常吉隧道监测计划(2005-9-30)

湖南省常德至吉首高速公路怀化段隧道监控量测计划目录1. 编制依据 (1)2. 监控量测目的及意义 (1)3. 隧道监控量测的内容及测试方法 (2)3.1 隧道监控量测的内容 (2)3.2 量测手段和方法 (2)3.3 量测频率 (12)4. 拟定量测隧道及量测断面 (13)4.1 郭家溪隧道 (13)4.2 梅子潭隧道 (14)4.3 邓家湾隧道 (14)隧道监控量测计划书4.4 地穆庵隧道 (15)4.5 殿会坪隧道 (15)4.6 牛儿垭隧道 (16)4.7 清水冲隧道 (17)4.8 土江冲隧道 (17)4.9 朱良溪隧道 (18)4.10 青龙尖隧道 (18)4.11 青山岗隧道 (19)4.12 豆子坪隧道 (19)4.13 樱桃湾隧道 (20)4.14 过水隧道 (21)5．组织与管理 (22)6．量测数据综合分析与测量管理 (22)6.1量测数据综合分析 (22)6.2开发的量测结果的处理软件简述 (23)6.3测量管理 (28)6.4 竣工资料 (29)1．编制依据（1）湖南省常吉高速公路隧道工程地质勘察报告。

（2）湖南省常吉高速公路隧道施工设计图。

（3）交通部《公路隧道设计规范》。

（4）交通部《公路隧道施工技术规范》。

2．监控量测目的及意义常德至吉首高速公路隧道群穿越湖南西部山区，地形起伏大，地质条件和施工条件较为复杂。

监控量测第三合同段共14座隧道，包括10座连拱隧道、3座双洞独立隧道和一座过水隧道，隧道总长达5599m，其中牛儿垭隧道和土江冲隧道从319国道下穿过，施工难度很大，省内尚未有先例。

而且隧道围岩多属Ⅱ、Ⅲ类（Ⅳ、Ⅴ级），强度较低，节理裂隙发育，自稳能力差，且岩性变化较大，隧道监控量测计划书加之隧道浅埋地段较多，根据《公路隧道施工技术规范》的规定，需要将现场监控量测项目列入施工组织设计，掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈，以指导指导隧道设计和施工，因此，实施隧道监控量测具有十分重要的意义。

隧道监控量测的主要目的为：（1）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，对围岩稳定性作出评价。

（2）通过施工和环境监测进行信息反馈及预测预报，优化施组设计，指导现场施工，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。

（3）提供二次衬砌支护的合理时间，以便在安全的前提下充分发挥围岩的自承能力。

（4）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，并为优化设计参数、调整施工工艺提供依据。

（5）为科研项目的研究提供第一手的信息，为节省工程投资，提高山区公路隧道，特别是三层曲墙连拱隧道在湖南省特殊地质与水文条件下的修建水平提供科学依据和技术保证，为隧道安全穿越既有319国道提供技术支持。

3．隧道监控量测的内容及测试方法3．1隧道监控量测的内容常吉高速公路怀化段进行监控量测的隧道有14条，工程地质、水文地质、施工要求都各具特色。

为及时提供施工所需的围岩稳定程度和支护结构的状态，以保证施工安全，提高施工效率，拟将施工监测分为必测项目、选测项目和检测项目。

（1）必测项目：包括围岩地质和支护描述、地表沉降观测、拱顶下沉量测、周边收敛量测。

这类量测是为了确保在施工过程中的围岩稳定和施工安全而进行的经常性量测工作。

量测密度大，工作量大，量测信息直观可靠，贯穿在整个施工过程中，对监视围岩稳定、指导设计和施工有巨大的作用。

土建施工完成量测工作亦告结束。

其布置原则是根据每座隧道不同的地质条件、施工方法设置，但不能少于《公路隧道施工规范》的规定。

（2）选测项目：包括围岩内部位移量测、锚杆轴力量测、围岩与喷射混凝土间接触压力量测、喷射混凝土与二次衬砌间接触压力量测、喷射混凝土内应力量测、二次衬砌内应力量测、钢支撑内力量测、衬砌裂缝及表面应力量测。

这类隧道监控量测计划书量测是必测项目的拓展和补充，对特殊地段、或有代表性的地段进行量测，以便更深入地掌握围岩稳定状态与支护效果。

对未开挖地段提供参考信息，指导未来设计和施工。

选择项目安装埋设比较麻烦，量测项目较多、时间长、费用较大，但工程竣工后还可以进行长期观测。

这类项目的量测主要选择隧道较长、地质和结构复杂、特殊的隧道进行，包括下穿319国道的牛儿垭隧道和土江冲隧道。

（3）检测项目：包括锚杆拉拔试验、锚杆长度检测等，根据业主要求由监测组会同监理抽检。

因施工监控量测具有很强的实践性,而且地质水文条件变化多端,量测的具体布置须根据现场施工情况做适当调整。

根据工程和实际需要，各量测项目各类型埋设内容及测点布置见表1。

3．2 量测手段和方法(1)地质及支护状况观察包括对隧道掌子面地质状况的素描和对喷层表面状态及锚杆工作状态的观察。

隧道掌子面每次爆破后和初喷后通过肉眼观察、地质罗盘和锤击检查，描述和记录围岩地质情况：岩层产状、裂隙、地下水情况，判断围岩类别是否与设计相符，必要时还拍照，并作好观察记录。

同时对喷层支护状态和锚杆工作状态进行观察，表1 监控量测项目及方法表隧道监控量测计划书观察支护效果，看喷层是否有脱落、开裂情况以及脱落、开裂程度等，锚杆工作是否正常等。

表2 隧道掌子面地质状况素描记录卡隧道监控量测计划书(2) 拱顶下沉量测拱顶下沉量测是在隧道开挖毛洞的拱顶及轴线左右各2-3m共设3个带挂钩的预埋件作为测桩：埋设前先用小型钻机在待测部位成孔，然后将测桩放入，用隧道监控量测计划书快凝水泥或早强锚固剂固定，测桩头需设保护罩。

对于较差的围岩，锚桩可在锚喷支护后布置。

采用精密水准仪（精度0.1mm）、钢圈尺及塔尺进行量测。

(3) 隧道围岩周边位移量测在预设点的断面,隧道开挖爆破以后,沿隧道周边的拱顶、拱腰和边墙部位分别埋设测桩。

中间的那个拱顶测桩可利用拱顶下沉测桩；测桩的埋设方法和拱顶下沉测桩的埋设方法相同。

采用周边收敛仪量测周边收敛变形。

围岩周边位移与拱顶下沉布置在同一断面上，以便进行数据分析，图1和图2分别单洞或者中导洞、主洞开挖拱顶下沉及周边位移量测测点布置示意图，对于双洞独立隧道，由于大都采用上下台阶法施工，拱顶下沉及周边位移量测测点布置类似于中导洞开挖图布置图。

图1图2 连拱隧道主洞开挖拱顶下沉及周边位移量测测点布置图(4)地表沉降观测在隧道洞口浅埋地段，沿隧道轴线方向布设量测断面，断面间距根据地形条件确定，一般为10m～15m左右。

在选定的量测断面区域，首先应设一个通视条件较好、测量方便、牢固的基准点（基准点位置应在地表沉降影响区以外）。

地面测点布置在隧道轴线及其两侧，每个断面测点一般为7－11个，间距5m～10m。

隧道监控量测计划书测点应埋水泥桩，测量放线定位，用精密水准仪量测。

隧道开挖距测点前30m 处开始量测，隧道开挖超过测点20m 、并待沉降稳定以后停止量测。

图3和图4分别为单洞开挖和连拱隧道开挖地表沉降测点布置示意图。

图3 单洞开挖地表沉降测点布置示意图图4 连拱隧道开挖地表沉降测点布置示意图（5）围岩内部位移量测对于单洞隧道，沿隧道围岩周边分别在拱顶、拱腰和边墙共打5个深孔，孔深3.7 m ～5m 、孔径Ф50，采用4点杆式多点位移量测，一个断面共20个测点，图5为单洞开挖围岩内部位移量测布置示意图。

连拱隧道围岩内部位移量测断面中增加8个位移测点（图6）。

量测断面尽可能靠近掌子面，及时安装，测取读数。

图1 船溪隧道地表沉降测点布置图隧道监控量测计划书图5 单洞开挖围岩内部位移量测布置示意图图6 连拱隧道围岩内部位移量测布置示意图(6)锚杆轴力量测在正常使用的锚杆上焊接锚杆测力计，为充分了解锚杆的工作状态，在每根量测锚杆上焊接3个锚杆测力计（每断面量测锚杆布置数目如图7），然后安装量测锚杆，等锚杆达到一定强度（通常24小时）后，即可通过接收仪器量测锚杆的轴向力，绘制出锚杆的受力曲线及其随时间的变化，进而可判断锚杆的质量。

(7)喷射混凝土应力量测沿隧道的拱顶、拱腰及边墙在喷射混凝土内埋设14个应变计，每一断面设置7个测点，每个测点布置一对GPL-2型混凝土应变计，测出每个测点的环向应力和切向应力，具体测点布置如图8。

围岩初喷以后，在初喷面上将应变计固定，再复喷，将应力计全部覆盖并使应力计居于喷层的中央，方向为切向。

喷射混凝土达到初凝时开始测取读数。

隧道监控量测计划书图7 锚杆轴力量测测点布置图 6-2型应力计测点布置图(8) 二次衬砌应力量测二次衬砌应力量测通常是压力量测，但这种量测不能充分反映二次衬砌内的应力情况，采用在二次衬砌内外边缘的环向主筋或构造筋上捆绑应变计的方法，在混凝土浇筑前，将应变计固定在待测位置，测出内外边缘应变后，可根据材料力学公式，求出二次衬砌中的轴力和弯距。

本隧道在有仰拱的地方可布置12对钢弦式应变计进行量测，没有仰拱的地方可布置9对钢弦式应变计进行量测。

具体测点数目和测点位置见下图9，连拱隧道测点数目为单洞的2倍（图10）锚杆应力(应变)计锚杆应力(应变)计初期支护隧道中线图 3 船溪隧道量测锚杆及内力量测布置图图9 二次衬砌内力量测中混凝土应变计测点布置图压力盒二衬应变计图10 连拱隧道二次衬砌内力量测和围岩压力量测测点布置图(9) 复合式衬砌围岩压力量测沿隧道周边拱顶、拱腰、边墙及中墙顶埋设压力传感器，将双膜钢弦式压力盒分别埋设在围岩与喷射混凝土之间与喷射混凝土与二次衬砌之间。

围岩与喷射混凝土之间的压力盒是在喷混凝土施工以前埋设，压力盒喷射混凝土与二次衬砌之间的压力盒是在挂防水板之前进行安装，分别测取围岩对喷射混凝土压力；喷射混凝土对二次模注混凝土衬砌的压力。

混凝土达到初凝强度以后开始测取读数。

埋设时，压力盒承压面（压力盒比较光的一面）紧贴围岩面（测围岩压力时）和喷射混凝土面（测层间接触压力时），压力盒与围岩或喷射混凝土接触面要平整，可在接触面上先用混凝土抹平，再将压力盒贴上去（图10）。

(10) 型钢支撑内力量测型钢支撑内力量测采用钢筋计量测，把钢筋计焊接在钢支撑外缘上，量测钢支撑内力。

钢支撑安装完以后即可测取读数。

量测断面的测点布置位置与喷射混图12 连拱隧道钢支撑内力量测布置示意图图 5 界牌坳隧道钢支撑内力量测测点布置示意图(11)连拱隧道中隔墙内力在中墙两侧布置上中下，安置3个中墙内力测点，中墙内力主要是中墙混凝土应力，采用混凝土应变计量测，应变计放于中墙混凝土中，方向为垂直方向。

中隔墙内力测点布置位置见图13。

图13 中隔墙测试元件布置(12) 连拱隧道中隔墙墙顶压力初期支护对中隔墙的压力，每个断面共1个压力盒，压力盒埋设方法与其它位置压力盒埋设方法相同（图13）。

(13)仰拱受力量测进行仰拱受力量测，内容包括：①底部压力量测，采用压力盒，共6个测点；②仰拱混凝土应力量测，采用应变计，方向切向，共6个测点；③仰拱内钢筋应力量测，采用钢筋计量测，共6个测点。