北凹山隧道进口左线第期分析方案.docx
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北凹山隧道进口左线第期分析方案
平遥至榆社高速公路工程
隧道施工信息化监控量测成果报告
第AS13标段北凹山隧道左线进口
<第008期2018.4.20~2018.4.30)
里程:
ZK72+205~ZK72+292
编制:
审核:
长安大学平榆高速公路隧道监控第三工程部
二○一○年五月一日
目录
目录1
1.工程简况2
2.隧道施工监控量测3
2.1工作情况3
2.2施工监控量测的目的3
2.3隧道现场量测的任务4
2.4监测工程及测点布置4
2.5各监测工程采用的仪器设备5
2.5.1洞口边仰坡地表沉降5
2.5.2拱顶下沉5
2.5.3周边位移6
2.5.4掌子面、洞壁围岩和支护状况观察6
2.6监控量测管理规定6
2.7监测频率8
2.8报表说明8
3.本期监测成果9
3.1地表变形量测9
3.2拱顶下沉量测9
3.3周边收敛量测10
3.4围岩、支护状况观察及综合评价11
4.施工进度图12
5.附表13
1.工程简况
北凹山隧道为一座上、下行分离的四车道高速公路长隧道,隧道位于榆社县境内。
隧道左线起讫桩号为K71+933~K73+487,全长1554m,右线起讫桩号为BYK72+000~BYK73+427,全长1427m。
本标段隧道设计范围为左线:
K71+933~K73+487,长1554m;右线:
BYK71+000~BYK73+427m,长1427m。
隧道地质及水文状况:
隧址区位于榆社县河峪乡牛村和箕城镇桑家沟之间,隧道穿越构造剥蚀中山区,地形起伏较大,沟壑纵横。
地面海拔高程1168~1314.4M,相对高差146.4M,隧道最大埋深157.8M。
微地貌为基岩山梁、陡坎、冲沟缓坡,隧址区基岩裸露。
隧址区出露的地层为中生界三迭系中统铜用组 隧址区发育断层对隧道工程有一定的影响。 隧址区地层主要由砂泥岩互层组成,节理裂隙发育,层间粘结力差,潜水位埋藏深,一般富水性较差;地下水补给主要以大气为主、兼土覆地层越流补给,通常以泉的方式排泄于附近沟谷中;含水性为三迭系砂岩、砂岩泥岩。 富水性不均匀,受构造控制,主要取决于裂隙的发育程度、性质及沟通情况;裂隙种类分为风化裂隙、构造节理和断裂构造带及基岩层理。 基岩裂隙水对隧道施工影响较大,主要表现为润滑岩层结构面,造成隧道顶部岩层冒落。 2.隧道施工监控量测 2.1工作情况 受山西平榆高速公路建设管理处委托,长安大学平榆高速公路隧道监控第三工程部,于2009年11月1日起开始对该线北凹山隧道进口段进行施工监控量测工作。 依据合同及规范要求积极布设观测点及数据采集工作。 本阶段的工作内容具体为: <1)随着隧道开挖进尺及时布设拱顶下沉断面,并对所布断面进行了监控量测,对监控量测数据进行了认真分析; <2)随着隧道开挖进尺及时布设周边位移断面,并对所布断面进行了监控量测,对监控量测数据进行了认真分析; <3)根据洞口实际边仰坡地形构造布设一定数量的地表沉降观测点,并通过高精度水准仪采集数据。 2.2施工监控量测的目的 1.提供监控设计的依据和信息 ⑴掌握围岩力学形态的变化和规律; ⑵掌握支护的工作状态信息并及时反馈,指导施工作业。 2.预报及监视险情 ⑴做出工程预报,确定施工对策和措施; ⑵监视险情,以确保安全施工。 3.校核地下工程理论计算结果、完善工程类比法 ⑴为理论解读、数据分析提供计算数据与对比指标; ⑵为工程类比提供参考指标; ⑶为地下工程设计与施工积累经验资料。 2.3隧道现场量测的任务 1.通过对围岩与支护的观测与动态量测,以达到合理安排隧道施工程序、日常施工管理、确保施工安全、修改设计参数和积累资料; 2.通过对围岩和支护的变位、应力测量,掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈,修改支护系统设计,指导施工作业和管理等; 3.经量测数据的分析处理与必要的计算和判断后,进行预测和反馈,以保证施工安全和隧道围岩及支护衬砌结构的稳定; 4.对已有隧道工程的量测结果,可以分析和应用到其他类似工程中,作为指导复合式衬砌设计和施工的主要依据。 简而言之,监控过程可分为: 现场量测—数据处理—信息反馈。 2.4监测工程及测点布置 按照询标文件及《公路隧道施工技术规范》 拱顶下沉每10m~40m一个断面;周边位移每10m~40m一个断面,每断面2~3对测点;洞口浅埋段地表下沉共布设两条测线,每条测线5个测点<布设情况如图1、图2所示)。 我隧道监控组将在进洞段及围岩较差地段加密监控量测断面,在完全进洞后和围岩较好地段适当增大监控量测断面间距,量测密度可根据地质条件适当调整,但布置数量不得少于合同规定的工作量。 监控量测以能对隧道施工进行有效控制为原则,应贯穿整个隧道施工的全过程。 图1地表变形量测测点图2拱顶下沉及周边收敛测点 2.5各监测工程采用的仪器设备 2.5.1洞口边仰坡地表沉降 ⑴监测目的: 地表沉降主要用于判定隧道施工的坑道开挖对地面的影响程度和范围,指导施工进度和制定开挖方案。 ⑵仪器设备: 采用托普康公司的AT-G2精密水准仪<图3)、测微器、铟钢尺等<图4),仪器精度0.1mm; 图3AT-G2精密水准仪图4铟钢尺 2.5.2拱顶下沉 ⑴监测目的: 拱顶下沉主要用于确认围岩的稳定性,数据分析时应与净空收敛结合分析,及时掌握隧道整体的稳定情况。 ⑵仪器设备: 采用托普康公司的AT-G2精密水准仪<图3)、测微器、铟钢尺等<图4),仪器精度0.1mm; 2.5.3周边位移 ⑴监测目的: ①净空收敛位移是隧道围岩应力变化状态的最直观反映,收敛位移可以为判断围岩的稳定性提供可靠依据; ②根据收敛变化速率可以判断围岩的稳定程度并为二衬的施作提供最为合理的支护时间。 ⑵仪器设备: 隧道周边收敛量测采用JSS30A型数显收敛计<图5),仪器精度0.06mm; 图5JSS30A型数显收敛计 2.5.4掌子面、洞壁围岩和支护状况观察 掌子面、洞壁围岩和支护状况观察采用目测观察。 2.6监控量测管理规定 根据询标文件及规范要求,平榆高速北凹山隧道监测有如下相关规定。 ⑴监测控制标准、警戒值 表2.1监测控制标准和预警标准 序号 项目 控制标准 预警标准 备注 1 拱顶下沉周边收敛 规范规定值 规范规定值的2/3 2 地表沉降 设计控制值 控制标准的2/3 3 围岩体内位移 设计控制值 控制标准的2/3 ⑵隧道稳定性综合评价标准 ①实测最大值或回归预测值最大值应不大于允许值或设计最大值。 ②根据位移速率判别: 当周边位移速率小于0.1mm~0.2mm/d时或拱顶下沉速率小于0.07mm~0.15mm/d时,则认为围岩位移达到基本稳定; 当周边位移或拱顶下沉速率大于1.0mm/d时,表明位移不稳定,应加强观测; 当周边位移或拱顶下沉速率大于5.0mm/d时,应报警,进行加固。 ③根据位移时态曲线的形态判别: 当位移速率不断下降时< u/d <0)表示趋于稳定状态; 当位移速率保持不变时< u/d =0)表示不稳定,应考虑加强措施; 当位移速率不断上升时< u/d >0)表示进入危险状态,应立即停止施工, 须加固。 <3)根据监测结果制定管理等级 表2.2位移管理等级表 管理等级 管理量 施工状态 备注 Ⅲ U<(UO/3> 可正常施工 Ⅱ (UO/3>≤U≤(2UO/3> 应加强监测 Ⅰ U>(2UO/3> 预警、应采取特殊措施 注: U——实测位移值; UO——设计极限位移值。 2.7监测频率 监测频率要满足工程监测工作实际需要,根据不同的管理等级而不同。 当监测工程的累计变化值接近或超过报警值时,应加密监测;当出现工程事故或其它因素造成监测工程的变化速率加大,应按业主指示或进行连续监测,直至危险或隐患消除为止。 当时态曲线趋于平衡时,及时进行回归分析,推算其终值不超过监测控制值,报请业主代表同意后方可停测。 表2.3隧道收敛位移和拱顶下沉监测频率表 量测断面距开挖面距离 位移速度(mm/d> 量测频率 备注 (0~1>b ≥5 1~3次/d (1~2>b 1~5 1次/d (2~5>b 0.2~0.5 1次/2~3d ﹥5b ﹤0.2 1次/3~7d 注: b—隧道开挖宽度。 ①从不同测线得到的位移速度不同,监测频率应按速度高的取值; ②当根据位移速度和据工作面距离两项指标分别选取的频率不同时,则从中取高值; ③当监控数据已基本稳定,进入后期监测阶段时,间隔时间可加大。 2.8报表说明 <1)拱顶下沉量测数据为正值表示下沉,反之,负值表示上抬; <2)周边位移量测数据为正值表示内收,反之,负值表示外扩; <3)地表位移: ΔZ方向为垂直沉降,其量测数据为正值表示下沉,反之,负值表示上抬。 3.本期监测成果 本期报告监控量测断面里程为ZK72+205~ZK72+292段。 其中靠近掌子面的ZK72+287~ZK72+292段为观测段,未布设监控断面。 3.1地表变形量测 地表沉降量测工作开始于2009年11月1日。 目前,掌子面离洞口约345M。 地表沉降已基本稳定。 我部仍将在以后的监测工作中留意观察。 如有突发情况,将及时报告有关各部。 3.2拱顶下沉量测 本期报告监控里程段 根据现阶段量测数据结果分析,ZK72+205~ZK72+287段下沉速度较平稳,无异常突变值,量测数据及变化情况见表3.2。 表3.2北凹山隧道左线进口拱顶下沉监测成果统计表 断面里程 本监测期内累计沉降量 总累计沉降量 本监测期内平均沉降速率 总平均沉降速率 变化趋势 ZK72+205 0.52 17.63 0.052 0.140 平稳发展 ZK72+225 0.82 19.74 0.082 0.165 平稳发展 ZK72+245 1.39 12.34 0.139 0.363 平稳发展 ZK72+265 2.04 11.22 0.204 0.416 平稳发展 ZK72+273 2.67 2.67 0.534 0.534 平稳发展 ZK72+282 2.59 2.59 0.518 0.518 平稳发展 ZK72+287 2.99 2.99 0.598 0.598 波动变化 北凹山隧道左线进口拱顶下沉监测结果分析: 受施作条件的限制,及现场测点多次被干扰,距离掌子面较近位置断面的拱顶下沉数据很难采集到连续数据。 截至4月30日,我工程部连续对隧道左线进口拱顶下沉点进行观测,并取得了一定的监测结果: 本检测期内掌子面坍塌现象处理开挖的时候出现明显位移,ZK72+287沉降速率成波动变化。 各断面沉降平稳,无异常状况。 我部正在加紧观测中,如有突发情况,将及时报告有关各部。 3.3周边收敛量测 周边收敛量测与拱顶下沉量测频率基本相同,从目前量测数据结果分析,ZK72+205~ZK72+287段收敛速度较平稳,无异常突变值,量测数据及变化情况见表3.3 表3.3北凹山隧道左线进口周边收敛监测成果统计表 断面里程 测线位置 本监测期内累计位移量 总累计位移量 本监测期内平均位移速率 总平均位移速率 变化趋势 ZK72+205 上导测线 0.370 16.38 0.037 0.134 平稳发展 下导测线 0.420 3.56 0.042 0.123 平稳发展 ZK72+225 上导测线 0.780 14.52 0.078 0.121 平稳发展 下导测线 0.770 2.08 0.077 0.104 平稳发展 ZK72+245 上导测线 1.320 9.38 0.132 0.276 平稳发展 下导测线 —— —— —— —— —— ZK72+265 上导测线 1.090 6.57 0.109 0.243 平稳发展 下导测线 —— —— —— —— —— ZK72+273 上导测线 1.100 1.10 0.220 0.220 平稳发展 下导测线 —— —— —— —— —— ZK72+282 上导测线 1.300 1.30 0.260 0.260 平稳发展 下导测线 —— —— —— —— —— 北凹山隧道左线进口周边收敛监测结果分析: 受施作条件的限制,及现场测点多次被干扰,距离掌子面较近位置断面的周边收敛数据很难采集到连续数据。 截至4月30日,我工程部连续对隧道左线进口周边收敛测线进行观测,并取得了一定的监测结果: 本检测期内ZK72+205~ZK72+282未出现收敛速率波动或激增现象。 3.4围岩、支护状况观察及综合评价 ZK72+205~ZK72+285段为Ⅳ级围岩,深埋段,灰色粒状结构,强~中风化,砂岩为主,节理裂隙较发育,中厚层为主,局部为泥岩,洞体有点状渗水,自稳定较差。 ZK72+285~ZK72+290段,岩性为砂岩,拱顶有淋水,节理裂隙较发育,整体稳定性稍差,建议Ⅳ级偏弱。 2018年4月12日左线出现坍塌事故,坍塌里程为ZK72+292,该断面围岩为砂岩、泥岩互层,块碎状结构,节理裂隙发育,拱顶处有裂隙水,自稳能力差。 事件发生后,我部及时加强了检测,将监控断面经行加密监控,如有突发情况及时报告有关部门。 4.施工进度图 截止日期: 2018年4月30日 进口桩号: SZK71+945 上台阶 ZK72+292 初衬 ZK72+292 下台阶 ZK72+243 下导闭合 ZK72+220 二衬 ZK72+155 监控 ZK72+265 图4.1第十三标段北凹山隧道左线进口施工进度平面示意图 5.附表 本期报告报稳断面和加强断面量测数据及变化曲线图。
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