隧道监测方案.doc

隧道监控量测方案

一、工程概况
工程名称：
建设单位：
设计单位：
地理位置：
工程概况：拟建隧道位于，走向基本呈东南～西北西向，为单洞隧道。
隧道起讫桩号为K1+870~K2+150，全长280m，设计纵坡为3.0%隧道进口端位于半径R=1500m的圆曲线上，出口位于直线上。。
二、地质条件
本工程隧道开挖影响深度范围内的各土层的分布及主要物理力学指标详见本工程勘察报告
1、地形地貌
隧道位于新安江北岸，工程拟建处钟潭岭属于千里岗系中低山丘陵区，总体地势西北高，东南稍低。地表植被比较发育，基岩露头零星可见。隧道进口原地面高程在54.0～55.0m左右，隧道出口原地面高程70.0～72.0m左右。
2、工程地质条件
（1）A区段(K1+730~K1+895m):
本区段地势较平坦，地面高程一般54.54~58.0m，覆盖层厚6.75~13.0m，拟建隧道洞身及洞顶以上大部分为覆盖层。表层耕填土厚度1.1~2.5m，下部以②4碎砾石混亚粘土为主，局部夹有亚粘土。②4层以中密状为主，碎砾石主要成分为凝灰岩，粒径1~3cm，偶有大者达20cm，渗透性一般，工程性质一般。
基岩岩性主要为弱风化蚀变晶屑玻屑凝灰岩，浅青灰色，紫红色，岩体较破碎，夹有较多破碎夹层。岩芯以碎块状为主，少量柱状、短柱状，为硬质岩。
按《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）对隧道围岩级别进行划分，围岩级别属Ⅴ级；建议采用明挖成明洞，边开挖边支护，早成拱。施工应避开雨季，应及时衬砌。
（2）B区段（K1+895~1+915m）：大致为暗洞进口段，隧道浅埋，节理及破碎带较发育。
按《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）对隧道围岩级别进行划分，围岩级别属Ⅳ级；建议采用边开挖边支护，早成拱。施工应避开雨季，应及时衬砌。
（3）C区段（K1+915~2+020m）：该段为山体主要部分，段内跨山脊。南坡坡度28~40°，北坡坡度30°。覆盖土层厚1~7.0m，山脊处基岩裸露。
围岩岩性主要为弱~微风化蚀变晶屑玻屑凝灰岩夹弱风化（粉砂质）泥岩段。蚀变玻浅晶屑玻屑凝灰岩，青灰色，紫红色，岩体较破碎，夹有较多破碎夹层。岩芯以碎块状为主，少量柱状、短柱状，为硬质岩。（粉砂质）泥岩岩芯一般呈柱状，短柱状，岩体较完整，节理不发育。
江北岸见二组节理：第一组，产状270°∠25°，面较平，平行一组，间距0.4m；第二组，产状60°∠60°，面平直，平行一组，间距1.2m。总计节理密度约3~5条/m。
按《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）对隧道围岩级别进行划分，围岩级别属Ⅲ级；建议采用光面爆破，全断面掘进，遇破碎带处应及时支护。
（4）D区段(K2+020～2+046m）：本区段地表位于山体北侧坡，高程100.3~114m，呈∠26°坡，覆盖层厚度1.0~1.5m。地表断层迹象不明显。
断层产状114°∠80°，断层带宽约6.5m，下盘影响带宽7.2m，上盘影响带约10m。跨隧洞轴线时，桩号大约为K2+030.5~2+039m。带内为硅化角砾岩，钻孔揭露洞身范围内岩芯呈柱状、长柱状，岩体完整。影响带内主要为硅化凝灰岩、碎裂泥岩等构造岩。构造岩均具有质地极坚硬，但节理较发育，洞顶以上岩体发育有陡倾角节理。同时影响带内揭露有挤压破碎带（BZ38孔29.8~31.7m）。
岩体弹性波速VP为2.4Km/s，完整性指数KV大约为0.3，围岩级别属Ⅳ级。
本区段具围岩变化大的特点，局部围岩坚硬，难以掘进，局部存在破碎带，施工时应注意洞顶掉块和坍塌，应衬砌支护。
（5）E区段（K2+046~2+100m）：岩层倾角∠25~35°，层面走向和隧道轴线呈80°交角，于隧道稳定有利。
岩石单轴饱和抗压强度Rb达60MPa。测定的岩体完整性指数KV为0.69，岩体弹性波速VP为3.6Km/s，岩体的基本质量指标[BQ]为412，按《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）对隧道围岩级别进行划分，围岩级别属Ⅲ级。建议采用光面爆破，全断面开挖。应衬砌支护。
（6）F区段（K2+100~2+130m）：隧道浅埋，节理及破碎带较发育，RQD一般小于30%。按《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）对隧道围岩级别进行划分，围岩级别属Ⅲ级；建议采用边开挖边支护，早成拱。
（7）进口
桩号K1+780~K1+880m段现状为柑桔地，地形平坦。洞轴线和地形等高线呈约85°相交。若选桩号K1+780m处作出进洞入口，则本区段围岩级别属A区段的Ⅴ级。该类围岩一般不宜采用洞挖，可改为明挖。建议桩号K1+780~ K1+905m段采用明洞方式，明洞式洞口可选桩号K1+780，暗洞洞口选择桩号K1+905~1+910m左右。
若选择K1+905m作为暗洞隧道入口，最高处边坡高达17m，洞口洞顶以上基岩厚度达10.5m。坡高处须采取一定的临时性支护措施，并建议分级开挖。建议土质边坡比取1:1，岩质边坡1:0.5。隧道进洞后宜及时修筑洞门。
（8）出口
隧道出口段山体坡陡17°，现场山体边坡稳定，洞轴线和地形等高线呈约53°相交。基岩为弱～微风化含白云质灰岩，岩体较完整，预计出口成洞困难不太大。本区段覆盖层6.4~8.0m，拟建隧道洞身及洞顶以上大部分为覆盖层，洞口边坡高18m。表层耕填土厚度1.1~2.5m，下部以 2 3含砾粘土为主。2 3层浅部软塑，中下部以硬塑状为主，砾石呈全风化状，少量呈强风化，粒径1~3cm，渗透性差，工程性质较好。在开挖成洞过程中，明挖段长约100m，出口处洞顶以上边坡高达14m，坡高处必须采取一定的临时性支护措施，建议分级开挖边开挖边支护，施工应避开雨季，应及时衬砌。建议土质边坡比取1:0.8，岩质边坡1:0.5。总体上桩号2+130m附近作为拟建隧道出口是合适的。
3、水文地质条件
进出口段覆盖层较厚，达8.5~13.0m。由BZ35、BZ36、BZ37、BZ39、BZ40孔地下水位埋深达4.8~18.0m可知，隧道区的覆盖层中地下水贫乏。主要接受大气降水补给，补给基岩裂隙水，少量以地面迳流形式流失。根据现场地质调查，未见有地表水及地下泉水出露。

三、周边环境
隧道位于新安江北岸，工程拟建处钟潭岭属于千里岗系中低山丘陵区，总体地势西北高，东南稍低。地表植被比较发育，基岩露头零星可见。隧道进口原地面高程在54.0～55.0m左右，隧道出口原地面高程70.0～72.0m左右。

四、围护方案概况
本隧道工程采用新奥法施工。

五、监测方案依据及技术标准
（1）本工程支护结构设计方案。
（2）国标《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）
（3）浙江省标《建筑基坑工程技术规程》（DB33/T1008-2000）
六、监测目的
隧道开挖施工是项风险工程，为确保施工的安全和隧道开挖过程中支护结构及周边环境
不被损坏，必须对隧道支护体系及周边环境进行监测。只有在施工过程中建立严格的监测网络，对全过程进行现场监控量测，实行信息化施工，才能及时获取隧道开挖过程中支护结构及围岩的受力和变形情况。通过对监测数据进行整理、比较、分析，从时空曲线图上观察曲线的走势，预测围岩和支护结构的发展趋势，随时掌握隧道围岩和支护结构的动态变化，反馈信息，指导施工，预防坍塌事故的发生，以便在必要时能及时采取措施为调整设计方案提供科学的依据。

七、监测项目
根据该隧道开挖断面、环境特点、围岩力学性质指标和支护设计方案要求：
监控量测内容：(1)隧道洞内目测观察，（2）隧道拱顶下沉量测，（3）隧道仰拱隆起量测，（4）隧道内空变位量测，（5）钢支撑内力量测，（6）喷砼内力量测，（7）地表沉陷量测，（8）锚杆抗拔力试验。
根据以往新奥法施工隧道监测经验，建议增加（9）锚杆应力观测项目。

八、监测内容
（1） 隧道洞内目测观察：主要是地质及支护状态观察。观察、描述开挖面岩性，结构面产状及支护裂隙变化情况。全长度观测。
（2） 隧道拱顶下沉（仰拱隆起）量测：主要监控隧道掘进过程中竖向尺寸的变化情况。本工程设计拱顶下沉（仰拱隆起）量测断面间距为个/20m。全断面开挖，每观测断面二个测点；若分两步开挖，每观测断面四个测点。测点尽量布置在开挖断面中部。按全断面开挖考虑，共计15个量测断面预计GD测点工作量2×15=30个。
（3） 隧道内空变位量测：主要监控隧道掘进过程中平面内空尺寸的变化情况。本工程设计隧道内空变位（收敛测点）量测断面间距为点/30m。每观测断面测两个水平收敛点，四个侧向收敛点，共计10个量测断面。预计隧道内空变位测点工作量6×10=60个。
（4） 钢支撑内力量测：主要量测格栅钢架内力。本工程设计隧道内钢支撑内力量测断面间距为个/40m。共计8个量测断面，每量测断面测五个。预计钢支撑内力测点工作量5×8=40个。
（5） 喷砼内力量测：主要量测支护结构内部或围岩和支护结构间接触压力。本工程设计喷砼内力量测断面间距为个/40m。共计8个量测断面，每量测断面测五个。喷砼内力测点工作量5×8=40个。
（6） 地表沉陷量测：主要观测隧道上方的地面沉降变化情况。本工程设计地表沉陷量测断面间距为个/40m。共计8个量测断面，每量测断面测五点。地表沉陷测点工作量5×8=40点。
（7） 锚杆抗拔力试验：主要测试施工锚杆抗拔力能否满足设计要求，用以调整施工参数及检验支护结构的安全系数。设计试验断面间距10m。共计28个试验断面，每断面测试3根。锚杆抗拔力试验锚杆测点工作量3×28=84根。
（8） 锚杆应力观测：主要监测施工锚杆的受力状态及大小，判断和预报围岩的稳定性，为修改锚杆支护参数，优化设计提供依据。本工程设计锚杆应力量测断面间距为个/40m。共计8个量测断面，每量测断面测点五个。锚杆应力测点工作量5×8=40个。

八、监测工作安排
（一）人员配置
为保质、保量完成本隧道工程的监控量测任务，我单位将以配备最精干的人员，组成监测工作项目部。
拟投入的人员见表1所示：
表1拟投入人员一览表
序号
姓名
性别
职务、职称
拟任本工程职位
联系电话
1

2

3

4

5

6

（二）、监测仪器设备
拟投入的设备见表2所示：
表2拟投入设备一览表
序号
机械设备名称
规格型号
数量
工作时间
备注
1
自动安平水准仪
莱卡
2
全过程
带测微器
2
铟钢尺
珠峰
1
全过程
2m
3
照相机
尼康
1
全过程

4
钢筋计
华东岩土工程仪器厂
80
全过程
专业厂家采购
5
压力盒
华东岩土工程仪器厂
40
全过程
专业厂家采购
6
振弦式频率仪
XP02
1
全过程

7
收敛计

1
全过程

8
穿心千斤顶

1
全过程

9
百分表

2
全过程

10
锚杆应力计
华东岩土工程仪器厂
40
全过程
专业厂家采购
11
计算机

1
全过程

12
打印机

1
全过程

（三）、监测仪器设备埋设
1．隧道内目测观察
每天目测观察开挖掌子面处围岩稳定性、围岩构造情况、围岩及支护变形及稳定性情况、校核围岩类别。必要时用数码相机记录图像。
2. 隧道拱顶下沉（仰拱隆起）量测
在预定量测断面位置初支喷砼初凝后埋设膨胀挂钩或膨胀螺钉，用水准仪及钢卷尺或铟钢尺测读初测值，以后每次测值和前一次的差值即为每次的变化值。初测读数在开挖后12h内读取，最迟不晚于24h，且应在下一循环开挖前获取初读数。
测点应牢固可靠，易于识别并妥为保护。
3. 隧道内空变位量测
隧道内空变位观测是用收敛计量测围岩表面两点在连线（基线）方向上的相对位移变化，即收敛值。其工作原理是，将收敛计两端和固定测桩连接，用恒力张紧钢丝（或钢卷尺）作为传递位移的介质，采用百分表等测读工具量测两固定点间的距离，并比较在不同的时间的变化来实现。
在隧道掘进至量测断面水平对称位置或侧向预定位置及时埋入收敛桩（用弯钩短钢筋）并编号，初测读数用收敛计在开挖后12h内读取，最迟不晚于24h，且应在下一循环开挖前获取初读数。
测点应牢固可靠，易于识别并妥为保护。
4．钢支撑内力量测
支撑内力是通过对支撑钢筋的应力进行监测后计算得出的。用频率仪对事先焊接在支撑主筋上的钢筋计（应变计）进行监测，钢筋计受力后振动频率会发生改变，对比事先标定的力和频率的关系曲线就可得到作用在应力计中的应力。每测点上下各布置一个钢筋应力计。
5．喷砼内力量测
应力计（又称压力盒）一般由传压盒、应力传感器和测读仪三部分组成。传感器和测读仪之间用电缆连接。
在隧道掘进至量测断面，将压力盒绑在钢筋网片上，在初期围护结构成形时直接浇筑砼中，用频率仪读数，再根据相对应的换算关系来得到隧道掘进过程中的四周压力变化情况。要注意对土压力盒导线的保护。
6．地表沉陷量测
本工程地表沉陷观测在预定量测断面，以隧道中心线为中心，以5m 间距两侧各布设2个测点，即每个断面5个测点。
观测点有条件时应尽量提前天埋设。具体位置根据现场情况设定。
（1）沉降监测水准点的布设：
为沉降观测所布设的水准点，是监测建（构）筑物变形的基准，为此在布设时必须考虑下列因素：
a.根据监测精度的要求，应布成网形最合理、测站数量最少的监测环路。
b.在整个水准网里，应有四个埋设深度足够的水准基点作为起算点，其余的可埋设一般地下水准点或墙上水准点。施测时可选择一些稳定性较好的沉降点，作为水准线路基点和水准网统一监测和平差。因为施测时不可能将所有的沉降点均纳入水准线路内，大部分沉降点只能采用中视法测定，而转站则会影响成果精度，所以选择一些沉降点作为水准点极为重要。
c.水准点应视现场情况，设置在较明显而且通视良好保证安全的地方 ，并且要求便于进行联测。
（2）沉降监测点标志的构造和埋设
a. 沉降监测点标志一般利用铆钉和钢筋来制作。
b.监测点应布置在隧道沉降变化较显著的地方，并要考虑到在施工期间和竣工后，能顺利进行监测的地方。
c.当围岩性质变化较大，或上部覆盖层较薄部位等情况需适当埋设监测点。
7．锚杆抗拔力试验
锚杆抗拔力试验设备主要由反力支墩作反力装置，穿心千斤顶、油泵加载装置，压力表、压力传感器或荷重传感器等荷载装置，百分表等位移量测装置组成。
在隧道掘进至量测断面，因时间关系，待预估锚杆注浆强度达到80%以后进行试验。试验采用慢速维持荷载法。
8．锚杆应力量测
锚杆应力观测是通过锚杆应力计量测钻孔锚杆不同深度处的轴向应力。
喷锚支护，是新奥法的三要素之一。故锚杆支护在隧道支护系统中占有重要地位。
锚杆应力计量测锚杆应力的工作原理是：当锚杆受力后应力计处的茅杆发生变形，产生应变，应力计亦随锚杆产生相应的变化，得出和应变成比例的频率变化，然后，通过率定曲线或公式将电测信号转换成锚杆应力。
本项目拟采用钢弦式锚杆应力计：由内装有钢弦应力计的钢管（或由加粗段锚杆，在上面开一槽孔，装上弦式应变计）和锚杆焊接组成。通过电线引测，由频率仪测读数据。
（四）监测工期频率及警戒值
1．监测工期：从开挖前一周进场准备埋设测点至主体结构完成。预估工期4个月。
2．量测频率：
量测项目和量测频率表
序号
量测项目
量测频率
1~15d
16~30d
30d以上
1
隧道洞内目测观察
每天掌子面开挖后及每次爆破后进行
2
隧道拱顶下沉量测
1~2次/d
1次/d
1~2次/周
3
隧道仰拱隆起量测
1~2次/d
1次/d
1~2次/周
4
隧道内空变位量测
1~2次/d
1次/2d
1~2次/周
5
钢支撑内力量测
1~2次/d
1次/2d
1~2次/周
6
喷砼内力量测
1~2次/d
1次/2d
1~2次/周
7
地表沉陷量测
1~2次/d
1次/2d
1~2次/周
8
锚杆抗拔力试验
选定锚杆试验1次
8
锚杆应力量测
1~2次/d
1次/2d
1~2次/周
3．隧道量测资料的应用
（1）绘制a位移及位移随时间的变化曲线，b 位移及位移速度和开挖工作面的关系曲线。
（2）观察及量测发现异常时，应及时修改支护参数。一般正常状态须同时满足以下条件：
a 喷射混凝土表面无裂损或仅有少量微裂缝。
b 位移速度除在最初1～2天允许有加速外，应迅速减少。
（3）当量测断面离掌至面约10～20m,内空变位应开始收敛。如不收敛应加锚杆和喷砼厚度,再行量测观察是否收敛。
（4）位移很快达到稳定，且围岩状况比预计要好时，应适当减弱设计参数。
（5）二衬应在围岩和初支变形基本稳定，并具备以下条件时施作：
a 隧道周边位移有明显的减缓趋势；
b 水平收敛(拱脚附近、边墙中部)速度<=0.2mm/天；
c 施做二次衬砌前的位移值已达总位移的80%以上；
d 初期支护表面裂缝不再继续发展。
九、监测成果内容及反馈
依照我院监测工作相关程序和本工程特点，我院拟对本工程监测成果采用如下提交形式：
（1）原始数据：监测开始前，全面调查监测对象现状，记录初始值。在工程施工过程中，依照监测频率专人负责采集原始数据以便进行分析。如有要求，可随时提供原始数据。
（2）监测日报：每日提供，包括：当天天气、施工简况、各监测项目具体数据、监测项目简评、对施工建议等；资料以简报形式提交。当天数据当天提交，以便各方及时采取安全措施。
（3）监测周报：结合施工状况分析一周的监测数据，提供各项目监测曲线，评价本周支护结构稳定性，简单预测下周的重点监测部位及施工应注意部位。为施工的下一步进行或施工方案的调整提出合理建议。
（4）监测总结报告：工程结束后15天内提交完整的《监测报告》，内容包括：监测项目和各测点布置图；采用的仪器型号、规格；测试资料整理的计算方法；监测值全部过程变化曲线；监测最终结果及评述。
（5）资料报送单位：建设单位、监理公司、设计单位、施工单位。
（6）工程例会：每周参和工程例会，特殊情况下随叫随到。
十、监测质量保证措施
我院将和业主、监理和施工单位积极配合，做好相关服务，保质保量完成任务，具体措施如下：
（1）、测点布置力求合理，应能反映出支护结构施工过程中结构的实际变形和应力情况及对周围环境的影响程度。
（2）、测试元件及监测仪器必须是正规厂家的合格产品,测试元件要有合格证，监测仪器要定期校核、标定。
（3）、测点埋设应达到设计要求的质量。并做到位置准确，安全稳固，设立醒目的保护标志。
（4）、监测工作由我院成立专门的量测小组负责完成，量测小组常驻现场，以便及时、准确地提供监测数据。
（5）、监测数据应及时整理分析，一般情况下，每天报送一次；特殊情况，1天2次或更多。监测报告应包括阶段变形值、变形速率、累计值，并绘制沉降～时间曲线等，作必要的回规分析，及对监测结果进行评价。
（6）、如发现监测数据异常，应立即复测，并检查监测仪器、方法及计算过程，确认无误后，立即上报给甲方、监理及单位主管，以便采取措施。
（7）、雨季是隧道施工的不利情况，也给监测工作带来一定的困难。因此雨季在保证正常的监测频率的情况下，应加强一些受雨季影响小的项目的量测频率。同时，应根据监测结果，加强一些不利区域的监测，以保证整个基坑工程始终处于监控状态。
（8）严格执行ISO9000管理模式，及时分析、反馈信息，指导施工。
十一、现场协调和配合事宜
1. 在测试元件的埋设时需施工单位协助定位放样。
2. 压力盒及净空水平收敛的埋设，随隧道掘进的过程同时进行，为确保测试资料的及时、准确，必须得到施工单位的大力配合及支持。
3. 钢筋计、应力计的埋设需施工单位电焊配合。
4. 在开挖监测过程中测点的保护方面亦需施工单位大力配合，另监测期间需提供放置监测仪器及现场办公用房一间。

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