猪儿嘴隧道检测方案 - 图文

S105线猪儿嘴隧道 施工监控量测及二次衬砌检测

实施方案

西南交通大学结构工程试验中心

二○一○年七月

目 录

一、工程概况 ........................................................................................................................... - 1 - 二、编制目的及任务 ................................................................................................................ - 1 - 2.1目的 ............................................................................................................................. - 1 - 2.2 任务 ............................................................................................................................ - 1 - 三、编制依据 ........................................................................................................................... - 2 - 四、隧址区工程地质条件 ......................................................................................................... - 2 -

4.1 地质构造 ..................................................................................................................... - 2 - 4. 2 地层岩性 .................................................................................................................... - 2 - 4. 3 水文地质条件 ............................................................................................................. - 3 -

4.3.1 地下水类型 ........................................................................................................ - 3 - 4.3.2 地下水化学类型及腐蚀性................................................................................... - 3 -

4.3.3 不良地质现象 .................................................................................................... - 3 -

五、人员及设备........................................................................................................................ - 3 - 5.1 人员 ............................................................................................................................ - 3 - 5.2 仪器及设备 ................................................................................................................. - 4 - 六、隧道现场施工监控量测 ...................................................................................................... - 5 -

6.1监控量测系统的构成 .................................................................................................... - 5 - 6.2 监控量测项目及频率 ................................................................................................... - 6 - 6.3 量测内容及方法 .......................................................................................................... - 6 -

6.3.1地质和支护状况观察........................................................................................... - 6 - 6.3.2拱顶下沉 ............................................................................................................ - 7 - 6.3.3洞周收敛 ............................................................................................................ - 8 - 6.3.4 地表下沉 ........................................................................................................... - 9 - 6.4监测断面布置 ..............................................................................................................- 10 - 6.5监控量测数据记录和分析 ............................................................................................- 10 -

6.5.1 监控量测数据记录 ............................................................................................- 10 -

6.5.2 绘制位移—时间关系曲线，根据曲线形态判断围岩的稳定情况 .........................- 11 - 6.5.3 回归分析 ..........................................................................................................- 11 - 6.6 量测组织管理 .............................................................................................................- 13 - 6.7 监控量测数据反馈和安全措施 ....................................................................................- 14 -

6.7.1 量测数据反馈流程 ............................................................................................- 14 -

6.7.2 隧道监控量测管理基准 .....................................................................................- 14 - 6.7.3 量测数据反馈方法 ............................................................................................- 15 - 6.7.4 安全措施 ..........................................................................................................- 17 - 6.8 安全保证措施 .............................................................................................................- 18 -

6.8.1 人员安全 ..........................................................................................................- 18 -

6.8.2 仪器设备安全 ...................................................................................................- 19 - 6.8.3 数据安全 ..........................................................................................................- 19 -

6.9 监测工作制度和质量保证措施 ....................................................................................- 19 - 6.10 监测工作计划 ...........................................................................................................- 20 - 七、隧道二次衬砌检测 ............................................................................................................- 20 -

7.1 检测内容 ....................................................................................................................- 20 - 7.2 检测方法 ....................................................................................................................- 20 - 7.3 检测成果 ....................................................................................................................- 22 -

- 1 -

7.4 安全保障措施 .............................................................................................................- 25 - 7.5 检测实施过程中的交通管制计划 .................................................................................- 25 -

- 2 -

S105线猪儿嘴隧道施工监控量测及二次衬砌检测

实施方案

一、工程概况

猪儿嘴隧道隧址区为构造剥蚀低～中山单斜坡与涪江河交接部位，地表植被发育，隧道进出洞口均位于平武县响岩镇大水村一社，洞身地形中部高，进出口地段地势低，地形起伏较大，隧道轴线地面标高为621.67m～694.50m，相对高差约72.83m，进出洞口均为峻坡地形，隧道最大埋深约79.61m，隧道起讫桩号为K224+642.0～K224+815.0，全长173m。

二、编制目的及任务

2.1目的

1．及时掌握地表沉陷围岩和支护结构的工作状态 进行日常施工管理。

2．经过对量测数据的分析处理与必要的计算和判断后，进行下一阶段的施工预测。掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈指导施工作业，以确保施工安全和隧道的稳定。

3．通过对围岩和支护的变位、应力量测修改支护系统设计。 4．为编制竣工文件提供地质与物探资料。

5．将已有的工程量测结果应用到其它类似工程中，作为今后设计和施工的类比依据。

6．直接了解隧道衬砌的实际工作状态； 7．进一步预测隧道运营的状况； 8．为隧道养护维修提供技术依据。

2.2 任务

1．保证隧道和围岩的稳定，确保施工安全。

2．监控量测数据经过分析处理和必要的计算和判断，预测和确定隧道最终稳定时间，指导施工工序和二次衬砌的施工时间。

3．信息反馈修正设计。根据隧道开挖后围岩稳定性信息进行综合分析，检验和修正施工前的预设计。

4．及时地向建设、监理、施工单位提供监控量测数据、分析结果及建议。 5．监控量测的数据为工程灾害信息系统提供可靠资料。

- 1 -

6．积累资料。为隧道运营后的养护与维修提供可靠的原始数据。 7．判定二次衬砌的状况，为隧道交竣工验收提供依据。

三、编制依据

1．隧道工程地质勘察报告；

2．中华人民共和国行业标准《公路隧道设计规范》JTG D70-2004； 3． 中华人民共和国行业标准《公路隧道施工技术规范》JTG F60-2009； 4．《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004； 5．《公路桥隧施工及验收标准规范汇编》（2001版）； 6．《工程测量规范》GB50026-93；

7．《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB 50086-2001；

8．《岩土工程安全监测手册》，刘俊峰等编，中国水利水电出版社； 9．《公路隧道养护技术规范》JTG H12-2003； 10．隧道设计系列说明。

四、隧址区工程地质条件

4. 2 地质构造

猪儿嘴隧道地质构造属官坝背斜北西翼，岩层产状310°∠32～42°，为中等倾角岩层， 受构造和地层结构控制，区内基岩结构面主要为构造裂隙及顺层面发育的层理；其次为次生风化裂隙，多呈不规则，密度相对较大，呈网格状；构造节理裂隙主要发育二组节理，产状分别为160°～170o∠72o～76°，65°∠70～80°，裂隙较发育，倾角较陡，裂隙面多平直，裂缝一般宽0.1～2.5cm，大者可达20cm以上，间距1.2～3m，延伸长度一般为0.5～5m不等，大者可达15m以上，贯通性差异性较大，多呈微张～张开状态，结合程度差～一般，多为石英脉充填其间，其石英脉一般为1.5～3㎝不等。

4. 2 地层岩性

据工程地质测绘及钻探揭露，隧址区出露和揭露地层为耕植土（Q4pd），第四系残坡积层（

Q4el?dl）、崩坡积层（

Q4col?dl）及志留系罗惹坪群及沙帽群下段（

S2?31）地层，

现由新至老分述如下：

①耕植土（Qpd）

②第四系残坡积层（Q4el+dl）

- 2 -

Q③崩坡积物角砾碎石土（4④1强风化千枚岩 ④2中风化千枚岩

col?dl）

4. 3 水文地质条件

4.3.1 地下水类型

根据区内地层岩性组合及地下水赋存条件及本次调查确定的地层富水性、透水性的强弱，将隧址区地层划为以下含水岩组：

（1）第四系松散岩类孔隙含水岩组：由第四系残坡积含碎石粉质粘土，赋水性及透水性弱，渗透系数K一般为0.03～0.3m/d，属弱透水岩组。

（2）风化带网状裂隙弱含水岩组和构造裂隙水弱含水岩组：调查区基岩地层由于其岩性和所处的构造部位，部分含有季节性裂隙潜水和基岩承压裂隙水，富水性极弱，透水性差，渗透系数K为0.01～0.5m/d，属弱～微透水岩组。

（3）相对隔水层：区内的千枚岩及低液限粉质粘土，渗透性极弱，富水性差，基本不含水，为相对隔水层。 4.3.2 地下水化学类型及腐蚀性

根据猪儿嘴隧道采取地下水进行简分析及侵蚀性CO2测试分析成果资料，地下水化学类型为CO23-·SO42-—Ca2＋·Mg2+型水。根据《公路工程地质勘察规范》JTJ064—98附录D环境水对砼腐蚀评价标准判定：地下水对砼无结晶类、分解类、结晶分解复合类腐蚀。可见，隧址区地下水对混凝土无腐蚀性。 4.3.3 不良地质现象

隧址区无滑坡、崩塌、泥石流等影响场地稳定的不良地质现象。

五、人员及设备

根据各隧道工程特点及施工要求，我单位由具有丰富地下工程施工和监测经验的工程技术人员和管理人员，组成精干、高效的隧道特殊检测技术服务团队。

5.1 人员

- 3 -

特殊检测 监控量测组 二衬检测组 数据处理分析组 组长 夏招广 操作员 占伟华 复核员 苏文 梅 组长 郭春 操作员 梁鹏 复核员 陈晓兰 组长 高 旭 处理处理员 员王何明政 成贵

特殊检测人员名单：

表5-1 主要检测人员名单

姓 名 夏招广 郭 春 刘 众 高 旭 占伟华 梁 鹏 王明政 陈晓兰 苏文梅 何成贵 肖 永 职 称 总工、高工 博士、讲师 工程师 工程师 工程师 工程师 助理工程师 助理工程师 学 历 硕士 博士 本科 硕士 硕士 本科 本科 硕士 本科 本科 检测工程师(员) 检测工程师 检测工程师 检测工程师 检测员 专业 桥隧 桥隧 桥隧 桥隧 桥隧 道桥 道桥 安全 岩土 控制 驾驶员

5.2 仪器及设备

主要仪器及设备：

表5-2 主要设备及仪器清单

序号 设备或仪器名称 生产 厂家 型号 数量 备 注 测角精度2s， 1 全站仪 TOCPON711s SET-2D 1 测距分辨率2mm - 4 -

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 数显收敛计 精密水准仪 钢挂尺 探地雷达 打印机 台式计算机 笔记本计算机 反射片 伸缩杆 地质罗盘 雷达天线 隧道检测用车 铁科院西南分院 苏州 苏州 意大利 中国 中国 中国 铁科院西南分院 铁科院西南分院 中国 意大利 JSS30/15A DSZ2 5m DID 1CH FW LASERJET 联想 ACER 600MHz 皮卡车 2 2 2 1 1 2 1 800 2 2 1 1 分辨率0.01mm 精度0.1mm 精度1mm 600dpi 六、隧道现场施工监控量测

6.1监控量测系统的构成

隧道监控量测系统涉及的工程内容和专业范围广泛，对监控量测人员素质要求较高。要完成对整个项目的现场监测，就需要建立一个监控量测系统，该系统包括以下几个子系统：

（1）现场传感器及测点埋设子系统

该子系统是监控量测最基本系统，传感器和测点埋设的好坏，直接影响到量测结果的可靠性，本次监测，将与设计单位、施工单位、监理单位等密切配合，按规范要求及时准确地进行传感器及测点埋设工作。

（2）现场信息采集子系统

为了完成现场数据的准确采集和及时反馈，在项目的实施过程中，除了要求有相应的数据采集设备外，更重要的是要有由有经验的土木工程师和专业测量人员组成的联合队伍，能科学、经济而又高质量地完成现场监测任务。

我单位拥有一流的仪器设备和经验丰富的工程技术人员，将在各隧道现场监测项目中，投入大量的人力、物力，高质量地完成现场监测任务。

（3）信息处理子系统

从现场得到的数据内容繁多，要建立一个专门的数据库系统对数据按照一定的形式进行合理的存储和处理，使其结果很容易被建设单位、设计单位及监理单位采用和掌握。

- 5 -

（4）信息反馈及报警子系统

该子系统主要根据连续跟踪测量的结果提前预报，提前报警，尽可能地减少事故的发生，并把已发生的事故通过提供控制措施使其所造成的损失最小。

6.2 监控量测项目及频率

表6-1 监控项目及量测频率表

序号 量测频率 项目名称 方法及工具 1～15天 16天～1～3个1个月 月 3个月以上 1 地质和支护状况观察 岩性、结构面产状及支护裂缝观察描述，地质罗盘 每次开挖及初期支护后 2 周边位移 收敛计、全站仪 1～2次每天 1～2次每天 1次 1～2次每2天 每周 1次 1～2次每2天 每周 1～3次每月 1～3次每月 3 拱顶下沉 水准仪、钢挂尺、全站仪 4 地表沉降 水准仪、全站仪 开挖面距量测断面前后<2B时，1～2次每天 开挖面距量测断面前后<5B时，1次 每2天 开挖面距量测断面前后>5B时，1次每周 注：B为隧道开挖宽度。对于选测项目，可根据施工过程中的实际情况增加。

6.3 量测内容及方法

6.3.1地质和支护状况观察

1、对开挖后没有支护的围岩的观测：

a.观察节理裂隙发育程度,用地质罗盘仪测量裂隙的方向。 b.观察开挖的稳定状态,顶板有无坍塌现象。

c.查看是否有涌水现象，确定涌水的位置、涌水量等。 d.是否有底板隆起的现象。

2、对已开挖已支护地段围岩动态的观测 a．喷射混凝土是否发生裂缝剥离或剪切破坏。 b．钢拱架是否有受挤压变形情况。 c．锚喷支护施工质量是否符合规范要求。

- 6 -

3、观察围岩破坏形态分析

a．危险性不大，不会发生急剧破坏，加之临时支护即可稳定的情况。 b.应当引起注意的破坏，如拱顶混凝土喷层因受弯曲压缩出现裂缝。

c．危险征兆的破坏，如拱顶混凝土喷层出现有对称性局部的崩落，侧墙内移等。 4、洞外观察

a．观察洞口地表情况、边坡及仰坡的稳定以及地表水的渗透等。

地质调查在每个开挖面进行的同时进行，开挖后立即进行地质调查，绘制开挖工作面地质素描略图，设专人对已支护和未支护地段每天至少进行两次观测，若遇特殊不稳定情况时，设专人进行不间断的观测。

表6-2 观察断面布置表

条件 间距（m） 洞口附近 5 浅埋地段 5 施工初期阶段 10 取得效果后 10～20 6.3.2拱顶下沉

拱顶下沉量测测点埋设：一般在隧道拱顶轴线处设1个带钩的测桩（为了保证量测精度，常常在左右各增加一个测点，即埋设三个测点），吊挂钢卷尺，用精密水准仪量测隧道拱顶绝对下沉量。可用Φ6钢筋弯成三角形钩，用砂浆固定在围岩或混凝土表层。测点的大小要适中，过小测量时不易找到；过大易被爆破打坏。支护结构施工时要注意保护测点，一旦发现测点被埋掉，要尽快重新设置，以保证数据不中断。 拱顶下沉量测示意图如图6.1。

拱顶下沉观测计开挖水准尺钢卷尺面水准仪水准点

图6.1 拱顶下沉量测示意图

隧道开挖后应及时进行拱顶下沉量测。通常情况下，隧道拱顶下沉是判断围岩是否稳定的重要标志。隧道拱顶下沉测点的布设见图6.2。

- 7 -

213

图6.2 拱顶下沉量测测点布置

拱顶下沉量测初读数在开挖后12h内读取，最迟不超过24h，而且在下一循环开挖前，必须完成初期变形值的读数。

表6-3 拱顶下沉断面间距

埋置深度(H)与开挖宽度(B) 拱顶下沉量测断面的间距(m) H>2B B

隧道净空收敛是指隧道周边相对方向两个固定点连线上的相对位移值，它是隧道开挖所引起围岩变形最直观的表现，采用收敛计进行量测。隧道开挖爆破后应尽早在隧道两侧边墙、拱腰水平方向埋设测杆或球头测桩，埋设深度20～30mm，钻孔直径40～50mm，用快硬水泥固定，测桩球头必须设保护罩。监测断面必须尽量靠近开挖工作面，但太近会造成开挖爆破下的碎石砸坏测桩，太远又会漏掉该量测断面开挖后的收敛值。测点应按设在距开挖面1m范围之内，并应在工作面开挖以后12h内和下一次开挖之前测取初读数。

量测净空收敛位移可为判断隧道稳定性提供可靠的信息，并根据收敛速度判断隧道围岩的稳定程度，为二次衬砌提供合理的支护时机。

每量测断面布置2～6条测线。测线布置如图6.3所示。

- 8 -

图 1图 2 图6.3 洞周收敛测点布置 表6-4 洞周收敛断面间距 埋置深度(H)与开挖宽度(B) 拱顶下沉量测断面的间距(m) H>2B B

>10m>10m图6.4 地表下沉桩布置图 图 7.4表6-5 地表下沉量测断面间距 埋置深度(h)与开挖宽度(B) B

地表下沉量测断面的间距(m) 10～20 5～10

- 9 -

6.4监测断面布置

本次监测断面的确定充分考虑了围岩级别、施工方法、隧道埋深、支护类型等因素。具体施工中可以根据现场实际情况对监测断面作适当调整。

表6-6 猪儿嘴隧道监测断面里程及测试项目

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 断面里程 K224+655 K224+665 K224+675 K224+695 K224+720 K224+745 K224+770 K224+780 K224+790 K224+800 K224+812 围岩级别 V V V IV IV IV V V V V V 支护类型 V管浅 V管浅 V浅 V IV IV V V浅 V浅 V管浅 V管浅 洞内位移监测 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 地表下沉 √ √ √ √ √ √ 6.5监控量测数据记录和分析

6.5.1 监控量测数据记录 （1）沉降量测记录

测试项目中，关于沉降量测的记录可参见表6-7。

表6-7 沉降测量记录表

桩号 量测时间 测线施工方法 观测值 施工部位 埋设日期 修正温度修后测温度 第一次 第二次 平均值 正值 点高编号 年 月 日 时 程 (℃) (m) (m) (m) (mm) (m) 相对初次下沉值(Δu) (mm) 备备 注 相对上次时间 下沉 下沉值 间隔 速率 (mm) d mm/d 测读者： 计算者： 复核者：

- 10 -

（2）净空收敛量测记录

隧道净空收敛量测记录可参见表6-8。

表6-8 隧道净空收敛测量记录表

桩号 量测时间 测线编号 年 月 日 时 施工方法 观测值 施工部位 温度修埋设日期 修正相对初次后观收敛值(Δu) (mm) 相对上次时间 收敛 备收敛值 间隔 速率 注 (mm) d mm/d 温度 第一次 第二次 平均值 正值 测值 (℃) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 测读者： 计算者： 复核者：

6.5.2 绘制位移—时间关系曲线，根据曲线形态判断围岩的稳定情况

（1）当位移—时间关系曲线趋于平缓时(如图A)，变形速率不断下降，表明围岩趋于稳定，支护是安全的，应进行数据处理或回归分析，推算最终位移掌握位移变化规律。 （2）当位移—曲线出现反弯点时(如图B)，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，并加强支护，必要时暂停开挖。 位移位移时间时间 5 (围岩围岩和支护达到危险状态和支护达到危险状态)图4 (围岩趋于稳定、支护安全图A 围岩趋于稳定、支护安全 ) 图 图B 6.5.3 回归分析 由于量测的偶然误差所造成的离散性，绘制的散点图是上下波动和不规则的， 因此必须对量测采集的数据进行数字处理---回归分析，采用最小二乘法拟合数据获得合理的典型曲线，并以相应的数字公式进行描述。如下图6.5

- 11 -

测试量时间 图6.5 测试典型曲线 图6 测试典型曲线采用回归分析时，测试数据散点分布规律，选用下列之一函数关系： 对数函数，如： u=a﹒lg(1+t) u=a+b/lg(1+t) 指数函数，如： u=ae-b/t u=a(1-e-bt) 双曲函数，如： u=t/a+bt

u=a{1-[1/(1+bt)]2} 其中：a、b——回归常数 t——初读数后的时间(d) u——位移值(mm)

监控量测流程图

地质超前探测预报

- 12 -

开 挖 开挖面岩性的观察

初期支护喷混凝土 埋入观测预埋件 初期支护状况观察 初读数 拱部下沉和周边位移按设计频率量测绘 数据整理和分析处理 变形曲线出现反常 加强支护 围岩变形趋于稳定 施作二次衬砌 图6.6 监控量测流程图

6.6 量测组织管理

1、隧道现场监控量测成立专门量测小组，由我单位技术部承担量测任务。 2、量测组负责测点埋设、日常量测、数据处理和仪器保养维修工作。对量测资料应认真检查、审核和计算。每次量测结束后，应在二小时进行资料整理工作，并及时将量测信息反馈于施工和设计。

3、及时向施工负责人汇报围岩及支护的稳定状态，定期提出围岩稳定性和支护可靠性的书面报告。

4、现场监控量测按量测计划认真组织实施，并与其它施工环节紧密配合，不得中断工作。

5、各测点预埋要牢固可靠，易于识别并妥善保护，不得任意撤换和破坏。 6、量测资料包括下列内容： （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；

- 13 -

（4）经量测变更设计和改变施工方法地段的信息反馈记录； （5）现场监测量测说明。

6.7 监控量测数据反馈和安全措施

6.7.1 量测数据反馈流程

量测数据反馈流程见图6.7。

由此可见，要使量测数据正确反馈，必须确定管理基准。

监测结果 采取工程措不安全 施 否 位移是否超Ⅲ级管理基准 是 否 位移是否超Ⅱ级管理基准 是 位移是否超Ⅰ级管理基准 是 暂停施工 图6.7 量测数据反馈管理程序框图

否 综合判断 继续施工 安全 6.7.2 隧道监控量测管理基准

（1）变形监测项目管理基准

针对隧道情况，建立监测变形管理等级标准，管理等级分三等，其等级划分及相应基准值见下列相应表格。通过对监测结果的比较和分析来判定支护结构的稳定性和安全性，并指导施工。

表6-9 变形管理等级标准表

管理等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 管理位移 U0＜Un／3 Un／3≤U0≤2Un／3 U0＞2Un／3 施工状态 正常施工 加强支护 采取特殊措施 注：U0 为实测变形值，Un允许变形值，见下表“结构允许相对位移表”。Un的确定：Un的确定应考虑围岩类别、隧道埋置深度等因素并结合现场条件选择。

- 14 -

表6-10 结构允许相对位移表（%）

埋深 围岩类别 Ⅱ、Ⅲ Ⅳ Ⅴ <50m 0.1～0.30 0.15～0.50 0.20～0.80 50～300m 0.20～0.50 0.40～1.20 0.60～1.60 >300m 0.40～1.20 0.80～2.00 1.00～3.00 注：相对位移指实测位移值与两点间距离之比或拱顶下沉实测值与隧道宽度之比。 依据《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）规定，进行围岩稳定判别。 根据位移速度变化判别：净空变化速度持续大于1.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护系统；净空变化速度小于0.2mm/d时，围岩达到基本稳定。

根据位移时态曲线的形态来判别：当围岩位移速率不断下降时（于稳定状态；当围岩位移速率保持不变时（岩速率不断上升时（

dudt22dudt22，围岩趋?0）

dudt22，围岩不稳定，应加强支护；当围?0）

，围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。 ?0）

（2）二次衬砌施工条件

隧道位移监控量测结果必须同时达到下列三项标准时，才可以进行二次衬砌施作： ①隧道周边位移水平收敛速度小于0.2mm/d；拱顶或底板垂直位移速度小于0.1mm/d。

②隧道周边水平收敛速度，以及拱顶或底板垂直位移速度明显下降； ③隧道位移相对值已达到总相对位移量的90%以上。 6.7.3 量测数据反馈方法

为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，全部监测数据均由计算机管理，每次监测必须有监测结果，及时上报监测日报表、周报表，并按期向有关单位提交监测月报，同时附上相应的测点位移、内力时态曲线图，对当月施工情况进行评价并提出施工建议。 6.7.3.1掌子面地质信息反馈

通过掌子面观察获得的地质信息修正隧道围岩级别，然后根据修正后的隧道围岩级别变更隧道支护结构参数和隧道施工方法，具体流程见图6.8。

- 15 -

掌子面观察 地质信息 修正隧道围岩级别 否 判定围岩是否变化 是 变更预设计 隧道施工 图6.8 掌子面地质信息反馈

6.7.3.2 结构变异信息反馈

通过观察初期支护的变异，如开裂、屈服、底部鼓起等，来判断隧道的安全性。主要观察已施工区段初期支护的各种异常现象，根据这些异常现象对隧道稳定性进行评价，然后根据评价结果进行设计的修正。具体流程见图6.9。

已施工区段的观察结果：变异位置、变异时期、变异规模 变异原因调查及分析：与施工进展的关系、与施工方法的关系、与支护模式的关系、与掌子面观察结果的关系、与量测结果的关系 已施工变异区段的反馈：增加支护、涌水处理 未施工区段的反馈：修正支护模式、修正施工方法（开挖方法、辅助工法） 对量测管理的反馈：修正量测项目、频率，修正管理基准值 图6.9 结构变异信息反馈

- 16 -

6.7.3.3 位移信息反馈

位移信息反馈能够确切地预报隧道结构的破坏，一般根据量测数据，绘制出隧道净空位移监控曲线，而后根据设计确定的监控基准，判定隧道的稳定性及可能发生的异常现象。具体流程见图6.10。

施工 施工监测 资料分析 预测变形量 采取技术措施 与基准值比较 调整施工参数 是 是否安全 图6.10 位移信息反馈流程图

否 6.7.4 安全措施

在上述反馈表明隧道稳定性出现问题时，应对隧道设计进行变更，一般变更包括以下几个方面：

（1）断面的早期闭合； （2）开挖进尺的变更； （3）开挖分部尺寸的变更； （4）开挖分部方法的变更； （5）支护结构的变更； （6）辅助工法的追加； （7）开挖断面的变更等。

从（1）～（7）变更难度越来越大，代价也越来越高，因此，应根据危险性程度确定变更内容。

具体处理措施见表6-11。

- 17 -

表6-11 处理措施

施工中的现象 正面变得不稳定 处理措施 A ·缩短—次掘进进尺 ·开挖时保留核心土 ·向正面喷混凝土 ·用插板或小导管 开 挖 面 及 其 附 近 开挖面出现涌水或者涌水量增加 地基承载力不足，下沉增大 开挖面顶部掉块增多 ·缩短开挖时间及提早喷射 ·加钢支撑 ·用插板和小导管 ·缩短一次描进长度 ·开挖面分郭施工 ·使喷混疑土及早硬化 ·喷射前做好排水 ·设小网格的金属网 ·设排水板 ·注意开挖不要损伤底部围岩 ·加厚底脚处喷混凝土，增大支承面积 产生底鼓 喷混凝土离层或剥离 ·及早进行仰拱喷射 ·开挖后尽快进行喷射 ·加金属网 ·解除涌水压力 ·加厚喷层 喷混凝土应力增大，产生裂缝和剪切破坏 净空位移量增大，位移速度变大 净 空 位 移 ·加金属网 ·在喷混凝土中山设纵向伸缩缝 ·缩短从开挖到支护的时间 ·提早打锚杆 ·缩短台阶及仰拱的一次开挖长度 ·当喷层有裂缝时，应设纵向伸缩缝 ·增加锚杆 ·缩短台阶长度，提早闭合时间 ·视条件，为增加锚杆的变形能力，可在垫板间加入可压缩构件 ·采用超短台阶法或临时仰拱 ·增强锚杆(如加长) ·加入钢支撑 ·改善围岩状况 处理措施B ·缩小开挖断面 ·打正面打锚杆 ·改善围岩状况 ·采用排水方法(如排水钻孔、井点降水等) ·改善围岩状况 ·增加锚杆 ·缩短台阶长度，及早闭合 ·用喷混凝土作临时仰拱 ·改善围岩状况 ·在仰拱部分打锚杆 ·缩短台阶长度及早闭合 ·打锚杆或增强锚杆 喷 混 凝 土 采用的处理措施，要与量测或观察的方法结合，并根据围岩条件、施工方法、变形状况而定，才会获得更好的效果。

6.8 安全保证措施

安全目标：尽可能避免任何安全事故。 6.8.1 人员安全

现场人员应牢固树立“安全第一”的思想，严格遵守国家及结构中心有关安全生产

- 18 -

规定，同时应遵守业主、施工方现场的有关安全规定。

在施工现场，有关安全事宜应听从现场安全监督人员的指挥，隧道施工中如发现险情，立即将施工人员全部撤离危险地段。遇有险情，必须撤离现场。

遇到监测数据出现异常时，首先应该进行初步安全判断，在确定安全情况下才能继续进行其他工作。 6.8.2 仪器设备安全

对仪器设备的保护严格按照仪器设备的使用要求进行，仪器表面应注意清洁，防止震动，确保仪器的正常。 6.8.3 数据安全

监测原始数据应妥善保管，电子文档应注意备份及刻盘保存，分类保存。

6.9 监测工作制度和质量保证措施

要保证监测工程的质量，除了需要有先进的监测仪器设备及富有经验的工程技术人员外，更重要的还应通过建立明确的责任制和检查校核制度来予以保证。为确保量测数据的真实性、可靠性和连续性，特制定以下工作制度和各项质量保证措施：

（1）监测工程设计要保证基本资料完备，数据可靠，设计文件和图纸符合有关规定；对监测工程的实施，提出严格的技术要求和规定。

（2）制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施工进度控制计划中，在监测工作中严格执行。

（3）仪器在安装埋设的全过程中，必须对仪器、监测元器件和设备工艺等进行连续性的检验，以保证它们的质量的稳定性，并作安装记录。

（4）所有量测设备、元器件等在使用前均应经过检校率定，合格后方可使用。量测仪器采用专人使用、专人保养、专人检校的管理制度。

（5）成立专业化的量测小组，对于不同的量测项目，人员要相对固定，以确保数据资料的连续性。各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的实施细则，量测数据均要经现场检查，发现导常及时进行重测，建立室内两级复核制，经技术负责人签字后方可上报委托方。

（6）所有量测数据均采用计算机进行管理，由专人负责。

（7）在工程监测过程中，实时对监测结果进行整理，按委托方的要求形式送达有关各方。工程结束时，提交完整的监测总结报告。

- 19 -

6.10 监测工作计划

在获得的有关各隧道初步资料的在基础上，对各隧道工程土建施工监测工作的开展制定如下计划：

（1）监测项目的计划和方案：根据工程的不同特征，制定不同的观测手段和观测频率，确定很详细的观测计划和信息传输方法。

（2）测量控制点的确定：根据要求布置好测量控制点。

（3）监测点位的埋设：监测点位的埋设，要求有足够的精度，并确保点位在整个监测期内安全可靠。

（4）在监测中，监测频率是根据项目的重要性及其施工的情况来确定的。 （5）信息传输：所有现场测得的数据，要通过自动或人工的形式，及时安全地传送到数据库系统进行储存、管理，以便向委托方按时提供可靠的结果。

（6）定期简报，将现场测得的数据的分析结果和预测，定期以简报形式向委托方及有关部门汇报。

七、隧道二次衬砌检测

7.1 检测内容

检测的内容包括： 1、衬砌的厚度状况；

2、衬砌背后空洞及围岩状况。

7.2 检测方法

采用地质雷达检测系统对二衬情况进行检测。

地质雷达检测隧道衬砌质量是利用隧道衬砌与围岩的电性差异来实现的。由于隧道衬砌混凝土是固、液、气三相多孔状混合体材料构成，不同材质间的接触面及同一种材质内部不连续面都是良好的雷达波反射界面，即混凝土与空气的接触面、衬砌与围岩的分界面、衬砌和围岩内部的裂缝面以及钢筋和钢拱架等。当雷达波向下传播经过这些界面时，都会发生不同程度的反射、折射和散射，产生不同程度的波能吸收和衰减，集中反映在波形和波阻特征变化上。应用专业处理、解译软件，分析反射波同相轴的波形和波阻特征，就可以获得衬砌质量信息。通过多条测线的检测，进而实现对整座隧道的探测。可以揭示衬砌结构特征及病害缺陷。

- 20 -

检测意大利生产的DID 1CH FW地质雷达，是目前世界上较先进的脉冲雷达，不仅系统的数字化程度高，而且探测范围广、分辨率高、透深能力强，并具有实时数据处理和成像能力，还可进行连续透视扫描，可以配置浅、中、深全套屏蔽和非屏蔽天线。主要用于混凝土测厚和缺陷检测、钢筋透视、地质调查、空洞和裂隙的确定等。本次检测所配天线为600MHz。

根据以往进行地质雷达检测的经验，采用高频天线检测精度较高，但测量范围较小，采用低频天线检测精度较低，但测量范围较大。因此，在检测隧道衬砌背后围岩状况时采用600 MHz的雷达天线，检测左边墙、左拱腰、拱顶、右拱腰、右边墙、仰拱6条测线。在现场利用检测车（普通台车）或门式脚手架以小于5公里/小时的车速进行检测。现场检测的测线分布及检测情况见图7.1至图7.3。

左边墙测线左拱腰测线拱顶测线(路面中线测线)右拱腰测线右边墙测线0洞身标 (m) 100200300400图7.1 雷达测线纵断面布置图

拱左拱腰左边墙路面中线顶右拱腰右边墙

图7.2 雷达测线横断面布置图

- 21 -

检测车(或使用门式脚手架)

图7.3 检测方式图

测量时，必须以测量轮测距，测量轮贴紧衬砌表面，并能自由转动，在衬砌边墙上整10m处用粉笔或油漆标记，注明里程号，在两个连续的整十米中间位置，即里程尾数是5m处的位置画“十”字，测量时，由于测量轮所走过的路线实际为曲线，若测量轮与衬砌贴紧良好，则计算机上所记录的里程要超过实际里程，但同时，由于未贴紧等原因，则会造成记录里程少于实际里程，所以，测量时必须时刻注意记录里程与实际里程的偏差，若在某一标记点，记录里程和实际里程偏离超过了50cm，则应当停止当前文件的数据采集并新建文件从此测点开始向后测量。

7.3 检测成果

地质雷达资料反映的是地下介质的电性分布，将其转化为地质体分布，必须把地质、施工、地质雷达等方面的资料有机结合起来，以此获得检测对象的整体图像。隧道衬砌中存有不密实和空洞的判析：处于围岩或混凝土中空洞中的空气与模筑混凝土、喷射混凝土、围岩有明显的介电常数差异，因此在时间剖面图上，同相的雷达波错断并向上弯曲，并在空洞和混凝土、围岩之间有明显的界线。分析时，若有钢筋或格栅钢架，应考虑其影响。

提交的检测报告包括：衬砌厚度数据、背后空洞分布情况、围岩状况分析报告（见图7.4、图7.5）。

- 22 -

距 离

图7.4 地质雷达分析隧道衬砌厚度、背后空洞、围岩及路基状况图 （us）

（m）

图7.5 地质雷达分析处理结果图

图7.6 隧道衬砌厚度剖面分布特征

- 23 -

衬砌混凝土层 围 岩

图7.7 衬砌混凝土密实示意图

衬砌混凝土层 空 洞 围 岩 图7.8 衬砌混凝土有空洞示意图

衬砌混凝土层 空 洞 围 岩

图7.9 衬砌混凝土（含钢筋网）有空洞示意图

- 24 -

衬砌混凝土层 不密实带 围 岩

图7.10 衬砌混凝土有不密实带示意图

7.4 安全保障措施

为了确保安全，特制定如下安全保证措施：

1、在检测前，对参加检测的工作人员进行专门的安全生产教育和作业规程训练； 2、设交通管制标志，夜间作业时设置照明灯和红黄频闪灯；

3、参加检测的工作人员必须正确佩戴安全帽，在高空扶地质雷达天线的检测人员必须

系安全带；

4、检测人员不得在施工作业控制区域外活动，不得横穿公路及违反公路管理的行为； 5、不得将施工机具和物料置于控制区域外，不得擅自变更控制区域及控制区域的交通

标志，不得扩大施工作业区域；

6、用电设备由专人负责管理，保证用电安全及设备的正常作业；

7、检测车辆进出检测区域，严格遵守交通规则，注意观察并主动避让正常行驶的车辆； 8、检测车辆不得在施工区域外随意停放和停车上下货物。

7.5 检测实施过程中的交通管制计划

为了确保隧道检测及隧道内行车安全，检测期间需要进行交通管制。

管制方法：根据实际检测情况，拱顶和地面测线需要布置在隧道的中线处，检测时间在半小时左右，故在拱顶测线检测时需封闭交通；其他测线检测时，实行单幅路面双向通行（即检测左拱腰、左边墙等测线时，右幅路面用于通车，左幅路面实行交通管制；检测右拱腰、右边墙等测线时，左幅路面用于通车，右幅路面实行交通管制）。

西南交通大学结构工程试验中心

二O一O年七月

- 25 -

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2297.html