畢業(yè)設(shè)計-隧道監(jiān)控量測論文

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?2011 屆）</b></p><p>　　設(shè)計（論文）題目：隧道監(jiān)控量測技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用</p><p>　　系（院）： 交通工程系 </p><p>　　專業(yè)名稱：

2、 道路與橋梁 </p><p>　　_______年 月 日</p><p><b>　　隧道監(jiān)控量測</b></p><p>　　摘 要：由于隧道工程的特殊性、復(fù)雜性和隧道圍巖的不確定性，對隧道圍巖及支護結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)進行監(jiān)控量測是保證隧道工程質(zhì)量、安全的必不可少的手段。通過量測，及時對隧道個

3、別圍巖失穩(wěn)趨勢的區(qū)段提供了預(yù)報，為施工單位及時調(diào)整支護參數(shù)以及合理確定二次襯砌時間提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。通過大量量測發(fā)現(xiàn)隧道開挖及初期支護后大約30d圍巖基本上穩(wěn)定，于是建議施工單位及時施作二次襯砌。同時由于監(jiān)控措施得當，及時的指導(dǎo)施工和修改設(shè)計，從而保證了隧道施工的安全、經(jīng)濟、收到了良好的效果。</p><p>　　關(guān) 鍵 詞 ：隧道工程；特殊性；監(jiān)控量測；質(zhì)量；手段</p><p>　

4、　Tunnel MonitoringAbstract: Because of the particularity of the tunnel project, complexity and uncertainty surrounding the tunnel, the tunnel structure surrounding and supporting monitoring and measuring the structure

5、of the tunnel project to ensure quality and safety of essential means. By measured, in particular to the tunnel in the section on the forecast for the construction units to adjust the parameter of the city and properly i

6、dentify the second time to provide sound scientific reason. t</p><p>　　Key words: Tunnel Construction;Specificity; Monitoring; Quality; Means</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>

7、<b>　　1 緒 論</b></p><p>　　1.1、全新的隧道施工概念··························&

8、#183;····················2</p><p>　　1.2、檢測依據(jù)及目的··········

9、····································

10、3;····3</p><p>　　2 隧道施工監(jiān)控量測內(nèi)容</p><p>　　2.1監(jiān)控量測要求·····················

11、;··································3</p>&l

12、t;p>　　2.2監(jiān)控量測項目·································

13、3;·····················4</p><p>　　2.3監(jiān)控量測頻率··········

14、;····································

15、83;········4</p><p>　　2.4監(jiān)控量測的注意事項······················&

16、#183;·························5</p><p>　　3 監(jiān)控量測點布設(shè)要求</p><p>　　3.1布點原

17、則····································

18、83;·····················5</p><p>　　3.2測點埋設(shè)時間·········

19、3;····································&#

20、183;······5</p><p>　　4 必測項目的監(jiān)控量測方法</p><p>　　4.1隧道現(xiàn)場調(diào)查··················&#

21、183;····································

22、·6</p><p>　　4.2 洞內(nèi)圍巖觀察······························

23、··························7</p><p>　　4.3周邊位移監(jiān)測·····&

24、#183;····································

25、;··············9</p><p>　　4.4 拱頂下沉監(jiān)測·················

26、;····································

27、83;·11</p><p>　　4.5 部分選測項目的監(jiān)控檢測····························

28、83;··············13</p><p>　　4.6 非接觸測量················

29、83;····································&

30、#183;··16</p><p>　　5 監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的應(yīng)用</p><p>　　5.1監(jiān)控量測控制基準······················&

31、#183;·····························18</p><p>　　5.2變化速率·

32、83;····································&

33、#183;······················20</p><p>　　5.3變形等級管理········&

34、#183;····································

35、;············21</p><p>　　5.4二襯施作時間及測量結(jié)束時間的確定·················&

36、#183;················21</p><p>　　總 結(jié)···············

37、····································

38、3;················22</p><p>　　致 謝···············

39、83;····································&

40、#183;···············23參 考 文 獻···················&#

41、183;····································

42、······23</p><p><b>　　1緒 論</b></p><p>　　1.1 全新的隧道施工概念</p><p>　　隨著我國改革開放不斷深化，國民經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，在山區(qū)公路建設(shè)中突破過去傳統(tǒng)的修路思想，不采取盤山繞行，不破壞沿線生態(tài)環(huán)境，不增長公路里程用設(shè)置隧道避免因采取

43、高邊坡路基帶來的滑坡、塌方、滾石、泥石流等自然災(zāi)害，確保了行車的安全可靠，亦縮短了行車時間，同時又適應(yīng)了建設(shè)與自然的和諧發(fā)展。 </p><p>　　新奧法作為一種全新的隧道施工概念，其基本原理是運用各種手段 (開挖法——弱爆破，支護形式——早封閉，監(jiān)控量測——勤量測)抑制圍巖變形，最大限度地發(fā)揮圍巖自身的承載能力．使隧道施工更安全、更經(jīng)濟。而隧道經(jīng)濟性與安全性就是通過現(xiàn)場監(jiān)控量測所獲得的圍巖、支護系統(tǒng)的應(yīng)變和應(yīng)

44、力信息及時反饋并應(yīng)用于隧道設(shè)計和施工中來實現(xiàn)的。</p><p>　　隨著新奧法(NATM)在隧道施工中的廣泛運用，現(xiàn)場監(jiān)控量測作為新奧法的靈魂也越來越得到了廣泛的重視。因此，快速、準確地進行現(xiàn)場監(jiān)控量測和信息反饋是應(yīng)用新奧法施工的關(guān)鍵。隧道監(jiān)控的作用有以下幾點：</p><p>　　1 通過施工和環(huán)境監(jiān)測進行信息反饋及預(yù)測預(yù)報， 優(yōu)化施工組織設(shè)計，指導(dǎo)現(xiàn)場施工，確保隧道施工的安全與質(zhì)量和

45、工程項目的社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益。 </p><p>　　2 掌握圍巖動態(tài)，了解支護結(jié)構(gòu)在不同工況時的受力狀態(tài)和應(yīng)力分布，對圍巖穩(wěn)定性作出評價。 </p><p>　　3 驗證支護結(jié)構(gòu)型式、支護參數(shù)，評價支護結(jié)構(gòu)、施工方法的合理性及其安全性，確定支護時間而監(jiān)控量測是信息化設(shè)計與施工的重要內(nèi)容，應(yīng)將監(jiān)控量測納入工序管理,為隧道施工的有機組成部分。由于地下工程的受力特點及其復(fù)雜性，通過施工現(xiàn)

46、場的監(jiān)控量測所得到的信息，為判斷圍巖穩(wěn)定性，支護、襯砌可靠性，二次襯砌合理施作時間，以及修改施工方法、調(diào)整圍巖類別、變更支護設(shè)計參數(shù)、調(diào)整預(yù)留變形量等修正設(shè)計提供原始依據(jù)，同時將量測等到的結(jié)果迅速反饋到設(shè)計施工中去，以提高隧道施工的安全性、經(jīng)濟性。</p><p>　　為了適應(yīng)公路隧道大規(guī)模建設(shè)發(fā)展的需要，提高公路隧道設(shè)計、施工水平，確保安全運營，給今后隧道工程的建設(shè)積累經(jīng)驗，在韶關(guān)市郊民豐3號隧道中進行施工期的

47、監(jiān)控量測。</p><p>　　1.2檢測依據(jù)及目的</p><p>　　為保證公路隧道施工質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)施工中存在的缺陷，盡早進行缺陷處理，開展本項檢測。</p><p><b>　　施工質(zhì)量檢測依據(jù)：</b></p><p>　　《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》（土建工程）（JTG F80/1—2004）；</p&

48、gt;<p>　　《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTG D70—2004）；</p><p>　　《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTG042—94）；</p><p>　　《錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范》（GB 50086—2001）；</p><p>　　《公路隧道工程施工圖設(shè)計資料》；</p><p><b>　　施工質(zhì)量檢測目

49、的：</b></p><p>　　探測隧道襯砌質(zhì)量，查明隧道錨桿長度、錨固情況，隧道襯砌背后的回填情況是否符合設(shè)計要求，了解隧道襯砌的潛在隱患，作為隧道竣工驗收、以及隧道結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估和病害整治設(shè)計的重要依據(jù)。</p><p>　　2隧道施工監(jiān)控量測內(nèi)容 </p><p><b>　　2.1監(jiān)控量測要求</b></p>

50、<p>　　隧道監(jiān)控量測是“新奧法”的重要組成部分，新奧法中量測工作是監(jiān)視設(shè)計、施工是否正確的眼睛，是監(jiān)視圍巖是否安全穩(wěn)定的手段，始終伴隨著施工的全過程。因此有如下要求:</p><p>　　1）能快速埋設(shè)測點；</p><p>　　2）每一次量測數(shù)據(jù)所需時間應(yīng)盡可能短；</p><p>　　3）測試數(shù)據(jù)應(yīng)準確可靠；</p><p>

51、;　　4）測試元件應(yīng)具有良好的防震、防沖擊波能力；</p><p>　　5）測試數(shù)據(jù)直觀，不必復(fù)雜計算即可直接應(yīng)用；</p><p>　　6)測試元件埋設(shè)手能長期有效工作；</p><p>　　7)測試元件應(yīng)滿有足夠的精度。</p><p>　　2.2 監(jiān)控量測項目</p><p>　　監(jiān)測的項目和具體內(nèi)容按現(xiàn)行《公路

52、隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ042-94）規(guī)定及紹諸高速公路全線各隧道的特殊要求所擬定。監(jiān)測項目包含如下內(nèi)容：</p><p><b>　　2.2.1必測項目</b></p><p>　　①洞內(nèi)圍巖和支護狀況觀察；②周邊位移監(jiān)測；③拱頂下沉監(jiān)測；④地表沉降</p><p>　　2.3 監(jiān)控量測頻率</p><p>　　監(jiān)控

53、量測項目的選擇遵循“嚴守施工規(guī)范，服務(wù)隧道施工，緊貼隧道實際，保證經(jīng)濟安全”的原則，保證必測項目及時、準確地實施，并根據(jù)工程實際揭露的圍巖條件和隧道施工情況，合理開展有針對性的、有代表性的選測項目。</p><p>　　表1隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測項目及量測方法</p><p>　　2.4 監(jiān)控量測的注意事項</p><p>　　(1)監(jiān)控量測的主要目的是保證隧道施工安全，

54、因此，應(yīng)按設(shè)計或規(guī)范要求及時進行信息反饋，以便及時采取工程應(yīng)對措施。</p><p>　　(2)監(jiān)控量測資料已作為竣工文件之一，因此，施工過程中應(yīng)根據(jù)業(yè)主要求，加強資料收集、整理工作。</p><p>　　(3)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)必須按照規(guī)定的頻率連續(xù)、不間斷采集。為提高觀測數(shù)據(jù)的準確性，減少誤差，監(jiān)測務(wù)必做到四固定：固定觀測與錄入人員、固定監(jiān)測儀器、固定測量方式與線路、固定測量水準基點和工作基

55、點，使監(jiān)測工作在基本相同的情況下完成。</p><p>　　(4)監(jiān)控量測時與錄入人員應(yīng)有高度的責任感，實事求是開展工作，嚴禁弄虛作假，確保數(shù)據(jù)的真實性。 </p><p>　　(5)對監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)要按“四及時”的原則進行分析和處理，即 “觀測數(shù)據(jù)及時錄入、監(jiān)測及時預(yù)分析、對異常數(shù)據(jù)應(yīng)及時查找原因、對異常監(jiān)測點及時復(fù)測”。</p><p>　　3監(jiān)控量測點布設(shè)要求

56、</p><p><b>　　3.1布點原則</b></p><p>　?。?）針對該高速公路隧道地質(zhì)圍巖及結(jié)構(gòu)特點，并根據(jù)隧道監(jiān)控量測以往類似工程的監(jiān)控量測經(jīng)驗和各類量測項目的作用意義，在相關(guān)隧道規(guī)范指導(dǎo)下進行量測斷面的布置設(shè)計。</p><p>　　(2)根據(jù)不良地質(zhì)、突水、洞口淺埋等及有特殊要求的停車、通道交叉地段或業(yè)主及監(jiān)理認為有必要監(jiān)

57、控的地段，設(shè)置監(jiān)控量測斷面。</p><p>　　(3)應(yīng)重點監(jiān)測圍巖質(zhì)量差或局部不穩(wěn)定塊體、節(jié)理或地下水發(fā)育地段，以及特殊工程部位（如洞口處）。監(jiān)測點的安裝埋設(shè)應(yīng)盡可能靠近隧道掌子面，以便盡可能完整獲得圍巖開挖后初期力學(xué)形態(tài)變化和變形情況。</p><p>　　(4)選測項目的布設(shè)結(jié)合隧道自身特點，重點突出。</p><p><b>　　3.2測點埋設(shè)時

58、間</b></p><p>　　(1)測點埋設(shè)時間，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、量測項目和施工方法等確定。</p><p>　　(2)測點應(yīng)距開挖面2m的范圍內(nèi)盡快安設(shè)，并應(yīng)保證爆破后24h內(nèi)或下一次爆破前測讀初次讀數(shù)。</p><p>　　4必測項目的監(jiān)控量測方法</p><p><b>　　4.1隧道現(xiàn)場調(diào)查</b>

59、</p><p>　　4.1.1現(xiàn)場調(diào)查目的</p><p>　　應(yīng)用超前地質(zhì)預(yù)報的地質(zhì)理論分析并判定隧道存在的主要不良地質(zhì)的性質(zhì)、類型、成因特征、大約位置、大約規(guī)模、可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害及其對隧道施工的影響程度。</p><p><b>　　4.1.2調(diào)查方法</b></p><p>　　采用以下分析方法和步驟：<

60、/p><p>　　(1)熟悉勘察設(shè)計文件、資料和圖紙。其目的是對整個隧道所處地質(zhì)環(huán)境有一個基本了解和宏觀把握。</p><p>　　(2)地面地質(zhì)補充調(diào)查。其目的是核實隧道地質(zhì)條件，確定隧道超前地質(zhì)預(yù)報重點區(qū)段和重點問題。</p><p>　　對隧道的地質(zhì)情況進行深入調(diào)查，在地形圖上圈定地層出露位置、量測巖性產(chǎn)狀、判定斷層性質(zhì)產(chǎn)狀、統(tǒng)計節(jié)理裂隙發(fā)育狀況、確定不良地質(zhì)作用

61、、了解特殊性巖土分布性狀等，從而了解設(shè)計文件中對地質(zhì)條件的認識是否正確，圍巖級別判定是否適宜，并編制出長期地質(zhì)預(yù)報報告，指導(dǎo)中短期地質(zhì)預(yù)報更具針對性地實施。</p><p>　　(3)洞內(nèi)地質(zhì)調(diào)查和掌子面地質(zhì)素描。</p><p>　　其目的是核實隧道圍巖級別，建議隧道支護參數(shù)。掌子面地質(zhì)素描的主要目的是判定隧道圍巖級別，應(yīng)采用與現(xiàn)行隧道規(guī)范中圍巖分級的規(guī)則相一致的“地質(zhì)與支護狀況觀察記錄

62、表”所列各項內(nèi)容應(yīng)，素描圖主要是對結(jié)構(gòu)面的展布情況和隧道輪廓、掌子面是否有臺階進行描繪，對結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀要標明。分析流程上圖所示。</p><p><b>　　4.1.3信息反饋</b></p><p>　　(1)通過現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查，全面掌握隧道沿線的地質(zhì)情況，分析隧道經(jīng)過不良地質(zhì)體的可能性；</p><p>　　(2)統(tǒng)計節(jié)理裂隙發(fā)育狀況、確定不良

63、地質(zhì)作用、了解特殊性巖土分布性狀等；</p><p>　　(3)復(fù)核設(shè)計文件中對地質(zhì)條件的認識是否正確，圍巖級別判定是否適宜；</p><p>　　(4)編制出長期地質(zhì)預(yù)報報告，指導(dǎo)中短期地質(zhì)預(yù)報更具針對性地實施。</p><p>　　4.2 洞內(nèi)圍巖觀察</p><p>　　4.2.1 觀察目的</p><p>　　

64、通過觀察實際揭露的隧道掌子面地質(zhì)情況，掌握隧道實際圍巖狀態(tài)，分析隧道掌子面的穩(wěn)定狀態(tài)，預(yù)測前方隧道圍巖情況，并提出必要的預(yù)警；通過觀察隧道洞內(nèi)初期支護的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)各種異?，F(xiàn)象并進行跟蹤觀察，評價初期支護的穩(wěn)定性。包括：</p><p>　　①預(yù)測開挖面前方的地質(zhì)條件及圍巖級別；</p><p>　?、跒榕袛鄧鷰r、隧道的穩(wěn)定性提供地質(zhì)依據(jù)；</p><p>　　③

65、根據(jù)噴層表面狀態(tài)及錨桿的工作狀態(tài)，分析支護結(jié)構(gòu)的可靠程度。</p><p><b>　　4.2.2觀察方法</b></p><p>　　掌子面地質(zhì)觀察采用目測配合數(shù)碼相機進行觀測，及時繪制掌子面地質(zhì)素描，記錄圍巖的巖性、產(chǎn)狀、節(jié)理等詳細特征，斷層、破碎帶等不良地質(zhì)特征，地下水的水量、分布、壓力、類型等特征，填寫掌子面地質(zhì)觀察記錄；初期支護狀態(tài)采用目測觀察為主，對初期支

66、護噴砼、鋼支撐、錨桿出現(xiàn)的外鼓、裂縫、剝落、扭曲等異?，F(xiàn)象，用數(shù)碼相機、塞尺、卷尺等進行跟蹤觀測并做好原始記錄。觀測中，如發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，要詳細記錄發(fā)現(xiàn)的時間、距開挖工作面的距離以及附近測點的各項量測數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　4.2.3測試儀器</b></p><p>　　地質(zhì)羅盤，地質(zhì)錘，放大鏡，數(shù)碼相機。</p><p><b

67、>　　4.2.4觀察內(nèi)容</b></p><p>　　(1)對開挖后沒有支護的圍巖：</p><p>　　①巖質(zhì)種類分布狀態(tài)，近界面位置的狀態(tài)；</p><p>　?、趲r性特征（巖石的顏色、成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造）；</p><p>　　③地層時代歸屬及產(chǎn)狀；</p><p>　?、芄?jié)理性質(zhì)、組數(shù)、間距、規(guī)

68、模、節(jié)理裂隙的發(fā)育程度和方向性，斷面狀態(tài)特征，充填物的類型和產(chǎn)狀等；</p><p>　?、輸鄬拥男再|(zhì)，產(chǎn)狀，破碎帶寬度、特征；</p><p><b>　　⑥石煤層情況；</b></p><p><b>　　⑦溶洞的情況；</b></p><p>　　⑧地下水類型，涌水量大小，涌水壓力、水的化學(xué)成

69、分，濕度等；</p><p>　?、衢_挖工作面的穩(wěn)定狀態(tài)，頂板有無剝落現(xiàn)象。</p><p>　　(2)開挖后已支護段：</p><p>　?、俪跗谥ёo完成后對噴層表面的觀測及裂縫狀況的描述和記錄；</p><p>　?、谟袩o錨桿被拉脫或墊板陷入圍巖內(nèi)部的現(xiàn)象；</p><p>　　③噴混凝土是否產(chǎn)生裂隙或剝離，要特別

70、注意噴混凝土是否發(fā)生剪切破壞；</p><p>　?、茕摴凹苡袩o被壓曲現(xiàn)象；</p><p><b>　?、菔欠裼械坠默F(xiàn)象。</b></p><p><b>　　4.2.5觀察頻率</b></p><p>　　目測應(yīng)在隧道開挖工作面爆破后及初期支護后進行，每次爆破后須進行掌子面地質(zhì)情況觀察，每個監(jiān)測

71、斷面應(yīng)繪制隧道開挖工作面及兩幫素描剖面圖。</p><p>　　4.2.6成果分析與信息反饋</p><p>　　(1)通過掌子面地質(zhì)觀察，分析圍巖穩(wěn)定狀態(tài)，評估出現(xiàn)局部掉塊、塌方、涌水等災(zāi)害出現(xiàn)的可能性，出現(xiàn)異常情況，第一時間通報承包商，及時指導(dǎo)施工，并將異常情況、相關(guān)建議匯報業(yè)主和監(jiān)理；</p><p>　　(2)編制隧道實際地質(zhì)狀況系列圖冊，參考前期勘察資料，

72、預(yù)測前方圍巖狀態(tài)，每周向承包商預(yù)報前方圍巖狀況；</p><p>　　(3)對初期支護出現(xiàn)的異常情況，分析出現(xiàn)異常情況的原因，根據(jù)具體原因、問題的嚴重性向承包商、監(jiān)理和業(yè)主匯報，并提出處理建議；</p><p>　　(4)針對初期支護異常情況，開展跟蹤監(jiān)測，繪制空間分布圖和時間發(fā)展曲線，預(yù)測發(fā)展趨勢，及時預(yù)警。</p><p>　　(5)編制地質(zhì)與支護狀況現(xiàn)場觀察記

73、錄表。</p><p><b>　　4.3周邊位移監(jiān)測</b></p><p><b>　　4.3.1量測內(nèi)容</b></p><p>　　量測隧道內(nèi)壁兩點連線方向的相對位移，同時通過對連線長度的測量，對所測斷面的超、欠挖量進行測定。</p><p><b>　　4.3.2量測目的<

74、/b></p><p>　　隧道周邊收斂能夠直觀反映隧道圍巖與支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，通過周邊收斂量測，為隧道支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析提供依據(jù)；通過計算周邊收斂位移速率和預(yù)測最終位移值，為二次襯砌澆筑選擇最佳時機；為隧道施工工藝、支護襯砌參數(shù)優(yōu)化提供參考。具體表現(xiàn)為以下四點：</p><p>　　(1)周邊位移是隧道圍巖應(yīng)力狀態(tài)變化的最直觀反應(yīng)，量測周邊位移可為判斷隧道空間的穩(wěn)定性提供可靠的信息

75、；</p><p>　　(2)根據(jù)變位速度判斷隧道圍巖的穩(wěn)定程度，為二次襯砌提供合理的支護時機；</p><p>　　(3)判斷初期支護設(shè)計與施工：方法選取的合理性，用以指導(dǎo)設(shè)計和施工；</p><p>　　(4)對超、欠挖量進行測定，判定開挖質(zhì)量，用以指導(dǎo)施工。</p><p><b>　　4.3.3量測方法</b>&

76、lt;/p><p>　　設(shè)置監(jiān)控量測斷面，每個斷面分別在側(cè)墻（由施工開挖方法確定）設(shè)置測點，利用收斂計，采用一根在重錘作用下被拉緊的普通鋼尺作為傳遞位移的媒介，通過百分表測讀隧道周邊某兩點相對位置的變化。</p><p><b>　　4.3.4測試儀器</b></p><p>　　收斂計，型號如表2所示。</p><p>&

77、lt;b>　　表2使用儀器</b></p><p><b>　　4.3.5測點布置</b></p><p>　　周邊位移測點頂端采用圓形鋼筋圈，嵌入圍巖部分亦采用螺紋鋼筋。每量測斷面設(shè)置1～2對測線，如表3所示。</p><p><b>　　表3周邊收斂測線數(shù)</b></p><p&g

78、t;　　測線布置如圖2所示。</p><p><b>　　(6)量測頻度</b></p><p>　　宜根據(jù)位移速度和距工作面距離選取，如表4所示。</p><p><b>　　表4量測頻度</b></p><p>　　注：①從不同測設(shè)得到的位移速度不同，量測頻率應(yīng)按速度高的取值；②若根據(jù)位移速度和

79、距工作面距離兩項指標分別選取的頻率不同，則從中取高值；③后期量測時，間隔時間可加大到幾個月或半年量測一次。</p><p>　　4.3.6成果分析與信息反饋</p><p>　　(1)每次觀測后現(xiàn)場計算位移發(fā)展增量，出現(xiàn)異常情況，重新測量排除操作失誤后立即報告相關(guān)部門；</p><p>　　(2)每次測回數(shù)據(jù)交數(shù)據(jù)處理員輸入計算機，進行位移增量、位移發(fā)展速率的計算，

80、繪制位移～時間曲線（如圖3）和位移發(fā)展速率～時間曲線（如圖4），并應(yīng)用函數(shù)擬合和灰色預(yù)測等方法進行位移發(fā)展短、長期預(yù)測；</p><p>　　(3)當隧洞周邊水平收斂速度以及拱頂或底板垂直位移速度明顯下降，隧洞周邊水平收斂速度小于0.1mm/d～0.2mm/d，拱頂或底板垂直位移速度小于0.07mm/d～0.15mm/d，隧道各項位移已達預(yù)計總量的80%～90%以上時，向有關(guān)部門報送二次襯砌施工報告。</p

81、><p>　　(4)變形管理及預(yù)警請參閱第七章監(jiān)測報告與預(yù)警機制。</p><p>　　圖3位移～時間曲線 圖4位移發(fā)展速率～時間曲線</p><p>　　4.4 拱頂下沉監(jiān)測</p><p><b>　　4.4.1量測內(nèi)容</b></p><p>　　拱頂下沉量量測

82、，是指對隧道拱頂?shù)膶嶋H位移值進行量測，是相對于不動點的絕對位移，其必須與設(shè)計拱頂標高進行比較。</p><p><b>　　4.4.2量測目的</b></p><p>　　隧道拱頂下沉直觀反映隧道圍巖與支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，通過拱頂下沉量測，為隧道支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析提供依據(jù)；通過計算拱頂下沉位移速率和預(yù)測最終位移值，為二次襯砌澆筑選擇最佳時機；為隧道施工工藝、支護襯砌參數(shù)

83、優(yōu)化提供參考。具體表現(xiàn)在以下四點：</p><p>　　(1)通過拱頂位移量測，了解斷面的變形狀態(tài)，判斷隧道拱頂?shù)姆€(wěn)定性；</p><p>　　(2)根據(jù)變位速度判斷隧道圍巖的穩(wěn)定程度，為二次襯砌提供合理的支護時機；</p><p>　　(3)指導(dǎo)現(xiàn)場設(shè)計與施工；</p><p>　　(4)防止沉降侵入二襯空間。</p><

84、;p><b>　　4.4.3量測方法</b></p><p>　　在隧道拱頂設(shè)置測點，安設(shè)隧道拱部變位觀測計，將鋼尺或收斂計掛在作為隧道拱部變位觀測計上作為標尺，后視點可設(shè)在穩(wěn)定的部位，用水準儀觀測。量測方法如圖5所示。</p><p><b>　　4.4.4測試儀器</b></p><p>　　精密水準儀、銦鋼尺，

85、必要時采用隧道位移實時監(jiān)測系統(tǒng)進行實時監(jiān)測，檢測設(shè)備如表5所示。</p><p><b>　　表5使用設(shè)備</b></p><p><b>　　4.4.5測點布置</b></p><p>　　現(xiàn)場拱頂下沉量測是在隧道開挖毛洞的拱頂及軸線左右各1～2m共設(shè)1個帶掛鉤的錨樁，測樁埋設(shè)深度30cm，鉆孔直徑φ42，用快凝水泥或早

86、強錨固劑固定，測樁頭需設(shè)保護罩。測點布置見圖6。埋設(shè)要求請參閱附錄。</p><p>　　圖6拱頂下沉測點布設(shè)圖</p><p><b>　　4.4.6信息反饋</b></p><p>　　(1)每次觀測后現(xiàn)場計算位移發(fā)展增量，出現(xiàn)異常情況，重新測量排除操作失誤后立即報告相關(guān)部門；</p><p>　　(2)每次測回數(shù)據(jù)

87、交數(shù)據(jù)處理員輸入計算機，進行位移增量、位移發(fā)展速率的計算，繪制位移～時間曲線和位移發(fā)展速率～時間曲線，并應(yīng)用函數(shù)擬合和灰色預(yù)測等方法進行位移發(fā)展短、長期預(yù)測。</p><p>　　4.5部分選測項目的監(jiān)控檢測</p><p>　　4.5.1圍巖接觸應(yīng)力</p><p>　　量測用壓力盒及混凝土應(yīng)力計量測，錨桿軸力量測錨桿軸力計，格柵鋼筋應(yīng)力量測用鋼筋計量測。<

88、/p><p>　　通過量測圍巖與初襯之間的接觸壓力，可了解隧道開挖后應(yīng)力重分布規(guī)律及向支護系統(tǒng)應(yīng)力釋放特點。</p><p><b>　　(1)測點埋設(shè)</b></p><p>　　每一測試斷面內(nèi)，埋設(shè)9個壓力盒。壓力盒分布的位置是：在拱頂設(shè)1個、左右拱腳各設(shè)1個、左右邊墻各設(shè)1個、拱腳與拱頂間三分點處各設(shè)1個，各壓力盒的具體埋設(shè)位置如圖7所示。&

89、lt;/p><p><b>　　(2)量測方法</b></p><p>　　在初支鋼架架立好后，將待測圍巖壓力部位的圍巖表面或初支表面鑿平或用水泥砂漿抹平，以使壓力盒能與圍巖充分接觸，然后用預(yù)制的混凝土墊塊將壓力盒按圖三所示位置墊牢、固定，并將導(dǎo)線沿鋼架引至邊墻距墻腳1.5米高處，線頭從預(yù)埋的鐵盒里引出。埋設(shè)時將壓力盒編號與測試點所對應(yīng)位置記好記錄。</p>

90、<p>　　圖7圍巖接觸應(yīng)力量測埋設(shè)元件布置圖</p><p>　　將鐵盒內(nèi)線頭插入測頻儀中，測試讀數(shù)并作好記錄。每次每個壓力盒的測量應(yīng)不少于3次，力求測量數(shù)值可靠、穩(wěn)定。</p><p><b>　　(3)量測頻率</b></p><p>　　根據(jù)距開挖工作面距離關(guān)系，圍巖接觸應(yīng)力量測頻率如表6所示：</p><

91、;p>　　表6 圍巖接觸應(yīng)力測試頻率</p><p>　　4.5.2錨桿軸力量測</p><p>　　在隧道拱頂及兩側(cè)拱腰處采用錨桿軸力計或鋼筋計對錨桿進行軸力測量，對錨桿支護進行優(yōu)化設(shè)計，以節(jié)約鋼材。</p><p>　　(1)埋設(shè)斷面內(nèi)測點布置</p><p>　　每一測試斷面內(nèi)，量測3根錨桿，每根錨桿上布置3個錨桿軸力計，每根錨桿

92、量測布置見圖8。</p><p>　　圖8 每根錨桿量測布置圖</p><p>　　(2)測點埋設(shè)及量測方法</p><p>　　錨桿施作前，在量測錨桿按圖五所示位置安裝好錨桿軸力計，然后再將安裝好錨桿軸力計的量測錨桿按圖四所示位置進行布置。在錨桿安設(shè)好后，將鋼筋計導(dǎo)線沿鋼架引至邊墻距墻腳1.5米高處，線頭從預(yù)埋的鐵盒里引出。埋設(shè)時將鋼筋計編號與測試點所對應(yīng)位置記好

93、記錄。</p><p>　　將鐵盒內(nèi)線頭插入測頻儀中，測試讀數(shù)并作好記錄。每次每個鋼筋計的測量應(yīng)不少于3次，力求測量數(shù)值可靠、穩(wěn)定。</p><p><b>　　(3)量測頻率</b></p><p>　　根據(jù)距開挖工作面距離關(guān)系，鋼筋計量測頻率如表7所示。</p><p>　　表7 錨桿軸力測試頻率（注：B為隧道寬度

94、）</p><p><b>　　。</b></p><p>　　4.5.3初襯應(yīng)變及鋼筋應(yīng)力</p><p>　　通過量測初襯應(yīng)變及鋼筋應(yīng)力，可了解初襯應(yīng)變及鋼支撐內(nèi)力在不同施工階段下的變化特點，優(yōu)化設(shè)計初襯的結(jié)構(gòu)參數(shù)。</p><p>　?。?）埋設(shè)斷面內(nèi)測點布置</p><p>　　對于有鋼拱

95、支撐的斷面的每一測試斷面內(nèi)，在拱頂、左拱腰、右拱腰、左拱腳及右拱腳5個點分內(nèi)外層共埋設(shè)10個鋼筋計；在埋設(shè)鋼筋計相同位置各埋設(shè)1個共5個應(yīng)變計。</p><p>　?。?）測點埋設(shè)及量測方法</p><p>　　初支鋼架施作前，將鋼筋計按要求焊在鋼架上、埋入式應(yīng)變計綁扎在鋼架上，在鋼架就位后，將鋼筋計及應(yīng)變計的導(dǎo)線沿鋼架引至邊墻距墻腳1.5米高處，線頭從預(yù)埋的鐵盒里引出。埋設(shè)時將應(yīng)變計及鋼

96、筋計編號與測試點所對應(yīng)位置作好記錄。</p><p>　　將鐵盒內(nèi)線頭插入測頻儀中，測試讀數(shù)并作好記錄。每次每個鋼筋計和應(yīng)變計測量應(yīng)不少于3次，力求測量數(shù)值可靠、穩(wěn)定。</p><p><b>　?。?）量測頻率</b></p><p>　　根據(jù)距開挖工作面距離關(guān)系，應(yīng)變計及鋼筋計量測頻率如表8所示。</p><p>　

97、　表8 初襯應(yīng)變及鋼筋應(yīng)力測試頻率（注：B為隧道寬度）</p><p><b>　　4.6非接觸測量</b></p><p>　　采用傳統(tǒng)的方法進行隧道監(jiān)控量測，具有成本低的主要優(yōu)點，但在目前許多大斷面隧道、且工期要求非常緊的情況下，用傳統(tǒng)的方法其缺點也十分突出，主要表現(xiàn)在：</p><p>　?。?） 由于隧道斷面，高度大，拱腳部位的測點在下

98、臺階開挖后往往無法量測，拱頂下沉量測也非常困難。 </p><p>　?。?）量測時間長，對隧道的正常施工有一定干擾。 </p><p>　?。?）由于人工拉尺讀數(shù)，測量結(jié)果容易受人為因素影響。</p><p>　?。?）不能進行三維觀測，無法真正了解隧道的變形狀態(tài)。 </p><p>　　為滿足現(xiàn)代隧道快速、大跨、安全施工需求，現(xiàn)已越來越多

99、地采用非接觸監(jiān)控量測。又叫全站儀三維非接觸量測?？捎糜谒淼拦绊斚鲁亮繙y、隧道凈空變化量測、隧道斷面檢查、掘進掌子面斷面放樣等。</p><p>　　4.6.1非接觸量測的工作原理</p><p>　　所謂非接觸監(jiān)控量測就是將全站儀安置在任意測站點，整平后，觀測已知點的方向、距離和高程，通過反算，得出該測站點儀器中心的坐標和標高；然后觀測被測點，根據(jù)測點的方向、距離計算出各測點的三維坐標，從

100、而得出測點的三維位移矢量或測點相對收斂值，準確、快速地為施工提供參考數(shù)據(jù)。</p><p>　　4.6.2非接觸量測的實施</p><p><b>　　(1)埋設(shè)測點</b></p><p>　　測點的布置按10.3.2節(jié)的相關(guān)要求進行。</p><p>　　拱頂下沉、凈空變化量測的埋點時間要基本一致。埋點前，應(yīng)先制作反

101、射靶標，用3mm左右厚度的鐵片制作成70×70mm大小的方塊，表面上貼上60×60mm的測量專用反光片，中間鉆直徑為3mm的小孔；埋點有兩種方法，一種是直接用膨脹螺栓將反射靶標錨固在初期支護的表面，另一種方法是在初期支護中預(yù)埋φ24左右大小的鋼筋（或用電錘鉆孔埋設(shè)），然后將反射靶標點焊在鋼筋上。 </p><p><b>　?。?）固定基點</b></p>

102、<p>　　為方便、快速進行非接觸量測，應(yīng)在洞外或已成型、穩(wěn)定的二襯砌地段設(shè)一基點，作為量測時全站儀的后視基點。基點應(yīng)有確定的三維坐標（水平面坐標和標高），基點應(yīng)經(jīng)常復(fù)核，防止位移而發(fā)生觀測數(shù)據(jù)不準。基點至全站儀之間應(yīng)通視良好。</p><p><b>　?。?）自由設(shè)站</b></p><p>　　以盡量不影響隧道施工為前提，將全站儀自由架設(shè)在隧道內(nèi)任意位

103、置，整平后即可。為了消除膜片傾斜對測距的影響，同一測點在每次量測時測站位置應(yīng)大致相同。</p><p><b>　　（4）測量數(shù)據(jù)</b></p><p>　　觀測前，對全站儀進行調(diào)校，使儀器處于最佳狀態(tài)。觀測時，打開儀器的角度改正及補償器功能，并對儀器進行氣壓和溫度的氣象改正。觀測采用記錄測量模式，所有觀測數(shù)據(jù)均存儲在模塊內(nèi)。觀測時以反射靶標中心小孔為照準點，采用雙

104、盤測回結(jié)合三次重復(fù)照準的冗余觀測方法，即每一測站上分別用兩個盤位連續(xù)、重復(fù)照準三次目標點，然后取平均值作為一次設(shè)站觀測的結(jié)果。為提高測量精度，每次監(jiān)測時，應(yīng)在同一位置三次重復(fù)設(shè)站。</p><p>　　4.6.3數(shù)據(jù)處理和分析</p><p>　　將每次測量記錄按要求輸入裝有相應(yīng)后處理程序的計算機，計算機將自動分析量測數(shù)據(jù)，并相應(yīng)輸出量測成果，并打印報表。</p><p

105、>　　非接觸量測的頻率按第四節(jié)的要求進行，量測數(shù)據(jù)的應(yīng)用按第五節(jié)的要求進行。</p><p>　　4.6.4免棱鏡非接觸量測</p><p>　　免棱鏡非接觸量測就是非接觸量測時不需要棱鏡即反射靶標，其方法和原理與前述非接觸量測的方法和原理相同，不同點有：</p><p>　　(1)所使用的全站儀功能不同。免棱鏡非接觸量測必須是具用“R”系列全站儀，如常用的T

106、CR402徠卡系列全站儀或R202NE日本賓得系列全站儀，具有免棱鏡測量功能。</p><p>　　(2)、免棱鏡非接觸量測可以不用反射靶標，可選取圍巖檢測斷面上的錨桿接頭或鋼筋作為直接反射部位，或按有關(guān)要求將在隧道內(nèi)進行的布點位置處用砂漿抹平，做好照準標記，每次量測照準同一位置即可。</p><p>　　(3)、數(shù)據(jù)處理可采用可編程計算器（如卡西歐4850或5800等）進行編程計算，不需

107、用專門的數(shù)據(jù)處理模塊。</p><p>　　5監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的應(yīng)用</p><p>　　5.1監(jiān)控量控制基準</p><p>　　5.1.1極限相對位移控制基準</p><p>　　極限相對位移值（U0）是指拱頂下沉的最大值相對隧道高度的百分比、或水平凈空變化最大值相對隧道開挖寬度的百分比。極限相對位移值是一個經(jīng)驗統(tǒng)計值，結(jié)合變化速率，主要用于

108、判斷量測數(shù)據(jù)的可靠性、確定初期支護的穩(wěn)定性、判斷監(jiān)控量測的結(jié)束時間等。</p><p>　　9 跨度B≤7m隧道初期支護極限相對位移</p><p>　　表10 跨度7m<B≤12m隧道初期支護極限相對位移</p><p>　　表9、表10是目前國內(nèi)統(tǒng)計（《公路隧道設(shè)計規(guī)范》）的跨度小于12m的不同埋深的安全極限相對位移，對于跨度大于12m對的隧道，目前還沒

109、有統(tǒng)一的位移判定基準，可在施工中通過實測資料積累經(jīng)驗。根據(jù)《錨桿噴混凝土支護技術(shù)規(guī)范》( GB 50086-2001)隧道周邊允許位移相對值的判定基準如表11</p><p>　　表11 隧道周邊允許位移相對值（%）</p><p>　　實施過程中，在表9～11中查取極限相對位移的百分比值K，然后乘上隧道開挖寬度B，即得該處的隧道極限位移值U0，U0=K×B，比如，有一隧道開挖

110、寬度為10m,在Ⅲ級圍巖地段的安全極限位移為U0=(0.20%～0.50%) ×10m=(0.02～0.05)m=(20～50)mm.實施過程中，實測最大位移值或回歸預(yù)測最大位移值不應(yīng)大于此值，否則，應(yīng)仔細分析量測數(shù)據(jù)的可靠性，或?qū)κ┕がF(xiàn)場采取必要的預(yù)防措施。</p><p>　　5.1.2測點距開挖面距離的控制基準</p><p>　　經(jīng)研究，初期支護極限相對位移距開挖面的距離

111、有表12的關(guān)系。</p><p><b>　　5.2、變化速率</b></p><p>　　變化速率是指在一定時間內(nèi)量測數(shù)據(jù)發(fā)生的變化值，用mm/d表示。變化速率越快，說明圍巖變形越快，當變化速率趨近于0時，說明變形也基本穩(wěn)定。</p><p>　　5.3、變形等級管理</p><p>　　監(jiān)控量測的主要目的就是保證施工

112、安全，因此，對監(jiān)控量測實施三級管理。三級管理可通過極限位移值、位移速度、位移速度變化率等綜合考慮，無論哪種方法，一旦達到I級管理狀態(tài)，必須立即停止掌子面掘進施工。</p><p>　　5.3.1通過極限位移值管理</p><p>　　主要根據(jù)測點的累計位移值U、測點距開挖面的距離來判定，如表13所示。</p><p>　　5.3.2通過位移速度管理</p>

113、;<p>　　III級：凈空變化速度小于0.2mm/d，拱頂下沉速度小于0.15mm/d，圍巖基本達到穩(wěn)定?？烧Ｊ┕ぁ?lt;/p><p>　　II級：凈空變化速度在0.2mm/d～5.0mm/d之間，應(yīng)加強監(jiān)控量測頻率。加強支護措施。</p><p>　　I級：凈空變速度持續(xù)大于5.0mm/d時，圍巖處于急劇變形狀態(tài)，應(yīng)加強監(jiān)控量測頻率。應(yīng)加強支護措施。</p>

114、<p>　　5.3.3通過位移速度變化率來管理</p><p>　　III級：當圍巖位移速速度不斷下降時（du2/d2t＜0），圍巖趨于穩(wěn)定狀態(tài)；</p><p>　　II級：當圍巖位移速度保持不變時（du2/d2t＝0），圍巖不穩(wěn)定，應(yīng)加強支護；</p><p>　　I級：當圍巖位移速度不斷上升時（du2/d2t＞0），圍巖進入危險狀態(tài)，必須立即停止掘

115、進，加強支護。</p><p>　　5.4、二襯施作時間及量測結(jié)束時間的確定</p><p>　　5.4.1二襯施作時間</p><p>　　各測試項目顯示位移速度明顯減緩并已基本穩(wěn)定、各項位移已達到預(yù)計位移量的80～90％（預(yù)計位移量可通過回歸分析得到）、位移速度小于0.10～0.2mm/d時，可施作二襯。</p><p>　　在膨脹性圍巖

116、和地應(yīng)力大的圍巖中初期支護變化時間長，必要時,可提前施作襯砌砼，但監(jiān)控量測在二襯施作后應(yīng)繼續(xù)進行。</p><p>　　5.4.2監(jiān)控量測結(jié)束時間</p><p>　　只有下列條件同時滿足時，方可結(jié)束某一斷面的監(jiān)控量測：</p><p>　　1）測點距開挖面距離小大于5B；</p><p>　　2）當凈空變化速度小于0.2mm/d、拱頂下沉速

117、度小于0.15mm/d且持續(xù)時間不少于15天；</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　由于隧道工程的特殊性、復(fù)雜性和隧道圍巖的不確定性，對隧道圍巖及支護結(jié)構(gòu)進行監(jiān)控量測是保證隧道工程質(zhì)量、安全的必不可少的手段。通過量測，及時對隧道個別圍巖失穩(wěn)趨勢的區(qū)段提供了預(yù)報，為施工單位及時調(diào)整支護參數(shù)以及合理確定二次襯砌時間提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。通過大量

118、量測發(fā)現(xiàn)隧道開挖及初期支護后大約30d圍巖基本上穩(wěn)定，于是建議施工單位及時施作二次襯砌。同時由于監(jiān)控措施得當，及時的指導(dǎo)施工和修改設(shè)計，從而保證了隧道施工的安全、經(jīng)濟、收到了良好的效果。但由于監(jiān)控量測工作是一項具體而又復(fù)雜的工作，在實際過程中尚需不斷積累經(jīng)驗和完善相關(guān)理論，因此，對隧道監(jiān)控量測及數(shù)據(jù)的整理分析及應(yīng)用應(yīng)該做好一下幾點： </p><p>　　1監(jiān)控量測內(nèi)容的選擇，量測斷面位置選擇和量測測點的布置；

119、</p><p>　　2監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的采集和施工狀態(tài)變化情況緊密結(jié)合，分析數(shù)據(jù)變化和施工狀態(tài)的關(guān)系； </p><p>　　3量測數(shù)據(jù)的應(yīng)用，量測數(shù)據(jù)變化的準確分析和判斷，量測的及時反饋，指導(dǎo)設(shè)計、施工和修改支護參數(shù)； </p><p>　　通過監(jiān)控量測保證隧道安全，預(yù)防隧道塌方。</p><p><b>　　致 謝</b&

120、gt;</p><p>　　時光荏苒，歲月如梭。記憶的雪花翩翩起舞，思緒定格在鳳凰花開的季節(jié)。揮灑過汗水，也滴落過淚花，這里有我熟悉的一切，有我熱愛的一切?；秀敝?，在美麗的湖南交通工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，度過了人生中最為寶貴的年華。 鳳凰涅磐需要經(jīng)歷烈火的煎熬和痛苦的考驗。邁進象牙塔殿堂時的激動，仍時刻在內(nèi)心回蕩，不知不覺中完成了人生中最大的一次蛻變。蛻變需要經(jīng)歷過磨練，磨練可以讓我們更為堅強，去勇敢面對生活

121、中所遇到的困難與磨難。  </p><p>　　感謝xx老師，是您悉心的指導(dǎo)、關(guān)心和鼓勵下，才使得我養(yǎng)成科學(xué)嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，也讓我學(xué)會了如何去解決所遇到的問題。感謝您讓我懂得了科學(xué)探索的奧秘在于永遠保持一個樂觀積極向上的心態(tài)以及腳踏實地勤勉的務(wù)實作風(fēng)。</p><p>　　在五年的大學(xué)生涯里，還得到眾多老師的關(guān)心支持和幫助，在此，謹向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！

122、　　最后我要向在百忙之中抽時間對本文進行審閱、評議和參加本人論文答辯的各位老師，各位專家學(xué)者表示由衷感謝！</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1]《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTG D70—2004）； </p><p>　　[2] 《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTG042—94）；</p><