同济大学地下结构工程测试与监测大作业

同济大学

地下结构工程测试与监测隧道施工监测方案

目录

1. 工程概况 (1)

2. 监测目的 (1)

3. 监测项目 (1)

4. 监测手段和仪器选择 (2)

4.1 监测手段 (2)

4.2 仪器选择 (2)

5. 监测位置及测点布置 (2)

5.1 洞周观察 (2)

5.2 洞周收敛 (2)

5.3 拱顶下沉 (2)

5.4 地表沉降 (3)

5.5 中墙、衬砌应力 (3)

5.6 围岩内位移 (3)

6. 监测频率与报警指标 (3)

6.1 监测频率 (3)

6.2 报警指标 (4)

7. 设计图 (4)

1. 工程概况

某高速公路隧道位于构造剥蚀中低山地形地貌区。此段为自然森林保护区，植被茂密。地层为泥岩、泥质粉砂岩、砂岩互层，岩石节理裂隙发育。隧道地下水位埋深较浅，均位于设计线以上，裂隙含水较丰富。隧道全长220m，隧道最大埋深46.25m，设计为带三层曲中墙的整体式双跨连拱结构。单跨净宽为10.8m，净高为6.9m的中墙为三层曲墙，边墙为曲墙的单心圆结构，隧道净宽为23.4m。

2. 监测目的

目的在于了解围岩的动态过程、稳定情况和支护系统的可靠程度，是直接为支护系统的设计和施工决策服务的。监测规划是否合理，不仅仅决定了这种现场监测能否顺利进行，而且关系到监测结果能否反馈与工程的设计和施工，为推动设计理论和方法的进步提供依据。合理、周密的监测方案的设计是现场监测的关键。

本次监测方案设计的主要内容是：

(1). 监测项目的确定，监测手段仪表和工具的选择；

(2). 施测部位和测点布置的确定；

(3). 实施计划的制定，包括测试频率的测定。

3. 监测项目

为了适应工程规模、重要性程度，隧道形状、尺寸、工程结构和支护特点，地应力的大小，工程地质条件，施工工序和方法，在尽量减少施工干扰的情况下，要能监控整个工程的主要部分的位移，包括各种不同地质单元和隧道结构的复杂部位，同时还有考虑业主的财力。

本次监测的监测项目罗列如下：

(1). 洞内观察

(2). 洞周收敛

(3). 拱顶下沉

(4). 地表沉降

(5). 中墙、衬砌应力

(6). 围岩内位移

4. 监测手段和仪器选择

4.1 监测手段

由于围岩变形量值较大，因而可以采用精度稍低的仪器和装置；由于裂隙水丰富，故尽量避免电测仪表的使用；由于隧道深埋，故直接在隧洞内钻孔安装监测元件。

4.2 仪器选择

由于本工程为大型洞室，围岩较软，收敛变形量较大，拟采用测试精度较低、价格便宜的卷尺式收敛计。

由于本工程裂隙水丰富，不宜使用压力盒，故拟采用液压枕进行压力和应力的测量。

与此同时，本工程拟采用锚杆应力计进行锚杆内力的测量。

5. 监测位置及测点布置

5.1 洞周观察

对已支护地段的观察每天应进行一次，主要观察围岩、喷射混凝土、锚杆和钢架等的工作状态。观察中发现围岩条件恶化时，应立即上报设计、监理单位，采取相应处理措施。具体结果如第1节工程概况所述。

5.2 洞周收敛

为监控围岩的稳定性，保证施工安全并为二次衬砌的构造、施设时间等提供依据，进行位移反分析为修改设计参数、优化结构和施工工艺提供依据。

为方便起见，左右洞在相同里程处布置收敛监测断面。

根据实际情况，拟在隧道入口20m范围内间隔5m布置一个断面，在其余Ⅰ类围岩处间隔10m布置一个断面，在Ⅱ类围岩处间隔20m布置一个断面，每个断面5个测点。具体如附图所示。

5.3 拱顶下沉

其目的在于判断围岩稳定性及进行位移反分析，为二次衬砌的施设提供依据，还可作为用收敛监测结果及时各点位移绝对量的验证之用。

与洞周收敛布置完全相同，具体如附图所示。

5.4 地表沉降

其监测结果能反映隧洞开挖过程中围岩介质变形的全过程。根据工程实际，由于隧道埋深在全长范围内几乎都不超过3倍洞径，即埋深较浅，拟在隧道全长间隔10m布置一个监测断面，如附图所示。

5.5 中墙、衬砌应力

其目的在于监测中墙、衬砌受力状态，为临时钢支撑的设置和开挖步骤的调整提供依据。根据工程实际，其监测断面的纵向间距拟定为190m，即隧道两端各布置一个断面，每个断面上，中墙布置3个监测点，衬砌布置5个监测点，如附图所示。

5.6 围岩内位移

通过钻孔多点位移计监测隧道围岩内沿轴向不同深度的轴向变形，据此可分析判断隧道围岩位移的变化范围和松弛范围，预测预报围岩的稳定性，以检测或修改计算模型和模型参数，同时为修改锚杆支护参数提供重要依据。

纵向布置与洞周收敛断面完全相同，环向布置具体如附图所示。

6. 监测频率与报警指标

6.1 监测频率

各监测项目的观测频率为：在洞室开挖或支护后的半个月内，每天应观测1~2次；半个月后到一个月内，或掌子面推进到距观测面大于2倍洞室直径的距离后，每2天观测一次；一到三个月每周测度1~2次，三个月以后，每月测读1~2次。若设计有特殊需要，则可按设计要求进行，遇突发事件则加强观测。各监测项目原则上应根据其变化的大小来确定观测的频度。如洞周收敛位移和拱顶沉降的监测频度可根据位移速度及离开挖面的距离而定，如表1所示。不同的基线和测点，位移速度也不同，因此，应以产生最大位移者来决定监测频率，整个断面内的各基线或测点应采用相同的监测频率。

表1 监测频率

6.2 报警指标

由于本工程隧道单跨净宽为10.8m，且处于ⅠⅡ类围岩，埋深小于50m，故根据中国国家标准《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GBJ86-85），本工程的报警指标如表3所示。

表2 报警指标

7. 设计图

见附页。