监控量测论文

西山隧道监控量测技术及在

施工中的应用

摘要：新奥法作为一种全新的隧道施工概念，其基本原理是运用各种手段 (开挖法——弱

爆破，支护形式——早封闭，监控量测——勤量测)抑制围岩变形，最大限度地发挥围岩自身的承载能力．使隧道施工更安全、更经济。隧道经济性与安全性就是通过现场监控量测所获得的围岩、支护系统的应变和应力信息及时反馈并应用与隧道设计和施工中来实现的。现场监控量测作为新奥法的灵魂也越来越得到了广泛的重视。

关键词：新奥法、监控量测、测点布置、时间-位移曲线、

1、绪论

1.1全新的隧道施工概念

随着我国改革开放不断深化，国民经济蓬勃发展，在山区公路建设中突破过去传统的修路思想，不采取盘山绕行，不破坏沿线生态环境，不增长公路里程用设置隧道避免因采取高边坡路基带来的滑坡、塌方、滚石、泥石流等自然灾害，确保了行车的安全可靠，亦缩短了行车时间，同时又适应了建设与自然的和谐发展。

新奥法作为一种全新的隧道施工概念，其基本原理是运用各种手段 (开挖法——弱爆破，

支护形式——早封闭，监控量测——勤量测)抑制围岩变形，最大限度地发挥围岩自身的承载能力．使隧道施工更安全、更经济。而隧道经济性与安全性就是通过现场监控量测所获得的围岩、支护系统的应变和应力信息及时反馈并应用与隧道设计和施工中来实现的。

随着新奥法在隧道施工中间那个的广泛应用，现场监控量测作为新奥法的灵魂也越来越得到了广泛的重视。因此，快速、准确的进行现场监控量测和信息反馈是应用新奥法施工的关键。

隧道监控的作用有以下几点：

（1）通过施工和环境监测进行信息反馈及预测预报，优化施工组织设计，知道现场施工，确保隧道施工的安全与质量和工程项目的社会、经济和环境效益。

（2）掌握围岩动态，了解支护结构在不同工况时的受力状态和应力分布，对围岩稳定性作出正确评价。

（3）验证支护结构型式、支护参数，评价支护结构、施工方法的合理性及其安全性，确定支护时间而监控量测是信息化设计与施工的重要内容，应将监控量

测纳入工序管理,为隧道施工的有机组成部分。由于地下工程的受力特点及其复杂性，通过施工现场的监控量测所得到的信息，为判断围岩稳定性，支护、衬砌可靠性，二次衬砌合理施作时间，以及修改施工方法、调整围岩类别、变更支护设计参数、调整预留变形量等修正设计提供原始依据，同时将量测等到的结果迅速反馈到设计施工中去，以提高隧道施工的安全性、经济性。

2 、工程概况及检测依据 2.1工程概况

太原至古交高速公路位于山西省中部地区，项目起点位于太原西北环高速公路东社枢纽（通过扩建西北环东社互通来连接），途经太原市万柏林区化客头街办、王封乡、古交市大南坪乡，终点设于古交市河口镇。路线全长23.157公里，项目建设标准为双向四车道高速公路，设计速度80公里/小时，路基宽度24.5米，其中太原西山特长隧道长13.65公里。西山宛如屏障，横亘在太原与古交之间。 一进一出，在西山开掘两条13.65公里的隧洞，里程要占到全线的64.9%。这使得太古高速公路工程成为交通运输部首批风险评估试点工程，全国在建公路中公认施工难度第一。西山隧道穿越17条断层破碎带，且隧址区岩溶发育，地质条件复杂，隧道施工中在部分断层内发生突涌水的可能性较大，斜竖井穿越煤系地层，采空区及赋存与其中的积水和瓦斯使得隧道施工存在较大安全隐患。

由我单位负责承建的太古高速公路S3标西山特长隧道工程，隧道左洞长7110米（ZK7+550~ZK14+580）、右洞长7030米（YK7+550~YK14+660），隧道设计为分离式，左，右洞中心间距55米。原设计为解决运营通风和施工需要，在线路左侧设2号斜井，与左洞交于ZK10+079处，斜井设计坡度为25°；在右洞左侧35米、两洞之间设2号竖井。针对该隧道的实际情况，施工中采取了增设缓坡斜井的方案，斜井全长1130m，与右洞交于YK9+500处，最大坡度12.5%，采用双车道无轨运输。

2.2检测依据

为保证公路隧道施工质量，及时发现施工中存在的缺陷，尽早进行缺陷处理，开展本项检测。

施工质量检测依据：

《公路工程质量检验评定标准》（土建工程）（JTG F80/1—2004）； 《公路隧道设计规范》（JTG D70—2004）； 《公路隧道施工技术规范》（JTG042—94）；

《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086—2001）； 《公路隧道工程施工图设计资料》；

3、隧道施工监控量测内容

3.1监控量测要求

隧道监控量测是“新奥法”的重要组成部分，新奥法中量测工作是监视设计、施工是否正确的眼睛，是监视围岩是否安全稳定的手段，始终伴随着施工的全过程。因此有如下要求:

(1)能快速埋设测点；

(2)每一次量测数据所需时间应尽可能短； (3)测试数据应准确可靠；

(4)测试元件应具有良好的防震、防冲击波能力； (5)测试数据直观，不必复杂计算即可直接应用； (6)测试元件埋设牢固，能长期有效工作； （7）测试原件应满足足够的精度。 3.2 监控量测项目

监测的项目和具体内容按现行《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）规定所拟定。太古高速公路西山隧道监测项目包含如下内容：

①内围岩和支护状况观察；②周边位移监测；③拱顶下沉监测；④洞口浅埋 3.3 监控量测频率

监控量测项目的选择遵循“严守施工规范，服务隧道施工，紧贴隧道实际，保证经济安全”的原则，保证必测项目及时、准确地实施，并根据工程实际揭露的围岩条件和隧道施工情况，合理开展有针对性的、有代表性的测试项目。

监测项目表

序项目名号 称 量 测 间 隔 时 间 方法及工具 布 置 1～15d 16d～1个月 1～3个月 大于3个月 序项目名号 称 量 测 间 隔 时 间 方法及工具 布 置 1～15d 16d～1个月 1～3个月 大于3个月 工程地质及支1 护状况观察 直观或取样试验，对围岩和支护做如下观察：1、开挖后及时观察岩性结构面产状等，核对围岩分类，并测绘地质素描图；2、经开挖后及初期常检查喷层有无支护后进行。 破损，锚杆有无松动，并做好观察或描述记录；3、按规定取样，并测试围岩的物理力学性质；4、采用钢卷尺、地质罗盘等。 每10～50m一个断面，测点应各种类型收敛计 距开挖面2米范围内安设。 水平仪、水准尺、每10～50m一钢尺或测杆 个断面。 每5～50m一个断面，每个断面至少7个测点，水平仪、水准尺 每隧道至少2个断面。中线每5～20m一个测点。 每 次 爆 破 后 进 行及初期支护后 2 周边收敛位移 1～2 次/天 1 次/2天 1～2 次/周 1～3 次/月 3 拱顶下沉 1～2 次/天 1 次/2天 1～2 次/周 1～3 次/月 5 地表下沉 开挖面距量测断面前后＜2B时，1～2次/天。 开挖面距量测断面前后＜5B时，1次/2天。 开挖面距量测断面前后＞5B时，1次/周。 4、监控量测点布置要求 4.1布点原则

(1)针对本高速公路隧道地质围岩及结构特点，并根据隧道监控量测以往类似工程的监控量测经验和各类量测项目的作用意义，在相关隧道规范指导下进行量测断面的布置设计。

(2)根据不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求的停车、通道交叉地段

或业主及监理认为有必要监控的地段，设置监控量测断面。

(3)应重点监测围岩质量差或局部不稳定块体、节理或地下水发育地段，以及特殊工程部位（如洞口处）。监测点的安装埋设应尽可能靠近隧道掌子面，以便尽可能完整获得围岩开挖后初期力学形态变化和变形情况。

(4)选测项目的布设结合隧道自身特点，重点突出。 4.2测点埋设时间

(1)测点埋设时间，应根据地质条件、量测项目和施工方法等确定。 (2)测点应距开挖面2m的范围内尽快安设，并应保证爆破后24h内或下一次爆破前测读初次读数。

5、必须项目的监控量测方法 5.1隧道现场调查 5.1. 1现场调查目的

应用超前地质预报的地质理论分析并判定隧道存在的主要不良地质的性质、类型、成因特征、大约位置、大约规模、可能引发的地质灾害及其对隧道施工的影响程度。 5.1.2调查方法

调查方法和步骤：

(1)熟悉勘察设计文件、资料和图纸。其目的是对整个隧道所处地质环境有一个基本了解和宏观把握。

(2)地面地质补充调查。其目的是核实隧道地质条件，确定隧道超前地质预报重点区段和重点问题。

对隧道的地质情况进行深入调查，在地形图上圈定地层出露位置、量测岩性产状、判定断层性质产状、统计节理裂隙发育状况、确定不良地质作用、了解特殊性岩土分布性状等，从而了解设计文件中对地质条件的认识是否正确，围岩级别判定是否适宜，并编制出长期地质预报报告，指导中短期地质预报更具针对性地实施。

(3)洞内地质调查和掌子面地质素描。

其目的是核实隧道围岩级别，建议隧道支护参数。掌子面地质素描的主要目的是判定隧道围岩级别，应采用与现行隧道规范中围岩分级的规则相一致的“地

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