浅谈隧道监控量测方法及应用讲解.docx

浅谈隧道监控量测方法及应用 王凯 （中建南北高速公路项目第二项目经理部） 内容摘要：本文阐述了监控量测的概念并介绍了监控量测的方法及在T2隧道中的应用。 关键词 ： 监控量测 隧道 应用 一、工程概况 阿尔及利亚南北高速53km公路项目T1、T2隧道为分离式双线隧道，双向六车道，总长4.8公里，为目前阿尔及利亚最长，体量最大的公路隧道。其中 T2隧道北起布利达希法镇，南至梅地亚哈姆达尼亚镇，是南北高速全线的重难点、控制性工程。其穿越的西法峡谷，是阿尔及利亚国家森林地质公园核心保护区，内有无尾猴、橡树等珍稀动植物，环境保护工作面临着巨大考验，稍有不慎将给承包单位带来恶劣的社会影响和经济损失。 T2隧道左线长2414m，南口段施工长度1700m，其中明洞长25m；右线长2432m，南口段施工长度1700m，其中明洞长22m。隧道南口位于半径为1100m的曲线上，曲线段长度约733m，北口位于半径为1550的曲线上，曲线段长度约1014米，隧道内直线段长度675m；纵断面设计为单向横坡，i=2.5%，隧道纵坡i=0.797%；路线轴线最低点高程为344.93m，最高点高程为763.76m，隧道最大埋深407.76m。隧道出口端线间距32.6m；正洞采用圆拱直墙式衬砌；根据设计断面，隧道洞高8.15m，洞宽13.5m，等价圆直径约12.40m，最大开挖净空面积172.9㎡，最小开挖净空面积126.32㎡，平均开挖净空面积149.28㎡，属于超大断面隧道。 图1 T2隧道横断面几何关系图 二、隧道工程的监控量测 监控量测是新奥法 ( NATM) 的灵魂 。新奥法认为围岩不仅是荷载的来源,而且有一定的自承载能力,它的力学基础是支护变形和支护反力曲线,从该曲线上我们可以看到两种情况:1、随着变形的增加,支护反力在不断的减小,当达到某种程度时,变形不再发生, 支护反力亦不再变化; 2、随着变形的增加,支护反力随之减小,当达到某一程度后, 变形继续发展,支护反力开始持续增大。因此新奥法以喷射混凝土和锚杆为主要支护手段,这种柔性支护在地下洞室开挖后立即施作,然后在其强度形成过程中与围岩共同变形,进而在支护能够提供一定的支护反力的同时改善、提高并充分发挥了围岩的自承载能力。以往习惯上人们试图在隧道施工之前通过对钻探所取得的地质资料分析并进行各种简化,建立某种计算模型,然后通过解析法或数值法评价围岩的稳定性并确定出最优的开挖支护方案。然而由于地质情况变化极其复杂, 任何预设计都不能合理的符合开挖后的围岩实际情况,即使目前广泛使用的 CAM(计算机模拟仿真分析)技术也无法全面的反映各种因素对结构的影响。监控量测则通过对岩层产状、岩体节理裂隙发育情况、岩石的物理力学特征、地下水作用 、应力历史和时间等各种因素在初级支护上综合作用结果 ——位移和围岩稳定性进行观察、量测分析,科学的判断各种支护参数的合理性、支护的施作质量并提供施作二次衬砌的最佳时间。 三、监控量测的项目和方法 隧道监控量测的主要目的在于了解围岩的稳定性和支护的工作状况。在施工过程中能够监测到的主要信息有:掌子面的地质和支护表面状况、周边位移、拱顶下沉、地表位移、深空位移、围岩压力及围岩与支护间的接触压力、锚杆应力及抗拔力、支护衬砌内力、开挖变形监测、超前地质状况等。根据施工时效性要求 ,T2隧道日常监控量测上主要选择了地表位移、深孔位移、开挖变形监测等三项进行监测,见表1 表1 监控量测项目和方法 项目 方法和工具 量测测点；断面布置 量测间隔时间 地表位移 用精密全站仪对测点的高程进行量测，计算其高程的变化量。 按设计要求，共布设9个监测点。 施工前48小时，开挖后24小时 深孔位移 在设计位置钻孔，孔深20米，埋设监测管，监测管底部4.5米用水泥砂浆固结，4.5米以上用细砂填充，然后将管口用混凝土固结。用探头测量每0.5米处的变形值。 按设计位置布孔3个深孔位移监测点 1、洞口开挖期间：3天/1次 2、进洞至进洞100米：1天/1次 3、进洞100米至施工180天：3天/1次 4、进洞180天至360天：7天/1次 5、进洞360天后：1月/1次 开挖变形监测 在隧道内设置监测断面，在隧道拱顶拱腰处设置测点，安设隧道监测预埋件，在预埋件上面贴反射片，用精密全站仪测量反射片的三维坐标。 Ⅴ级围岩平均15米布设一个监测断面， Ⅳ级围岩平均20米布设一个监测断面， Ⅲ级围岩平均30米布设一个监测断面， Ⅱ级围岩平均50米布设一个监测断面 观测频率按表2执行 表2 开挖变形监测频率 位移速度（mm/d） 距工作面距离 频　　度 备注 5 （0～1）D 1～2次／1天 注：D为隧道宽度 1～5 （1～2）D 1次／1天 0.3～1 （2～5）D 1次／2天 0.3 5D 1次／1 周 （一）、