大瓮山隧道监控量测方案

荣乌高速公路。

潍坊至日照段大瓮山隧道。

监控量测方案。

山东省路桥集团****。

2023年7月。

一、工程概况。

荣乌国家高速公路潍坊至日照联络线潍坊至日照段工程项目位于日照市五莲县。第三合同段主要工程量为大瓮山隧道一座，隧道位于日照市五莲县，设计为双洞四车道的分离式隧道。隧道左线起讫桩号zk119+608~zk120+315，长707m；右线起讫桩号k119++607~k120+277，长670m。

隧道左右线进口均采用城墙式，出口为削竹式洞门。隧道左洞处于半径r右=6000m圆曲线上，右洞处于半径r右=7000的圆曲线上，为了减少隧道规模、降低隧道施工难度、提高隧道内的行车安全性，隧道区段路线平面尽量减少超高路段、避免加宽路段，本隧道左洞纵坡均为-1.449%，右洞纵坡为-1.

453%，均为单向坡。。

二、监控量测的意义。

现场监控量测是判断围岩和隧道的稳定状态、保证施工安全、指导施工生产、进行施工管理和提供设计信息的重要手段。

在施工过程中以量测资料为基础及时修正支护参数，使支护参数与地层相适应并充分发挥围岩的自承能力，围岩与支护体系达到最佳受力状态，并在施工中进行信息化动态管理，达到确保工程质量、施工安全和进度，合理控制投资的目的。在隧道正洞洞身支护完成后，尤其是仰拱施工完毕后，喷锚支护已闭合成环，及时进行全断面监控量测，随时掌握初期支护的工作状态，指导和确定二次衬砌施作时间。

附1：《监控量测工艺框图》

三、监控量测目的。

监控量测和光面爆破、喷锚支护是新奥法施工的三大支柱。通过监控量测可以对各施工阶段地层与支护结构的动态变化，施工结构物的安全状态和对环境的影响进行全面的监控，判定围岩稳定性，支护、衬砌可靠性。并把监测结果反馈设计、指导施工。

a 通过监控量测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，把握施工过程中结构所处的安全状态，判断围岩稳定性，支护、衬砌可靠性。

b 用现场实测的结果弥补理论分析过程中存在的不足，并把监测结果反馈设计、指导施工，为修改施工方法、调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据。

c 通过监控量测对工程施工可能产生的环境影响进行全面的监控。

d 通过监控量测进行隧道日常的施工管理，确保施工安全和施工质量。

e 通过施工现场的监控量测，确定二次衬砌合理施作时间。

f 通过监控量测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程或该工法本身的发展提供借鉴、依据和指导作用。

四、监控量测计划。

监控量测的项目主要根据隧道工程的地质条件、围岩类别、跨度、埋深、开挖方法和支护类型等综合确定。而且，在隧道工程中进行量测，绝不是单纯地为了获取信息，而是把它作为施工管理的一个积极有效的手段，因此量测信息应能：

a确切地质预报破坏和变形等未来的动态，对设计参数和施工流程加以监控，以便及时掌握围岩动态而采取适当的措施（如预估最终位移值、根据监控基准调整、修改开挖和支护的顺序和时机等）。

b满足作为设计变更的重要信息和各项要求，如提供设计、施工所需的重要参数（初始位移速度、作用荷载等）。

根据以上所述并结合大瓮山隧道的实际情况，将地质与初期支护观察、地表下沉量测、水平净空收敛量测、拱顶下沉量测、仰拱隆起量测作为施工监控量测项目。同时配备选测项目所需的设备，必要时实施选测项目。

量测项目、方法和频率及测点布置符合规范要求。除必测项目外，还备齐选测项目的仪器、设备等，有必要时，立即实施选测项目。

主要监控量测项目简介如下：

地质和初期支护观察。

地质和支护状态观察包括工作面观察和支护结构的支护效果观察。

观察频率：每一循环进尺，都必须进行工作面观察，并作好客观详尽的记录。在地质变化不大地段，可每天按一个工作面记录，对已成洞地段主要是支护效果的观察，频率同工作面。

观察内容：a 工作面工程地质和水文地质情况观察和描述：包括岩石名称、岩石产状、风化变质情况，断层、层理、节理等结构面的分布、走向、产状及频率，有无偏压或膨胀地压，工作面及毛洞自稳情况，岩石单轴抗压强度，地下水情况及影响等内容，并以**和素描形式记录。

b 工作面附近初期支护状态观察和已成洞的支护效果观察：包括锚杆锚固效果，喷层开裂部位、宽度、长度、深度及发展情况，模筑混凝土衬砌的整体性，防水效果等，以**和素描形式记录下来。

周边位移量测。

目的：根据收敛位移量、收敛速度、断面的变形形态，判断围岩的稳定性、支护的设计施工是否妥当和衬砌的浇注时间。

量测方法：收敛量测设包括断面间距、量测频率、测线布置和测点埋设时间等。这些内容与地质条件、地压分布、隧道埋深、开挖方法及进度、断面收敛速度等有关。

量测断面间距：应保证沿隧道轴线每类围岩至少有一个量测断面。一般情况下，洞口段和埋深小于2d（d为隧道洞径）的地段，间隔5～10m一个断面，其余地段视地质情况，每隔5～100m设一个断面。

水平净空位移量测用数字收敛仪进行量测。

拱顶下沉量测。

量测目的：监视隧道拱顶的绝对下沉量，掌握断面的变形动态，判断支护结构的稳定性。量测设备用高精度水准仪和数字收敛仪进行量测。

锚杆抗拔力。

量测目的：监视隧道围岩的加固情况，掌握判断围岩的稳定性。量测设备用锚杆拉拔仪进行量测。

地表下沉量测。

量测目的：浅埋隧道开挖时必然引起地面沉陷，量测的目的是了解：

a 地面下沉范围，量值；

b 地面下沉随工作面推进的规律；

c 地面下沉稳定的时间。

量测方法：用精密水准仪量测，仪器精度0.01mm。

测点沿纵向（隧道中线方向）布置，其间距，当深埋时为20～50m，埋深介于深浅埋之间时为10～20m，浅埋时为5～10m。在隧道进出口地段全断面埋设，纵向间距为2～5m，每断面至少布置11个测点，隧道中线附近密些，远离中线处疏些。测点应在开挖形成的下沉之前埋设，一直测到下沉稳定。

为了在开始下沉前进行量测，要从工作面前方h+h1处或2d处开始量测（h：埋深，h1：上半断面高度，d：隧道开挖宽度）。

量测频率：开挖面距量测断面前后距离l≤2d时，每日1～2次；2d＜l≤5d时，每日一次；l＞5d时，每周一次。

仰拱隆起量测。

量测目的：监视隧道开挖后拱底围岩变化情况，掌握判断隧道拱底变化情况。量测设备用水平仪、水准尺进行量测。

五、监控量测方法。

1、监控量测项目。

根据本标段工程的地形地质条件、支护类型和施工方法等特点，初步选择确定本隧道监控量测必测项目和选测项目见下表。

监控量测项目及方法。

2、现场量测要求。

喷锚支护施作2h后即埋设测点，进行第一次量测数据采集。

测试前检查仪表设备是否完好，如发现故障应及时修理或更换；确认测点是否松动或人为损坏，只有测点状态良好时方可进行测试工作。

测试中按各项量测操作规程安装好仪器仪表，每测点一般测读三次；三次读数极差r<0.18mm时，取算术平均值作为观测值，若读数极差过大则应检查仪器仪表安装是否。正确、测点是否松动，当确认无误后再按前述监控量测要求进行复测。

每次测试都要认真做好原始数据记录，并记录掘进里程、支护施工情况以及环境温度等，保持原始记录的准确性。量测数据应在现场进行粗略计算，若发现变位较大时，应及时通知现场施工负责人，以便采取相应的处理措施。

测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作。及时进行资料整理，监控量测资料须认真整理和审核。

3、测点布置。

隧道每个量测断面均布置在同一断面上，测量点选择在具有代表性的地方，以便测量数据的分析。测点布置见下图。

测点布置图。

4、监控量测方法。

测量方法：采用水平仪、水准尺配合测量地表沉降，精度可达2～4mm。用经纬仪将所有测点布设于同一直线上。测点钢筋安设就位后，表面磨平，并用钢钉等锐器在其表面冲眼标记。

将量测数据进行处理和分析，绘制时间－位移曲线图，并按下列方法分析。

1）当隧道净值收敛值的速度明显下降，收敛量已达总收敛的80%～90%，且水平收敛速度小于0.15mm/d，或拱顶位移速度小于0.1mm/d时，可认为围岩已基本达到稳定，此时可施作二次衬砌。

2）如果位移随时间变化异常，出现反弯点且实测收敛值超过4cm，喷锚支护出现严重变形时，及时通知施工管理人员，该段支护采取加强措施，确保隧道不坍方；严重时施工人员迅速撤离施工现场，保证施工人员安全。

六、监测资料整理、数据分析及反馈。

在取得监测数据后，及时由专业监测人员整理分析监测数据，绘制位移与时间曲线及变形时间曲线，当曲线趋于平缓时，进行数据处理和回归分析，以推算最终位移，掌握位移变化规律及结构安全性。结合围岩、支护受力及变形情况，进行分析判断，将实测值与允许值进行比较，及时绘制各种变形或应力～时间关系曲线，**变形发展趋向及围岩和隧道结构的安全状况，及时向项目总工程师及监理工程师汇报。

1）信息反馈修正设计的基本要求。

现代隧道施工时，设计、施工必须紧密配合，共同研究，综合分析各项施工信息，及时进行信息反馈，最终确定和修改设计。

信息反馈修正设计，系指在隧道开挖后，根据施工信息，对施工前预设计所确定的结构形式、支护参数、预留变形量、施工工艺、施工方法以及各工序施作的时间等的检验和修正，是贯穿于整个施工过程的设计阶段。

施工信息是指施工观察、现场地质调查、现场监控量测等得到的数据和信息。施工信息是隧道开挖后围岩稳定性的动态反映，也是修正设计的依据。对各种信息进行综合分析、互相印证，对预设计参数修正和施工方法的改进是不可缺少的部分。

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