马家沟斜井 锚杆作业指导书
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生效日期： 年 月 日
中铁隧道集团兰渝铁路LYS-3标工程指挥部四工区 二○○九年四月十日
一、监控量测的意义和目的:
一）监控量测的意义:
现场量测是监视围岩稳定，判断支护设计和施工方法是否正确的手段，也是保证新奥法安全施工，提高经济效益的重要条件。由于隧道地质条件复杂，围岩力学指标不易确定，且受施工方法，支护衬砌刚度及施作时间等因素影响，地下工程结构设计仍以工程类比法为主，理论计算仅做定性分析，检算支护衬砌受力情况，再根据现场量测数据修改支护衬砌设计参数，调整施工方法。
二）监控量测的目的:
1、监视围岩应力和变形情况，验证支护衬砌的支护效果，保证围岩稳定和施工安全。
2、提供判断围岩稳定和支护系统基本稳定的依据，确定二次衬砌和仰拱或铺底的施做时间。
3、为施工中调整围岩级别、修改支护设计和变更施工方法提供依据。 4、积累量测数据，为今后的隧道设计和施工提供工程类比的数据。
二、监控量测的项目:
隧道监控量测的项目应根据工程特点、规模大小和设计要求综合选定。量测项目可分为必测项目（A类量测）和选测项目（B类量测）（见表1和表2）。必测项目是指新奥法施工时必须进行的常规量测，用来判断围岩稳定和支护衬砌受力状态，指导设计施工的经常性量测。选测项目是指在重点和有特殊意义的隧道或区段进行的补充量测，用来判断隧道开挖过程中围岩应力状态、支护衬砌效果，本量测方案采用A类量测。
表1：监控量测必测项目 序号 监测项目 洞内、外观察 量测仪器 测试精度 0.06mm 1mm 1mm 备 注 1 2 3 4 地质罗盘 一般进行水平收敛量测 隧道浅埋段必测（H0≤2b） 净空变化 收敛计、全站仪 拱顶下沉 地表下沉 精密水准仪、 钢挂尺、全站仪 精密水准仪、铟钢尺、全站仪 注：H0—隧道埋深；b—隧道最大开挖宽度。
三、量测测点的布置及量测频率的确定:
净空变化、拱顶下沉和地表下沉（浅埋地段）等必测项目应设置在同一断面，其量测断面间距及测点数量应根据围岩级别、隧道埋深、开挖方法确定。按表3进行。
表3：必测项目量测断面间距和每断面测点数量
每断面测点数量 围岩级别 断面距离（m） 净空变化 Ⅴ－Ⅳ Ⅳ Ⅲ 5—10 10—30 30—50 2条基线 1条基线 1条基线 拱顶下沉 1点 1点 1点 净空变化量测点的布置：沿进洞方向，左侧量测桩焊接位置为边墙脚板底上1.5m，右侧量测桩焊接位置为直腿脚板底上1.5m。拱顶下沉量测点
的布置：拱顶正中。
净空变化、拱顶下沉量测应在每次开挖后12小时内取得初读数，最迟不得大于24小时，且在下一循环开挖前必须完成。测点应牢固可靠、易于识别，并注意保护，严防爆破损坏。拱顶下沉和地表下沉量测基点应于洞内、外水准基点建立联系。
隧道浅埋地段地表下沉的量测宜与洞内净空变化和拱顶下沉量测在同一横断面内。横断面方向应在隧道中心及两侧间距2—5m处设地表下沉测点，每个断面设7—11点，监测范围应在隧道开挖影响范围以外，地表下沉量测应在开挖工作面前方，隧道埋深与隧道开挖高度之和处开始，直到衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。
地表下沉量测频率应与拱顶下沉和净空变化的量测频率相同，各项目量测频率应根据位移速度和量测断面距开挖面距离，分别按表4、表5确定。
表4：量测频率（按位移速度）
位移速度（mm/d） ≥5 1—5 0.5—1 0.2—0.5 ＜0.2 表5：量测频率（按距开挖面距离） 量测断面距开挖面距离（m） （0—1）b （1—2）b （2—5）b ＞b 量测频率 2次/d 1次/d 1次/2—3d 1次/7d 量测频率 2次/d 1次/d 1次/2—3d 1次/3d 1次/7d 注：①b—隧道开挖宽度；
②当按表4、表5选择量测频率出现较大差异时，宜取量测频率较高的作为实施的量测频率。
各量测作业均应持续到变形基本稳定后2—3周结束。对于膨胀性和挤压性围岩，位移长期没有减缓趋势时，应适当延长量测时间。
四、量测手段及仪器选择:
一）洞内、外观察:
1、洞内观察
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，并绘出地质素描图。若遇特殊不稳定情况时，应派专人不间断的观察。
1）对开挖后没有支护的围岩的观测
a.岩层种类和分布情况，岩层强度，风化及变质情况，填充物的性状，断层的位置、走向和破碎程度，节理裂隙发育程度及其方向；
b.开挖工作面的稳定状态，顶板有无坍塌现象； c.涌水情况：涌水位置、涌水量、水压和水质等； d.是否有地板隆起现象。
2）对开挖后已支护地段围岩动态的观测 a.是否发生锚杆被拉断或垫板脱离围岩现象； b.喷混凝土是否发生裂隙和剥离或剪切破坏； c.钢拱架有无被压变形情况；
d.锚杆注浆和喷混凝土，施工质量是否符合规定的要求。 3）观察围岩破坏形态分析
a.危险性不大，不会发生急剧破坏。如：加临时支护之后即可稳定的情况；
b.应当引起注意的破坏。如：拱顶混凝土喷层因受弯曲压力的影响而
出现的裂隙。
c.危险征兆的破坏。如：拱顶混凝土喷层出现有对称性局部的崩落、侧墙内移等。
2、洞外观察
洞外观察重点应在洞口段和洞身埋置深度较浅地段，其观察内容应包括地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定状态、地表渗水情况等。
二）净空变化量测:
用于量测开挖后隧道净空变化情况。仪器采用弹簧式JSS30/10型伸缩式数显收敛计，量测精度为0.01mm。量测时，把伸缩式数显收敛计的短杆固定在施测的两测点的岩体内。将净空变化仪装好，初次量测（测始读数）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0—25mm的范围内，拧紧钢尺压紧螺帽并记下钢尺孔位读数，然后调整滑套长度，顺时针旋进调节螺母使视窗内白线与视窗刻度线对齐，并记下数值，重复测试3次，取平均值作为初始观测值R0。
un= Rn - R0 ① 式中：un—第n次量测时的净空变化值；
Rn —第n次量测时的观测值； R0 —初始观测值。
当百分读数大于2500×10-2mm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。往后计算净空变化时，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= uk＋Rk - Rn0 k＞n ② 式中：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； Rn0 —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＋R0 - A0- Ak k＞A ③ 式中：A0—钢尺初始孔位读数；
Ak—第k次量测时孔位读数。
读数的温度修正：
Rnt=（20-tn）* L * α（以20℃为标准温度） ④
式中：Rnt—第n次量测的温度修正； tn—第n次量测时的钢尺温度； L—钢尺长度；
α—钢尺线胀系数，α=12×10-6/℃（或钢尺检验资料） 量测记录表附后：收敛量测记录表。
二）拱顶下沉量测:
用于量测开挖后隧道拱顶下沉情况。仪器采用精密水准仪和铟钢尺，量测精度为0.1mm。
量测记录表附后：拱顶下沉记录表。
五、量测数据的处理、反馈及围岩稳定性的判断:
现场量测数据中存在偶然误差，具有一定的离散性，故量测数据在时间散点图上下波动，难于找出规律。为检验量测结果的可靠性，了解围岩应力状态、变形规律和稳定性程度，故应对量测数据进行回归分析。位移-时间曲线最能直接明确的反映围岩和支护衬砌受力状态随时间的变化情况，故予采用。
一）位移-时间曲线的选定:
位移-时间曲线通常选用下面三种非线性函数中精度最高者进行回归分析，观测数据不宜少于25个。
1.对数函数 u = Alg(1+t),
u = A + B/ lg(1+t)； ⑤
2.指数函数 u = Ae-B/t，
u = A(1-e-B/t)； ⑥
3.双曲线函数 u = t/ (A+Bt),
u =A{1-[1/(1+Bt)]2}； ⑦
其中，对数函数用于软弱围岩隧道开挖后初期变形进行回归分析,可取得较高的回归精度。但是，对数函数随t的增加而发散，因此不能用该函数预估围岩变形的最终值。而指数函数可用来预估围岩变形的最终值（当t→∝，u∝=A），但该函数的曲线在开始部分有拐点，这与实测数据变化规律不符。当对长期观测B值很小时，则拐点的影响不大，可取的较好的结果，双曲线函数可预计最终位移值，u∝=1/B。
二）量测数据的应用:
将量测数据进行处理与回归分析后，绘出位移-时间曲线，配合地质、施工各方面的信息，再与由经验和理论所建立的标准进行比较，对于设计所确定的结构形式、支护衬砌设计参数、预留变形量、施工方法和工艺及各工序施作时间等进行检验，若与原设计指标基本相符，则可继续施工，若差别过大，应立即修改设计（加强或减弱支护衬砌），改变施工方法，调整作业时间，以求安全可靠，经济合理。
三）围岩稳定性的判断:
1、位移量
隧道施工时，围岩和支护实测位移值若超过某一临界值，则表示围岩不稳定，需加强支护衬砌。由于影响围岩变形的因素很多，在工程实践中，宜通过试验确定。实测最大位移值或回归预测最大位移值不应大于表6所列指标，并按表7变形管理等级指导施工。
2、位移速度
开挖通过量测断面时位移速度最大，以后逐渐降低，一般情况下，初期位移速度约为总位移速度的1/4～1/10。。
为发挥围岩自承作用，二次衬砌一般在围岩变形基本稳定后施作，通常规定：
1）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。
2）当净空变化值在０.２～1.0mm/d时，认为围岩处于缓慢变形阶段，表示围岩向稳定方向发展。
3）隧道水平收敛速度小于0.1～0.2mm/d时，即称围岩基本稳定；并规定只有当位移变化速率小于0.2mm/d时，方可进行二次衬砌。
4）对于膨胀性围岩，规定净空位移速度达到1mm/30d后，才施作二次衬砌。
上述二次衬砌施做时间的原则不一定适应于隧道浅埋段，隧道浅埋段提前施做二次衬砌往往是有利的。
3、位移加速度（根据位移时态曲线的形态来判别） 表6：单线隧道初期支护极限相对位移（%）
埋 深（m） ＜50 50—300 300—500 拱脚水平相对净空变化值 0.30～1.00 0.80～3.50 3.00～5.00 Ⅴ～Ⅵ （15.6mm～52.0mm） （41.6 mm～182mm） （150mm～260mm） 0.20～0.70 0.50～2.60 2.40～3.50 Ⅳ （10.4mm～36.4mm） （26mm～135.2mm） （124.8mm～182mm） 0.10～0.50 0.40～0.70 0.60～1.50 Ⅲ （5.2mm～26mm） （20.8mm～36.4mm） （31.2mm～78mm） 0.20～0.60 Ⅱ （10.4ｍｍ～31.2ｍｍ） 拱 顶 相 对 下 沉 围岩 级别 0.06～0.12 0.10～0.60 0.50～1.20 Ⅴ （3.62mm～7.24mm） （6.03mm～36.2mm） （30.2mm～72.4mm） 0.03～0.07 0.06～0.15 0.10～0.60 Ⅳ （1.81mm～4.21mm） （3.62mm～9.05mm） （6.03mm～36.2mm） 0.10～0.25 0.01～0.04 0.03～0.11 Ⅲ （6.03mm～（0.62mm～2.41mm） （1.81mm～6.63mm） 15.08mm） 0.01～0.05 0.04～0.08 Ⅱ （0.60mm～3.02mm） （2.41mm～4.82mm） 注：①硬岩取下限，软岩取上限； ②拱脚水平相对净空变化值两测点间净空水平变化值与其距离之比；拱顶相对下沉指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比；
③墙腰水平相对净空变化极限值按拱脚水平相对净空变化值乘1.2～1.3后采用。
表7：变形管理等级
管理等级 管理位移（mm） Ⅲ U＜U0/3 Ⅱ U0/3≤U≤2U0/3 Ⅰ U ＞（2U0/3） 注：U—实测位移值；U0—最大允许位移值 围岩变形曲线可分为三个区段：
1）基本稳定区：当围岩位移速率不断下降，位移加速度为负值（d2u/dt2
＜0），称为一次蠕变区，围岩趋于稳定，支护是安全的。
2）过渡区：当围岩位移速率保持不变，位移加速度为零（d2u/dt2＝0），称为二次蠕变区，围岩不稳定，应调整施工程序和加强支护系统的刚度与强度。
3）破坏区：当围岩位移速率不断上升，位移加速度为正值（d2u/dt2＞0），称为三次蠕变区，曲线出现反弯点，围岩达到危险状态，必须立即停
施工状态 可正常施工 应加强支护 应采取特殊措施 止掘进，加强支护。
六、施工监测管理及量测人员组织:
一）施工监测管理:
1、施工监测管理的流程
施工监测的结果应尽快地反馈到施工和设计中。量测管理流程图在第10页。
2、对测试人员的要求
量测工作是施工管理的中的一个重要环节，是施工安全和质量的保障。 量测工程师的职责： 1）负责量测计划安排； 2）负责量测资料的整理；
3）及时向施工负责人汇报洞内围岩稳定状态，并定期提出围岩稳定性和支护可靠性的书面报告；
4）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。
量测管理流程图：
施工 量测 措施 （调整 施工方法， 否 安全否 （管理基准） 加强支护 是 措施 （减少 否 （管理基准） 经济否 支护结构） 是 改 变 量 测 是 计划 量测计划是否改变 否 是 改 变 管 理 是 管理基准是否改变 基准 否
量测工的职责：
1）量测工工作要认真负责；
2）在量测工程师的指导下，负责量测点的埋设和日常的量测工作，并做好量测记录；
3）负责量测元件的准备、工地零星加工和量测仪表的保养工作。 3、测试工作中的注意事项
1）施工监测采用的机械仪表和电子仪表，必须确保量测仪表具有良好的使用状态。
2）测试前应做到：
①检查仪表设备是否完好，如发现问题及时修理或更换；
②检查测点是否松动或人为损坏，确认测点状态良好时方可进行测试工作。
3）测试工作中：
①按各项量测的操作规程安装好仪器仪表，每测点一般测读三次，三次读数相差不大时，取算术平均值作为观测值，若读数相差过大时应检查仪器、仪表安装是否正确，测点是否松动，当确认无误时在进行测试；
②每次测试时都要做好记录，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；
③在现场要粗略计算，若发现变形较大时，应及时通知现场施工负责人。
4）测试完毕后应做到：
①检查仪器、仪表、做好养护、保管工作； ②及时进行资料整理； 4、量测资料的整理
对量测资料应认真检查、审核和计算，每次量测结束后，在二小时内进行资料整理工作。及时将资料填入有关图表，便于了解数据反映的变化规律。
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