隧道施工监控量测技术[1].ppt

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1、隧道施工监控量测技术一、乌鞘岭隧道岭脊段概况和设计思想二、监控量测的目的和内容三、监控量测方法与结果四、量测数据的处理与应用主要内容一、乌鞘岭隧道概况和设计思想乌鞘岭隧道是兰新铁路兰州至武威段增建二线工程，两座单线隧道，埋深400～1100m，线间距40m，隧道长20.05km。岭脊区段隧道穿越F4、F5、F6、F7四条7587m范围分布的区域性大断层组成的宽大“挤压构造带”，岩性主要为志留系板岩夹千枚岩、千枚岩和压性断层破碎的泥砾及碎裂岩。围岩强度应力比仅为0.031～0.040。高地应力软岩区段施工挤压大变形显著，变形控制困难，计划工期2.5年，时间紧,显示出显著的乌鞘岭特色。乌

2、鞘岭高地应力软岩区段隧道设计思想控制挤压性围岩大变形的设计理念有刚性和柔性法。刚性设计法仅在小埋深、低地应力的软岩技术上可行、经济上合理。而柔性设计的先行导坑法、多重支护法、可缩式支护法和分阶段综合控制法其基本理念是相同的，都是容许围岩变形，释放地应力，减低支护压力，同时又能约束围岩松弛和过分变形，保持隧道稳定的目的。但在技术手段上又有各自差异，从经济、工期上具有较大差距，例如先行导坑应力释放法虽然扩挖隧道施工经济，但导坑本身施工仍然困难，增加支护工程量大；可缩式支护结构工艺复杂，技术要求高，施工工期较长。针对乌鞘岭隧道高地应力软岩区段实际情况，采用柔性结构设计理念分阶段综合控制法。

3、即首先选择合理的断面形状，留足预留变形量，短锚管超前支护，中等长等系统锚杆和少量补强锚杆围岩加固，多重支护，适当提高衬砌刚度和提前施作衬砌。F7断层区段：正洞隧道为圆形断面形式，加强第一次支护刚度的多重支护，较大刚度的钢筋混凝土衬砌。岭脊高地应力软岩区段：采用椭圆形断面，一次支护25cm，预留变形量25~35cm等作为多重支护，大刚度钢筋混凝土衬砌。(一)量测目的二、监控量测的目的和内容1.提供监控设计的依据和信息掌握围岩力学形态的变化和规律；掌握支护结构的工作状态。2.指导施工，预报险情作出工程预报，确定施工对策；监视险情，确保施工安全。3.校核理论，完善工程方法4.为隧道工程设计

4、与施工积累资料(二)监测项目与内容1.地质和支护状态现场观察；2.岩体(岩石)力学参数测试；3.围岩与结构应力应变测试；4.围岩压力测试；5.围岩性能物理探测；6.围岩和结构位移测试；7.爆破振动测试等。规范规定的监控量测项目及量测方法三、量测方法与结果(一)地质素描结合隧道施工、同步进行洞内围岩地质工作：它是隧道设计和施工过程中不可缺少的一项重要地质工作，是围岩工程地质特性和支护措施的合理性的最直观、最简单、最经济的描述和评价。1.岩性；2.结构构造特征；3.岩体风化程度；4.地下水的特征、涌水量化数值；5.施工情况；6.不良地质特征；7.支护情况等。地质素描的内容(二)位移监测隧

5、道开挖后，深埋隧道位移、浅埋地表位移和隧道位移是围岩施工动态的最显著表现，最能反映出围岩和支护的稳定性。因此对坑道周边位移的量测是最直接、最直观、最有意义、最经济和最常用的量测项目。1.浅埋隧道的地表位移；2.拱顶下沉；3.相对收敛变形；4.隧底隆起变形；5.围岩内部变形；6.围岩三维变形等。位移监测内容：位移－时间关系曲线0初期支护二次支护下台阶开挖位移时间位移-开挖面距离关系曲线位移距离上、下台阶开挖锚杆喷混凝土位移监测结果：乌鞘岭隧道大变形规律F4断层区段右线隧道变形沿隧道纵向分布YDK170+250+500+750YDK171+000F4断层+290+440+640+740主

6、带影响带影响带里程YDK174+500YDK175+000+500+900变形/mm斜井开口YDK175+330板岩占50%~80%千枚岩占60%~85%兰州方向武威方向里程志留系板岩夹千枚岩区段右线隧道变形沿隧道纵向分布乌鞘岭隧道大变形规律F7断层YDK176+800+200+400+600+800YDK177+000变形/mm影响带主带影响带里程F7断层区段右线隧道变形沿隧道纵向分布乌鞘岭隧道大变形规律乌稍岭隧道分区段最大变形速率与累计变形量统计乌鞘岭隧道龄脊段分区段变形量测技术指标统计表大变形规律最大变形速率与累计变形的关系在隧道工程监控量测中，除累计变形外，变形速率是另外一个

7、进行围岩稳定性评价的重要判别指标。研究最大变形速率与累计变形的关系也是在施工初期阶段进行最终变形预测的方法之一。最大变形速率与累计变形的关系最大变形速率/mm预留变形量(mm)包括：1.锚杆轴力监测；2.钢架应力监测；3.支护应力监测；4.二衬混凝土应力监测(三)应力监测系统锚杆的主要作用是限制围岩的松弛变形。锚杆长短影响施工效率、也影响围岩加固效果。故应通过锚杆监测验证锚杆设计长度。1.锚杆轴力锚杆轴力量测的布置围岩内部位移测孔布置(a)三测孔(b)五测