隧道監(jiān)控量測(cè)方法及控制標(biāo)準(zhǔn)研究

1、隧道監(jiān)控量測(cè)隧道監(jiān)控量測(cè)方法方法 與與 控 制 標(biāo) 準(zhǔn) 研 究控 制 標(biāo) 準(zhǔn) 研 究 福建省交通科學(xué)技術(shù)研究所 FUJIAN RESEARCH INSTITUTE OF COMMUNICATIONS SCIENCE AND TECHNOLOGY 研究研究?jī)?nèi)容內(nèi)容 文本 概論 隧道監(jiān)隧道監(jiān) 控量測(cè)控量測(cè) 方法研方法研 究究 隧道監(jiān)隧道監(jiān) 控量測(cè)控量測(cè) 控制標(biāo)控制標(biāo) 準(zhǔn)研究準(zhǔn)研究 隧道監(jiān)控量測(cè)方法與隧道監(jiān)控量測(cè)方法與 控制標(biāo)準(zhǔn)研究控制標(biāo)準(zhǔn)研究 結(jié)論 概論-新奧法隧道施工新奧法隧道施工 隧道及其發(fā)展隧道及其發(fā)展過程過程 隧道工程的核心問題，歸結(jié)到開挖和支 護(hù)兩個(gè)關(guān)鍵工序上 松弛荷載理論：穩(wěn)定的巖體有

2、自穩(wěn)能力， 不產(chǎn)生荷載；不穩(wěn)定的巖體則可能產(chǎn)生 坍塌，需要支護(hù)結(jié)構(gòu)予以支撐。這樣， 作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載就是圍巖在一 定范圍內(nèi)由于松弛并可能塌落的巖體重 力 概論-新奧法隧道施工新奧法隧道施工 巖承理論：圍巖穩(wěn)定是因?yàn)閹r體自身有 承載自穩(wěn)能力；不穩(wěn)定圍巖喪失穩(wěn)定是 有一個(gè)過程的，如果在這個(gè)過程中提供 必要的幫助或限制，則圍巖仍然能夠進(jìn) 入穩(wěn)定狀態(tài)。-新奧法工法 “松弛荷載理論”注意結(jié)果和對(duì)結(jié)果的 處理；“巖承理論”更注意過程和對(duì)過 程的控制，即對(duì)圍巖自承能力的充分利 用 新奧法隧道施工新奧法隧道施工 奧地利學(xué)者拉布西維茲（L. V. RABCEW ICZ）教授于二十世紀(jì)50年代提出， 60

3、年代取得專利權(quán)并正式命名。 我國(guó)從60年代初開始推廣噴錨支護(hù)新技 術(shù)，到1981年底，采用噴錨支護(hù)的地下 工程和井巷的總長(zhǎng)度已接近7500公里。 1991年，福建省首次在國(guó)道205線南平五 顯嶺隧道建設(shè)中應(yīng)用新奧法原理進(jìn)行設(shè) 計(jì)施工，歷經(jīng)三年貫通1318m。 新奧法的基本要點(diǎn)新奧法的基本要點(diǎn) 開挖采用光面爆破、預(yù)裂爆破或機(jī)械掘 進(jìn)，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)； 充分發(fā)揮巖體的承載能力，應(yīng)允許并控 制巖體的變形； 改善支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力性能，施工中應(yīng)盡 快閉合成環(huán)； 通過監(jiān)控量測(cè)，合理安排施工順序，調(diào) 整支護(hù)參數(shù)； 新奧法的基本要點(diǎn)新奧法的基本要點(diǎn) 采用復(fù)合式襯砌； 二次襯砌原則上是在圍巖和初期支護(hù)變形 基本

4、穩(wěn)定的情況下澆注； 巖層內(nèi)的滲透水壓力，必須采取排水措施 來降低。 “少擾動(dòng)、早噴錨、勤量測(cè)、緊封閉” 新奧法原理新奧法原理 新奧法原理新奧法原理-彈簧 （）洞室邊緣某一點(diǎn)A在開挖前具有原始應(yīng)力（自重應(yīng) 力和構(gòu)造應(yīng)力）處于一個(gè)平衡狀態(tài)，如同一根彈性剛度為 K的彈簧，在P0作用下處于壓縮平衡狀態(tài)。 （2）洞室開挖后，A點(diǎn)在臨空面失去約束，原始應(yīng)力狀態(tài) 要調(diào)整，如果圍巖的強(qiáng)度足夠大，那么經(jīng)過應(yīng)力調(diào)整，洞 室可處于穩(wěn)定狀態(tài)（不需支護(hù)）。然而大多數(shù)的地質(zhì)情況 是較差的，即洞室經(jīng)過應(yīng)力調(diào)整后，如不支護(hù)，就會(huì)產(chǎn)生 收斂變形，甚至失穩(wěn)（塌方），所以必須提供支護(hù)力PE， 才能防止塌方失穩(wěn)。等同于彈簧產(chǎn)生了變形

5、u后，在PE作 用又處于平衡狀態(tài)。 新奧法原理新奧法原理-彈簧 （3）彈簧在P0作用時(shí)處于平衡狀態(tài)，在發(fā)生變形u后，在 PE的作用下又處于平衡狀態(tài)，假設(shè)彈簧的彈性系數(shù)為K， 由力學(xué)平衡方程可知，則有： P0=PE+Ku 那么： 當(dāng)u=0時(shí)，P0=PE 即不允許圍巖變形，采用剛性支護(hù)， 不經(jīng)濟(jì)； 當(dāng)u變大時(shí)，PE減小；當(dāng)u減小時(shí)，PE增大。即圍 巖發(fā)生變形，可釋放一定的荷載（卸荷作用），所以要允 許圍巖產(chǎn)生一定的變形，以充分發(fā)揮圍巖的自承能力。是 一種經(jīng)濟(jì)的支護(hù)措施，圍巖的自穩(wěn)能力P=P0-PE=Ku； 當(dāng)u=umax時(shí)，發(fā)生塌方，產(chǎn)生松馳荷載，不安全。 概論監(jiān)控量測(cè) 新奧法三要素及監(jiān)控量測(cè)新奧

6、法三要素及監(jiān)控量測(cè)重要性重要性 監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目及監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目及方法方法：公路隧道施工 技術(shù)規(guī)范（JTJ 042-94） 監(jiān)控量測(cè)監(jiān)控量測(cè)現(xiàn)狀現(xiàn)狀：60年代初開始推廣噴錨支護(hù) 技術(shù)，但弱化了監(jiān)控量測(cè)；福建第一座新奧法 施工1991年開始建設(shè)的國(guó)道205線南平浦城五 顯嶺隧道，未開展施工過程的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)； 直到1994年泉廈高速公路大坪山隧道開始才真 正實(shí)施新奧法。 概論監(jiān)控量測(cè) 相當(dāng)部分的監(jiān)控量測(cè)造假，流于形式； 90年代以來各高校、科研院所參與監(jiān)控 量測(cè)工作，參與該項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)工作的多為在 校就讀的大學(xué)生，未能真正解決監(jiān)控量 測(cè)工作的困境。 2005年起，交通運(yùn)輸部加強(qiáng)了試驗(yàn)檢測(cè) 工作的管理力度，開

7、展檢測(cè)機(jī)構(gòu)等級(jí)評(píng) 定與資質(zhì)認(rèn)證。包括綜合資質(zhì)和橋隧專 項(xiàng)資質(zhì)。 概論風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與穩(wěn)定預(yù)測(cè)預(yù)警與穩(wěn)定預(yù)測(cè) 風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警預(yù)警：公路隧道施工技術(shù)規(guī)范 （JTJ 042-94）規(guī)定的公路隧道周邊允許 相對(duì)位移值； 鐵路隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 規(guī)程（TB10121-2007）則根據(jù)隧道跨度 不同規(guī)定鐵路隧道初期支護(hù)極限相對(duì)位移 值；位移控制基準(zhǔn)與位移管理等級(jí)； 福建省高速公路隧道施工標(biāo)準(zhǔn)化指南 規(guī)定了變形管理等級(jí)。 概論風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與穩(wěn)定預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與穩(wěn)定預(yù)測(cè) 穩(wěn)定預(yù)測(cè)： （1）各測(cè)試項(xiàng)目的位移速率明顯收斂，圍巖基本 穩(wěn)定； （2）已產(chǎn)生的各項(xiàng)位移已達(dá)預(yù)計(jì)總位移量的 80%90%； （3）周邊位移速率小于（0.

8、10.2）mm/d，或 拱頂下沉速率小于（0.070.15）mm/d。 反饋機(jī)制反饋機(jī)制：實(shí)時(shí)分析與階段分析。 隧道監(jiān)控量測(cè)方法研究隧道監(jiān)控量測(cè)方法研究監(jiān)控量監(jiān)控量 測(cè)項(xiàng)目測(cè)項(xiàng)目 必測(cè)必測(cè)項(xiàng)目項(xiàng)目 （1）地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察； （2）周邊位移； （3）拱頂下沉； （4）錨桿或錨索內(nèi)力及抗拔力。 地表下沉-建議做為必測(cè)項(xiàng)目 序序 號(hào)號(hào)監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目備備 注注 1地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察包括洞外觀察 2拱頂下沉 3周邊收斂?jī)H水平向周邊收斂 4地表沉降隧道淺埋段 監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目 選測(cè)選測(cè)項(xiàng)目項(xiàng)目 變形類：圍巖體內(nèi)的位移、支護(hù)與襯砌的裂縫、邊 （仰）坡測(cè)斜、隧道底部隆起量等 受力類：圍巖壓

9、力、錨桿（索）內(nèi)力、鋼支撐內(nèi)力、 噴射混凝土內(nèi)力、二次襯砌內(nèi)力、初期支護(hù)與二襯之 間壓力、連拱隧道的中墻內(nèi)力等 爆破振動(dòng)：小凈距隧道后行洞爆破振動(dòng)速度測(cè)試、擴(kuò) 建隧道舊隧道襯砌振動(dòng)速度波速測(cè)試等 隧道環(huán)境與其它：圍巖彈性波測(cè)試、水量、孔隙水壓 力、CO濃度、粉塵濃度、瓦斯?jié)舛?、煙霧濃度、噪聲、 風(fēng)速監(jiān)測(cè)等 監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目 連拱連拱隧道隧道 中墻應(yīng)力及其水平位移；后行洞爆破振動(dòng) 速度；圍巖體內(nèi)位移 小凈距小凈距隧道隧道 后行洞爆破振動(dòng)速度測(cè)試；中夾巖彈性波 測(cè)試；水平對(duì)拉錨桿軸力測(cè)試 監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目 監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目選擇：級(jí)圍巖差，應(yīng)以監(jiān)測(cè)變形為主， 級(jí)圍巖好，應(yīng)以監(jiān)測(cè)圍巖壓力為

10、主； 變形監(jiān)測(cè)必測(cè)項(xiàng)目中，至少要有一項(xiàng)進(jìn)行，避免圍巖變形 而不知曉現(xiàn)象發(fā)生； 選測(cè)項(xiàng)目根據(jù)工程實(shí)際需要選定； 錨桿抗拔力試驗(yàn)宜做為質(zhì)量控制項(xiàng)目，錨桿或錨索內(nèi)力宜 做為選測(cè)項(xiàng)目；對(duì)淺埋隧道，地表沉降應(yīng)做為必測(cè)項(xiàng)目； 周邊收斂量測(cè)項(xiàng)目中水平測(cè)線應(yīng)做為必測(cè)項(xiàng)目，斜邊測(cè)線 可做為選測(cè)項(xiàng)目 隧道監(jiān)控量測(cè)方法研究隧道監(jiān)控量測(cè)方法研究技術(shù)要 求 測(cè)點(diǎn)埋設(shè)及測(cè)點(diǎn)埋設(shè)及要求要求 及時(shí)埋設(shè)及時(shí)埋設(shè)測(cè)點(diǎn)測(cè)點(diǎn) 測(cè)點(diǎn)測(cè)點(diǎn)制作制作 測(cè)點(diǎn)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)埋設(shè) 水準(zhǔn)測(cè)量項(xiàng)目不確定度水準(zhǔn)測(cè)量項(xiàng)目不確定度 來來 源源 誤差限誤差限 （mm） 分布分布 u(x) （mm） u (y) （mm） 1水準(zhǔn)儀0.5均勻0.290.29 2 被測(cè)

11、對(duì)象（水 準(zhǔn)尺、測(cè)點(diǎn)） 2.0均勻1.151.15 3人員讀數(shù)1.0均勻0.580.58 4重復(fù)測(cè)量1.0正態(tài)4.2910-64.2910-6 該點(diǎn)的相對(duì)高程h=（1623.852.64）mm。其中擴(kuò)展不確定度=2.64mm是 由標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(y) =1.32mm乘以包含因子k=2得到。 分析：最大誤差來源于被測(cè)對(duì)象水準(zhǔn)尺及測(cè)點(diǎn)，同時(shí)隧道環(huán)境惡劣，光 線不足，立尺很難鉛直，讀數(shù)亦受很大的影響； 從工程經(jīng)驗(yàn)上來看，水準(zhǔn)測(cè)量變形量測(cè)精度可按1mm控制；從不確定 度分析來看，3mm以內(nèi)的數(shù)據(jù)變化是可能的，工程經(jīng)驗(yàn)也證明3mm的 變化比較常見。 監(jiān)測(cè)頻率監(jiān)測(cè)頻率 地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察頻率：地質(zhì)和支護(hù)狀

12、況觀察頻率：按每施工循環(huán)記錄一次，當(dāng)?shù)?質(zhì)條件變化不大時(shí)，可把相同或類似、連續(xù)的地質(zhì)和支護(hù) 狀況記錄在一起。 必測(cè)項(xiàng)目變形類監(jiān)測(cè)頻率：必測(cè)項(xiàng)目變形類監(jiān)測(cè)頻率：考慮變形速率和與掌子面的距離 選測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)頻率：選測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)頻率：原則同必測(cè)項(xiàng)目變形類 位移速率位移速率 （mm/d） 監(jiān)測(cè)頻率監(jiān)測(cè)頻率備備 注注 103次/日 相當(dāng)于每8h 變形3mm 3102次/日變形中 31次/日穩(wěn)定 與與掌子面掌子面距離（距離（m）監(jiān)測(cè)頻率監(jiān)測(cè)頻率備備 注注 （01）B2次/日 （12）B1次/日 （25）B1次/2日 5B1次/周 監(jiān)測(cè)斷面監(jiān)測(cè)斷面 洞內(nèi)斷面間距 地表觀測(cè)斷面 圍巖級(jí)別圍巖級(jí)別斷面間距（斷面

13、間距（m）備備 注注 510 洞口、淺埋段 取小值 1050 50100 100 隧道埋深隧道埋深H與開與開 挖寬度挖寬度B 斷面間距（斷面間距（m）備備 注注 HB510 級(jí)圍巖取 小值 （12）B1020 （22.5）B2050 斷面內(nèi)測(cè)點(diǎn)布設(shè)斷面內(nèi)測(cè)點(diǎn)布設(shè) 拱頂下沉拱頂下沉 周邊收斂周邊收斂 開挖方式開挖方式必測(cè)測(cè)線必測(cè)測(cè)線選測(cè)測(cè)線選測(cè)測(cè)線布設(shè)示意圖號(hào)布設(shè)示意圖號(hào) 全斷面開挖一條水平測(cè)線/圖2-2-3 臺(tái)階法開挖 每臺(tái)階一條水 平測(cè)線 每臺(tái)階兩條斜 測(cè)線 圖2-2-4 分部開挖 每分部一條水 平測(cè)線 CD或CRD法上 部、雙側(cè)壁導(dǎo) 坑法左右側(cè)部， 每分部?jī)蓷l斜 測(cè)線，其余分 部一條水平測(cè)

14、 線 圖2-2-5 圖2-2-6 全斷面開挖周邊收斂測(cè)線布設(shè)圖 臺(tái)階法開挖周邊收斂測(cè)線布設(shè)圖 CD或CRD法周邊收斂測(cè)線布設(shè) 圖 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法周邊收斂測(cè)線布設(shè)圖 地表沉降地表沉降 布設(shè)范圍在隧道中線兩側(cè)（H+B）之間，可根據(jù)隧道頂部地表地形適 當(dāng)調(diào)整，橫向間距一般控制在（25）m，在隧道中線附近應(yīng)適當(dāng)加 密，總測(cè)點(diǎn)數(shù)一般不少于7個(gè)。 測(cè)試精度要求測(cè)試精度要求 水準(zhǔn)測(cè)量變形：1mm 周邊收斂： 1mm 爆破振動(dòng)： 1mm/s 預(yù)埋元器件： 0.1%F.S（F.S為元器件 滿量程） 隧道環(huán)境測(cè)試項(xiàng)目：結(jié)合儀器精度和有關(guān) 規(guī)范要求進(jìn)行 隧道監(jiān)控量測(cè)方法研究隧道監(jiān)控量測(cè)方法研究監(jiān)控量 測(cè)方法 簡(jiǎn)單、實(shí)

15、效、經(jīng)濟(jì)原則 地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察 儀器設(shè)備:羅盤、地質(zhì)錘、數(shù)碼相機(jī) 方法與步驟:(1)洞外觀察;(2)洞內(nèi)掌子面與 側(cè)壁觀察;(3)支護(hù)觀察 監(jiān)控量測(cè)方法-洞內(nèi)掌子面與側(cè)壁 觀察 (1)圍巖分級(jí):根據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTG-D 70-2004）a、確定巖石堅(jiān)硬程度；b、 巖體完整性；c、 BQ=90+3Rc+250Kv；d、 BQ=BQ-100（K1+K2+K3）；e、確定圍巖級(jí)別 （2）軟弱夾層 （3）地下水 （4）高初始應(yīng)力 （5）其它：掉塊、鏡化、鐵染、擠壓擾曲 等地質(zhì)現(xiàn)象 監(jiān)控量測(cè)方法-水準(zhǔn)測(cè)量變形水準(zhǔn)測(cè)量變形 基準(zhǔn)點(diǎn) 地表沉降、仰拱隆起量觀測(cè)：工程測(cè)量 規(guī)范（G

16、B50026-2007） 拱頂下沉 監(jiān)控量測(cè)方法-周邊收斂周邊收斂 精度 埋設(shè)測(cè)點(diǎn) 溫差超過5，應(yīng)進(jìn)行溫度修正 監(jiān)控量測(cè)方法-應(yīng)力、應(yīng)變、壓力應(yīng)力、應(yīng)變、壓力 應(yīng)變計(jì)、鋼筋計(jì)、水位計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)等 振弦式傳感器、頻率接收儀 埋設(shè) 頻率測(cè)讀及換算 溫度修正 地下水影響 監(jiān)控量測(cè)方法-爆破振動(dòng)爆破振動(dòng) 振動(dòng)速度、或加速度傳感器、爆破振動(dòng)采 集儀 傳感器固定，與儀器連接 采集數(shù)據(jù) 分析波形與特征值 監(jiān)控量測(cè)方法-隧道環(huán)境隧道環(huán)境 項(xiàng)目：CO濃度、粉塵濃度、瓦斯?jié)舛取L(fēng) 速、煙霧濃度、照度、噪聲等 一般避開通風(fēng)口，離洞壁距離大于0.5m， 距離地面0.5-1.5m 施工過程與運(yùn)營(yíng)過程不一樣 隧道環(huán)境監(jiān)

17、（檢）測(cè)方法及評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)隧道環(huán)境監(jiān)（檢）測(cè)方法及評(píng)判標(biāo)準(zhǔn) 序號(hào)序號(hào)項(xiàng)項(xiàng) 目目檢測(cè)依據(jù)檢測(cè)依據(jù)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)備注備注 1CO濃度 公共場(chǎng)所空氣中一氧化碳測(cè)定方法 （GB/T 18204.23-2000） 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 042-94） 公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTJ026.1-1999） 2粉塵濃度 工作場(chǎng)所空氣中粉塵測(cè)定第1部分：總粉 塵濃度（GBZ/T 192.1-2007） 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 042-94） 3瓦斯?jié)舛裙匪淼朗┕ぜ夹g(shù)規(guī)范（JTJ 042-94） 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 042-94） 煤礦安全規(guī)程（2007） 4風(fēng)速 公共場(chǎng)所風(fēng)速測(cè)定方

18、法（GB/T 18204.15-2000） 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 042-94） 公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D70-2004） 5照度 公共場(chǎng)所照度測(cè)定方法（GB/T 18204.21-2000） 公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTJ026.1-1999） 6噪聲 公共場(chǎng)所噪聲測(cè)定方法（GB/T 18204.22-2000） 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 042-94） 7煙霧濃度K 公共場(chǎng)所照度測(cè)定方法（GB/T 18204.21-2000） 公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTJ026.1-1999） 透過率為同一光源通 過污染空氣和潔凈空 氣后的照度比值， 監(jiān)控量測(cè)方法-激光斷面儀激光

19、斷面儀 基本原理 性能指標(biāo) 方法與步驟 注意事項(xiàng) 不足 監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析方法與反饋制監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析方法與反饋制 度度 數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用 回歸分析 反分析法 圍巖穩(wěn)定性判別 間斷數(shù)據(jù)處理 及時(shí)反饋制度 凈空位移（拱頂下沉與周邊收斂） 位移u與時(shí)間t關(guān)系曲線 位移u與距掌子面距離L關(guān)系曲線 地表沉降 地表各測(cè)點(diǎn)（1，2）位移u與時(shí)間t關(guān)系曲 線 地表各測(cè)點(diǎn)沉降盆 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.00 12月28日 1月7日 1月17日 1月27日 2月6日 2月16日 2月26日 3月7日 3月17日 3月27日 4

20、月6日 4月16日 4月26日 地表下沉值(mm) 時(shí)間 系列1 系列2 系列3 系列4 系列5 系列6 系列7 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.00 02468 地表沉降值地表沉降值(mm) 測(cè)點(diǎn)位置測(cè)點(diǎn)位置 2007.12.29 2008.1.1 2008.1.5 2008.1.10 2008.2.22 2008.4.20 圍巖體內(nèi)位移 孔內(nèi)各測(cè)點(diǎn)（l1，l2）位移u與時(shí)間t關(guān)系 曲線 不同時(shí)間（t1，t2）位移u與深度（測(cè)點(diǎn)位 置l）關(guān)系曲線 錨桿軸力 不同時(shí)間（t1，t2）錨桿軸力（應(yīng)力）與 深度l關(guān)系曲

21、線 不同測(cè)點(diǎn)（1，2）錨桿軸力（應(yīng)力）與 時(shí)間t關(guān)系曲線 圍巖或噴層應(yīng)力、應(yīng)變、壓力 應(yīng)力（或應(yīng)變、或壓力P）與時(shí)間t的關(guān) 系曲線 爆破振動(dòng)測(cè)試 監(jiān)控量測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)研究監(jiān)控量測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)研究 容許極限位移量法容許極限位移量法 容許變形速率法容許變形速率法 變形速率比值法變形速率比值法 允許相對(duì)位移值允許相對(duì)位移值 由來由來 不足：不足： （1）公路隧道與鐵路隧道的區(qū)別；）公路隧道與鐵路隧道的區(qū)別； （2）隧道不同部位變形不一致；）隧道不同部位變形不一致； （3）出現(xiàn)偏差：超過并不失穩(wěn)，未超過出）出現(xiàn)偏差：超過并不失穩(wěn)，未超過出 現(xiàn)坍塌；現(xiàn)坍塌； （4）新形式隧道的適應(yīng)性。）新形式隧道的適應(yīng)性。 浦

22、南及泉三高速公路隧道群監(jiān)控浦南及泉三高速公路隧道群監(jiān)控 量測(cè)資料分析量測(cè)資料分析 拱頂下沉、周邊收斂、地表沉降最大值、 埋深等資料匯總 臨界破壞及資料匯總臨界破壞及資料匯總 （1）搖前隧道右洞出口 （2）江坑隧道右洞出口 （3）新興隧道右洞進(jìn)口 （4）曹源隧道左洞出口 （5）曹源隧道右洞出口 搖前隧道 項(xiàng)項(xiàng) 目目右洞出口右洞出口臨界臨界破壞破壞 左洞穩(wěn)定監(jiān)測(cè)值左洞穩(wěn)定監(jiān)測(cè)值 拱頂下沉（mm）41.41 74.52 距破壞點(diǎn)距離（m）2737 水平周邊收斂（mm）8.88 -23.16 距破壞點(diǎn)距離（m）27 地表沉降（mm）56.4 67.0 距破壞點(diǎn)距離（m）37 江坑隧道右洞出口 項(xiàng)項(xiàng) 目

23、目拱頂下沉值（拱頂下沉值（mm） 臨界破壞40.78 收 斂57.50 備 注斷面YK143+290 新興隧道右洞進(jìn)口 項(xiàng)項(xiàng) 目目YK137+760 YK137+740 YK137+695 （破壞中心點(diǎn)）（破壞中心點(diǎn)） YK137+680 距破壞點(diǎn)距 離（m） 6545015 臨界破壞拱 頂下沉（mm） 7.8425.7065.88（推算）/ 拱頂下沉收 斂（mm） 15.3835.6581.24（推算）/ 臨界破壞地 表沉降（mm） /46.22 曹源隧道 項(xiàng)項(xiàng) 目目左洞出口左洞出口地表地表沉降值沉降值 （mm） 右洞出口水平右洞出口水平周邊收斂值周邊收斂值 （mm） 臨界破壞272.395

24、4.55 收 斂421.4068.80 備 注監(jiān)測(cè)斷面ZK244+715監(jiān)測(cè)斷面YK244+655 資料分析資料分析 與圍巖級(jí)別的關(guān)系：隨著圍巖級(jí)別變差， 隧道圍巖逐步變大，標(biāo)準(zhǔn)偏差增加，級(jí) 圍巖變形在10mm以內(nèi)，級(jí)在20mm以內(nèi)， 但對(duì)級(jí)圍巖而言，拱頂下沉值比前兩級(jí) 的要大得多，呈數(shù)量級(jí)增長(zhǎng)，達(dá)429.33mm， 同時(shí)，拱頂下沉值比周邊收斂值大許多。 資料分析資料分析 與埋深的關(guān)系：隨著隧道埋深增大，其變 形也來越小，開挖越來越安全。從監(jiān)測(cè)資 料來看，埋深大于100m的隧道，圍巖變形 明顯減小，當(dāng)埋深大于300m，隧道的尺寸 效應(yīng)不明顯，圍巖穩(wěn)定，變形微乎其微了。 資料分析資料分析 變形差

25、異 變形差異 一方面，大部分圍巖變形在30mm以下，另 一方面，變形大于100mm的所占的比例較 高，為7.2%，是造成標(biāo)準(zhǔn)偏差大的主要原 因，是我們監(jiān)控量測(cè)中最值得關(guān)心和重視 的部分，是施工過程中最應(yīng)謹(jǐn)慎處理的地 段。 允許位移值允許位移值 以浦南高速公路搖前隧道出口左、右洞為例，兩洞口地質(zhì) 條件類似，施工方式和支護(hù)參數(shù)相同，地貌稍有區(qū)別，左 洞變形大（拱頂下沉74.52mm，周邊收斂-23.16mm，地 表沉降67.0mm）而穩(wěn)定；右洞變形?。ü绊斚鲁?41.41mm，周邊收斂8.88mm，地表沉降56.4mm）卻失 穩(wěn)。按現(xiàn)行公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 042-94）， 即錨桿噴射混凝

26、土支護(hù)技術(shù)規(guī)范（GB50086-2001） 規(guī)定之允許相對(duì)位移值0.8%計(jì)算，允許變形值應(yīng)為80mm 左右，與之相比，右洞累計(jì)變形還小卻突然失穩(wěn)，左洞變 形大（累計(jì)變形110.99mm）而穩(wěn)定。 允許位移值允許位移值含義含義 圍巖變形在此范圍內(nèi)是穩(wěn)定的，即傳統(tǒng)意義上的隧道 穩(wěn)定允許（相對(duì)）變形值； 此變形值應(yīng)在預(yù)留變形量以內(nèi)。這包含兩層意思： 變形值超過預(yù)留量，造成侵界，是不允許的；趕在 圍巖未收斂之前上二襯，盡管變形值未超過預(yù)留變形 量，但進(jìn)一步的變形將讓二襯承擔(dān)很大的圍巖壓力， 這不符合新奧法施工理念，也是危險(xiǎn)的。 用現(xiàn)行公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG-D70 2004）規(guī) 定的“預(yù)留變形量”做

27、為允許位移值。 位移控制標(biāo)準(zhǔn)及管理等級(jí)位移控制標(biāo)準(zhǔn)及管理等級(jí)位位 移變形完成量分析移變形完成量分析 有限元計(jì)算分析：有限元計(jì)算分析：按圍巖等級(jí)、開挖方式、 開挖步長(zhǎng)、隧道高寬比、隧道埋深等不同 工況進(jìn)行有限元模擬計(jì)算，分析測(cè)點(diǎn)拱頂 下沉變形完成量與距掌子面距離的關(guān)系 測(cè)點(diǎn)至掌測(cè)點(diǎn)至掌 子面距離子面距離 0.5B1B2B3B4B5B6B 變形完成 量（%） 20-5035-7553-9468-9979-10089-100100 中 值 （%） 355574849095/ 位移變形完成量分析位移變形完成量分析有限元有限元 圍巖條件越好，其變形速率越快，穩(wěn)定越快，即圍巖條件 好壞是影響其變形速率的最

28、關(guān)鍵因素； 開挖方式對(duì)隧道圍巖總體變形影響不大； 隧道越寬扁，其圍巖變形歷時(shí)越長(zhǎng)，變形速率越慢； 埋深越淺，變形速率越快，所以，淺埋隧道是監(jiān)控量測(cè)的 重點(diǎn)； 圍巖初期變形速率快，隨著時(shí)間的推移趨緩，因此，如后 期監(jiān)測(cè)到變形速率加快，是反常現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)采取措施抑 制變形。 位移變形完成量分析位移變形完成量分析實(shí)測(cè)實(shí)測(cè) 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 測(cè)點(diǎn)至掌子面測(cè)點(diǎn)至掌子面 距離距離 變形完成量（變形完成量（%） 最大值最小值平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差 拱頂下沉 1B78.6 1.1 29.9 22.1 2B100.0 7.9 52.1 24.3 3B100.0 23.4 71.9 21.1 周邊收斂 1B72.4 11

29、.5 36.9 19.5 2B94.1 53.5 77.7 14.6 3B99.2 59.0 85.5 11.8 地表沉降 1B94.6 21.5 63.5 22.2 2B98.7 58.9 84.4 13.7 3B100.0 85.2 94.0 5.8 總 體 1B94.61.143.4/ 2B100.07.971.4/ 3B100.023.483.9/ 位移變形完成量分析位移變形完成量分析實(shí)測(cè)實(shí)測(cè) 距掌子面距離超過3B，圍巖基本穩(wěn)定； 受圍巖條件、支護(hù)條件、施工進(jìn)度、外部因素等作用，圍巖變形的速 率差別很大，各監(jiān)測(cè)斷面穩(wěn)定時(shí)與掌子面距離差別較大； 與有限元理論計(jì)算結(jié)果相比，圍巖收斂時(shí)與掌子

30、面距離實(shí)測(cè)結(jié)果更小； 相對(duì)拱頂沉降和周邊收斂項(xiàng)目，地表沉降監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)規(guī)律性更強(qiáng)一 些，這主要是因?yàn)榈乇沓两涤^測(cè)幾乎不受施工影響之故，而且與可以 在開挖斷面未通過監(jiān)測(cè)斷面時(shí)即可獲得初始值有關(guān)； 從總體平均上看，實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算值很接近。 理想狀態(tài)下，設(shè)計(jì)預(yù)留變形量剛好等于設(shè)計(jì)支護(hù)條件下圍巖的變形U， 則開挖過程中，當(dāng)監(jiān)測(cè)斷面距掌子面1B時(shí)完成0.5U變形，總量變形 超過0.5U則意味著不安全，類似地，距離2B時(shí)不宜超過0.75U；距離 3B時(shí)不宜超過0.85U；（46）B時(shí)，不宜超過U。 位移控制標(biāo)準(zhǔn)及管理等級(jí)位移控制標(biāo)準(zhǔn)及管理等級(jí) 與掌子面距離與掌子面距離1B2B3B（4-6）B 變形

31、控制，50%U75%U85%U100%U 管理管理 等級(jí)等級(jí) 變形速率變形速率 (mm/d) 監(jiān)測(cè)及施工措施監(jiān)測(cè)及施工措施 備注備注 3mm 正常監(jiān)測(cè)與施工 含變形速率 減小情況 （310） mm 加密監(jiān)測(cè)，及時(shí)反 饋，加強(qiáng)支護(hù)加密監(jiān)測(cè)頻 率按表2-2-2 執(zhí)行10mm 加密監(jiān)測(cè)，及時(shí)反 饋，采取特殊措施 加固 3mm做為穩(wěn)定評(píng)判理由 隧道位移變形監(jiān)測(cè)不確定度為2.64mm； 工程實(shí)踐中，變形速率在3mm以內(nèi)，未 見坍塌事故。 10mm/d為采取特殊措施的臨界 值理由 監(jiān)測(cè)斷面監(jiān)測(cè)斷面 時(shí)間時(shí)間 YK148+219ZK148+193 累計(jì)變形（mm） 變形速率（mm/d） 累計(jì)變形（mm） 變

32、形速率（mm/d） 4月6日0/34.34 -0.66 4月7日3.513.5136.22 1.88 4月8日6.412.9035.42 -0.80 4月9日17.1110.7033.42 -2.00 搖前隧道 曹源隧道YK244+655臨界破壞水平收斂值 時(shí)間時(shí)間累計(jì)變形（累計(jì)變形（mm）變形速率（變形速率（mm/d）備注備注 5月9日1.91 0.73 5月10日4.03 2.12 5月12日23.73 9.85 5月13日32.68 8.95 設(shè)置斜鋼支撐 5月14日42.93 10.25 再添加斜鋼支撐 5月15日52.50 9.57 5月16日54.53 2.03 時(shí)間時(shí)間 累計(jì)變形

33、累計(jì)變形(mm) 變形速率變形速率 (mm/d) 變形加速度變形加速度 (mm/d2) 備注備注 2007.4.10 116.471.92-3.90 正常 4.11 118.592.120.20 正常 4.12 171.6153.0250.90 異常，特殊處 理加固 4.13 245.4573.8420.82 加密監(jiān)測(cè)，繼 續(xù)加固 4.14 257.3911.94-61.90 未防住，塌方 內(nèi)力控制標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)力控制標(biāo)準(zhǔn) 鋼支撐和錨桿軸力應(yīng)小于各自材料的容許應(yīng)力；圍巖、噴層、二 襯及其之間的內(nèi)力，可按公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D70- 2004 ）第9.2.4規(guī)定的安全系數(shù)進(jìn)行判定。 爆破振動(dòng)控制標(biāo)

34、準(zhǔn)爆破振動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn) 序號(hào)序號(hào)保護(hù)對(duì)象類別保護(hù)對(duì)象類別 安全允許振速安全允許振速(cm/s) 10Hz10 Hz50Hz50Hz100Hz 1 土窯洞、土坯房、毛石房 屋a 0.51.00.71.21.11.5 2 一般磚房、非抗震的大型 砌塊建筑物a 2.02.52.32.82.73.0 3鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋a3.04.03.54.54.25.0 4一般古建筑與古跡b0.10.30.20.40.30.5 5水工隧道c715 6交通隧道c1020 7礦山巷道c1530 8 水電站及發(fā)電廠中心控制 室設(shè)備 0.5 9 新澆大體積混凝土d： 齡期：初凝3 d 齡期：3 d7 d 齡期：7 d28 d

35、 2.03.0 3.07.0 7.012 注1：表列頻率為主振頻率，系指最大振幅所對(duì)應(yīng)波的頻率。 注2：頻率范圍可根據(jù)類似工程或現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)波形選取。選取頻率時(shí)亦可參考下列數(shù)據(jù)：硐室爆破20 Hz；深孔爆破10 Hz60 Hz；淺孔爆 破40 Hz100 Hz。 a 選取建筑物安全允許振速時(shí)，應(yīng)綜合考慮建筑物的重要性、建筑質(zhì)量、新舊程度、自振頻率、地基條件等因素。 b 省級(jí)以上(含省級(jí))重點(diǎn)保持古建筑與古跡的安全允許振速，應(yīng)經(jīng)專家論證選取，并報(bào)相應(yīng)文物管理部門批準(zhǔn)。 c 選取隧道、巷道安全允許振速時(shí)，應(yīng)綜合考慮構(gòu)筑物的重要性、圍巖狀況、斷面大小、深埋大小、爆源方向、地震振動(dòng)頻率等因素。 d 非擋水

36、新澆大體積混凝土的安全允許振速，可按本表給出的上限值選取。 地表沉降控制標(biāo)準(zhǔn)地表沉降控制標(biāo)準(zhǔn) 隧道環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)隧道環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn) 指指 標(biāo)標(biāo)評(píng)判依據(jù)評(píng)判依據(jù)允許值允許值 CO濃度 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 042-94） 公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ026.1-1999） 施工隧道：30mg/m3，特殊100 mg/m3，但不得超過30min； 運(yùn)營(yíng)隧道：工作24ppm，正常運(yùn)營(yíng) 150ppm，事故（15min）250ppm。 粉塵濃度公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 042-94） 含10%以上游離SiO2，每立方米空 氣粉塵濃度2mg； 含10%以上游離SiO2，每立方米空 氣粉塵濃度4mg。 瓦斯?jié)舛?公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 042-94） 煤礦安全規(guī)程（2007） 0.5%，特殊按煤礦安全規(guī)程 辦理。 風(fēng)速