【正文】 1 重慶水江至界石高速公路龍鳳山隧道 施工監(jiān)控量測及數(shù)據(jù)分析總報告 1. 項目來源 重慶水江至界石高速公路 是重慶至長沙公路重慶境內(nèi)的最西段，路線起于南川市的水江鎮(zhèn)，接擬建的武隆至水江段公路，經(jīng)南川、巴南，止于巴南區(qū)的界石鎮(zhèn)，接已建渝湛國道主干線童家園子至雷神店段高速公路界石互通立交附近。 龍鳳山隧道是一座上下行分離的四車道高速公路長隧道，左線隧道長 2880m，右線隧道長 2905m。該隧道處于中、低山重丘山嶺區(qū)，山體走向總體呈北東至南西向，山、谷相間；于隧道地表區(qū)，展布有 11 條樹枝狀緩沖溝，沖溝呈北東向，寬度 約 50～ 100m，部分溝谷內(nèi)有長流水，水流量較小，隨季節(jié)氣候變化而變化。 為確保龍鳳山隧道建設(shè)質(zhì)量，科學(xué)指導(dǎo)隧道施工， 重慶高速公路發(fā)展有限公司南方建設(shè)分公司 委托重慶交通科研設(shè)計院 檢測中心 承擔(dān)隧道監(jiān)控量測任務(wù) ，并簽訂《水江至界石高速公路龍鳳山隧道施工監(jiān)控量測合同》，合同有效期為 2020 年 8 月 20 日 —— 2020 年 8 月 20 日，隧道交工驗收后合同終止，合同總經(jīng)費 991440 元。 2. 量測依據(jù) 《 龍鳳山隧道 工程地質(zhì)勘察報告》； 《龍鳳山隧道施工設(shè)計圖》； 《 水江至界石高速公路龍鳳山隧道施 工監(jiān)控量測 合同》； 《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》 （ JTJ04294） ； 《公路隧道設(shè)計規(guī)范》 （ JTJ D702020） 。 3. 本工程開展隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測的重要性 工程概況 龍鳳山隧道是一座上下行分離的四車道高速公路長隧道， 隧道進口與鳳嘴江相連，出口與大沙壩高架橋相連， 左線隧道 起訖樁號 ZK28+920～ ZK31+800，隧道 長 2880m，右線隧道 起訖樁號 YK28+910～ YK31+815，隧道 長 2905m。 隧道進口洞門為端墻式，出口為削竹式。 該隧道處于中、低山重丘山嶺區(qū)，山體走 向總體呈北東至南西向，山、谷相間；于隧道地表區(qū)，展布有 11 條樹枝狀緩沖溝，沖溝呈北東向，寬度約 50～ 100m，部分溝谷內(nèi)有長流水，水流量較小，隨季節(jié)氣候變化而變化。根據(jù)設(shè)計，隧道頂板埋深在 7～ 160m之間。 隧道進口 主要有上覆第四系坡積亞粘土及下伏三疊系中統(tǒng)雷口坡組第二段灰?guī)r和第三 2 段 鈣質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r互層，隧道圍巖總體評價為Ⅱ類圍巖。 洞身圍巖主要有第四系坡、殘積亞粘土，侏羅系中、下統(tǒng)涼高山組鈣質(zhì)泥巖夾石英長石砂巖透鏡體，及鈣質(zhì)泥巖、石英長石砂巖互層，大安寨組石英長石砂巖夾泥灰?guī)r及珍珠沖組鈣質(zhì)泥巖夾石英長石砂 巖，三疊系上統(tǒng)須家河組塊狀長石石英砂巖。 巖層“ X”型節(jié)理、裂隙較發(fā)育，上部巖體多被分割成菱形塊狀，在陡坡或開挖臨空面，破碎巖石易沿節(jié)理、裂隙面或軟質(zhì)巖面產(chǎn)生坍塌、崩落 ，隧道圍巖總體評價為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類圍巖。 隧道出口地層巖性主要為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組石英長砂巖、鈣質(zhì)泥巖互層，隧道圍巖總體評價為Ⅱ類圍巖。 總體而言，本隧道圍巖以砂巖、泥巖為主，呈砂泥巖互置結(jié)構(gòu)， 巖石節(jié)理、裂隙較發(fā)育，充填泥、鐵質(zhì)及鈣質(zhì)物，巖質(zhì)軟 ~較硬，泥巖易干裂，浸水易軟化，巖石較破碎，穩(wěn)定性 較差，隧道以Ⅱ、Ⅲ類圍巖為主。 隧道現(xiàn)場監(jiān)控 量測的目的、意義 （ 1）意義 在傳統(tǒng)的隧道建設(shè)中，把圍巖視為松散體作為主要荷載作用于襯砌結(jié)構(gòu)上，使結(jié)構(gòu)工程量大，施工工藝落后，效率不高，造成浪費。隨著新技術(shù)的發(fā)展，新奧法（ New Austrian Tunneling Method）逐步取代了傳統(tǒng)的施工方法，其主要的特點是最大限度地保持和發(fā)揮圍巖的自承能力 。近年來，通過公路隧道的大量修建，以超前支護、控制爆破技術(shù)、分部開挖技術(shù)等的不斷改進，使新奧法的內(nèi)容不斷完善 。 施工中 通過現(xiàn)場監(jiān)控量測和巖體力學(xué)分析，隨時掌握隧道開挖過程中及開挖后圍巖的變位狀態(tài)和應(yīng)力的重新分 配，以適當(dāng)?shù)膰婂^支護措施對圍巖變形進行有效控制，以維護和提高圍巖的自承能力，充分利用支護與圍巖形成拱結(jié)構(gòu)作用。 噴錨支護在我國隧道建設(shè)中已被廣泛應(yīng)用，這為推廣新奧法提供了條件。作為新奧法的重要組成部分，新奧法監(jiān)控量測在我國實施還不盡人意，對于驗證事前預(yù)設(shè)計和指導(dǎo)事后施工還未發(fā)揮作用，除了量測技術(shù)和分析手段有較高的技術(shù)含量外，施工單位對此不夠重視、缺乏專門的技術(shù)人才、怕麻煩以及可能導(dǎo)致承包人的利益下降是主要原因。 龍鳳山隧道作為一條長大隧道，地質(zhì)條件復(fù)雜，圍巖內(nèi)部空腔較發(fā)育，隧道很通道較多 ，施工工序 復(fù)雜 等特點， 動態(tài)施工過程在本工程中顯得尤為必要 。隧道圍巖現(xiàn)場監(jiān)控量測將對隧道施工過程進行監(jiān)控，并把實測數(shù)據(jù)立即進行分析、處理，及時向施工、監(jiān)理、設(shè)計和業(yè)主反饋分析資料，為修改設(shè)計、調(diào)整設(shè)計參數(shù)提供依據(jù)。在緊急情況下及時報告有關(guān)各方，提出處理意見，防止發(fā)生坍方，并為今后的隧道工程建設(shè)積累經(jīng)驗，具有很重要的實際意義。 （ 2）目的 龍鳳山隧道圍巖多屬Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類，以砂巖、泥 巖為主，圍巖強度較 低 ，節(jié)理裂隙發(fā) 3 育， 遇水軟化后 自穩(wěn)能力差， 并且隧道較長，地質(zhì)條件變化頻繁， 如施工工藝不當(dāng)易造成圍巖失穩(wěn) ， 甚至可能發(fā)生大的塌方，給工程帶來不 可彌補的經(jīng)濟和時間損失。因此， 本工程開展現(xiàn)場 監(jiān)控量測具有十分重要的意義。 本次隧道監(jiān)控量測的目的主要包括： ① 通過施工和環(huán)境監(jiān)測進行信息反饋及預(yù)測預(yù)報，優(yōu)化施組設(shè)計，指導(dǎo)現(xiàn)場施工，確保隧道施工的安全與質(zhì)量和工程項目的社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益。 ② 掌握圍巖動態(tài)，了解支護結(jié)構(gòu)在不同工況時的受力狀態(tài)和應(yīng)力分布，對圍巖穩(wěn)定性作出評價 。 ③ 驗證支護結(jié)構(gòu)型式、支護參數(shù)，評價支護結(jié)構(gòu)、施工方法的合理性及其安全性，確定二次襯砌合理支護時間 。 ④ 為修改設(shè)計提拱數(shù)據(jù)、為調(diào)整施工方法提供依據(jù) 。 ⑤ 為節(jié)省工程投資，提高大斷面公路連拱隧 道的設(shè)計和施工水平提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)保證。 在隧道的新奧法施工過程中，監(jiān)控量測處于一個十分重要的位置，貫穿在隧道施工的全過程，它將隧道的設(shè)計和施工納入動態(tài)的科學(xué)管理之中，通過 選測項目 對圍巖與支護的變位與應(yīng)力的 監(jiān)測 ， 掌握 隧道 的 穩(wěn)定狀態(tài) ， 把量測數(shù)據(jù)及其分析結(jié)果立即與預(yù)設(shè)計的支護參數(shù)相比較，對預(yù)設(shè)計的安全性和經(jīng)濟性作出正確的評價。如量測結(jié)果與預(yù)設(shè)計有較大出入，有必要對支護參數(shù)作加強或減弱的修正。在實施監(jiān)控量測的過程中，可以及時發(fā)現(xiàn)工程中出現(xiàn)的險情問題，及時處理，預(yù)防塌方。使監(jiān)控量測在保證施工安全、保證工程質(zhì)量、控 制造價方面可以起到意想不到的作用，實現(xiàn)隧道建設(shè)最佳的安全性和經(jīng)濟性，它是新奧法設(shè)計完善的不可缺少的階段，也只有通過監(jiān)控量測修改完善的設(shè)計，才是隧道最終的設(shè)計。 監(jiān)測主要內(nèi)容 龍鳳山道隧道主要進行現(xiàn)場圍巖及支護參數(shù)跟蹤監(jiān)控量測，其具體內(nèi)容如下： 1）必測項目：包括圍巖地質(zhì)和支護描述、地表沉降觀測、拱頂下沉量測、周邊收斂量測等。這類量測是為了確保在施工過程中的圍巖穩(wěn)定和施工安全而進行的經(jīng)常性量測工作。量測方法簡單，量測密度大，量測信息直觀可靠，并貫穿在整個施工過程中，對監(jiān)視圍巖穩(wěn)定，指導(dǎo)設(shè)計施工有巨大 的作用。土建施工完成，量測工作亦告結(jié)束。量測斷面、測點布置原則是根據(jù)隧道的地質(zhì)情況、施工方法設(shè)置，但量測密度不能少于《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》中所規(guī)定的數(shù)目，這類測點布置見圖 1～ 2 所示。 根據(jù)圍巖條件，本隧道共設(shè)地表沉降監(jiān)控量測斷面 6 個，必測斷面 220 個。 4 圖 1 隧道必測項目斷面布置圖 圖 2 隧道地表下沉測點布置圖 2）選測項目：包括圍巖與噴射混凝土間接觸壓力量測、噴射混凝土內(nèi) 部應(yīng)力量測、鋼支撐內(nèi)力量測。這類量測是必測項目的拓展和補充，對特殊地段、危險地段或有代表性的地段進行量測，以便更深入地掌握圍巖穩(wěn)定狀態(tài)與支護效果。對已完成的支護實施有效監(jiān)控，作出評價，對未開挖地段提供參考信息，指導(dǎo)未來設(shè)計和施工。選測項目安裝埋設(shè)比較復(fù)雜，量測項目較多、時間長、費用較大，但工程竣工后還可以進行長期觀測。斷面測點布置見圖 3。 根據(jù)合同約定，本隧道共設(shè)選測斷面 8 個，左右洞進出口各 2 個。監(jiān)控量測測點的布置見圖 4 和圖 5。 5 圖 3 選測項目 測點斷面布置圖 6 4. 量測手段和方法 地質(zhì)及支護狀況觀察 隧道掌子面每次爆破后和初噴后通過肉眼觀察、地質(zhì)羅盤和錘擊檢查，描述和記錄圍巖地質(zhì)情況：巖層產(chǎn)狀、裂隙、地下水情況，判斷圍巖類別是否與設(shè)計相符，必要時應(yīng)拍照，測量地下水流量；觀察支護效果，每 5m 應(yīng)填寫 1張記錄卡。 拱頂下沉量測 拱頂下沉量測是在隧道開挖毛洞的拱頂及軸線左右各 2m設(shè) 3 個帶掛鉤的錨樁，測樁埋設(shè)深度 30cm，鉆孔直徑φ 42，用快凝水泥或早強錨固劑固定，測樁頭需設(shè)保護罩。用精密的水準儀、鋼圈尺量測 拱頂下沉。 傳感器安裝見圖 6。 圖 6 拱頂下沉測樁埋設(shè)圖 隧道圍巖周邊位移量測 在預(yù)設(shè)點的斷面，隧道開挖爆破以后，沿隧道周邊的拱腰（或?qū)Ф垂把┖瓦厜Σ课环謩e埋設(shè)測樁。測樁埋設(shè)深度 30cm，鉆孔直徑φ 42，用快凝水泥或早強錨固劑固定，測樁頭需設(shè)保護罩，測樁每斷面 2 組共 4 根。采用鋼尺式周邊收斂儀量測周邊收斂變形。 傳感器安裝見圖 7。 圖 7 周邊收斂測樁埋沒圖 噴射混凝土軸向應(yīng)力量測 沿隧道的拱頂、拱腰和邊墻在噴射混凝土內(nèi)埋設(shè) 5 個應(yīng)力計。圍巖初噴以后，在初噴面上將應(yīng)力計固定， 再復(fù)噴，將應(yīng)力計全部覆蓋并使應(yīng)力計居于噴層的中央，方向為切向。噴射混凝土達到初凝時開始測取讀數(shù)。 傳感器安裝見圖 8。 7 圖 8 初期支護應(yīng)力傳感器埋設(shè)圖 圍巖與噴射混凝土間的接觸壓力量測 沿隧道周邊拱頂、拱腰和邊墻埋設(shè)壓力傳感器，將雙膜鋼弦式壓力盒分別埋設(shè)在圍巖與噴射混凝土之間。壓力盒是在噴混凝土施工以前埋設(shè)，測取圍巖對噴射混凝土壓力 ， 混凝土達到初凝強度以后開始測取讀數(shù)。每個斷面 5 個測點。 傳感器安裝見圖 9。 圖 9 初期支護接觸壓力傳感器埋設(shè)圖 型鋼支撐或格柵鋼支撐應(yīng)力量測 型鋼支撐 內(nèi)力監(jiān)測 采用鋼筋計量測，把鋼筋計焊接在鋼支撐上，量測鋼支撐內(nèi)力。鋼支撐安裝完以后即可測取讀數(shù)。量測斷面的測點布置位置與噴射混凝土軸向應(yīng)力測點布置位置相同見，單洞每個斷面 5 個測點。 傳感器安裝見圖 10。 圖 10 鋼支撐內(nèi)力傳感器埋設(shè)圖 焊接鋼筋鋼支撐焊接鋼筋鋼筋計 8 5. 量測頻率數(shù)據(jù)采集 每個斷面的量測頻率見表 3，并且要滿足工程實際需要。 對于采用分部開挖的地段，如正臺階開挖，上半斷面開挖與下半斷面開挖不在同一時間，當(dāng)量測斷面工作狀態(tài)發(fā)生改變的前后一個星期之內(nèi)或距離測點一倍洞跨以內(nèi)按 1 次 / 天的頻率采集數(shù)據(jù)。另外 ，如埋設(shè)的測點量測期間遭到破壞，恢復(fù)以后按新埋測點要求采集讀數(shù)，這樣增加了數(shù)據(jù)采集的次數(shù)和數(shù)量，保證數(shù)據(jù)的可靠性和有效性。 龍鳳山 隧道監(jiān)控量測項目、方法及監(jiān)測頻率表 表 1 序號 項目 名稱 方法及 工具 布置 量測間隔時間 量測 次數(shù) 1～ 15天 16天～ 1月 1～ 3月 3個月以后 1 地質(zhì)及支護狀況觀察 圍巖地質(zhì)描述，支護觀察，羅盤儀 開挖后及初期支護后進行 每次爆破后進行 2 周邊位移 周邊收斂計 每 5～ 50m一個斷 面 ,每斷面 2對測點 。 1～ 2次 /天 1次 /2天 1～ 2次 /周 1～ 3次 /月 57 3 拱頂下沉 精密水準儀、塔尺、鋼卷尺 每 5～ 50m一個斷面 ，每斷面 3個測點 。 1～ 2次 /天 1次 /2天 1～ 2次 /周 1～ 3次 /月 57 4 噴射混凝土軸向應(yīng)力 應(yīng)力計 、頻率儀 每地質(zhì)圍巖變化處設(shè)一個斷面 ,每斷面 5個測點 。 1次 /天 1次 /2天 1～ 2次 /周 1～ 3次 /月 57 5 圍巖壓力 雙膜壓力盒 、頻率儀 每地質(zhì)圍巖變化處設(shè)一個斷面 ,每斷面5個測點 。 1次 /天 1次 /2天 1～ 2次 /周 1～ 3次 /月 57 6 鋼支撐內(nèi)力 鋼筋計 、頻率儀 每地質(zhì)圍巖變化處設(shè)一個斷面 ,每斷面5個測點 。 1次 /天 1次 /2天 1～ 2次 /周 1～ 3次 /月 57 6. 現(xiàn)場監(jiān)控量測組織機構(gòu) 合同 簽定 后，我院 重慶公路工程檢測中心 立即進行各項準備工作，組織技術(shù)人員在最短的時間內(nèi) 進駐 現(xiàn)場， 并建立了 在南川設(shè)立了龍鳳山隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測組，全面負責(zé)本項目的實施和管理。本項目先后由唐健、胡學(xué)兵 總體負責(zé)， 李文剛、王芳其 兩名技術(shù)員對現(xiàn)場進行跟蹤指導(dǎo)， 確定監(jiān)控量測斷面和指導(dǎo)日常監(jiān)控量測工作，完成工作大綱、階段報告和總報告的