某隧道监控量测与超前地质预报方案.pdf

XX隧道监控量测 与超前地质预报方案XX目录第一部分 XX隧道监控量测实施大纲.错误！未定义书签。11工程概况.22监测依据.33监测目的和意义.44监测内容.54.1 必测项目.54.2 选测项目.54.3 监测断面布置.54.4 工程量清单.55监测方法.65.1 地质及支护状态观察.65.2 地表沉降观测.75.3 周边位移及拱顶下沉量测.105.4 围岩内部位移.165.5 锚杆内力.175.6 二次衬砌应力.185.7 混凝土应力.195.8 控制测量项目及测试方法.206控制标准.227监测质量与安全保证措施.237.1 监测质量保证措施.237.2 监测安全保证措施.24第二部分隧道超前地质预报实施大纲.271超前地质预报的目的.272超前地质预报的原则.273 XX隧道超前地质预报方案.283.1 TSP超前地质预报.283.2 地质雷达超前地质预报.324超前地质预报质量与安全保证措施.364.1 超前地质预报质量保证措施.364.2 超前地质预报安全保证措施.3711工程概况本隧道位于xx省xx市xx县境内，埋深极浅，1530m左右，全长1525m,设计为双线。xx隧道东线起讫里程为K75+6 20K76+370,东线全长750米，西线起讫 里程为K75+6 15K76+390,西线全长775米，为双线隧道，隧址位于构造剥 蚀低山地貌区，地表植被较发育，齐长城xx遗址位于山坡上，隧道洞身地形中 部高，两出口地段地形低，地形起伏较大，起点高程约300m,跨关顶村约334 米，往南在齐长城遗址北侧达到340米，往南呈斜坡下降，相对高差约42米，坡脚3065,局部呈陡崖状，隧道最大埋深约33m。该隧道所处地层主要为元古界花岗岩（Y 0 1）：强中风化花岗岩出露于隧 址区进口附近人工开挖处，东隧道南洞口见强风化花齿岩出露，洞身段局部见强 风化花岗岩出露。北进口段：强风化花岗岩，灰白色，成分主要为石英、长石，局部见少量角 闪石，粗粒结构，块状构造，岩芯呈粗砂粒状。中风化花岗岩：灰白色，成分主要为石英、长石，局部见少量角闪石，粗粒 结构，块状构造，节理裂隙发育，岩芯呈块状，短柱状，偶见长柱状，节长4 17cm,取芯率62%,RQD=40%,锤击声脆。微风化花岗岩：灰白色，成分主要为长石、石英，少量角闪石，岩芯呈柱状,节长一般1540cm,锤击声脆，不易碎，取芯率80%,RQD=70%,夹微风化石英 脉。南出口段：全风化花岗岩：灰黄色，稍湿，中密，岩芯土状、粗砂状，触动 易碎，主要矿物成分为长石、石英和云母，风化呈砂土状。强风化花岗岩：黄灰色灰红色，岩芯粗砂状、砾砂状，易碎，主要矿物成 分为斜长石，石英。中风化花岗岩：浅红色，岩芯碎块状、短柱状，块直径36 cm,主要矿物 成分为长石，石英，风化裂隙较发育。微风化花岗岩：灰白色，粗粒结构，块状构造，成分主要为长石、石英，少 量角闪石，岩芯呈柱桩，节长一般1540cm,锤击声脆，不易碎，取芯率70%,RQD=6 6%O2洞身段：全风化闪长岩：灰绿色，岩芯呈土状，碎块状，手捏易碎。全风化花岗岩：浅黄色夹浅白色，岩芯呈砂土状，主要成分为长石、石英。强风化闪长岩：灰绿色，岩芯成碎块状及碎片状，块径一般37cm,锤击 声较脆，锤击可碎，节理裂隙发育，采取率约45%。中风化闪长岩：灰绿色，中细粒结构，块状及片状构造，岩芯呈短柱状，块 状，锤击声脆，可碎，采取率约70%,RQD约40%。中风化角闪岩：灰绿色，青灰色，中细粒结构，块状构造，原岩结构少量破 坏，节理裂隙较发育，岩芯主呈长柱状，较多短柱状，节长一般1540cm,最 长50cm,采取率约90%,RQD约85%,主要矿物成分为角闪石，长石，云母。隧道在K75+910K75+950穿过断层破碎带，区域稳定性较差。根据中国地震动参数区划图(GB 18306-2001),本路段范围内抗震设防 烈度为VID度，地震动峰值加速度为20g,地震动反映谱特征值为0.350.40s。按“早进洞，晚出洞”的原则，降低开挖边坡高度，减少对地表的破坏，该 隧道洞门设置形式为青州端采用端墙式洞门，临沐端采用削竹式洞门。由于该隧道的IV级和V级围岩，占整隧的76%,并且在K75+780K75+870 存在地表洼地排水不畅通现象，K75+76 0-K75+880段因采矿影响导致埋深浅、覆盖层薄，设计采用浆砌片石回填和铺砌，K75+910K75+950段穿过断层破 碎带，K76+280K76+36 5段埋深浅，存在塌方、冒顶可能，施工进度将受到 一定的影响。为加快施工进度并满足工期的要求，解决施工通风、弃硝、穿越浅 埋段等问题，本隧道考虑在出口 K76+450右侧位置建设一小型拌和站和空压机 风站，在线路右侧K77+250处建设一混凝土拌和站，集中供应混凝土，确保施工 工期。本隧道W级围岩段长730m,占47.8%；V级围岩一般段长28.2m,占12%；IH级围岩36 5m,占24%。2监测依据XX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(GB 50299-1999)、工程测量规范(GB 50026-93)和3公路隧道新奥法指南。3监测目的和意义(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和 修改施工参数提供数据依据。主要体现在以下儿个方面：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；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 4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。4.1 必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 选测项目围岩内部位移量测锚杆内力量测钢支撑内力量测喷混凝土应力量测二次衬砌压应力量测4.3 监测断面布置两条隧道HI级围岩约36 5m,共布设18个断面，IV级围岩约730m,共布设 48个断面，V级围岩共430m,共布设43个断面，共计110个断面。4.4 工程量清单表1工程量清单量测项目单位数量（个）5、必测项目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8周边位移水平收敛及周边位移断面110拱顶下沉量测拱顶下沉量测断面110二、选测项目围岩内部位移断面6二衬压力量测断面18混凝土应力量测断面30钢支撑内力量测断面20锚杆内力量测断面305监测方法5.1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,6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(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、锢钢尺进行监测。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WO.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Ah=O.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。图1基准点埋设方法示意图(单位:mm)7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。图2地表沉降观测布置图（4）监测频率开挖面前后V30m,2次/I天开挖面后3080m,1次/2天开挖面后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；82）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）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。衬砌中线图3横断面沉降随时间变化图S m ax(m m)图4横断面最大沉降量随时间变化关系图9S(m)o图5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 部结构应采取补强措施。增加 喷混凝土厚度，或加长加密锚杆，或加挂更凑密更粗的钢筋网；提前 施作二次衬砌，要求通过反分析较核二次衬砌强度；提前 施作仰拱。2）在整理资料时，若发现地表下沉速度具有稳定趋势时，应据此求出隧道 结构初期支护及二次衬砌上的最终荷载，以便对结构的安全度作出正:确的判断3）若经过对各种量测数据联合反分析后，发现初期支护或二次衬砌结构安 全系数较大，在经过设计人员同意后，可对下一段与此地质类型相近的支护参数 作适当调整。5.3 周边位移及拱顶下沉量测（1）周边位移监测1）监测目的地下工程开挖后，净空收敛也是反映围岩与支护结构力学形态变化的最直 接、最明显的参数，通过监测可了解围岩和支护结构的稳定状态。2）监测仪器使用收敛计进行监测。103）测点布设原则周边位移监测最重要的是合理确定监测断面的数量，而断面数量的确定应从 国家隧道施工技术规范相关内容和设计图纸要求这两方面充分考虑。并应遵守如 下原则：a.设计单位有指导意见的，按设计单位的指导意见考虑布置；b.若设计单位没有指导意见的，按规范规定选择具有代表性地段进行布置。当然，在施工过程中可根据实际情况做适当调整。每个断面上周边位移的测 线数量，根据隧道地质条件和施工方法的不同而不同，测线数量布置一般如表2 所示。表2周边位移量测断面的测线数段开挖方一般地段特殊地段洞口附近埋深小于2B有膨胀压力或偏压地段全断面开挖一条水平线三条或六条短台阶法二条水平线四条或六条四条或六条四条或六条多台阶法每一台阶一条水平测线每一台阶三条水平测线每一台阶三条水平测线每一台阶三条水平测线周边位移测点与拱顶下沉测点布置在同一个断面上。在同一断面内，收敛基 线的布设，应根据断面大小、开挖方法选择不同的布置形式。结合本项目隧道开 挖方法，周边收敛位移量测断面测点布置图如下图6、图7。安装测点时，在被 测断面上用风钻机或冲击钻成孔，孔径为40-80mm深度20cm,在孔中填塞水泥 砂浆后插入收敛预埋件，尽量使两预埋件轴线在基线方向上并使销与孔轴线处于 垂直位置，上好保护帽，待砂浆凝固后即可进行监测。11A图6上下台阶法开挖周边收敛位移量测断面测点布置示意图图7全断面法开挖周边收敛位移量测断面测点布置示意图4）收敛观测方法a.将百分表读数调至2.5 3.0cm；b.将收敛计钢尺挂钩分别挂在两个测点上，收紧钢尺，将销钉插入钢尺上 适当的小孔内，用卡钩将其固定；c.转动调节螺母使钢尺收紧到观测窗中的线条与面板成一直线为止；d.读取钢尺百分表中的数值，两者相加即为测点间距离；e.每次测量完毕后，先松开调节螺母，然后退出卡钩，将钢尺取下，擦净 收好，并定期涂上防锈油脂；f.将每条测线前后两次测线距离相减即可算出各测点间相对位移（即隧洞 位移收敛值）。5）周边位移监测提交成果12a.绘制位移量随时间变化的曲线；b.绘制位移速度随时间变化的曲线；c.绘制位移量与开挖面距离关系曲线；d.找出位移一时间回归曲线，求出最终净空位移量；（2）拱顶下沉监测1）监测目的了解断面变化情况，判断拱顶的稳定性，防止塌方。2）监测仪器使用水准仪和锢钢尺进行监测。3）测点布置与周边位移设在同一个断面，测点布置示意图如下图8所示。图8拱顶下沉断面测点布置示意图4）监测方法在拱顶固定一带倒三角环的测桩，测试时将水准仪安放在标准高程点和拱顶 测点之间，锢钢尺底端抵在标准高程点上，并将锢钢尺调整到水平位置，然后通过水准仪后视锢钢尺记下读数为“I，再前视普通钢卷尺（注意钢卷尺在每次测试时均要保持相同的张紧力）记下读数位“2,若标准高程点的高程为“。，则本 次测试拱顶测点的高程为出+。，两次不同测试的拱顶高程差即为两次间 隔时间内的拱顶下沉。测试方法示意图如图9所示。测桩长度要考虑喷射混凝土 的厚度，不能将测桩埋入喷射混凝土的厚度内。13图9拱顶下沉测试方法示意图5）注意事项a.在施工初期阶段，或地质较差时，或位移下沉量及速度较大时，应适 当增加量测断面及量测频率。b.测点设置应可靠，并应妥善保护，测量仪器使用前应严格标定。c.各测量项目应尽可能布置在同一断面，测量点应尽可能选择具有代表 性的地方，以便对测量数据的分析及为以后的工作提供经验。6）数据处理分析a.当隧道水平位移收敛速度为0.10.2mm/天，拱顶下沉位移速度为 0.1mm/天时可以认为围岩已基本稳定。对IV、V级围岩，应根据量测结果确 定二次衬砌施作的适当时间，施作过早可能使二次衬砌承受过大的荷载。b.在监测过程中，若发现净空位移过大或收敛速度无稳定趋势时，对结 构应采取补强措施。c.若发现净空位移收敛速度具有稳定趋势时，应据此求出隧道结构初期 支护及二次衬砌上的最终荷载，以便对结构的安全度做出正确的判断。d.若经过对各种量测数据联合反分析后，发现初期支护或二次衬砌结构 安全系数较大，在经过设计人员同意后，可对下一段与此地质类型相近的支 护参数作适当调整。e.对围岩级别的变更及对支护参数的调整均必需有相应的量测数据并 得到设计方认可。（3）注意事项及监测数据处理1）在施工初期阶段，或地质较差时，或位移下沉量及速度较大时，应适当14增加量测断面及量测频率。2）测点设置应可靠，并应妥善保护，测量仪器使用前应严格标定。3）各测量项目应尽可能布置在同一断面，测量点应尽可能选择具有代表性 的地方，以便对测量数据的分析及为以后的工作提供经验。（4）对测量资料的整理1）绘制位移量随时间变化的曲线；2）绘制位移速度随时间变化的曲线；3）绘制位移量与开挖面距离关系曲线；4）找出位移 时间回归曲线，求出最终净空位移量；（5）围岩稳定标准当隧道水平位移收敛速度为0.10.2mm/天，拱顶下沉位移速度为0.1mm/天时可以认为围岩已基本稳定。对IV、V级围岩，应根据量测结果确定二次衬砌 施作的适当时间，施作过早可能使二次衬砌承受过大的荷载。（6）特殊情况处理在监测过程中，若发现净空位移过大或收敛速度无稳定趋势时，对结构应采 取补强措施。根据我国现行公路隧道施工技术规范的规定，隧道周边允许相对位 移值见表3。结构补强的主要措施如下：1）增加喷混凝土厚度，或加密锚杆，或加挂钢筋网；2）提前施作二次衬砌，要求通过反分析较核二次衬砌强度；3）提前视作仰拱。表3隧道周边允许相对位移值闾盖层厚度 围岩赢300mIII0.1-0.30.2 0.50.4-1.2IV0.15 0.50.4-1.20.8 2.0V0.2 0.80.61.61.0 3.015注：相对位移值是指实测位移值与两侧点距离之比，或拱顶下沉与隧道宽度 比；脆性围岩取表中较小值，塑性围岩取表中较大值；I、II、VI级围岩可按工程类比初步选定允许值范围；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。5.4 围岩内部位移（1）目的为了探明支护系统上承受的荷载，进一步研究支架与围岩相互作用之间的关 系，不仅需要量测支护空间产生的相对位移（或空间断面的变形），而且还需要 对围岩深部岩体位移进行监测：确定围岩位移随深度变化的关系；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；判断开挖后围岩的松动区、强度下降区以及弹性区的范围；判断锚杆长度是否适宜，以便确定合理的锚杆长度。（2）量测仪器围岩内部位移量测的仪器，主要使用位移计，它可量测隧道不同深度处围岩 位移量，随着岩土工程的发展，位移计被广泛应用于地下空间围岩稳定性监测。目前较多采用机械式位移计，按位移计可以测取位移量的个数多少。位移计 可分为单点位移计和多点位移计，而单点位移计只能量测围岩内某一深度处的位 移量，多点位移计可在围岩内部不同深度埋设多个测点，同时量测围岩内不同深 度处位移量，在工程实践中被广泛采用。多点位移计的工作原理是将隧道围岩内部不同深度处某些点的位移状态通 过与之固定的某种传递介质（杆、弦）引至岩体外部，以便进行量测。每个位移 点由锚头、位移传递杆和量测端头组成，量测时以基准面为表面基准，每次测量 出围岩内部各测点到表面基准的距离，同一测点在不同时刻量测得到的距离差值 即为该点在此时间内围岩表面与围岩内部测点之间的相对位移，测点相对位移用 专用的百分表直接测得。（3）提交成果16根据围岩内变位曲线判断围岩内强度下降区和松动区的限界，绘制围岩内变位曲线，对围岩的稳定性进行判定。5.5 锚杆内力(1)监测目的为了观测锚杆加固效果和荷载的形成与变化，了解锚杆与周边围岩之间的相 互作用，判断隧道结构的稳定性。(2)监测仪器及精度使用钢筋计和频率计进行监测，钢筋计分辨力为0.07%F.S.。(3)测点布设原则沿隧道周边分别在拱顶、拱腰及拱脚打53个钻孔，孔径(p 6 0mm，如图10-11 所示。钻孔深度视围岩级别不等，一般IV、V级围岩3.5m,H、III级围岩3.0mo 每个钻孔内安装一根测力锚杆，每个锚杆上预置4个钢筋计，如图10-12所示。17图ii n、in级围岩锚杆应力观测点布置示意图图12测力锚杆布置示意图(4)测量方法安装完毕用频率计测定并记录下每个钢筋计的读数作为初值九；下次用频率计测定的读数作为测量值为力，根据仪器测定公式换算得到该次测量时对应位 置锚杆的应力值。(5)提交监测成果锚杆应力观测点布置图；锚杆应力观测记录及报表；锚杆应力一时间历时关系曲线。锚杆应力一锚杆深度历时关系曲线。5.6 二次衬砌应力(1)监测目的主要量测两层衬砌之间的相互作用力，以此评价支护结构的受力状况及合理 性。(2)监测仪器及精度使用压力传感器和频率计进行监测，土压力计分辨力为0.05%F.S.(3)测点布设原则在每一断面上，沿隧道周边拱顶、拱腰及边墙埋设至少5个压力传感器，将18钢弦式压力传感器分别埋设在喷射混凝土与二次衬砌之间。喷射混凝土与二次衬 砌之间的压力盒是在挂防水板之前进行安设，测取二次模筑混凝土衬砌所受的压 力。混凝土达到初凝强度后开始测取读数。每个断面至少5个量测位置，二衬压 力量测计划设置7个测点，量测采用频率计进行，测点布置如图13、图14所示。图13围岩压力测点布置 图14初支与二衬间接触应力测点布置(4)测量方法安装完毕用频率计测定并记录下每个钢筋计的读数作为初值九;下次用频 率计测定的读数作为测量值为,根据仪器测定公式换算得到该次测量时对应位 置围岩应力值。(5)提交监测成果1)初支与二衬压力观测点布置图；2)初支与二衬压力观测记录及报表；3)初支与二衬压力一时间历时关系曲线。5.7 混凝土应力(1)量测目的1)了解混凝土层的变形特性以及混凝土的应力状态；2)掌握喷层所受应力的大小，判断喷射混凝土层的稳定状况;3)检验二次衬砌设计的合理性；积累资料。(2)监测仪器及精度19使用应力计和频率计进行监测，土压力计分辨力为0.05%F.S.o（3）测点布设原则沿隧道周边拱顶、拱腰及边墙在喷射混凝土内埋设5个传感器，围岩初 喷以后，在初喷面上固定应力计，然后再复喷，将传感器全部覆盖并使传感 器居中。复喷混凝土达到初凝强度时开始测取读数。I级围岩不做此量测。如图15所示。图15初喷内应力传感器布置示意图（4）测量方法安装完毕用频率计测定并记录下每个钢筋计的读数作为初值九;下次用频 率计测定的读数作为测量值为,根据仪器测定公式换算得到该次测量时对应位 置锚杆的应力值。（5）提交监测成果1）喷碎内应力观测点布置图；2）喷碎内应力观测记录及报表；3）喷碎内应力一时间历时关系曲线。5.8 控制测量项目及测试方法捽制测量项目及测试方法见表4表4控制测量项目及方法一览表项目名称方法及工具量测间隔时间20必 测 项 目地质及支护状态观察岩性，结构面产状 及支护裂隙观察或 描述，地质罗盘及 规尺等开挖后及初期 支护后进行每次爆破后、支护后进行地表下沉水准仪，水准尺浅埋地表，每23m 一个测占 八、开挖面前后V30m,2次/I天 开挖面后3080m,1次/2天水平收敛 及拱顶下 沉量测收敛计、水平仪V级围岩每 1520米一 个，W级围岩 每2040米 一个爆破后24小时内进行0-1B2B-3B3B-5B5B1-2 次/天1次/天1次/天1次/周选 测 项 n围岩内部 位移多点杆式位移计每一级围岩段 选一断面，每 个断面311 个测点爆破24小时后内进行0-15 天16天B-1月3月3月1-2 次/天1次/2 天1-2 次/周1-3 次/月二次压力压力盒每一级围岩段 选一组，每组 25个断面，每断面711 个测点二次衬砌施作后开始0-15 天16天B-1月1-3月3月1次/天1次/2 天2次/周2次/月锚杆内力锚杆测力计或钢筋 计及拉拔仪每一级围岩段 选一组，每组 35根锚杆施作后进行0-18m18-36 m36-90m90m1-2 次/天1次/2 天1-2 次/周1-3 次/JJ钢支撑内应变片及每2030根钢钢支撑施作后开始21力支柱压力计支撑中选一 根，每一级围 岩段选一组，每组35个测Ji八、0-15 天16天B-1月1-3月3月1-2 次/天1次/2 天1-2 次/周1-3 次/月混凝土应 力应力计每2030根钢 支撑中选一根,每一级围 岩段选一组，每组35个测3八、二次衬砌施作前开始0-15 天16天B-1月1-3月3月1-2 次/天1次/2 天1-2 次/周1-3 次/月6控制标准根据中华人民共和国国家标准公路隧道施工技术规范和地下铁道工程 施工及验收规范GB 50299-1999规定，隧道施工中出现下列情况之一时，应立 即停工，采取措施进行处理：（1）周边及开挖面塌方、滑坡及破裂；（2）量测数据有不断增大的趋势，并可能达到警戒值；（3）支护结构变形过大或出现明显的受力裂缝且不断发展；（4）时态曲线长时间没有变缓趋势。（5）施工前方有明显的溶洞并赋存水。对于监测数据各种围岩的绝对值判断标准可见相关规范，此外，还可通过变 形速度的变化趋势来判断围岩的安全性：d 2 u-03）力2，则表示变形速率不断增加，已进入危险状态，须立即停工，22采取有效的工程措施进行加固。7监测质量与安全保证措施7.1监测质量保证措施为保证监测数据的真实可靠及连续性，特制定以下各项质量保证措施：1）监测组与施工、监理工程师密切配合工作，及时向施工、监理工程师报 告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录。2）监测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。3）监测仪器采用专人使用、专人保养、专人检校的管理。4）监测设备在使用前均应经过检校，合格后方可使用。5）各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的实施细则。6）监测数据均要经现场检查，室内两级复核后方可上报。7）各监测项目从设备的管理、使用及资料的整理均设专人负责。8）针对施工各关键问题，及时分析数据、反馈信息，指导施工。监测质量保证体系如图16023图16监测质量保证体系框图7.2监测安全保证措施(1)安全保证体系建立强有力的安全生产保证体系，既注重安全思想宣传教育和安全技能培 训，又注重日常安全生产工作的检查、落实。安全监测保证体系见图17。24图17安全监测保证体系图(2)安全管理制度根据国家及相关部门颁布的有关工程安全规定，结合本工程的特点，制定如 下安全管理制度：1)安全责任制实行岗位责任制，把安全生产纳入竞争机制。明确分工，责任到人，做到齐 抓共管，抓管理、抓制度、抓队伍素质，盯住现场，跟班作业，抓住关键，超前 预防。2)安全教育培训所有的管理人员、专业工程技术人员都要接受安全教育，具体由安全生产管25理委员会组织安排培训内容。3）安全事故申报和奖惩制度进行定期和不定期的安全检查，及时发现和处理事故隐患，做到安全检查有 记录。引入经济机制，把安全工作与工资、奖金挂钩。4）安全检查制度在监控作业过程中加强安全检查，及时发现安全隐患，提出安全整改意见和 措施，并督促落实，确保作业安全。（3）监控量测期间安全保证措施及人身安全保证措施1）监控量测期间安全保证措施a.临时用电及照明安全措施建立、健全供用电设施的运行和维护操作规程。运行及维护人员必须熟悉操 作规程，熟悉供用电系统的情况。b.机械设备、元器件作业安全措施监控量测作业前，操作人员必须认真听取技术人员的现场交底及有关安全注 意事项，并对仪器设备作详细检查，作业中集中精力，不得擅自离开工作岗位。2）人员安全保证措施开工前对职工进行岗前培训，进行安全基本知识和技能教育，进行遵章守纪 和标准化作业的教育,经考试合格持证上岗。对监控量测地段建立日常巡查制度,对重点监测地段实施安全员跟班监督制度，并接受安全监察人员的监督检查。26第二部分隧道超前地质预报实施大纲1超前地质预报的目的隧道超前地质预报技术主要包括常规地质方法、工程物探方法等,在预报时 一定要结合隧道掌子面前方的具体情况进行合理设计，进一步拓宽隧道超前地 质预报概念的含义。特别是在复杂地质条件隧道施工过程中，在加强工程地质分 析的同时，应结合工程物探对隧道不良地质进行超前地质探测预报研究,为工程 设计及施工提供工程地质资料。避免工程地质灾害，从而保证施工安全。超前地 质预报的主要目的为：（1）预报开挖掌子面前方的岩性变化或围岩类别；（2）掌子面前方可能出现的地质断层及岩石破碎带的情况；（3）掌子面前方软岩地段的位置和长度；（4）开挖段前方岩体是否含水及可能的涌水情况等。（5）通过对隧道洞身范围内（特别是掌子面前方）的岩体破碎地段、断层 发育等不良地质的预测和分析，给掌子面的开挖提供重要的指导。2超前地质预报的原则根据隧道工程线路长度、地质条件等实际情况，坚持超前地质预报“三结合”和风险靶段划分原则，即“地质与物探、钻探结合，洞内外结合，长短及不同物 探方法结合”，在对隧道风险分级的基础上，采用相对应的预报方案。（1）地质与物探、钻探结合地质分析工作是超前地质预报工作的基础和重要环节，在较好了解地质情况 的基础上，才能使物探的解释结果更接近真实情况，大大减少物探多解性带来的 难题，离开了地质的物探极易偏离真实的地质，离开了物探的地质就很难将施工 超前地质预报工作细化。（2）洞内外结合野外地质调查与洞内地质素描和洞内预报成果相结合，即宏观地质分析与具27体的施工超前预报相结合。（3）长短及不同物探方法结合长期超前预报探测距离较长，但准确性稍差，短期超前预报探测距离较短，但准确性较高，两者的结合可以取长补短，有效提高超前地质预报的准确性；各 种物探方法各有千秋，单独采用一种方法往往精度达不到要求。而不同物探方法 的结合，则可以互相取长补短，有效提高超前地质预报的准确性。3 xx隧道超前地质预报方案XX隧道为高风险岩溶隧道，为了保证施工安全，根据业主和设计文件要求，在高风险地段实施综合超前地质预报，预报手段包括TSP地震波探测、地质雷达 探测、红外探水仪探测以及超前水平钻探。3.1 TSP超前地质预报TSP203超前地质预报系统，是专门为隧道和地下工程超前地质预报研制开 发的，是目前在该领域的最先进设备，它能方便快捷预报掌子面前方100 200m 范围内的地质情况，包括隧道前方岩性的变化、破碎带和软弱层的位置宽度、是 否含水、是否存在不良地质体等，通过探测为隧道工程以及变更施工工艺提供依 据。这将大大减少隧道施工带来的危险性，减少人员和机械损伤，同时也带来了 巨大的经济利益和社会效益。（1）测试仪器采用瑞士 Amberg测量技术公司最新生产的TSP203型（Tunnel Seismic Prediction）超前地质预报系统设备。与TSP202相比，TSP203在硬件设计和软 件设计等方面都作了较大改进，其软件编程除了考虑与WINDOWS视窗的兼容之 外，还特别强调了软件的智能化和评估结果输出的灵活性。图1为TSP203系统 组件简图。28图1 TSP203系统组件简图(2)探测原理像所有振动测量方法一样,TSP测量方法也需要振动发射源和接受装置。TSP 测量系统是通过在掘进面后方一定距离内的钻孔内施以微型爆破来发射声波信 号的，爆破引发的地震波在岩体中以球面的形式向四周传播，其中一部分向隧道 前方传播，当波在隧道前方遇到异面时，将有一部分波从界面处反射回来，界面 两侧岩石的强度差别越大，反射回来的信号也越强。放射信号经过一段时间后到 达接受传感器，被转换成电信号并进行放大。从起爆到反射信号被传感器接收的 这段时间是与反射面的距离成比例的，通过反射的时间与地震波传播速度的换算 就可以将反射界面的位置、与隧道轴线的交角以及与隧道掘进面的距离确定下 来；同样使用TSP也可以将隧道上方或下方存在的岩性变化带的位置方便地探测 出来。图2为TSP超前预报测量原理，图3为TSP203系统组件标准测量图示。图2 TSP超前预报测量原理29图3 TSP203系统组件标准测量图示为达到探测隧道前方和周围地质情况的目的，在TSP测量系统中使用了三对 高敏加速度传感器，三对加速度传感器通过一根金属杆连接在一起，分别以平行 和垂直隧道轴线的方向定位在专门的传感器钻孔内，传感器的这种布置方式能保 证接收有各种不同角度反射回来的反射信号，使用三对水平和垂直布置的传感器 还能有效地减少干扰信号的影响。由传感器采集到的振动信号经过模数转换器转换后存储在一台小型计算机 上，整个测量过程也是通过这台计算机来完成的。测量工作结束后将存储在小型 计算机上的地震信号作进一步的分析处理之用。TSP测量系统配备有专门的分析 软件，分析软件的主要任务之一是对测量信号进行各种数值滤波、选择放大等，以获得清晰的反射图像。分析软件的另一功能是将反射波图像所提供的信息与隧 道的空间坐标结合起来，通过一系列的数学运算求出反射事件本身的空间位置以 及与隧道的相对位置。这些数学运算的结果和解释正是TSP地质超前预报的最终 结果。(3)探测方法探测的基本步骤为：钻孔布置施工钻孔数据采集数据分析一 一报告提交。1)测线测点布置TSP-203超前地质预报是利用振动波的反射来进行探测的。振动波由在特定 位置人为制造的小型爆破产生，一般是沿隧道一侧洞壁布置24个爆破点，爆破 点平行于隧道底面呈直线排列，孔距1.5m,孔深1.5m,炮孔垂直于边墙向下倾斜3015200,以利于灌水堵孔。距最后的爆破点1520nl处设接收器点（在一侧或 双侧），接收器安装孔的孔深2m,内置接收传感器。图4为观测系统与隧道关系平面示息图。接收器孔2I 隧道轴TAII4 52 米一I1 15 米 L 5m汁 I.5前接收器孔1 U 炮孔SI S2 S3掌子面二 3图4观测系统与隧道关系平面示意图2）探测方法在测量过程中，逐次引爆爆破点的炸药（约20-30g,根据围岩不同适时调 整），制造出小型地震波，地震波遇到节理面、地层层面、破碎带界面和溶洞、暗河等不良地质界面时，将产生反射波，反射波的强度及传送时间反映了相关界 面的性质、产状、据接受点的距离。接受传感器将接受到的反射波数据传输给记 录仪电脑储存起来，利用处理软件对储存的数据进行处理，形成反映隧道相关界 面的隧道影像点图，由分析人员进行解释，得到前方的地质情况。3）资料分析与处理采集的TSP数据，通过TSPwin软件进行处理，获得P波、SH波、SV波的时 间剖面、深度偏移剖面和反射层提取以及岩石物性参数等一系列成果。在成果解释中，以P波资料为主对岩层进行划分，结合横波资料对地质现象进行 解释。解释中，遵循以下准则：a.正:反射振幅表明硬岩层，负反射振幅表明软岩层。b.若S波反射较P波强，则表明岩层饱含水。c.Vp/Vs增加或5突然增大，常常由于流体的存在而引起。d.若Vp下降，则表明裂隙或孔隙度增加。探测结果以报告的形式提交，根据分析结果对掌子面前方岩体进行分段描 述，包括岩性的变化、含水情况、是否存在不良地质体等。（4）注意事项1）严格按规定布置震源和传感器钻孔，并保证质量，特别是孔距、倾角等;31钻孔前，应用测量仪器测定接收器孔和炮孔的位置，接收器孔和炮孔在同一水平 面上，并用红油漆作标记。炮孔要标记序号。2）严格按设计要求施工钻孔，若测定的位置无法钻孔，可在以测点为圆心 半径20cm的范围内钻孔。3）注意选择接收器孔的位置，不应在松散围岩中。接收器孔身要直。孔内 岩屑和泥浆要用水冲出孔外。4）注意保护炮孔，成孔条件好的，孔内岩屑和泥浆要用水冲出孔外，以免炸 药包放置不到位。成孔条件差的，完钻后要将柱状物（锚杆等）留在孔中，防止 围岩掉块。5）在洞内的实际探测过程中，尽最大努力减少噪音和漏炮；6）若发现前方有可能存在不良地质体或含水，施工单位应打超前钻孔，以保 证施工安全。3.2 地质雷达超前地质预报（1）测试仪器美国GSSI是目前世界上最好的生产地质雷达的厂家，它的产品遍布全球，目前超过1800套，占全球销量80%以上，在中国200余套，占中国市场份额的 75%以上。创始于1969年的美国地球物理探测公司（GSSI公司），是世界上第 一家专业研制探地雷达的公司，其前身为美国宇航局。随着60年代末期美国宇 航局专门为阿波罗计划所研制的专用仪器，成功地探测到月球表面尘埃之后，世 界上第一