监控量测。
新奥法要求进行监控量测,及时掌握施工中围岩与支护受力、变形稳定的动态信息,并据此相应调整施工顺序,确定合理的支护参数和施工方法等,为加强支护安全、及时进行复合衬砌提供依据。
根据现场实际情况,对洞口段、浅埋偏压、围岩破碎段,增加监控量测断面。
量测项目。1)必测项目。
a地质和支护状况观察;
b周边位移和拱顶下沉;
c地表沉降。
2)选测项目。
a、围岩压力及两层支护间压力;
b、钢拱架支撑内力;
c、锚杆抗拔力;
d、喷射砼应力及二衬。
量测断面布置。
按设计要求的间距进行布置,按10m一个测点。水平净空收敛、拱顶下沉、和锚杆轴力量测设在同一断面。
量测频率表一。
爆破开挖后应立即进行工程地质与水文地质状况的观察和记录,并进行地质描述。地质变化处和重要地段,拍摄**记载,初期支护完成后应进行喷层表面的观察和记录并进行裂缝描述。
a.负责人:专业技术人员。
b.观察内容:围岩变化,地下水变化,支护结构外观,地表是否发生变化等。岩性、结构面产状及支护裂缝观察和描述,地质罗盘等。
c.方法:目测并做好记录,重大变化记录于工程日记中。
d.频率:每次爆破后及支护后。
隧道开挖后应及时进行围岩、初期支护的周边位移量测,安设锚杆后,应进行锚杆抗拔力试验。测点应布设在距开挖面2m的范围,保证爆破后24h内或下一次爆破前测读初次读数。
洞室初期支护位移监测主要包括拱顶下沉,水平收敛的监测拱顶下沉量测采用精密水准仪进行量测,洞室收敛采用数显收敛计进行量测。监测断面布置图如下:
a.负责人:专职量测工程师。
b.使用仪器:收敛仪。
c.测试断面及测点埋设。
测点在复喷混凝土终凝后一小时内尽快埋设,保证能及时收集初始数据。
d.方法:对上图中的每对测点进行量测,每对测点间的测试长度与初始长度之差为变化值,该变化值与初始长度之比为相对收敛,据此可以计算收敛变化速度及加速度,来判断围岩的稳定性。
e.量测频率:按表7.4.6-1量测频率执行。
f.数据处理:根据现场量测数据绘制位移--时间曲线。
当曲线趋于平缓时,进行回归分析,推算最终位移值和掌握位移变化规律及其增减趋向,当曲线反常时,也即位移一时间曲线出现反弯点,表明围岩和支护已不稳定,严密监视,加强支护,必要时立即停止开挖,采取有效措施处理。采用回归分析时按下式:
u=a×ig(1+t), u=a+b/ig(1+t)
式中a、b-回归常数,t-初读数后时间,u-位移(mm)
隧道周边任意点的实测相对位移值或回归分析推算的最终位移值均应小于规定值,当位移速度无明显下降,而此时实测相对位移值已接近规定的数值,或者支护表面已出现明显裂缝时,必须立即采取补强措施,并改变施工方法。
二次衬砌在围岩和初期支护变形基本稳定后施作。变形基本稳定符合下列条件:
1)各项测试项目的位移速率明显收敛。(2)已产生的各项位移已达预计总位移量的80%-90%。(3)周边位移速率小于0.
1~0.2mm/d,或拱顶下沉速率小于0.07~0.
15mm/d。
使用仪器:ds0.7水平仪、精密塔尺或吊钢尺观测测试断面正拱顶测点的高程变化,其下降值即为拱顶下沉量,量测精度±0.1mm,量测的后视点,必须稳固,且定期对高程进行核定。
量测断面及测点埋设:量测断面间距和收敛量测相同,每断面埋设一个测点。测点在复喷砼终凝后1小时内埋设,距工作面2m以内。
量测方法:用ds0.7水平仪。
测频:按设计图中量测频率表所规定的执行。
当地质条件变化,或测量出现异常情况,量测频度加大,必要时一小时或更短的时间量测一次,后期量测时间可加大到几个月量一次。
数据处理:与水平收敛要求相同。
位于ⅳ级围岩以下且覆盖层厚度小于26m的隧道段,进行地表沉降量测。
基准点按设计要求和规范及现场情况布设测点。对于地表沉陷点布设采用三种不同的点示方法,具体的点示方法如下图:
沉陷观测的初始数据获取:按同一水准线路同时观测两次,计算较差,其差值不超过±1.0mm取其平均值为初始值。
1)量测数据技术处理。
由熟悉量测工作的专业技术人员组成量测组,技术主管负责,及时进行量测值的计算、绘图、分析,并及时向施工技术主管报告量测结果。
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、拱顶下沉时态曲线图;净空水平收敛、拱顶下沉与开挖工作面距离的关系图。发现数据异常时,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位移的极限值,**可能出现的最大值和变化速度。经过这样处理的数据与必要的计算和判断后,才能进行下一阶段的施工**。
实际量测布置图、量测记录汇总及围岩位移-时间曲线图、经量测变更设计改变施工方法地段的反馈记录等列入竣工文件中。
监测管理基准表。
表中:u0 ——实测位移值 un——允许位移值。
un的取值,也就是监测控制标准。
根据上述监测管理基准,可选择监测频率:一般在ⅲ级管理阶段监测频率可适当放大一些;在ⅱ级管理阶段则应注意加密监测次数;在ⅰ级管理阶则应密切关注,加强监测,监测频率可达到1~2次/天或更多。
在取得监测数据后,要及时进行整理,绘制位移或应力的时态变化曲线图,即时态散点图,如图所示。
时态散点示意图。
在取得足够的数据后,还应根据散点图的数据分布状况,选择合适的函数,对监测结果进行回归分析,以**该测点可能出现的最大位移值或应力值,**结构和建筑物的安全状况,采用的回归函数有:
u= alg(1+t)+b
u=t/(a+ bt)
u=ae-b/t
u=a(e-bt-e-bt0)
u=a{〔1/(1+bt0)〕2-〔1/(1+bt)〕2}
u=alg〔(b+t)/(b+t0)〕
式中:u ——变形值(或应力值)
a、b ——回归系数、 t ——测点的观测时间(d)
为确保监测结果的质量,加快信息反馈速度,全部监测数据均由计算机管理,每次监测必须有结果,及时上报监测**表,并按期向施工监理、设计单位提交监测月报,并附上相对应的测点位移或应力时态曲线图,对当月的施工情况进行评价并提出施工建议。监测反馈程序见下图:
安全。n 不安全。
n2)根据测量结果和回归分析按下列要求进行隧道稳定性综合判断:
a.实测最大位移或回归**最大位移值不应大于《公路隧道施工技术规范》(jtj042—94)。
b.根据位移变化速度判别:
净空变化速度持续大于1.0mm/d时,围岩处于急剧变形状态,应加强初期支护系统;
净空变化速度小于0.2mm/d时,围岩达到基本稳定。
在浅埋特别是特浅埋地段,以及膨胀性围岩等情况下,应采用其它指标判别。
c.根据位移时态曲线的形态来判别:
当围岩位移速率保持不断下降时(du2/ dt2 <0),围岩趋于稳定状态;
当围岩位移速率保持不变时(du2/ dt2二0),围岩不稳定,应加强支护;
当围岩位移速率不断上升时(du2/ dt2>0),围岩进入危险状态,必须立即停止掘进,加强支护。
为了保证监测数据的真实性、可靠性及连续性,保证监测质量特制定以下各项措施:
1)每次量测前对使用的各类仪器、仪表进行检查,,发现问题及时处理或更换,确保其良好的使用状态和量测的精确度。
2)经常检查各类测点是否松动或被破坏,确定测点状态的良好。发现问题及时进行测点恢复或重新设置。
3)监测任务开始前,针对现场的布置和监测的频率、周期,合理安排量测的时间和点位。
4)量测资料实行严格的检查、复核制,对怀疑数据及时复测,不放过任何一个可能的人为差错。
5)每次测试都在现场做好记录和粗略计算,确保数据反馈的及时性,保证施工的安全。
6)每次量测结束后,及时将资料填入有关图表,使能了解数据反映的变化规律,便于各断面和不同量测手段之间的对比。
7)监测结果保证在量测结束后两个小时后提出,及时向有关部门提供固定报表和报告。
8)阶段性监测报告实行总工审定制,每次监测整理的成果及上报监测**表由监测队长审核。
9)不定期组织监测人员学习,确保监测工作的高质量完成 。
隧道监控量测方案
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