铁厂沟隧道施工监测措施及成果应用

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1、工程概况

2、铁厂沟隧道左线起讫桩号ZK79+335～ZK80+270，长935m；右线起讫桩号YK79+305～YK80+240，长935m。隧道最大埋深约35m。左右线隧道测设线间距：进口21.45m，出口17.78m，属小间距隧道形式。本隧道工程地质及水文地质较为复杂，隧道围岩主要为IV、V类围岩为主，岩性为泥质砂岩或粉砂岩，为软质岩。

2、监控量测的目的

为了掌握围岩在开挖过程中的动态信息和支护结构的稳定状态，提供有关隧道施工全面、系统的信息资料，为评价和修改支护参数，力学分析及二次衬砌施作时提供信息依据，确保施工安全和支护结构的稳定，监控量测是施工过程中必须完成的施工程序。对围岩支护系统的稳定状态进行监测，是确保施工安全、指导施工程序、便利施工管理的重要手段。

3、监控量测项目

根据设计图纸和规范要求，本隧道施工必须进行的监控量测项目有：洞口浅埋地段地表下埋观测、洞室周边位移变形监控量测以及日常观察与施工调查。

4、监控测量设备仪器、量测方法、频率

5、测量监控方案

5.1地质和支护状态观察（洞内外观测）

①洞内外观察（即地质和支护状态观察）分开挖工作面观察和已施工区段观察两部分，开挖工作面观察在每次开挖后进行一次，内容包括围岩岩性、产状、变形、围岩风化变质情况、节理裂隙发育、断层分布和形态、地下水情况、工作面稳定状态、底板情况、及喷射砼的效果等，观测后应绘制开挖工作面地质素描图，填写工作面状态记录表及围岩类别识别卡，对已成区段的观测应每天进行一次，观察内容包括喷射砼、锚杆、钢架的状况，并将观测情况进行记录。

②洞外观察包括洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰拱的稳定、地表水渗透的观察。

③观测方法：地质罗盘和眼睛进行观测。

④在观察过程中如发现地质条件恶化，初期支护发生异常现象，立即通知施工负责人采取应急措施，并派专人进行不间断观察。同时报设监理、设计单位进行现场查勘，制定加固处理方案。

5.2 拱项下沉及周边收敛量测

拱顶下沉及周边收敛量测应在同一断面进行，并采用相同的量测频率。如位移出现异常情况，加大量测频率。

收敛量测采用JSS30A型收敛计。可测量小于25mm的距离，测量精度为0.01mm。使用时先悬挂仪器、调整钢尺张拉力，至刻度标线重合时，即可读数。为减少测量时的视觉误差，读数三足取平均值。根据测量数值计算收敛值L=L1-L2和收敛速度 V（t）=L/t。

根据《公路隧道施工技术规范》的要求，结合本标段隧道具体情况，确定各级围岩拱顶下沉及周边收敛量测断面及量测频率，岩层变化处应调整或增设量测断面。

每次测量结果应记录，并根据测量结果计算收敛速度，进行相应分析。

5.3洞口段地表下沉量测

根据本工程设计图纸要求，地表下沉量测布置在隧道每端洞口，其测点的布置与拱顶下沉及周边收敛测量的测点在同一断面内，量测频率原则上采用1～2次/日的频率。

5.4锚杆拉拔力

锚杆拉拔试验主要以锚杆的拉拔力检查锚固力。施作锚杆地段每10m或300根检查一组，每组至少做3根锚杆拉拔试验。

监测仪器：锚杆拉拔器。

6、 量测要求

隧道开挖后应及时进行各项观测。量测部位及测点的布设应根据地质条件、量测项目和施工方法等确定，测点应距开挖面2m的范围内尽快安设，并应开挖后24h内或下一次开挖前测读初次读数；测点的测试频率应根据围岩和支护的位移速度及距离开挖面的距离确定；现场测量的手段应根据量测项目及国内仪器的现状进行选用，要求简单可靠，耐久、成本低，稳定性能好，便于分析和反馈。

7、量测数据的处理及应用

根据现场量测数据绘制位移――时间曲线或散点图，在位移――时间曲线趋平缓时应进行回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。当最终收敛值大于允许收敛值的80%且无明显减缓趋势，或当位移――时间曲线出现反弯点，即位移出现反常的急骤增加现象，表明围岩和支护已呈不稳定状态，应及时加强支护，必要时应停止掘进，采取必要的安全措施；

根据位移变化速率判断围岩稳定状况，当变化速率大于10～20mm/天时，需加强支护系统；当变化速率小于0.2 mm/天时，认为围岩达到基本稳定。

在膨胀性围岩和地应力大的围岩中初期支护变化时间长，必要时，可提前施作衬砌混凝土。

二次支护（混凝土）施作时间：各测试项目显示位移速度明显减缓并已基本稳定；各项位移已达到预计位移量的80～90%（预计位移量可通过回归分析得到）；周边位移速度小于0.10～0.2mm/d；或拱顶下沉速度小于0.07～0.15mm/d。如果围岩破碎，稳定性差时，可采取衬砌紧跟，提前施作二次模筑衬砌。

测量过程中如发现异常现象或与设计不符时，应及时提出，以便修改支护参数。

测点埋设情况和量测资料应纳入竣工文件，以备运营中查考或继续观察。

其它事项应严格按《公路隧道施工技术规范》规定办理。

8、量测管理

成立专门的现场监控测量小组，由项目总工任组长，下辖施工技术部，质量部、隧道施工队等，负责测点埋设、日常测量、数据处理和分析以及仪器的保养维修工作，并及时进行信息反馈指导施工和设计。

现场资料收集、统计、分析和编制信息预报成果，由主管技术人员予以复核，并报设计、监理。为变更设计、修改施工方法提供依据。不断总结经验，对已披露的实际变形情况，来正确指导施工，为以后的工作积累经验。经分析、整理的监控量测资料作为施工技术资料存档。监测工作应认真组织实施，并与其他施工紧密配合；各埋设测点应牢固可靠，并妥善保管；

小结：隧道开挖施工中监测工作是非常重要的一项工作，可对保证隧道安全施工提供较为可靠的数据支持，同时也能为后续的混凝土衬砌施工提供准确的科学依据。铁厂沟隧道通过在施工中采取有效的监测措施并对成果分析应用，确保了隧洞施工安全，加快了施工进度。