隧道地质超前预报及监控量测施工专项方案培训资料Word下载.docx
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1、第四系坡残积〔Qdl+el〕层
1〕粉质粘土:
浅黄色、灰绿色,硬塑状。
主要有安山玢岩风化后的碎石、角砾组成,碎石约占25%左右,外表无光泽,切面粗燥。
承载力基本允许值240Kpa。
2〕块石:
正色,中密。
骨架颗粒主要由强风化砂岩、泥岩等碎块组成。
普通粒组为>
200mm颗粒质量约占55%,200mm~20mm颗粒质量约占20%。
20~2mm颗粒质量约占15%,其他为粘性土及砂粒充填。
承载力基本允许值400kPa。
2、白垩系下统曼岗组〔K1m〕地层
1〕砂岩:
紫灰、灰紫色,局部呈灰白色,细粒结构,局部含砾,中厚层状结构,钙质胶结,上部强风化节理裂隙发育,岩体破碎,多呈碎块状,岩质较硬,承载力基本允许值500Kpa;
下部中风化,节理裂隙较发育,岩体较完整,机械破碎后岩芯呈碎块状,短柱状及柱状,岩质较硬。
承载力基本允许值800kpa。
2〕粉砂岩:
紫灰、灰白等色,粉粒结构,钙泥质胶结,中厚层状结构。
上部强风化节理裂隙发育,岩体破碎,岩芯多呈碎石状,岩质较软,承载力基本允许值450kpa;
下部中风化,节理裂隙较发育,岩体较完整,机械破碎后岩芯呈碎块状、短柱状及柱状,岩质较软。
承载力基本允许值700kpa。
3〕泥岩:
紫白色,泥质结构,泥质胶结,中厚层状结构,局部砂质含量较高。
上部强风化节理裂隙发育,岩体破碎,岩芯呈碎块状,岩质软,承载力基本允许值400kpa;
承载力基本允许值600kpa。
1.2.3水文地质条件
〔1〕地表水
洞外地表水发育,河床纵坡较小,具有山区河谷暴跌暴跌的特性,最高洪水位涨幅约1.5m。
河流宽度约4~8m,水深约0.2~0.5m,水流量均约1m3/s;
隧道洞身段时节性冲沟呈树枝状发育,水量大小不一,总体水量均不大,水流量Q=0.05~5L/s不等。
隧址区降雨充沛,植被茂密,地表水系较发育,地表水主要接受大气降雨的补给,汇水面积较大,流量受区内降雨量和时节性控制。
〔2〕地下水
隧道区地下水为第四系孔隙水类型和基岩裂隙水类型。
隧址区第四系孔隙水多赋存于第四系松懈土体中,多以潜水方式出现,水位严厉受时节控制,径流途径较短,水量甚微;
基岩裂隙水埋藏于白垩系岩层的结构裂隙和风化裂隙中,受地形地貌、气候、地层岩性及结构裂隙和风化裂隙发育水平的控制,水量相对较大,隧址区沟谷地带均有泉点出露。
1.2.4气候
隧址区总体属于亚热带季习尚候,地形十分复杂,气候垂直变化清楚。
年平均气温在10℃~13℃之间,最热时间是5月和6月,月平均气温在18℃~25℃之间。
年均降水量在1500mm左右。
第二章方案编制依据
依据«
普洱〔振太〕至临沧〔临翔〕段控制性工程实验段〔泰和隧道〕两阶段施工图设计»
地质超前预告及监控量测的有关内容,为掌握隧道在施工时期围岩发作的变形,确保隧道施工平安,结合泰和隧道所穿越地层的工程地质条件,针对该公路隧道的结构特点,制定现场监控量测实施方案,以利于本项目任务的实施,为隧道的平安施工提供迷信依据。
本监控量测实施方案的制定主要依据以下文件和规范:
〔1〕«
;
〔2〕«
泰和隧道地质勘察效果报告»
〔3〕«
公路隧道设计规范»
〔JTGD70-2004〕
〔4〕«
公路隧道施工技术规范»
〔JTGF60-2020〕
〔5〕«
公路工程地质勘察规范»
〔JTJC20-2020〕
〔6〕«
工程岩体分级规范»
(GB50218-2021)
第三章地质超前预告和量测的目的
隧道施工监控量测、现场地质调查及地质超前预告是在隧道开挖进程中停止,经过现场勘察及运用各种量测仪器和传感器对围岩与支护结构的任务形状停止测量,掌握隧道围岩与支护结构的任务状况和平安信息,及时预见事故和险情,并为调整和修正支护设计参数提供重要依据,特别是在采用新奥法修建的复合式衬砌的隧道支护体系当中,可以依据围岩及初期支护结构的力学与变形信息来确定二次衬砌的施作时间。
经过对泰和隧道在施工进程中围岩与支护结构变形与力学特性的现场监
控量测以及围岩前方的超前地质预告,主要到达如下的目的和义务:
1、监控量测的目的
隧道监控量测是隧道施工管理的重要组成局部,应将现场监控量测项目列入施工管理文件。
作为不可缺少的施工工序,它不只监测各施工阶段围岩静态,确保施工平安,而且经过现场监测取得围岩静态和支护任务形状的信息〔数据〕,为修正初期支护参数,确定二次衬砌和抑拱施任务时间提拱信息依据,还能为隧道工程设计与施工积聚资料,为今后的设计和施工提拱类比依据。
〔1〕掌握围岩静态和支护结构的任务静态,应用量测结果修正设计,指点施工;
〔2〕预见事故和险情,以便及时采取措施,防范于已然;
〔3〕积聚资料,为以后的工程设计、施工提供阅历;
〔4〕为隧道施工提供牢靠的信息;
〔5〕量测数据经剖析处置与必要的计算和判别后,停止预测和反应,以保证施工平安和隧道动摇。
2、监控量测的义务
〔1〕制定牢靠的监控量测方案,为隧道的平安和优化施工及地下水的自然形状的维护提供技术支撑;
〔2〕指点并校核项目部的日常量测和掌子面观测;
〔3〕担任对典型断面的量测断面的测点埋设、量测,对开挖后的围岩形状做出评价,对量测数据及时剖析整理并及时向业主、监理单位通报;
〔4〕对支护结构型式,支护参数和二次衬砌支护时间提出建议,并书面通知监理及业主;
〔5〕参与由业主、设计、监理及项目部参与的支护结构型式及参数、围岩类别变卦及其它一些变卦讨论会议;
〔6〕对出现的异常状况迅速向有关部门收回警报并及时提出处置方案,对支护结构的合理性及平安性作出评价;
〔7〕对本隧道水压力对支护衬砌受力影响停止监测和评价;
〔8〕每周和每月提交监控量测报告。
每季度在原方案基础上向业主和监理提交修正下季度任务布置,任务完后向业主提交系统的、完整的监控报告及其原始资料,报告的电子文本;
〔9〕依据施工需求向业主提出召开监控任务会议的建议。
第四章地质超前预告和监控量测方法
4.1地质超前预告的内容与任务方法
隧道地质超前预告主要是在隧道施工进程中,依据岩土工程勘察及设计资料和曾经揭露的地质状况,采用仪器设备和地质数学方法,对隧道围岩级别变化、不良地质做出预测,依据预测的结果优化方案并指点施工,有效地控制灾祸。
4.1.1地质超前预告内容
依据工程所处的地质环境,本次隧道施工地质超前预告的内容包括:
〔1〕预告掌子面前方的围岩级别与设计能否吻合,并判别其动摇性,随时提供修正设计、调整支护类型、确定二次衬砌时间的建议等;
〔2〕预告前方能够出现塌方、滑动的部位、方式、规模及开展趋向;
〔3〕预告围岩裂隙发育形状,能够出现突然涌水的地点、涌水量的大小及对施工的影响;
〔4〕对隧道将要穿过不动摇岩层或较大的断层破碎带做出预告,以便延迟改动施工方法,做好应急预案;
〔5〕浅埋隧道地表出现下沉或裂痕时,预告对隧道动摇和施工的影响水平;
4.1.2超前地质预告方案
,超前地质预告主要采取如下方案:
(1)采用地质雷达停止近距离〔20m~40m〕较微观近期预告;
(2)采用TSP202/203隧道地震探测仪停止远距离〔200m〕较微观临时预告;
(3)二者可以相互补充和印证;
(4)依据以上综合结果确定能否需求探听孔以及探孔位置和数量〔1~3个为宜〕;
(5)可探测预告孤石、断层〔风化〕破碎带及含水量等;
(6)TSP每次掌子面探测约1h;
(7)地质雷达每次掌子面探测约需30min;
(8)经过探测预告,超到补充勘探、提高勘探精度、防灾减灾作用。
4.1.3地质雷达探测预告任务方法
地质雷达方法是应用发射天线向地下介质发射广谱、高频电磁波,当电磁波遇到电性〔介电常数、电导率、磁导率〕差异界面时将发作折射和反射现象,同时介质对传达的电磁波也会发生吸收滤波和散射作用。
用接纳天线接纳来自地下的反射波并做记载,采用相应的雷达信号处置软件停止数据处置,然后依据处置后的数据图像结合工程地质及地球物理特征停止推断解释,对掌子面前方的工程地质状况〔围岩性质、地质结构结构、围岩完整性、地下水和溶洞等状况〕做出预测。
拟采用预告的仪器为瑞典MALA公司的RAMAC/X3M型地质雷达,探测剖面如图2-1所示布置。
探测中运用了100MHz频率天线,时窗设置为:
693ns,采样频率:
1104MHz,样点数:
766,迭加次数:
128次,采集方式:
剖面法,收发距0.1米,点触发。
图2-1地质雷达探测剖面布置表示图
展开地质雷达探测以前,必需依据以下条款反省探测顺应性:
1〕探测对象与周围介质之间应存在清楚电性差异且电性动摇;
2〕探测对象与探测距离相比应具有一定规模,探测距离不宜过大〔40m以内〕;
3〕探测目的体在探测天线偶极子轴方向上的厚度应大于所用电磁波在围岩中有效波长的1/4;
4〕掌子面不能被极高电导屏蔽层如金属板等掩盖;
5〕探测任务区内不能有大范围的金属构件或无线电发射频渊等较强的人工电磁搅扰;
测网布置应契合以下规则:
1〕应依据设计、监理等相关单位的技术文件或合同规则布置测线,应使检测效果具有代表性,并能真实地探测区域的工程地质状况;
2〕测网布置应依据义务要求,探测对象的大小与探测距离等要素综合思索。
仪器参数选取应契合以下规则:
1〕经过现场实验确定天线和仪器参数,应得出实验结论。
2〕记载时窗的选择由最大探测距离、上覆地层的平均电磁波波速以及雷达反射信号的质量来确定,要保证一切可用信号全部被采集。
3〕采样距离宜依据天线中心频率而定;
现场任务应契合以下规则
1〕应依据工程图的要求,绘制测线散布的截面图;
2〕应详细查验测区内及左近电磁搅扰状况和搅扰源位置、特性;
3〕现场测量时,应肃清天线和天线电缆左近的金属物;
4〕反省任务应平均散布在不同测线段,重点选择在主要异常地段或质量可疑地段。
反省任务量不得少于总任务量的5%~20%。
4.2隧道施工监控量测方法
4.2.1监控量测任务流程
任务流程应在现场监测任务完成后,及时对量测数据停止处置、计算和剖析,详细任务流程见图4-2所示
图4-2任务流程图
4.2.2监控量测的内容
,本次监控量测内容如表4-2所示。
表4-2隧道主要监控量测项目表
1.地质及支护形状观察
〔1〕观测内容
1)对开挖后没有支护的围岩:
a.岩质各类和散布形状,近界面位置的形状;
b.岩性特征:
岩石的颜色、成分、结构、结构;
c.地层时代归属及产状;
d.节理性质、组数、间距、规模、节理裂隙的发育水平和方向性,断面形状特征,充填物的类型和产状等;
e.断层的性质,产状,破碎带宽度、特征;
f.石煤层状况;
g.溶洞的状况;
h.地下水类型,涌水量大小,涌水压力、水的化学成分,湿度等;
i.开挖任务面的动摇形状,顶板有无剥落现象。
2)开挖后已支护段:
a.初期支护完成后对喷层外表的观测及裂痕状况的描画和记载;
b.有无锚杆被拉脱或垫板堕入围岩外部的现象;
c.喷混凝土能否发生裂隙或剥离,要特别留意混凝土能否发作剪切破坏;
d.钢拱架有无被压曲现象;
e.能否有底鼓现象。
〔2〕量测目的
a.预测开挖面前方的地质条件及围岩级别;
b.为判别围岩、隧道的动摇性提供地质依据;
c.依据喷层外表形状及锚杆的任务形状,剖析支护结构的牢靠水平。
〔3〕量测方法
依据不良地质、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以为有必要监控的地段,设置监控量测断面,应用地质素描、照相或摄像技术将观测到的有关状况和现象停止详细记载,观测中,如发现异常现象,要详细记载发现的时间、距开挖任务面的距离以及左近测点的各项量测数据。
〔4〕测试仪器
地质罗盘、地质锤、钢卷尺、缩小镜、秒表、手电、照相机或摄像机。
〔5〕量测频率
目测应在隧道开挖任务面爆破后及初期支护后立刻停止,每个监测断面应绘制隧道开挖任务面及两张素描剖面图。
2.超前地质预告
〔1〕观测目点及内容
对掌子面前方的工程地质状况〔围岩性质、地质结构结构、围岩完整性、地下水和溶洞等状况〕做出预测
〔2〕观测方法
3.浅埋地表下沉监测
〔1〕量测内容
量测浅埋隧道洞口开挖成形后,地表岩土下沉量。
〔2〕量测目的
a.经过地表下沉监测,了解空中的变化形状,判别隧道拱顶的动摇性;
b.依据下沉速度判别隧道围岩的动摇水平;
d.为设计优化运气参数提供牢靠的数据,保证施工的平安。
〔3〕埋设及量测方法
基点布设:
埋设在隧道开挖纵、横向4倍洞径外的区域,埋设2个基点,以便相互校核,参照规范水准点埋设,一切基点应和左近水准点联测取得原始高程。
测点布设:
在测点位置挖长、宽、深均为200mm的坑,然后放上天表测点预埋件〔自制〕,测点周围用砼填实,在预埋件顶端装置全站仪反射贴片,待砼固结后即可量测。
地表下沉量测的测点距离取2~5m,在一个量测断面内设7~11个测点
量测:
用高精度全站仪停止观测。
要求a〕观测应在仪器检验合格前方可停止,且防止在测站和标尺有振动时停止;
b〕尽量选择在每一天同一时间内停止观测;
c〕在气候变化较大时,需对气压和气温停止校正。
观测坚持四固定原那么,即:
施测人员固定,
测站位置固定,测量延续时间固定,施测顺序固定,且应每隔30天用精细水准测量的方法停止基点与水准点的联测,其误差不得超越±
0.5
mm〔n为测站数〕。
数据简明剖析:
可绘制时间-位移与距离-位移图,曲线正常那么说明位移随施工的停止渐趋动摇。
假设出现失常,出现反弯点,说明地表下沉出现点骤添加现象,说明围岩和支护已呈不稳状况,应立刻采取措施。
〔4〕监测仪器:
全站仪、水准仪、钢尺和标杆等仪器。
〔5〕测点布置
埋设在隧道开挖纵、横向4倍洞径外的区域,埋设2个基点,以便相互校核,参照规范水准点埋设,一切基点应和左近水准点联测取得原始高程,见图4-5所示。
图4-5浅埋地表下沉量测图
〔6〕监测频率
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/2~3天。
开挖面距量测断面前后>5B时,1次/3~7天。
〔B为隧道开挖宽度〕
地表下沉量测断面的间距
埋置深度
量测断面距开挖任务面距离〔m〕
H>
2B
20~50
B<
H<
10~50
B
10
4.周边位移监测
量测隧道内壁两点连线方向的相对位移。
a.周边位移是隧道围岩应力形状变化的最直观反映,测量周边位移可为判别隧道空间的动摇性提供牢靠的信息;
b.依据变位速度判别隧道围岩的动摇水平,为二次衬砌提供合理的支护机遇;
c.判别初期支护设计与施工方法的合理性,用以指点设计和施工;
〔3〕量测方法
依据不良地质、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以为有必要监控的地段,设置监控量测断面〔必测项目监测断面基本依照以下原测停止:
V级围岩10~20m、IV级围岩20~30m设置一处监测断面,在围岩破碎带适当加密。
必测与选测项目结合监测断面原那么上IV、V级围岩每段选择1~2处典型断面停止。
〕,每个断面区分在侧墙和拱顶设置测点,应用收敛计,采用一根在重锤作用下被拉紧的普通钢尺作为传递位移的媒介,经过百分表测读隧道周边某两点相对位置的变化。
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。
钢尺收敛计,如图4-3所示
图4-3钢尺收敛计
经过在开挖后坑道内壁面设置锚固点,采用收敛计测定坑道围岩壁面发作的收敛位移,围岩收敛量测的布置如图4-4所示,每个量测断面设置5个锚固点,即图中的点A、B、C、D和E点。
经过测定测线AE、BD、CE的位移变化,可以确定出其发作的收敛位移和大变形。
图4-4围岩收敛位移量测图
〔6〕量测频度
依据位移速度和距任务面距离选取,见表4-3所示。
表4-3隧道收敛位移和拱项下沉量测频度表
按位移速度
位移速度
量测频率
5mm/日以上
2~3次/日
1~5mm/日
1次/日
0.5~1mm/日
1次/2~3日
0.2~0.5mm/日
1次/3日
0.2mm/日以下
1次/3~7日
按距开挖面距离
距任务面距离
0~1B
2次/日
1B~2B
2B~5B
5B以上
注:
〔1〕从不同的测设失掉的位移速度不同,量测频率应按速度高的取值;
〔2〕假定依据位移速度和据任务面距离两项目的区分选取的频率不同,那么从中取高值;
〔3〕前期量测时,距离时间可加大到几个月或半年量测一次。
5.拱顶下沉监测
拱顶下沉量量测,是对隧道拱顶的实践位移值停止量测,是相关于不动点的相对位移。
a.经过拱顶位移量测,了解断面的变化形状,判别隧道拱顶的动摇性;
依据不良地质、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以为有必要监控的地段,设置监控量测断面,在拱顶中心用凿岩机钻成孔,然后将带收缩管的收敛预埋件敲入,旋紧收敛钩,将钢尺或收敛计挂在收敛构上,读钢尺数,再读出基准点上的标尺数,用全站仪或精细水准仪停止测量。
精细水准仪、钢尺、标尺等仪器。
拱顶下沉测点如图4-4中的C点所示。
见表4-3所示。
5.围岩外部位移监测
从隧道内或在浅埋隧道地表围岩内钻孔,在孔内安设测试元件,量测沿钻孔不同深度岩层的位移值。
a.确定围岩随深度变化曲线;
b.找出围岩的移动范围,深化研讨支架与围岩相互作用的关系;
c.判别开挖后围岩的松动区、强度下降区以及弹性区的范围;
d.判别锚杆长度能否适宜,以便确定合理的锚杆长度;
e.判别相邻隧道施工对既有隧道围岩动摇性的影响。
1)测点装置
(a)在预定量测部位,用特制直径140mm钻头,钻一深40cm的钻孔,然后再在此钻孔内钻一同心的直径为48mm的小孔,孔深由实验要求确定,钻孔要求平直,并用水冲洗洁净。
(b)矫直钢丝,并截成预定长度,将钢丝衔接在钻孔锚头上。
(c)把锚头末端拔出装置杆,然后将锚头推进到预定深度,在操作时要留意定向,防止装置杆旋转,千万不能将装置杆前进,以免装置杆和锚头零落。
(d)紧固锚头,假定用楔形弹簧式锚头,那么用30~50公斤力拉钢丝,假设锚头不滑动,即可以为锚头曾经锁紧;
假定用紧缩木锚头,那么等候紧缩木吸水收缩后,亦用30~50公斤力拉钢丝,假定拉不动,那么可以为锚头曾经紧固。
(e)重复以上2、3、4操作步骤,装置剩余锚头,每根钢丝必需穿过楔形弹簧式锚头上的环或紧缩木锚头中间的铁管,要留意防止钢丝相互缠绕。
(f)把与各锚头衔接的钢丝区分穿过测筒上的各个导杆,并把测筒的上筒用固定螺丝、木楔及水泥砂浆固定在孔内,然后拉紧钢丝,并用螺母夹紧在各个导杆上,这时要留意调整导杆距离,使之有15mm的伸长量。
(g)把下筒与上筒相接,并用木楔塞紧,假定是电测下筒,还需细心装置,调整电感式位移传感器的量程,并引出电缆,盖上盖板。
当实验点分开挖面很近时,必需采取防护措施,以防止爆破飞石损坏电缆及测筒。
(h)末尾初读数〔假设用百分表测读,应每次翻开盖板〕。
为保证读数的动摇性,第一次读数的树立应不小于24小时。
(i)末尾阶段,每天应至少停止一次测读,随着开挖面的远离,测读距离时间可以酌情延伸。
2)量测与计算
将钻孔伸缩计测筒上的电感式位移传感器与数字位移计衔接,并翻开位移计电源开关,即可停止读数。
然后依据实践位移与读数的标定数字回归方程,即可算出钻孔伸缩计四个测点的实践位移。
〔4〕仪器设备
采用多点位移计,多点位移计如图4-6所示,运用3~4点钻孔伸长计停止量测。
它由四个钻孔锚头、四根量测钢丝、一个测筒、四个电感式传感器和它的量测仪器-数字位移计组成。
图4-6GBW-901型多点位移计
依据不良地质、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以为有必要监控的地段,设置监控量测断面,每个断面在侧壁和拱顶设置共5个测孔〔依据实践状况,每个测孔内布设3~5个测点〕,测孔布置如图4-7所示,测点布置见图4-8所示。
图4-7多点位移计量测布置图
图4-8洞内多点位移计沿深度方向散布
与隧道周边位移量测相反。
6.锚杆轴力监测
量测锚杆轴力的大小
a.了解锚杆受力形状及锚向力的大小,为确定合理的锚杆参数提供依据;
b.判别围岩变形的开展趋向,大致判别围岩内强度下降区的界限;
c.评价
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