天心山隧道围岩量测指导书

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一、概述

天心山隧道位于赣龙铁路DK256+390~DK261+880段，全长5490米，为单线预留电气化铁路隧道。隧道穿过地段地质条件复杂，进出口属第四系残坡积砂粘土及冲洪积砂粘土夹漂石土透镜体，下为石炭系及泥盆系页岩夹泥质粉砂岩及严重风层，泥质胶结、破碎，地下水不发育。围岩分级V~II级，其中V级围岩505米，IV级围岩540米，III级围岩2745米和II级围岩1700米。因此围岩量测在该隧道中显得尤为重要。通过监测各施工阶段的围岩动态，掌握围岩的稳定状态和初期支护、衬砌可靠性程度，从而可以调整初期支护参数，确保施工的安全；确定二次衬砌和仰拱的最佳施作时间；对原设计和施工的合理性提供反馈信息，决策隧道施工方案。

二、本作业指导书特点

1、监测方法较简便，易于操作掌握，对围岩变化针对性强。

2、对本隧道的施工条件，制定的量测计划切实可行。做到了使量测作业的经费尽量节省，测试费用低廉。

3、围岩量测作业标准规范，能够为围岩稳定性和支护衬砌提供可靠性的信息。

4、量测结果直观，测试数据可靠。

三、适用范围

本指导书适用范围广，可适用于我标段的所有隧道的围

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岩量测作业。

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四、围岩量测作业主要内容和方法

围岩监控量测工作紧跟开挖、支护进行作业，按设计要求布点和监测，并根据现场情况及时进行调整或增加量测的项目和内容，分析量测数据及时分析处理，与理论和经验方法相结合，将结果反馈到施工中，了解围岩稳定状态和支护、衬砌的可靠程度，为工程提供安全信息，直接为施工决策服务。围岩量测安排合理的作业和工序。下图为监控量测工艺流程。

监控量测流程图

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1、量测项目的选择

根据本隧道施工需要，围岩量测项目确定为必测项目和选测项目。

必测项目是施工管理中所必须进行和量测项目。围岩变形是围岩力学形态变化最直观的表现，围岩的坍塌和支护系统的破坏都是变形发展到一定限度的必然结果。变形量测具有量测结果直观、测试数据可靠，量测仪表长期稳定性好，抗外界干扰好。地表下沉量测可量测到隧道开挖过程中围岩变形的全过程。所以选择以下项目做为必测项目：

1）洞内外观察

2）净空水平收敛量测。

3）拱顶下沉量测。

本着技术上简单，经济上低廉，花少量的费用，达到根据围岩性质，隧道埋置深度，开挖方法和必检项目观测反馈的信息在施工中选取地表下沉量测等其它项目，本指导书里不作详述。

2、量测仪器

隧道周边收敛仪选用重锤式，拱顶下沉量测采用水平仪，塔尺和挂钩钢尺。详见下表

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围岩测试仪器表

3、洞内外地质和支护状态的观察

在隧道施工过程中不间断的进行洞内外观察，洞内观察分开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。开挖面观察在每次开挖后进行一次，观察中发现围岩条件恶化时，应立即采取相应处理措施；观察后及时绘制开挖工作面地质素描图，并填写开挖工作面地质状态记录。

对已施工地段的观察每天至少进行一次，主要观察喷射砼、锚杆和钢架等初期支护的工作状态。

洞外观察重点放在洞口段和洞身埋置深度较浅地段，主要是地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定、地表水渗透的观察。

4、收敛量测和拱顶下沉量测

隧道监控量测主要是了解围岩的稳定状态和支护的可靠程度，从而为施工决策服务，收敛量测和拱顶下沉量测是判断围岩是否稳定的两个最重要标志。

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1）收敛量测和拱顶下沉量测频率：

净空变形量测断面的间距，根据围岩类别，隧道断面尺寸，埋置深度和设计情况确定，一般宜为10~50米，在II、III级围岩中可不设测点。拱顶下沉量测与净空水平收敛量测应布置在同一断面进行，并用相同的量测频率。详见下表。

围岩量测频率表

2）测点布置

周边收敛位移量以水平收敛量测为主。净空水平收敛量测线的布置根据施工方法，地质条件，量测断面所在位置等条件确定。在地质条件良好，采用全断面方法开挖时，可设一条水平线，当采用台阶法开挖时，可在拱腰和边墙部位各设一条水平测线。拱顶下沉量的位置在每一断面宜布1~3点。如果地质条件复杂，下沉量大时，同时量测拱腰下沉及基底隆起量。测点的安装能保证在开挖后12小时（最迟不超过24小时）内和在下一循环开挖前测到初次读数。因测点距开挖面较近，易被开挖施工时破坏，所以监控量测测点埋设牢固可靠，易于寻找，并妥善保护，拱顶下沉量测后视点必须

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埋设在稳定岩面上，并和水准点建立联系。量测断面和测点数量如下表所示：

必测项目量测断面间距和测点数量

3）测设方法

隧道净空收敛值采用收敛计量测，施测步骤如下： ① 先在隧道周边围岩表面凿一定数量孔径为40~50mm、深为200mm的孔，在孔内填塞水泥砂浆后插入测杆做为今后量测的基准点，设置时应尽量使两测杆轴线在连线平行线的方向上

②将百分表架和钢尺分别用销子连接到两测杆端头上，安装好收敛计。

③挂上重锤记下百分表读数，然后将重锤提起，重复测试3次，取其平均值作为初始观测值R0。

④经过一个量测频率后，重复上述步骤测其观测值，并取其平均值Rt。则该段时间内隧道的收敛值为：

Ut=Rt-R0

当温度变化大时，应对百分表读数进行温度修正。即

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R=R′+αL（t0-t）

式中R ——修正后的百分表读数

R′——百分读数

t0 ——初始

读数时的温度

t ——再次读数时的温度

L ——量测基线长度

α——钢尺的线膨胀系数，这里取α=1.2×10-5

当收敛值较大时，钢尺须另换一个孔位（百分表读数大于钢尺孔距）时，为了消除钻孔间距的误差，在换孔前要先测读数一次，计算出收敛值u，换孔后立即再测一次，作为以后计算收敛值时新的初始读数R0，经过一定时间后，再记录百分表读数，取其平均值为R1，则这段时间内的隧道收敛值Ut为：

Ut=U+Rt-R0

拱顶下沉量是在洞内拱顶布点，采用精密水准仪配合拱顶位移计，根据洞内设置的稳固水准点进行测试，也可用收敛计测出的拱顶收敛值计算其垂直位移值。

五、量测数据整理

每次量测后的当天，及时对数据进行整理，填写量测记录表。根据现场量测数据绘制净空水平收敛。拱顶下沉时态曲线，净空水平收敛，拱顶下沉与开挖工作面距离的关系图。

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发现数据异常时，视具体情况及时采取加厚喷层、加密或加长锚杆、增加钢架等加固措施。

现场量测获得的原始数据，受外界环境的影响，量测仪器本身存在误差，需经一定的方法处理后才能应用。通常采用回归分析法，从而找出时间与位移两个变量之间相关关系的函数关系式，用这个函数关系式所绘出的位移时态曲线能代表位移测试数据的散点分布，并推求出位移的极限值，从而预测可能出现的最大值和变化速度。经过这样的数据处理与必要的计算和判断后，才能进行下一阶段的施工预测。

回归方程可采用下列函数

对数函数 U=A+Bln( t +1)

指数函数 U=Ae-B/t

双曲线函数 U=T/(A+BT)

式中 U——变形值（mm）；

A，B——回归系数；

t——量测时间（d）；

t0——测点初读数时距开挖时的时间（d）；

T——量测时距开挖时的时间（d）。

量测数据的整理采用微机管理，并做回归分析。

根据量测结果和回归分析按下列要求进行隧道稳定性

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