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第19章 超前地质预报与监控量测(2)

9.当围岩条件差、变形过大或初期支护破损变形较大时,应进行支护结构内的应力及接触应力量测。

10.各项量测作业均应持续到变形基本稳定后2~3周。对于膨胀性和挤压性围岩,位移没有减小趋势时,应延长量测时间。

11.各预埋测点应牢固可靠,并设置专用标志牌,标明测点的名称、部位、编号、埋设日期等;要加强教育,提高所有进洞人员保护意识,对测点进行妥善保护,不得任意撤换和破坏;施工过程中应做好仪器的日常维护工作,保证其性能良好;量测人员进洞应遵守隧道洞内作业施工要求。

12.现场照明、通风等作业条件良好,满足正常量测作业需要。

10.3.2量测项目

1.必测项目

在复合式衬砌和喷锚衬砌隧道施工时必须进行必测项目的量测,必测项目见表10-2。各测点应在不受到爆破影响的范围内尽快安设,拱顶下沉、收敛量测起始读数宜在3~6h内完成,其他量测项目应在每次开挖后12h 内取得初读数,最迟不得超过24h,并且在下一循环开挖前必须完成。选测项目测点埋设时间根据实际需要进行。

测点应牢固、可靠、易于识别,应能真实地反应围岩、支护的动态变化信息。

洞内必测项目各测点应埋入围岩中,深度不应小于0.2m,不应焊接在钢支撑上,外露部分应有保护装置。

2.隧道浅埋段地表下沉量测与洞内净空变化和拱顶下沉量测在同一断面内,当地表有建筑物时,应在建筑物周围增设地表下沉观测点。

横断面方向应在隧道中线两侧每个3~5m布设地表下沉测点,每个断面设7~11个测点,监测范围应在隧道开挖影响范围以内。

地表下沉量测应在开挖工作面前方,隧道埋深与隧道开挖高度之和处开始,知道二次衬砌结构封闭,下沉基本停止。

3.隧道二次衬砌沉降缝量测不均匀沉降观测、洞口过渡段不均匀沉降观测频率应15d 进行一次,洞内沉降缝每侧宜布设4个以上观测点;洞口布点视过渡段情况而定,根据沉降曲线确定下步工序施作时间。

4.选测项目

应根据设计要求、隧道横断面形状和断面大小、埋深、围岩条件、周边环境条件、支护类型和参数、施工方法等综合选择选测项目。

5.监控量测项目策划

根据隧道结构形式的不同,分离式隧道、小净距隧道及连拱隧道各有不同的监控量测项目,现推荐各类型隧道的监控量测项目规划。

10.3.3量测要点

1.洞内外观察

隧道施工过程中应进行洞内、外观察,洞内观察分开挖工作面观察和已支护地段观察两部分:

(1)开挖工作面观察应在每次开挖后进行。观察工作面状态、围岩变形、围岩风化变质情况、节理裂隙、断层分布和形态、地下水情况以及喷射混凝土的效果。观察后及时绘制开挖工作面地质素描图,填写开挖工作面地质状态记录表和施工阶段围岩级别判定卡。

2.净空位移和拱顶下沉

(1)量测坑道断面的收敛情况,包括量测拱顶下沉、净空水平收敛以及铺底鼓起(必要时)。

(2)应按表10-8和表10-9检查净空位移和拱顶下沉的量测频率,并与按表10-2确定的量测频率比较取大值。施工状况发生变化时(开挖下台阶、仰拱或拆除临时支护等),应增加检测频率。

表10-9净空位移和拱顶下沉的量测频率(按距开挖面距离)量测断面距开挖面距离(皂)量测频率量测断面距开挖面距离(皂)量测频率(园耀员)遭圆次/凿(圆耀缘)遭员次/(圆耀猿)凿(员耀圆)遭员次/凿跃缘遭员次/(猿耀苑)凿注:b—隧道开挖宽度位移速度(皂皂/凿)量测频率位移速度(皂皂/凿)量测频率逸缘圆耀猿次/凿园援圆耀园援缘员次辕猿凿员耀缘员次/凿约园援圆员次/(猿耀苑)凿园援缘耀员员次/(圆耀猿)凿表10-8净空位移和拱顶下沉的量测频率(按位移速度)(3)拱顶下沉和水平收敛量测断面的间距为:芋级及以上围岩不大于40m;郁级围岩不大于25m;吁级围岩应小于20m。围岩变化处应适当加密,在各类围岩的起始地段增设拱顶下沉测点1~2个,水平收敛1~2对。当发生较大涌水时,郁、吁级围岩量测断面的间距应缩小至5耀10m。

(4)各测点应在避免爆破作业破坏测点的前提下,尽可能靠近工作面埋设,一般为0.5~2m,并在下一次爆破循环前获得初始读数。初读数应在开挖后12h内读取,最迟不得超过24h,而且在下一循环开挖前,必须完成初期变形值的读数。

(5)净空水平收敛测线的布置应根据施工方法、地质条件、量测断面所在位置、隧道埋置深度等条件确定。在地质条件良好,采用全断面开挖方式时,可设一条水平测线。当采用台阶开挖方式时,可在拱腰和边墙部位备设一条水平测线。

(6)拱顶下沉量测应与净空水平收敛量测在同一量测断面内进行,可采用水准仪测定下沉量。当地质条件复杂、下沉量大或偏压明显时,除量测拱顶下沉外,尚应量测拱腰下沉及基底隆起量。

3.地表下沉量测

(1)位于郁~吁级围岩中且覆盖厚度小于40m的隧道,应进行地表沉降量测。根据图纸要求或监理工程师指示,应在施工过程中可能产生地表塌陷之处设置观测点,地表下沉观测点按普通水准基点埋设。在预计破裂面以外3~4倍洞径处设水准基点,作为各观测点高程测量的基准,从而计算出各观测点的下沉量。地表下沉桩的布置宽度应根据围岩类别、隧道埋置深度和隧道开挖宽度而定,地表下沉量测断面的间距按表10-10及表10-11采用。

(2)地表下沉量测频率和拱顶下沉及净空水平收敛的量测频率相同。

(3)地表下沉量测应在开挖工作面前方H+h(隧道埋置深度+隧道高度)处开始,直到衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。

(4)地表下沉的量测尽量与洞内拱顶下沉量测、周边位移量测在同一横断面内,当地表有建(构)筑物时,应在建(构)筑物周围增设地表下沉测点。

(5)地表下沉监测应在隧道开挖前开始,到二次衬砌全部施工完毕,且下沉基本停止时为止。

10.3.4量测数据处理与应用

1.一般要求

(1)隧道现场监控量测应成立专门量测小组,负责日常量测、数据处理和仪器保养维修工作,并及时将量测信息反馈给施工部门和设计单位。测点埋设宜在施工部门配合下,由量测小组完成。各预埋测点应牢固可靠,不得任意撤换和破坏。

(2)现场监控量测应按量测方案认真组织实施,并与其他施工环节紧密配合,不得中断工作。

(3)每次量测后,应及时进行数据整理和分析,并绘制量测数据失态曲线和距离开挖面距离图。应绘制地表下沉值沿隧道纵向和横向变化量和变化速率曲线。

(4)应根据量测数据处理结果,及时提出调整和优化施工方案和工艺。围岩变形和速率较大时,应及时采取安全措施,并建议变更设计。

(5)围岩稳定性、二次支护时间应根据所测得位移量或回归分析所得最终位移量、位移速度及其变化趋势、隧道埋深、开挖断面大小、围岩等级、支护所受压力、应力、应变等进行综合分析判定。

2.量测数据整理、分析与反馈

量测数据整理、分析与反馈应符合下列规定:

(1)当位移-时间曲线趋于平缓时,应进行数据处理或回归分析,以推算可能出现的位移最大值和变化速度,掌握位移变化的规律。

(2)当位移-时间曲线出现反弯点时,则表明围岩和支护已呈不稳定状态,此时应密切监视围岩动态,及时分析原因,提出对策和建议,并及时反馈给有关单位,采取有效措施加强支护,必要时暂停开挖。

3.围岩稳定性的综合判别

围岩稳定性的综合判别,应根据量测结果,按下列指标判定:

(1)实测位移值不应大于隧道的极限位移,并按表10-12位移管理等级施工。一般情况下,宜将隧道设计的预留变形量作为极限位移,而设计变形量应根据检测结果不断修正。

(2)根据位移速率判断:速率大于1mm/d 时,围岩处于急剧变形状态,应加强初期支护;速率变化在0.2耀1.0mm/d 时,应加强观测,做好加固的准备;速率小于0.2mm/d时,围岩达到基本稳定。在高地应力和挤压地层等不良地质中,应根据具体情况制定判断标准。

(3)根据位移速率变化趋势判断:当围岩位移速率不断下降时,围岩处于稳定状态;当围岩位移速率保持不变时,围岩尚不稳定,应加强支护;当围岩位移速率变化上升时,围岩处于危险状态,必须立即停止掘进,采取应急措施。

(4)初期支护承受的应力、应变、压力实测值与允许值之比大于或等于0.8时,围岩不稳定,应加强初期支护;初期支护承受的应力、应变、压力实测值与允许值之比小于0.8时,围岩处于稳定状态。

4.量测资料

竣工文件中应包括下列量测资料:

(1)现场监控量测计划。

(2)实际测点布置图。

(3)围岩和支护的位移-时间曲线图、空间关系曲线图,以及量测记录汇总表。

(4)量测变更设计和改变施工方法地段的信息反馈记录。

(5)现场监控量测说明。

10.3.5竣工后量测

已竣工并交付运营的隧道,经批准后应进行长期运营量测时,运营量测点应在施工期间埋设并移交运营管理单位。运营量测由运营管理单位设专人进行,或委托第三方进行。

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