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20隧道施工测量施工工艺手册隧道正洞地表控制测量、横洞及正洞洞口定位、洞内引线控制测量、洞内开挖、支护、衬砌及其它附属和临时工程的施工放样测量、竣工测量等。14.1测量14.1.2隧道施工测量洞内施工测量包括洞内中线测量和洞内高程测量两部分。这两部分是根据洞内控制测量所布设导线点和永久中线点来对隧道的施工进行具体指导。14.1.2.1洞内中线测量洞内中线测量是在洞内导线测量的基础上利用局精测队所测设的洞内导线点及其中线点拨正关系，随着在隧道开挖到一定距离在隧道中线上布设临时中线点。临时中线点布设完毕后，利用已知坐标的导线点和中线点拨正关系，采用全站仪对布设好的中线点进行坐标检查。用检查完毕的中线点来指导施工。14.1.2.2洞内高程测量洞内高程测量利用布设在洞口的水准基点和洞内永久水准点来控制隧道的开挖高度。隧道施工过程中施工用水准点每5070m布设一个，随着施工用水准点的延伸到250300m左右在隧道右侧边墙上埋设永久水准点。采用自动安平水准仪对洞外高程点和洞内永久水准点进行往返测量。在隧道开挖到1000m、2000m和隧道接近贯通时(2800m)对洞内永久水准点洞口水准点及设计原交水准点DBM53、JBM-1、JBM-2进行联测，以确保隧道顺利贯通。测量完毕后根据测站的数目将闭合差按照距离分配到各水平点上。洞内施工测量必须在洞内施工中线确立的情况下进行。洞内中线点分为永久中线点和临时中线点，永久中线点由洞内导线点测设，可用于临时中线点的加密和指导激光导线仪的安装；临时中线点则在永久导线点间加密，临时中线点的个数视施工需要而定。临时中线点设定后，还要测定其高程，用于标定开挖断面轮廓线和测绘开挖面形成后的断面，测绘开挖面形成后的断面可采用断面自动测绘仪测绘。用于衬砌立模的中线点，在施工前必须复核中线和高程，其点位横向较差应5mm，超限时应从相邻点位检测至合限点位，再重新定正中线点位。再此基础上，测设横断面的十字线方向，在断面上要标出拱顶、起拱线和边墙底的高程位置，立模后还要进行检查与校正。14.1.3长大隧道施工控制测量应注意问题1、对于任何工程，特别是长大隧道在开工之初就应该和其他施工单位进行施工前的交流，以防止出现技术问题。2、对于任何工程，特别是长大隧道在开工之初就应该进行地表贯通测量。3、对于特长隧道进洞导线尽量长，以保证精度。4、如果隧道设有横洞或者平行导坑有几个掌子面，相邻掌子面贯通之后，要立即进行贯通测量以便对未贯通的掌子面中线进行调整，减少测量事故的发生。5、关于洞内导线点的埋设一定要有所区别：同一组导线点间距控制在2030cm,设置时同一组导线点时，一导线点设在中线点上用16钢筋桩另一导线点用22钢筋桩（中线点在靠河侧）。使用时应把两个桩都找出，明确中线点位置后方可使用，在吊后视点时，应对相互点位之间的位置可利用距离及角度进行检核。以免出现用错点导致测量事故发生。6、使用激光导向仪指导开挖时对激光导向仪要经常进行检查，谨防出现激光导向仪因爆破震动引起偏移导致隧道打偏、打高或打低等出现不应出现的测量事故。7、“ 勤能补拙”应是测量人员按牢记的格言，无论搞什么工程都应做到及时复测及时检查，这样就能够检查出问题，把测量事故消灭在萌芽中。14.1.4断面测量14.1.4.2莱卡TCRM1105 plus使用说明注意：在未明确清楚各条命令其功用之前，严禁私自改变仪器设置。即当屏幕上出现CONT字样时，请勿确认所做的修改。1、关机及仪器整平（1）开机“ON”；关机“ON”+ “”同时按下，然后再确认按F6“OFF”。（2）仪器整平 先按“ ”再按“SHIFT+”即可打开激光对中器，和显示电子水平器，精确调平后，按F1“CONT”确认整平完毕，再按“OK”方可退出。（3）如需激光指向可在调平完毕后，按F6“REDL+”。注：夜光开关为F2“DISP+”2、常规测量（1）常规测量的显示界面已设置完毕，开机后，即可显示。（2）水平角设置 使仪器置于盘左位置，盘左即竖直微动螺旋处于左侧。然后按F5“SETHZ”，可输入方位角或直接按“HZ=0”即可后视置零。（3）测距模式“IR”为带棱镜测距，“RL”为无棱镜测距模式，该项显示于屏幕的右侧状态栏，如需修改，先按“FNC”，选择第3项“END PROGRAM SELECTION”测距模式设置，进入界面后，在“TARGET TYP”栏作出选择修改即可，最后按“CONT”确认。（4）测距 在常规测量界面，直接按F2“DIST”，“HORIZ，DIST”为平距“ELEV，DIFF”为高差。3、断面测量（1）在进行断面测量前应先后视并进行水平角设置，最好设为方位角，本隧道前进方位角为00000。如有改动，再另行通知。（2）在开机界面按“PROG”键，然后选择第8项，进入下一界面后，即可进行断面测量操作。 具体步骤如下所述：a 第一项“intersection calculate V2.0”输入交点及交点坐标，按“INPUT”进入输入模式，此时，屏幕上显示出“JD NAME ：K67796”按回车键两次再按“OK”即可完成此项操作。b第二项 “Setup V2.0”测站设置 Imprt进入输入模式，F6切换字母与数字输入模式，CE清除输入，屏幕上所需输入的各项分别为：测站名 X坐标 Y坐标 高程（可大概输入，如900）仪高（无实际意义，分析时需重新定位。输入完毕按“OK”及“CONT”确认输入。c第三项“Profiler Surveying V2.0”用“+”“-”号调整步长，一般设为0.5m，设好后按F1“START”开始，测量过程中，注意有移动的物体挡住激光，数据采集完毕后，按“SHIFT”再按F6结束。在仪器搬动前必须后视一水平点，测出仪高并作好记录。如在实际操作中，遇有未说明之处，请勿在没有说明书的情况下进行操作。14.1.4测量仪器使用与保管14.2监控量测监控量测是对围岩动态监控的重要手段，是新奥法的重要组成部分，是为了正确掌握隧道施工中的围岩和支护动态，了解围岩和支护的应力、应变及其发展趋势，从而及时采取措施，调整支护参数，保证施工安全和结构稳定。监控量测注意事项1、现场监控量测应按量测计划认真组织实施，并与其它施工环节紧密配合，不得中断工作。2、检查仪表设备是否完好，发现问题及时检修或更换。3、预埋测点应牢固可靠，易于识别并妥善保护。测试前应检查测点是否松动损坏，确认测点状态完好方可进行测试工作。4、按各项目量测的操作规程安装好仪器、仪表。每一测点必须测读三次，三次读数相差不大时，取平均值作为观测值，若读数相差过大时，应检查仪器安装是否正确，测点是否松动，当确认无误时再进行测试。 5、每次测试都要做好记录，并记录环境温度、掘进里程以及施工情况等，并保持原始记录的准确性。6、现场测试结束后，初步整理并计算绘图，及时向施工负责人汇报洞内围岩及支护稳定状态。当量测结果出现危险信息时，应立即向施工负责人报告，并协助施工负责人进行紧急处理。14.2.2监测项目公路山岭隧道的监控量测一般根据隧道的规模，隧道埋深、洞室跨度、地质条件、支护类型及参数和开挖方式设置监测项目。我公司将根据上述条件和设计要求选择监测项目，制定监测计划。量测项目分必测项目和选测项目。必测项目是为保证隧道围岩稳定和反映设计、施工状态而进行的日常量测，一般情况下均应进行量测。选测项目是为未开挖地段的设计、未来施工计划的确定，在专为设计和科研目的而开辟的隧道试验段或试验洞内进行的项目。（1）必测项目为：a）地质和支护状态观察；b）周边位移；c）拱顶下沉；（2）选测项目为：a）地表下沉；b）围岩内部位移；c）锚杆轴力；d）锚杆拉拔。e）围岩压力；f）支护衬砌应力；g）钢架内力及拱架反力；h）围岩弹性波速。1、地质和支护状态观察开挖工作面的观察，在每个开挖面进行，特别是在软弱围岩条件下开挖后应立即进行地质调查，绘出地质素描图。若遇特殊不稳定情况时，派专人进行不间断的观察。（1）工作面工程地质和水文地质情况观察和描述；包括岩石名称、岩层产状、风化变质情况、断层、层理、节理等结构面的分布、走向、产状及频率；有无偏压或膨胀地压；工作面及毛洞自稳状况；岩石单轴抗压强度；地下水情况及影响等内容，以表格或素描形式记录。（2）工作面附近初期支护状态观察和已成洞的支护效果观察包括锚杆锚固效果，喷层开裂部位，宽度、长度及深度，模筑混凝土的整体性、防水效果等，以表格或素描形式记录。2、周边位移量测周边收敛直接反映围岩与支护的动态。是判断围岩与支护的稳定性的主要依据，是现场量测的主要内容。（1）测试断面间距围岩类别量测断面间距（米）根据实际情况定硬70100407020405-20（2）量测频率变形速度（mm）量测断面距开挖工作面的距离量测频率>1001 D12次/日10512 D1次/日512-5 D1次/2日<15D1次/周D：隧道半径（3）净空量测测线测杆的埋设，在待测围岩表面部位用风钻或其它方式凿一孔径为4050mm深的孔，在孔中填入水泥砂浆后插入测杆，上好保护帽，最好采用早强速凝水泥砂浆，硬化后即可进行量测。埋设时使两个测杆的轴线尽量在同一水平线上，并尽量靠近掌子面安设：“一要快，二要近”。一快要求在开挖爆破后24小时内与下一循环爆破前完成全部埋设并读取初读数。近是要尽量靠近开挖掌子面，要求不超过2米。将净空变位仪装好，初次量测（测始读数）时在钢尺上选择一个适当的孔位，将钢尺套在钢尺支架固定螺杆上，孔位应选择钢尺张紧时滑块能与百分表顶端接触且读数在025mm的范围内，拧紧钢尺压紧螺帽并记下钢尺孔位读数，挂上重锤，记下百分数,然后将重锤提起重复测试3次，取平均值作为初始观测值R0。Un=Rn-R0 Un -第n次量测时的净空变化值； Rn -第n次量测时的净空变化值；R0-初始观测值；当百分数大于250010-2mm时，钢尺需另换一个孔位与尺架联接，为了消除钻孔间距的误差，换孔前后应各测一次。以后计算净空变化时即以后一次表读数为基准再加上换孔时的净空变化值。即：Uk=Rk+ Un R0 Uk -第k次量测时的净空变化值；Un -第n次量测时的净空变化值；Rk -第k次量测时的观测值；R0-第n次量测时的后一次读数；当量测间隔中变形比较大时，换孔前不能同时测读时应按下式计算：Uk=Rk RU +A0 AkA0-钢尺初始孔位读数；Ak -第次量测时孔位读数；读数的温度修正：Rnt=（20-tn）LRnt-第n次量测时的温度修正；tn-第n次量测时的温度修正；L -钢尺长度；-钢尺膨胀系数；（1.2510-6）4、拱顶下沉拱顶下沉量测是通过拱顶绝对下沉量来了解拱顶围岩变形状态，判断围岩的稳定性，拱顶下沉量测断面间距、量测频率与收敛量测相同。拱顶下沉测点，一般布置在拱顶中和两侧拱腰，每断面布置三点，当有通风管或其它障碍时，可适当移动位置。量测时间应延续到拱顶下沉稳定后。允许最大拱顶下沉值（cm）覆盖层厚度（m）硬 岩塑性地层10151225500以上612240下沉量计算：Un= A0 （A基R后+R前）Un -第n次量测下沉量；A0-测点初始标高；R后-第n次量测后视读数；R前-第n次量测前视读数；5、地表下沉量测地表下沉量测是为了了解地面下沉范围、量值；地面及地中下沉随工作面推进的规律；地面及地中下沉稳定的时间。地表下沉横向布置间距25米，隧道中线附近密些，远离中线处疏些。测点埋设：挖长、宽、高均为200mm的坑，然后放入沉陷测点。测点一般采用2030mm，长200300mm半圆头钢筋制成，测点四周用混凝土填实。在开挖影响范围外设置水平基点23个。地表下沉量测对浅埋偏压隧道尤为重要，根据地表下沉量及其分布规律可以判断洞周围岩的稳定性，制定防止地表下沉的施工措施。下沉量计算：Un= A0 （A基+R后R前）符号同前。6、围岩内部位移和锚杆轴力量测围岩内部位移量测主要是了解隧道围岩的径向位移分布和松驰区域范围，获得决定锚杆长度的判断资料。根据围岩条件和工程重要程度，每断面设置25个测点，见图。量测点位置及仪器布置图和声波法测孔布置图E1E3E5E7E4H1E2E6H2H3GTE7GTGTGTGTGTGTGTGTGRGRGRGRGRGRGRGRGRGTM1M2M3M4M5M6M7M8M9量测点组成位置示意图注:一般包括收敛量测（水平：H1、H2、H3，斜向D1、D2）、多点伸长计（E1E7），量测锚杆（M1M9）、喷射砼内油压盒（GT=切向，GR=径向）。D11D21围岩位移测定围岩位移测定衬砌的应力测定隧道拱部下沉测定隧道边墙相对变化测定量测仪器布置图声波法测孔布置示意图14.2.3设置监测项目的原则1、凡以新奥法建筑的地下洞室都设置必测项目。2、松软等级低类围岩和大跨度洞室和变形较大的围岩应设置围岩内部位移、锚杆轴力、支护衬砌应力和钢架内力量测。3、深埋隧道可能出现岩爆的地段应设置围岩压力、支护衬砌应力量测及声波监测。4、浅埋隧道除其他监测项目外，还需设置地表下沉量测。5、地质变化较大和岩溶、破碎带等不良地质隧道除其他量测项目外，需设置弹性波速度测试。6、设计要求的监测项目。7、地表下沉、水平收敛、拱顶下沉的测点布置在同一断面内。8、地表下沉净空水平收敛与拱顶下沉采用同一量测频率；各项量测作业均应持续到变形基本稳定后13周。9、拱顶下沉和水平净空收敛应力在开挖后及早进行，可将测钎埋于初喷砼内，读取初始值不超过开挖后12h，初读数连续三次取平均值。14.2.4量测数据处理与信息反馈量测数据反馈于设计、施工是监控量测设计中的重要一环，但目前尚未形成完整的设计体系。当前采有的由量测数据反馈设计的方法主要是定性的，是依据经验和一些理论上的推理来建立一些准则。根据量测数据和这些准则就可调整设计和施工对策。根据量测获得的位移时间曲线，即能看出各时刻的总位移量，位移速度以及位移速度趋势等。但要衡量围岩的稳定性，除了量测值外，还必须有判断围岩稳定性的准则。这些准则可以由总位移量、位移速率或位移加速度等表示，其值由经验或统计数据给定，围岩允许位移值通常是按经验确定的，它取决于原岩应大小与方向及洞室断面尺寸等因素。因此，一般根据围岩分类，岩体变形是根据洞内外观察，核对地质资料，了解支护受力状态后，重新修正设计参数，确定合理的施工方法和支护措施。量测数据处理1、数据处理与回归分析（1）将各点各次读数绘成散点图，再根据散点图绘制水平收敛、拱顶下沉、地表下沉、围岩内部位移、围岩与支护应力等初步的时态曲线和应力-应变关系曲线。绘制位移与开挖面距离之间关系曲线。（2）根据初步时态曲线的特征先选用某一曲线函数（如指数函数、对数函数、双曲函数等）进行回归。（3）将选定的函数进行变换取代，使其变为线性函数形式，然后用一元线性回归公式求得该变换后的线性函数的系数a，和b，再将该系数代入取用公式，得到原选定的曲线函数的系数，即最后求得的回归曲线。（4）如果选用的该曲线函数的剩余标准离差不理想，则改用另一种曲线函数，再按上述步骤再行回归分析，从而对初步的时态曲线作滤波拟合处理，最后得到理想的时间-位移曲线u = f（t），然后计算该函数在时刻t的一阶导数du/dt值，即为该时刻的位移速率。2、围岩稳定性判断（1）根据位移-时间曲线形态和岩体的流变特性得知岩体破坏前的变形曲线可以分成三个区段： 基本稳定区，主要标志是变形速率不断下降，d2u/dt 2<0，即变形加速度小于0（下图区），称为一次蠕变区，表示围岩趋于稳定，支护是安全的。 过度区，变形速率长时间保持不变，d2u/dt2=0，即变形加速度等于0，（下图区），称为二次蠕变区，应发出警告，及时调整施工程序和加强支护系统的刚度和强度。破坏区，变形速率逐渐增加，d2u/dt2 >0，即变形加速度大于0（下图区），称为三次蠕变区。曲线出现反弯点，表示围岩已达到危险状态，必须立即停工加固。（2）根据回归后的时间位移曲线，预测可能出现的最大水平收敛值和最大拱顶下沉量，并与控制值相比较。（3）根据回归分析，当变形达到某一时段后，变形速度量呈下降趋势，即位移加速度小于0时，曲线如下图b和图c形状，说明围岩是稳定的，以推算围岩位移基本稳定时间，即可以进行二次衬砌的时间。IIIIIItututu安全安全岩体流变曲线与位移时间曲线的相似（a）岩体的变形曲线 （b）全断面开挖 （c）分部开挖14.2.5调整设计、施工方案1、调整施工方法与支护时间当测得的位移速率或位移量超过容许值时，除加强支护外，还应调整施工方法。缩短台阶长度和台阶层数，提前锚喷支护时间和仰拱封底时间。如这种方案仍未使变形速度降至允许值之下，则应对开挖面进行加固，如采用先支护（插锚杆、钢筋、钢插板等）稳定顶部围岩，喷混凝土及锚杆等稳定掌子面。2、整锚杆支护参数锚杆参数包括锚杆长度、直径、数量（即间距）及钢材种类等。当围岩位移速率超过允许值时，一般应增加锚杆长度，如果拉拔力足够时，增加锚杆直径也能起到一定效果，而且施工方便。锚杆长度应大于测试所得的松驰区范围，并且有一定余裕量。量测显示锚杆后段的拉应变很小，改变锚杆材料，数量或直径也可获得降低锚杆应力的效果。根据质量检验中所进行的锚杆抗拔力试验，当抗拔力小于锚杆屈服强度时，可考虑改变锚杆材料或缩小其直径。但要注意，设计安全度会由此降低。3、调整喷层厚度初始喷层厚度一般在510厘米左右。当初始喷层厚度较小，喷层应力大或围岩压力大，喷层出现明显裂损时，应适当增加初始喷层厚度。喷层厚度已选得较大时，则可增加锚杆数量，调整锚杆参数或调整施工方法，改变仰拱封底时间以减小初始喷层受力状况。如最后喷层内的应力较大，而达不到规定安全度时，必须增加喷层厚度，改变二次支护时间。4、调整变形余裕量，修改开挖断面尺寸。根据测得的收敛值或位移值，调整变形余裕量，当收敛值超过允许值，喷混凝土未出现明显开裂时，可增大变形余裕量。14.3地质雷达监测14.3.1检测设备及检测原理采用美国劳雷公司SIR-2000型探地雷达，900MHZ天线。衬砌面衬砌内异常体发射、接收天线探头深度前进方向雷达检测原理示意图测试时探地雷达的雷达主机发出的高频电磁波通过密贴于被测物表面的发射天线向被测物内部发射，当电磁波遇上电磁特性（主要是导电性，导磁性）差异较大的层面会发生反射，反射波经接收天线返回主机存贮，用以分析判断被测物内层特征，图示如下： 由于电磁波在介质中的传播速度主要由介质介电常数决定，当其在传播中遇上波阻抗界面（如围岩与衬砌的分界面，衬砌背后空洞等）就将会发生反射，反射能量由反射系数R决定：R=（1-2）/（1+2）1、2分别为反射界面两侧的相对介电常数。由上式可见，反射界面相对介电差异越大，反射越强。14.3.2检测方式根据喷混凝土初期支护施工特点及隧道开挖地质情况，检测范围主要在隧道拱腰位置以上，结合雷达检测特点确定在隧道顶部范围沿隧道纵向布置三条测线：拱顶一条（A），两侧拱腰各一条（B、C），如下图所示。检测平台采用焊接在装载机反铲斗上的铁架，该铁架平台需满足手持雷达天线的人员站在该平台上能在不同测线位置能将天线紧贴于喷混凝土表面，检测时采用装载机向前运动雷达检测天线相应在喷混凝土表明滑动来完成该测线的检测内容，同样以相同方式完成第二条测线、第三条测线检测。AC隧道喷混凝土空洞检测断面图14.3.3检测目的通过对初期支护（即喷砼）三条测线的检测，考察其相应位置背后是否存在空洞。