小明山隧道监控量测与超前地质预报方案

来宾至马山高速公路小明山隧道 监控量测与地质超前预报方案 编制单位：广西交通科学研究院编制时间：二0一二年七月 来宾至马山高速公路小明山隧道 监控量测与地质超前预报方案 编 写： 编制单位：广西交通科学研究院编制时间：二0一二年七月 广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与超前地质超前预报方案目 录 1 工程概况 . 12 编制依据 . 13 监控量测及超前地质预报目的及意义 . 13.1监控量测目的及意义. 13.2 超前地质预报目的及意义. 24 隧道监控量测与超前地质预报的内容及测试方法 . 24.1 隧道围岩级别鉴定 . 24.1.1 公路隧道围岩分级方法. 24.1.2 隧道施工期间围岩级别确定的具体实施 . 74.2 本隧道施工监控量测的内容及流程. 84.3 本隧道监控量测的内容和方法. 84.3.1 洞内观察地质及支护状态观察 . 84.3.2 隧道围岩周边位移量测. 94.3.3 隧道围岩拱顶下沉量测. 104.3.4 地表下沉量测.114.3.5 仰拱隆起量测. 124.3.6 锚杆抗拉拔试验 . 124.3.6.1 锚杆拉拔试验的测试方法 . 124.3.6.2 锚杆拉拔试验的考前须知 . 134.3.6.3 锚杆拉拔试验的相关要求 . 134.3.7 锚杆长度及饱满度检测方法. 134.3.8 锚杆轴力量测. 134.3.9 围岩体内位移洞外设点. 144.3.10 钢支撑应力量测 . 144.3.11 初期支护、二次衬砌应力量测 . 144.3.12 围岩压力及两层支护间压力 . 144.4 量测数据综合分析、反响、具体实施方案及量测管理. 154.4.1 量测数据综合分析. 154.4.2 量测信息反响. 164.4.3监控量测具体实施方案 . 184.4.4 量测管理. 194.4.5 竣工资料. 204.5 超前地质预报探测的主要内容及工作程序 . 214.5.1超前地质预报探测的主要内容 . 214.5.2超前地质预报探测工作程序 . 214.6超前预报探测方法 . 224.6.1 TGP超前地质预报的原理. 244.6.2 TGP超前预报考前须知 . 254.6.3 TGP现场布置方法 . 25 广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与超前地质超前预报方案4.7超前地质预报探测具体实施方案 . 265 质量保证体系及组织结构 . 275.1 为保证量测数据的真实可靠及连续性，特制定以下各项质量保证措施 . 275.2 组织机构图. 285.3检测人员安排 . 285.3.1超前预报检测人员. 285.3、2监控量测检测人员 . 286 及时性保证措施 . 297 监控量测平安及文明施工作业措施 . 297.1平安文明作业工作目标 . 297.2平安作业保证措施 . 298 拟投入本工程的主要设备、仪器表 . 30表8-1 拟投入本工程的主要设备、仪器表 . 30附表局部 . 31广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案1 工程概况我单位承当来宾至马山高速公路1合同段三分部小明山隧道监控量测与超前地质预报任务。小明山隧道为别离式隧道，进口位于南宁市马山县乔利乡那陆屯，出口位置位于南宁市马山县乔利乡那料村定佾屯。隧道左行线桩号为ZK346+825ZK349+020，长2195m；隧道右行线桩号为K346+820K349+015，长2195m。根据地形条件，进口采用端墙式洞门，出口采用削竹式洞门，进出洞门后明洞洞身均采用明挖法施工，其余洞身开挖采用新奥法。隧道位于双下坡段上，右行线纵坡采用-1.2%/1010转-1.95%/1185双下坡段，左行线纵坡采用-1.2%/985转-1.95%/1210双下坡段。右行线位于242.246LS+1952.754(R-)平曲线上，左行线位于317.543LS+1877.457(R-)平曲线上。变坡段位于半径100000米的竖曲线上，隧道轴线通过路段地面标高260445.2m，相对高差185.2m，最大埋深约190m。隧道道路设计等级为双向四车道高速公路；汽车荷载等级：公路-级；设计行车速度：100km/h；隧道净宽10.75m,净高5.0m；隧道采用新奥法施工，复合式衬砌,即初期支护采用锚网喷混凝土和钢拱架，在地质条件较差段辅以不同型式的超前支护，二次衬砌为模筑混凝土或钢筋混凝土。2 编制依据(1)?公路隧道设计标准?JTG D70-2004；(2)?公路隧道施工技术标准?JTG F60-2021；(3)?工程测量标准?GB50026-2021；(4)?公路工程质量检验评定标准?JTG F80/1-2004；(5)?锚杆喷射混凝土支护技术标准?GB50086-2001；(6)?锚喷支护工程质量检测规程?MTT5015-1996；(7)?工程岩体分级标准?GB50218-94(8)?公路工程技术标准?JTG B01-2003(9)?公路工程物探规程?JTGT C22-2021(10) 来宾至马山高速公路隧道设计图纸等。3 监控量测及超前地质预报目的及意义3.1监控量测目的及意义第 1 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案1及时掌握、反响围岩力学动态及稳定程度和支护、衬砌的可靠性等信息，预测可能出现的施工隐患，防患于未然，保障围岩稳定和施工平安；2根据“新奥法原理，通过围岩量测，确定初期支护和二次衬砌的合理施作时间；3通过对围岩和支护结构的变形、应力量测,了解支护构件的作用与效果，及时修改支护参数，优化施工方案；4积累第一手资料，为施工中调整围岩级别、修改支护系统设计、变更施工方法、今后的设计和施工提供参考依据。5重点加强对小间距隧道及连拱隧道的监测。3.2 超前地质预报目的及意义(1)掌握施工中围岩和支护的力学动态信息和稳定程度，及时反响施工信息，优化施工设计和指现场施工，确保隧道施工的平安与质量，以及工程工程的社会、经济和环境效益。(2)通过综合超前地质预报，预测开挖工作面前方几米至几十米，甚至上百米的围岩工程地质和水文地质条件，结合掘进中地质条件的变化，及时提出预报，以便有准备地做好各种预防和施工措施，保证隧道工程的顺利进行。(3)为后续的类似工程建设积累相关经验和提供翔实工程资料。4 隧道监控量测与超前地质预报的内容及测试方法来宾至马山高速公路小明山隧道施工监控量测工作主要包括二个方面的内容：围岩级别鉴定、施工监控量测。 隧道围岩级别鉴定：根据现场地质调查、岩石和岩体声波速度测试、岩石强度试验结果，计算岩体质量评分值，根据地下水出水状况、结构面以及地应力等因素进行围岩分级参数修正，确定分段隧道围岩分级，并根据设计文件和?公路隧道设计标准?(JTG D70-2004)提出隧道支护参数建议； 隧道施工监控量测：进行隧道地表针对浅埋暗挖隧道、洞内初期支护系统和围岩变形量测、局部段落的应力量测根据隧道具体情况确定，除为隧道支护参数的调整提供参考依据外，还是确定隧道支护施做时间的重要依据。4.1 隧道围岩级别鉴定4.1.1 公路隧道围岩分级方法4.1.1.1 岩体根本质量分级第 2 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案(1)岩石坚硬程度定性判别判断指标：锤击声、有无回弹、是否震手、击碎难易程度、侵水后的反响、代表性岩石等(表4-1)。表4-1 岩石坚硬程度的定性划分在进行岩石坚硬程度定性划分时，其风化程度按表4-2确定，分五级：未风化、微风化、弱风化、强风化和全风化。表4-2 岩石风化程度的划分(2)岩体完整程度的定性划分主要按表4-3将岩体完整性分五级：完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎。划分指标包括：结构面发育程度、主要结构面的结合程度(见表4-4)、主要结构面类型、相应结构类型等。表4-3 岩体完整程度的定性划分第 3 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案注：平均间距指主要结构面12组间距的平均值表4-4 结构面结合程度的划分(3)岩石单轴饱和抗压强度Rc确实定Rc采用实测值(输入)。当无条件实测时，可采用实测的岩石点荷载强度指数Is50的换算值：75 Rc=22.82Is0(.50)Rc与岩石坚硬程度定性划分对应表4-5。表4-5 Rc与定性划分的岩石坚硬程度对应关系(4)岩体完整性指数kv确实定Kv应采用实测值。当无条件取得实测值,也可用岩体体积节理数(Jv),按表4-6确定对应的Kv值。Kv与岩体完整程度定性划分的对应关系表4-7。岩体弹性纵波速度kv=(Vpm)=(岩石弹性纵波速度prV2)2 Jv=S1+S2+LL+Sn+Sk第 4 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案式中：Jv岩体体积节理数；Sn第n组节理每米长测线上的条数； SK每立方米岩体非成组节理条数。表4-6 Jv与Kv对照表表4-7 Kv与定性划分的岩体完整程度的对应关系4.1.1.2 岩体根本质量指标BQ计算计算公式如下：BQ=90+3Rc+250Kv式中：Rc岩石饱和单轴抗压强度MPa Kv岩体完整性系数 在实际计算时，有限制条件，即：当Rc90Kv+30时，应以Rc=90Kv+30和Kv代入计算BQ值。 当Kv0.04Rc+0.4时，应以Kv=0.04Rc+0.4和Rc代入计算BQ值。 4.1.1.3 岩体根本质量级别的初步划分岩体根本质量分级，应根据岩体根本质量的定性特征和岩体根本质量指标(BQ)两者相结合，按表4-8分六级。表4-8 公路隧道围岩分级第 5 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案注：本表不适用于特殊条件的围岩分级，如膨胀性围岩、多年冻土等。4.1.1.4 工程岩体级别确实定及BQ修正根据岩石坚硬程度和岩体完整程度指标计算的岩体根本质量指标，反映了岩体质量的最根本的地下水影响修正系数K1 第 6 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案表4-10 主要软弱面结构面产状影响修正系数K2表4-11 初始应力状态影响修正系数K34.1.2 隧道施工期间围岩级别确定的具体实施4.1.2.1 施工阶段地质调查测试工作(1)认真分析勘察、设计资料中隧道围岩的工程地质、水文地质特征、确定围岩级别的依据是否充分、准确；(2)施工地质工作的主要内容地层、岩性、岩层产状；岩石的坚硬程度，风化程度和蚀变程度；地质结构面节理、裂隙、层理、片理等产状、组数、每组结构面的频度平均间距S，充填及起伏状况；断层产状，位置，破碎程度及范围等；渗、漏水及涌水位置及出水量；坍塌等地质灾害性质、位置及规模；开挖工作面掌子面素描图及相关影响记录。推荐的隧道开挖及地质素描记录表格见附表4。以上工作应有专人负责，并把施工地质调查、测试工作列入施工方案中。4.1.2.2 围岩分级所必须参数的现场试验现场或取样进行岩石或岩体物理力学特性的补充测试，如岩性的单荷载强度Is50试验、回弹强度测定、岩体和岩石波速测试等。4.1.2.3 围岩级别确实定综合以上工作所获得的地质、试验和量测资料，填写施工阶段围岩性状评判卡见第 7 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案 附表5，根据对上述资料及岩体根本质量进行综合判断。核查各段围岩的级别，假设与原设计给定的围岩级别有差异时，应及时作出修正、变更。关于岩体体积节理数Jv的测定，可选择在地表露头或开挖工作面上进行，最好在具三维空间的岩体中开展，如可在开挖掌子面，侧壁或拱顶上同时量测。测线应垂直量测节理组走向，测线长度510米，量测统计时，对爆破裂隙，已重结晶胶结的节理不应统计，这是Jv测定时须注意的。4.2 本隧道施工监控量测的内容及流程隧道施工中的监控量测，按?公路隧道施工技术标准?JTG F60-2021第10章的规定和图纸及合同要求进行必测工程。按照标准规定，必测工程为: 1地质和支护状况观察、2水平收敛及拱顶下沉量测、3超前地质预报、4地表下沉量测洞口段、浅埋段。对于隧道特殊地段需进行其他工程监控，根据实际情另行协商选取选项工程，选测工程为：1锚杆抗拉拔力试验、2锚杆长度及饱满度检测，3仰拱隆起量测、4锚杆轴力量测、5钢支撑内力量测、6初期支护内力量测、7二次衬砌内力量测、8围岩压力及支护层间压力量测、9围岩体内位移洞外设点。应根据图纸要求和各隧道的具体情况选定量测工程和布设测点。测点应埋设牢固可靠，并加以妥善保护。隧道监控量测流程见图4-1。 图4-1隧道施工监测流程4.3 本隧道监控量测的内容和方法4.3.1 洞内观察地质及支护状态观察 第 8 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案包括对隧道掌子面地质状况的描述和对喷层外表状态及锚杆工作状态的观察。隧道掌子面每次爆破后和初喷后通过肉眼观察、地质罗盘和锤击检查，描述和记录围岩地质情况：岩层产状、裂隙、地下水情况，判断围岩类别是否与设计相符，并进行拍照做好观察记录。同时对施工中存在的质量和平安隐患进行观察，对初喷层支护状态和锚杆工作状态进行观察，观察支护效果，看喷层是否有脱落、开裂情况以及脱落、开裂程度等，锚杆工作是否正常等。4.3.2 隧道围岩周边位移量测隧道围岩周边位移量测主要包括拱顶下沉和水平收敛量，其量测断面的间距为: 级及以上围岩不大于40m; 级围岩不大于25m; 级围岩应小于20m。围岩变化处应适当加密，在各级围岩的起始地段增设拱顶下沉测点12个，水平收敛12对。当发生较大涌水时，、级围岩量测断面的间距应缩小至510m。净空水平收敛及拱顶沉降测点布置图见图4-2。各测点应在防止爆破作业破坏测点的前提下，尽可能靠近工作面埋设，一般为0.52m，并在下一次爆破循环前获得初始读数。初读数应在开挖后12h净空变化量测测线数第 9 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案abcd图4-2 拱顶下沉和周边位移量测测线布置图 4.3.3 隧道围岩拱顶下沉量测拱顶下沉量测应与净空水平收敛量测在同一量测断面内进行，可采用水准仪测定下沉量，拱顶下沉量测量测方法图见4-3。测点具体的布置方法：与周边位移设在同一个断面，在拱顶固定一带倒三角环的测桩，测试时将水准仪安放在标准高程点和拱顶测点之间，铟钢尺底端抵在标准高程点上，并将铟钢尺调整到水平位置，然后通过水准仪后视铟钢尺记下读数为H1，再前视普通钢卷尺(注意钢卷尺在每次测试时均要保持相同的张紧力)记下读数位H2，假设标准高程点的高程为H0，那么本次测试拱顶测点的高程为H0+H1+H2，两次不同测试的拱顶高程差即为两次间隔时间内的拱顶下沉。测桩长度要考虑喷射混凝土的厚度，不能将测桩埋入喷射混凝土的厚度内。量测仪器采用精密水准仪精度0.1mm、钢卷尺及塔尺进行量测或采用高精度收敛计按三基线法进行量测。 图4-3 拱顶下沉量测方法图第 10 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案拱顶下沉量测与净空水平收敛量测宜用相同的量测频率，量测频率见表4-13，应从表4-12中根据变形速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率。表4-13 量测频率注： B表示隧道开挖宽度。 4.3.4 地表下沉量测位于洞口段、浅埋段应进行地表沉降量测。根据图纸要求应在施工过程中可能产生地表塌陷之处设置观测点，地表下沉观测点按普通水准基点埋设。并在预计破裂面以外34倍洞径处设水准基点，作为各观测点高程测量的基准，从而计算出各观测点的下沉量。地表下沉桩的布置宽度应根据围岩类别、隧道埋置深度和隧道开挖宽度而定。在隧道开挖影响范围以外稳固、不易受到破坏且通视条件良好的地方相应埋设510个基准点，当为别离是隧道且中线间距较远时，各自沿隧道中线往两侧布设间距为3m,假设为小间距或连拱隧道时从两隧道中线连线的中点开始分别沿两侧每隔3m布置一个测点，量测断面的间距为5m到10m，测点应埋水泥桩，测量放线定位，用水准仪量测。隧道开挖距测点前30m处开始量测，隧道开挖超过测点30m、并待沉降稳定以后停止量测，地表下沉量测断面的间距见表4-14，地表量测断面布置间图4-4。表地表下沉间距图注： 1. 无地表建筑物时取表内上限值；2. B表示隧道开挖宽度。 第 11 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案地表下沉横断面测点布置图 图4-4 地表沉降测点布置图4.3.5 仰拱隆起量测仰拱隆起量测根据图纸要求在仰拱施作后，在可能产生隆起的位置设置观测点，在地质条件复杂，下沉量大或偏压严重明显的部位，应加密测试，仰拱隆起观测点按普通水准基点埋设。并在34倍洞径处设水准基点，作为各观测点高程测量的基准，从而计算出各观测点的隆起量。仰拱隆起测点的布置宽度应根据围岩类别、隧道地质情况和隧道开挖宽度而定。其量测断面的间距为: 级及以上围岩不大于40m; 级围岩不大于25m; 级围岩应小于20m。围岩变化或地质条件变化处应适当加密，在各仰拱的地质条件变化处增设拱顶测点12个断面，每断面23个测点，测点具体布置为仰拱距离隧道边墙1米处各布置一个，仰拱中线位置布置一个，3个测点应在同一断面。隧道仰拱施作后开始测量、并待隆起稳定以后停止量测。4.3.6 锚杆抗拉拔试验4.3.6.1 锚杆拉拔试验的测试方法1在隧道围岩指定部位钻锚杆孔。孔深在正常深度根底上稍做调整，以便锚杆外露长度大些，保证千斤顶的安装；或采用正常孔深，将待测锚杆加长，从而为千斤顶顶的安装提供空间。2按照正常的安装工艺安装待测锚杆。用砂浆将锚杆口部抹平承压垫板。3根据锚杆的种类和试验目确实定锚杆拉拔时间。4在锚杆的尾部加上垫板，套上中空千斤顶，将锚杆外端与千斤顶内缸固定在一起，并安装位移量测设备与仪器。5通过手动油压泵加压，从油压表读取油压，根据活塞面积换算锚杆承受的拉拔第 12 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案 力。视需要从千分表读取锚杆尾部的位移，绘制锚杆拉力位移曲线，供研究分析。4.3.6.2 锚杆拉拔试验的考前须知1安装锚杆设备时，应使千斤顶与锚杆同心，防止偏心受拉。2加载应匀速，一般以10KN/min的速度增加。3如无特殊需要，可不做破坏性试验，拉拔到设计拉力即停止加载。顺便指出用中空千斤顶进行锚杆拉拔性试验时，一般都要求做破坏性试验，测取锚杆的最大承载力。一方面检验锚杆施工质量，另一方面为调整设计参数提供依据。4千斤顶应固定牢靠，并有必要的平安措施，。特别应注意的是试验操作人员要避开锚杆轴力延长线方向，在锚杆的测向并远离锚杆尾部的位置上加压读数；测位移时停止加压。4.3.6.3 锚杆拉拔试验的相关要求1每安装300根锚杆至少随机抽一组3根，设计变更或材料变更时另做一组拉拔力测试。2同组锚杆锚固力或拉拔力的平均值，应大于或等于设计值。3同组单根锚杆的锚固力或拉拔力，不得低于设计值90%。4.3.7 锚杆长度及饱满度检测方法锚杆长度及饱满度采用JL-MG(C)型锚杆质量检测仪进行检测，其检测方法是：利用锚杆的外露端，在其端部安放发射换能器和接收换能器，紧贴在锚杆外端平面上如右图。波沿锚杆传播，局部能量通过浆体进入岩石，波幅要小。波在锚杆的里端要发生反射，反射波将由锚杆外端的压电换能器接收记录。如果锚杆周围浆体完全填满，亦即质量好时，反射波和幅度就比灌浆缺乏或不良时衰减得更多。所以灌浆良好的情况下，反射波的幅度比灌浆质量差的情况要小。因为螺纹钢的介质均匀，速度一定，对检测结果比拟简单，且信号比拟稳定，这大大提高了检测结果的精度和准确性。这里使用的计算锚杆质量密实度的方法是反射能量比值法，能量比值越高密实度越大，也就是说二次反射信号的能量越大，能量衰减越小，密实度越小；反过来，锚杆质量越好，由于中间没密实造成的屡次反射信号越少，能量衰减越大。4.3.8 锚杆轴力量测在正常使用的锚杆上焊接锚杆测力计，为充分了解锚杆的工作状态，在每根量测锚杆上焊接锚杆测力计，每各断面5根，每根有4个传器，然后安装量测锚杆，等锚杆达第 13 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案 到一定的强度时通常24小时后，即可通过接受仪器量测锚杆的轴向力，绘制出锚杆的受力曲线及其随时间的变化。锚杆轴力量测测点布置图见图4-5。 图4-5 锚杆轴力量测图 4.3.9 围岩体内位移洞外设点每个代表性地段设一个量测断面，每个断面布设3-7个测点，在地面的钻孔中安装各类位移计进行量测，利用数据采集箱和便携式计算机进行数据采集。4.3.10 钢支撑应力量测型钢支撑应力量测设在周边位移量测断面位置。采用钢筋应力计焊接在钢支撑上，工字钢支撑采用外表应变计，钢筋格栅支撑采用点焊式应变计，量测钢支撑应力。钢支撑安装完以后即可测取读数。量测断面的测点布置位置与喷射混凝上径向应力测点布置位置相同。量测断面的测点布置位置如图4-6。4.3.11 初期支护、二次衬砌应力量测喷射混凝土轴向应力测点布置在周边位移量测的同一断面上，沿隧道的拱顶、拱腰和边墙在喷射混凝土内埋设5个混凝土应变计。围岩初喷以后，在初喷面上固定应变计，然后再复喷，将传感器全部覆盖并使传感器居中，喷射混凝土到达初凝时开始测取读数。量测断面的测点布置位置如图4-6。4.3.12 围岩压力及两层支护间压力复合式衬砌围岩压力及两层支护间压力测点布置在周边位移量测的同一断面上，沿隧道周边拱顶，拱腰和边墙埋设压力传感器，将双膜钢弦式压力盒分别埋设在围岩与喷射混凝土之间和喷射混凝土与二次衬砌之间。围岩与喷混凝土之间的压力盒是在喷混凝土施工以前埋设，喷射混凝土与二次衬砌之间的压力盒是在挂防水板之前进行安装，第 14 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案 测取围岩对喷射混凝土压力和围岩对二次模注混凝土衬砌的压力。混凝土到达初凝强度以后开始测取读数。每个断面设5个测点。隧道 数据采集数据收集输入计算机信息反响。1应及时对现场量测数据绘制时态曲线或散点图和空间关系曲线。2当位移-时间曲线趋于平缓时，应进行数据处理或回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。根据现场量测的位移-时间曲线进行如下判断：当 du2/dt2<0 说明变形速率明显下降，位移趋于稳定；当 du2/dt2=0 说明变形速率保持不变，须发出警告，及时加强支护；当 du2/dt2>0 说明已进入危险状态，必须立即停工，采取有效的工程措施进行加固；3当时间-位移曲线出现反弯点时，那么说明围岩和支护已呈不稳定状态，此时应密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。第 15 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案4隧道周边任意一点的实测相对位移或用回归分析推算的总相对位移值均应小于表4-15的数值。当位移速率无明显下降，而此时实测位移值已接近表列数值，或者喷射层外表出现裂缝时，应立即采取补强措施，并调整原支护设计参数或开挖方法。5埋设量测元件情况和量测资料均应整理清楚，并作为竣工交验资料的一局部。 6根据量测结果进行综合判断，确定变形管理等级，据以指导施工，变形管理等级见表4-16。表4-15 隧道周边允许相对位移值注：1相对位移值是指实测位移与两测点间距之比，或拱顶位移实测值与隧道宽度之比。2脆性围岩取表中较小值，塑性围岩取表中较大值。 3I、II级围岩可按工程类比初步选定允许值范围。4本表所列数值可在施工施工中通过实测和资料累计作适当修正。表4-16 隧道周边允许相对位移值注：U0：实测变形值； Un：允许变形值17根据量测结果分析二次衬砌施条件，二衬衬砌做应在满足以下要求时进行：2隧道位移相对值已到达隧道水平净空变化速度及拱顶或底板垂直位移速度明显下降；总相对位移量的90%以上。对浅埋、软弱围岩等特殊地段，应视现场具体情况确定二次衬砌施做时间。 4.4.2 量测信息反响监控量测信息反响应根据监控量测数据分析结果，对工程平安性进行评价，并提出相应工程对策与建议。第 16 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案监控信息反响可按图4-7规定的程序进行。 图4-7 监控量测信息反响程序框图 工程平安性评价应根据第4.4.1条分三级进行，并采用表4-17相应的应对措施。工程平安性评价流程见图4-8。 第 17 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案 图4-8工程平安性评价流程 表4-17工程平安性评价分析及相应应对措施4.4.3监控量测具体实施方案来马路小明山隧道围岩以页岩为主，属软岩地层，监测组根据隧道围岩及埋深勘察设计状况拟对地表下沉、拱顶沉降和周边收敛拟制定如下实施方案。小明山隧道监控量测实施方案表第 18 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案4.4.4 量测管理1隧道监控量测人员应常驻工地，负责测点埋设、日常量测、数据处理、仪器第 19 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案 保养与维修并及时将量测信息反响予施工和设计单位，及时为业主提供咨询效劳。2在提交实施性施工组织设计的同时，应专门提交详细的监控量测方案。方案中应包括量测内容、方法、量测仪器、测点布置、量测频率、数据处理、量测成员。3立严格的监控量测数据复核、审查制度，保证数据的准确性。监控量测数据应利用计算机系统进行管理，由专人负责监控量测数据录入，录入时间距离量测时间不超过24小时，防止人为错误。仪器设备应按规定定期进行检查、校对和率定，并出具相关证明，减少系统误差，增加测量次数控制偶然误差，应经常采用相关方法对误差检验分析。4监控量测测点应牢固可靠，设置明显标识，注意保护，严防损坏，每次量测前应对测点进行检查。5每次观测后1天内提交本次监控资料，内容至少包括：所观测的仪器编号和分布部位；观测数据及其变化过程线；相关部位的施工活动情况；仪器设备运行情况；观测过程中的异常情况及其处理记录；6当发现量测数据有不正常变化，洞内拱顶下沉或地表下沉位移值大于允许位移值，洞内或地表出现裂缝以及喷层出现异常裂缝时，立即通知施工单位并提交预警报告。7在施工过程中，除按规定及时提交观测成果外，还应实时综合分析量测结果，利用目测和量测结果对隧道设计、施工提出合理的建议。在提出建议时，必须充分，不同量测工程的两侧数据能够相互论证。4.4.5 竣工资料在竣工文件应包括以下量测数据：1现场监控量测文字说明书；2现场监控量测方案；3现场监控量测测点布置图；4量测变更方案和改变施工方法地段的信息反响记录。5各断面地表沉降量测数据汇总表、拱顶沉降及周边收敛量测汇总表、锚杆抗第 20 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案 拉拔试验汇总表、选测工程量测数据汇总表、隧道掌子面围岩状况汇总表、并根据量测数据绘制位移时间曲线图、空间关系曲线图、围岩压力及支护结构的内力图等，并对有关数据进行回归分析。4.5 超前地质预报探测的主要内容及工作程序4.5.1超前地质预报探测的主要内容本隧道超前预报工作主要内容有以下几个方面：1对照图纸提供的地质资料，预报地质条件变化情况及对施工的影响程度。2预报可能出现塌方、滑动的部位、形式、规模及开展趋势。3预报可能出现突然涌水的里程段、涌水量大小、地下水泥砂含量及对施工的影响。4预报软岩内鼓、片帮掉块地段及对施工的影响程度。5预报岩体突然开裂或原有裂隙逐渐加宽的位置及其危害程度。6位移量测中发现围岩变形速率加快时，应预报对隧道稳定和施工的影响程度。7对隧道将要穿过不稳定岩层，较大断层作出预报，以便及时改变施工方法或采用应急措施。8隧道施工中由于措施不当，可能造成围岩失稳，应及时采取改良措施。9对灰岩段隧道是否存在溶洞进行探测。4.5.2超前地质预报探测工作程序超前预报探测工作程序详见超前预报工作流程图4-9 第 21 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案 图4-9超前预报工作流程4.6超前预报探测方法1地质素描法在隧道开挖过程中，使用地质跟踪调查推断法，通过观测已开挖的先行导坑、先行隧洞的围岩状况，并使用地质罗盘、地质锤、放大镜、照相机等辅助工具对地质作施工记录，对地质情况进行描述，推断隧道掌子面前方的围岩及另一侧隧道围岩状况，为隧道施工提供依据。2工作面上的水平超前钻孔法浅孔钻探是利用开挖工作面上的炮眼或探水孔，声波探测孔的钻进情况来探测了解第 22 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案 围岩地质情况。这些钻孔深一般为几米至几十米，在钻进过程中，通过钻进的时间,速度，压力，成分以及卡钻，跳钻，等和岩性，构造性质及地下水情况。掌握地质条件，判断开挖工作面前方围岩的地质情况。(3) 地质雷达探测法地质雷达探测是利用不同岩石体，有不同的物理力学性质，因而声波的传播速度亦有不同的关系，可根据岩石体的声波传播速度来判断围岩工程地质情况。当岩石体的波速较高时，那么岩体越完整坚硬，岩体质量越好利用高频电磁波以宽频带短脉冲的形式，由掌子面通过发射天线向前发射，当遇到异常地质体或介质分界面时发生反射并返回，被接收天线接收，并由主机记录下来，形成雷达剖面图。由于电磁波在介质中传播时，其路径、电磁波场强度以及波形将随所通过介质的电磁特性及其几何形态而发生变化。因此，根据接收到的电磁波特征，即波的旅行时间、幅度、频率和波形等，通过雷达图像的处理和分析，可确定掌子面前方界面或目标体的空间位置或结构特征。当前方岩体完整的情况下，可以预报30m的距离；当岩石不完整或存在构造的条件下，预报距离变小，甚至小于10m。雷达探测的效果主要取决于不同介质的电性差异，即介电常数，假设介质之间的介电常数差异大，那么探测效果就好。由于该法对空洞、水体等的反映较灵敏，因而在岩溶地区用得较普遍。缺点是洞内测试时，由于受干扰因素较多，往往造成假的异常，形成误判。此外它预报的距离有限，一般以不超过30m，且要占用掌子面的工作时间，其工作原理图见图4-10。 图4-10地质雷达探测原理示意图第 23 页 共35页广西交通科学研究院 来宾至马山高速公路小明山隧道监控量测与地质超前预报方案应用地质雷达进行超前预报，在钻爆法施工的隧洞中使用相对较多。由于探测时需要占用掌子面的工作时间，故在掌子面上测试时需要其他施工设备停止运行。(4)地震波量测地质预报法地震波量测是利用微型爆破引发的地震波在岩体中向四周传播，当波在隧道掘进前方遇到一界面时，局部波将从界面反射回到接收传