí)繪制開(kāi)挖工作面地質(zhì)素描圖、數(shù)碼成像、填寫工作面地質(zhì)狀況記錄表，并與勘察資料進(jìn)行對(duì)比；已施工地段，應(yīng)記錄噴射混凝土、錨桿、鋼筋變形和二次襯砌等工作狀態(tài)。洞外觀察重點(diǎn)應(yīng)在洞口段和洞身淺埋段，記錄地表

7、開(kāi)裂、地表變形、邊坡及仰坡穩(wěn)定狀態(tài)、地表水滲漏情況等，同時(shí)還應(yīng)對(duì)地面建筑物進(jìn)行觀察。4.2凈空變化量測(cè)根據(jù)圍巖條件確定量測(cè)間距埋設(shè)測(cè)點(diǎn)，并按規(guī)定量測(cè)頻率進(jìn)行量測(cè)。主要原理：每次測(cè)出兩點(diǎn)間凈長(zhǎng)，求出每次量測(cè)的增減量，即為此處凈空變化值。讀數(shù)讀三次，然后取其平均值，并記錄在規(guī)定的凈空記錄表。預(yù)埋測(cè)點(diǎn)由鋼筋加工而成，采用沖擊電錘或風(fēng)鉆鉆孔，埋入鋼筋采用直徑不小于20mm的螺紋鋼，前端外露鋼筋與埋入鋼筋焊接，直徑不小于6mm，加工成180°彎鉤或三角形鉤。測(cè)點(diǎn)用錨固劑穩(wěn)定，埋入圍巖深度不小于20cm。4.3量測(cè)方法 收斂測(cè)點(diǎn)要求檢查預(yù)埋測(cè)點(diǎn)有無(wú)損壞、松動(dòng)、并將測(cè)點(diǎn)灰塵擦凈；收斂測(cè)量方法每次量

8、測(cè)前檢查收斂?jī)x讀數(shù)是否歸零，尺架兩端掛鉤是否緊密不松動(dòng)。檢查完畢后把收斂?jī)x的尺頭及尺架掛鉤分別固定在預(yù)埋點(diǎn)后將尺孔銷插入，用尺卡將尺與聯(lián)尺架固定后，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺母，記下鋼尺的基線長(zhǎng)度和數(shù)顯讀數(shù)，在重復(fù)測(cè)讀兩次，每次讀數(shù)誤差不得大于0.05mm，然后取三次讀書(shū)的平均值。（注意每次開(kāi)挖后12小時(shí)內(nèi)取得初讀數(shù)）；拱頂下沉量測(cè)在隧道拱頂軸線附近通過(guò)焊接或鉆孔預(yù)埋測(cè)點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)應(yīng)與隧道外監(jiān)控量測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)。拱頂下沉量測(cè)測(cè)點(diǎn)布置在拱頂，每斷面布置一點(diǎn)；量測(cè)時(shí)采用水準(zhǔn)儀、塔尺或是鋼尺進(jìn)行測(cè)量。每次開(kāi)挖后12小時(shí)內(nèi)取得處讀數(shù)。同一斷面每次測(cè)量必須采用同一基點(diǎn)。地表下沉 地表下沉測(cè)量方法同拱頂下沉測(cè)量，在工程開(kāi)挖

9、前（隧道未進(jìn)洞前對(duì)每一個(gè)測(cè)點(diǎn)讀取初始值。首次觀測(cè)時(shí)，對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行三次觀測(cè)（三次讀數(shù)的差值要小于±1mm），取平均讀數(shù)作為初始值。每個(gè)測(cè)點(diǎn)讀數(shù)誤差應(yīng)不大于0.3mm。4.4監(jiān)控量測(cè)的作用提供監(jiān)控設(shè)計(jì)的依據(jù)和信息：掌握圍巖力學(xué)狀態(tài)的變化和規(guī)律；掌握支護(hù)的工作狀態(tài)信息并及時(shí)反饋，指導(dǎo)施工作業(yè)。預(yù)報(bào)及監(jiān)視險(xiǎn)情：作出工程預(yù)報(bào)，確定施工對(duì)策和措施；監(jiān)視險(xiǎn)情，以確保安全施工。校核地下工程理論計(jì)算結(jié)果、完善工程類比法：為理論解析、數(shù)值分析提供計(jì)算數(shù)據(jù)與對(duì)比指標(biāo)；為工程類比提供參考指標(biāo)；為地下工程設(shè)計(jì)與施工積累經(jīng)驗(yàn)資料。5.監(jiān)控量測(cè)在偏壓、淺埋隧道施工中的重要性 5.1偏壓、淺埋隧道中的地質(zhì)環(huán)境隧道巖體

10、或地層被開(kāi)挖以前，一般說(shuō)總是穩(wěn)定的，但在開(kāi)挖過(guò)程中及開(kāi)挖以后，由于原有平衡被打破，巖體性狀發(fā)生變化，人們直接觀察到的既是大部分巖體或遲或早將出現(xiàn)或大或小的坍落，有的洞壁還會(huì)發(fā)生明顯的內(nèi)擠位移，這是修筑隧道經(jīng)常會(huì)遇到的問(wèn)題。5.2巖體的特性巖體是在一定工程規(guī)模范圍內(nèi)現(xiàn)實(shí)存在的自然地質(zhì)體。由于長(zhǎng)期經(jīng)受各種地質(zhì)作用，通常不是單一的巖石，而是呈現(xiàn)出各種各樣的地質(zhì)構(gòu)造形跡，即或多或少地存在性狀各異的層里面、節(jié)理面和裂縫面，我們把這些地質(zhì)界面統(tǒng)稱為節(jié)理、結(jié)構(gòu)面或不連續(xù)面。為由于它的力學(xué)性質(zhì)軟弱，又稱弱面。因此常說(shuō)巖體是由被分割的結(jié)構(gòu)體和眾多結(jié)構(gòu)面組成的統(tǒng)一體。結(jié)構(gòu)面的存在，使得巖體的破壞往往出現(xiàn)在這些軟弱

11、面處，整體的力學(xué)性能遠(yuǎn)差于其組成物巖石，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)不均勻性及各向異性。5.3隧道新奧法施工程序目前隧道施工大多采用新奧法施工，采用新奧法施工的隧道應(yīng)視其規(guī)模、地質(zhì)條件以及安全要求、施工方法，并充分利用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、量測(cè)信息指導(dǎo)施工，嚴(yán)格施工程序，不得省略。新奧法的特征之一是采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，量測(cè)信息指導(dǎo)施工，即通過(guò)對(duì)隧道施工中隧道施工中量測(cè)數(shù)據(jù)和對(duì)開(kāi)挖面的地質(zhì)觀察等進(jìn)行預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)和反饋。并根據(jù)已建立的量測(cè)為基準(zhǔn)，對(duì)隧道施工方法（包括特殊的、輔助的施工方法）、斷面開(kāi)挖步驟及順序、初期支護(hù)的參數(shù)等進(jìn)行合理調(diào)整，以保證施工安全、隧道圍巖穩(wěn)定、工程質(zhì)量和支護(hù)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性等。5.4隧道施工工序布置圖 

12、;   注：采用新奧法施工，地層為Ptim薄層狀板巖、炭質(zhì)巖層（W3），節(jié)理很發(fā)育，洞內(nèi)巖體破碎，呈角礫土狀，有地下水滲出，遇水易軟化剝落，拱部易坍塌。5.5監(jiān)控量測(cè)在隧道中的重要性由于偏壓、淺埋隧道中巖體由于自重應(yīng)力和側(cè)壓力的存在，且?guī)r體存在不均勻性，或節(jié)理呈現(xiàn)不發(fā)育，遇水及易軟化等癥狀。造成隧道開(kāi)挖初支后受巖體的初始應(yīng)力（又稱地應(yīng)力，是地層未受工程擾動(dòng)時(shí)存在的天然應(yīng)力）的影響，自穩(wěn)性差。造成巖面位移，洞身側(cè)壁逐漸內(nèi)移，造成洞身變形乃至坍塌。而監(jiān)控量測(cè)是新奧法施工的核心，是監(jiān)視圍巖穩(wěn)定性，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)和施工是否正確合理及安全的重要手段。因此，保證隧道施工時(shí)為了及時(shí)掌握施工中圍巖穩(wěn)定程度與支護(hù)受力、變形的力學(xué)動(dòng)態(tài)或信息，以判斷設(shè)計(jì)與施工的安全與經(jīng)濟(jì)，必須