監(jiān)控量測(cè)技術(shù)在阿爾及利亞東西高速公路隧道中的應(yīng)用

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1、監(jiān)控量測(cè)技術(shù)在阿爾及利亞東-西高速公路隧道中的應(yīng)用 *********** （*******公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，***，****） 摘 要 本文簡(jiǎn)要介紹了監(jiān)控量測(cè)技術(shù)在阿爾及利亞東西高速公路隧道工程中的應(yīng)用，包括量測(cè)計(jì)劃的編制內(nèi)容及具體要求，以期對(duì)以后國(guó)外隧道工程量測(cè)計(jì)劃的編制和實(shí)施提供借鑒。 關(guān)鍵詞 監(jiān)控量測(cè) 東西高速公路 隧道 1．工程概況 阿爾及利亞東西高速公路M3段共設(shè)置兩座隧道， T1隧道長(zhǎng)730m；T2隧道長(zhǎng)1800m。隧道為雙向六車道，采用鉆爆法與機(jī)械輔助開挖施工。 隧址區(qū)地層巖性主要為頁(yè)巖、砂巖、泥灰?guī)r、頁(yè)巖夾薄層砂巖等。隧址區(qū)發(fā)育的主要斷裂構(gòu)造為位于T

2、1、T2隧道南側(cè)的F3斷裂和與T1隧道相交的 F41斷層和F42斷層。 2．監(jiān)控量測(cè)的組織方式 量測(cè)計(jì)劃的編制由總承包商中鐵建（CRCC）、施工單位（中鐵十二局，簡(jiǎn)稱CRCC12）、設(shè)計(jì)院（中交一公院，簡(jiǎn)稱FHCC）和外部監(jiān)督（法國(guó)SETEC公司）共同完成，并報(bào)業(yè)主審批（見圖1）。 承包商和2施工單位負(fù)責(zé)測(cè)量設(shè)備的安裝、使用和維護(hù)，設(shè)備的安裝和測(cè)量的實(shí)施由專門人員（承包商內(nèi)部或外部的人員）完成。每次測(cè)量后，在測(cè)量負(fù)責(zé)人領(lǐng)導(dǎo)下，立即詮釋結(jié)果。 測(cè)量數(shù)據(jù)和地質(zhì)跟蹤資料完整地傳送到設(shè)計(jì)院和外部監(jiān)督辦公室，設(shè)計(jì)院根據(jù)量測(cè)結(jié)果調(diào)整設(shè)計(jì)，外部監(jiān)督辦公室根據(jù)量測(cè)結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行跟蹤和監(jiān)督。

3、 圖1 隧道監(jiān)控量測(cè)組織圖 3．監(jiān)控量測(cè)的具體內(nèi)容 3.1 量測(cè)主要內(nèi)容 在施工過程中，監(jiān)控量測(cè)按照下面的方式開展： （1）首先進(jìn)行地質(zhì)追蹤，主要在于對(duì)掌子面的觀察，通過地質(zhì)素描、數(shù)碼照片等方法完成。 （2）掌子面處的勘測(cè)，即超前地質(zhì)鉆探，包括取芯鉆探或記錄參數(shù)的破壞性鉆探。 （3）支護(hù)、襯砌和上覆巖層的精確變形測(cè)量，包括水平測(cè)量和收斂測(cè)量、圍巖變形測(cè)量、支護(hù)的應(yīng)力和應(yīng)變測(cè)量。 （4）各種與開挖方法和支護(hù)方法相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量（應(yīng)力、縫隙的壓力，水流量等等）。 3.2 量測(cè)的具體實(shí)施 按照《阿爾及利亞東-西高速公路中標(biāo)段專用技術(shù)條款（CCTP）》的要求，所有光學(xué)水準(zhǔn)點(diǎn)采

4、用“Leica ABC”或類似“全站儀”的儀器進(jìn)行測(cè)量，提供所有測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，而不使用國(guó)內(nèi)常見的收斂?jī)x進(jìn)行測(cè)量。 3.2.1 水平測(cè)量和收斂測(cè)量 水平測(cè)量和收斂測(cè)量是通過二維精密測(cè)量法和三維測(cè)量取得。 測(cè)量斷面由五個(gè)到八個(gè)測(cè)量點(diǎn)組成：隧道拱頂設(shè)置一個(gè)量測(cè)點(diǎn)，拱部二個(gè)點(diǎn)（上臺(tái)階開挖處下方），然后安置兩個(gè)點(diǎn)在邊墻處，還有二個(gè)點(diǎn)設(shè)置在拱腳處（見圖2 ），測(cè)量斷面間距5—20米，在地質(zhì)條件不好的地段需縮短間距。 測(cè)量設(shè)備和經(jīng)緯儀以及執(zhí)行程序允許精確度為+/- 1mm。 對(duì)于支護(hù)的收斂測(cè)量，采用的極限值如下： ① 警惕限值：50mm 超過后要加強(qiáng)收斂量測(cè)的頻率。 ② 警戒限值：1

5、00 mm 超過后要加強(qiáng)支護(hù)，尤其是要縮小拱架的間距，并且要進(jìn)行地質(zhì)方面的分析。 ③ 停工限值：150 mm。 這些數(shù)值只是原則上的限值，對(duì)于局部位置上的測(cè)量，測(cè)量負(fù)責(zé)人和支護(hù)負(fù)責(zé)人可以調(diào)整為其它的數(shù)值。 在泥頁(yè)巖區(qū)域，大約每隔80米，在仰拱最低點(diǎn)設(shè)一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，以便監(jiān)測(cè)拱底垂直變形（是否有底鼓現(xiàn)象）。 圖2 凈空斷面量測(cè)(凈空線或水平測(cè)量) 3.2.2 地表沉降的測(cè)量 測(cè)點(diǎn)布置和量測(cè)頻率按照?qǐng)D3進(jìn)行。在隧道左右線中間也需設(shè)置一定的觀測(cè)點(diǎn)，以監(jiān)測(cè)隧道左右線中間地表的下沉和位移，為仰坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)提供依據(jù)。 圖3 地表下沉及坡體穩(wěn)定性量測(cè) 3.2

6、.4 圍巖變形測(cè)量 圍巖變形測(cè)量至少測(cè)不同深度的三個(gè)點(diǎn)（見圖4），使用至少有+/- 0.1mm 精確度的鉆孔應(yīng)變計(jì)。圍巖位移檢測(cè)斷面間距是根據(jù)地質(zhì)條件和支護(hù)類型來確定的，其間距為5至20米。在地質(zhì)條件不好的區(qū)域要加密斷面。測(cè)量頻率開始是每天都做，然后，根據(jù)測(cè)量結(jié)果這一頻率逐漸變?yōu)橹埽踔潦窃隆? 圖4 隧道圍巖深部位移量測(cè) 3.2.5 支護(hù)內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變測(cè)量 拱部采用5對(duì)應(yīng)變計(jì)，下邊墻設(shè)置2對(duì)應(yīng)變計(jì)，在測(cè)量報(bào)告里，應(yīng)提供下列結(jié)果： - 量測(cè)日期和測(cè)量斷面的位置 - 實(shí)際承載的試驗(yàn)日期 - 使用設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化操作說明 1 -每階段試驗(yàn)每個(gè)傳感器原始測(cè)量圖表

7、2 - 應(yīng)力曲線 1 - 彈性模量計(jì)算 3.2.6超前地質(zhì)鉆探及鉆孔出口處水的流量和壓力的測(cè)定 隧道工程地質(zhì)跟蹤可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)，即判斷可能遇到的地質(zhì)問題以及開挖中進(jìn)行巖體特性分析。要求隧道全長(zhǎng)布置超前地質(zhì)鉆孔，巖芯鉆探可直觀的通過地層，詳細(xì)查明地層層序，并進(jìn)行相關(guān)的取樣試驗(yàn)（見圖5）。 鉆孔出口處的水的流量和壓力可借助于流量表和壓力計(jì)來測(cè)定。 同時(shí)要求每日進(jìn)行拍照，每周進(jìn)行地質(zhì)總結(jié)。這些數(shù)據(jù)，記錄表、分析結(jié)果以及結(jié)論要定期地上報(bào)給支護(hù)負(fù)責(zé)人。 圖5 超前水平地質(zhì)鉆孔的布置 3.2.7 錨桿拉拔試驗(yàn) 通常要求

8、做3-5個(gè)錨桿拉拔試驗(yàn)。 3.2.8 水的侵蝕性測(cè)定 水的侵蝕性測(cè)定是對(duì)水樣進(jìn)行分析，測(cè)定項(xiàng)目包括：礦化度、傳導(dǎo)性、硬度、PH值以及溫度。在那些具有強(qiáng)侵蝕性水的特殊區(qū)域，要系統(tǒng)的記錄水的硬度和溫度以便跟蹤水的特征。 3.2.9現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可以確定巖石地段的某些特征，試驗(yàn)內(nèi)容包括：原始應(yīng)力、變形特征、 巖石強(qiáng)度?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和測(cè)量可用plaque進(jìn)行荷載試驗(yàn)、通過sur-carottage進(jìn)行應(yīng)力測(cè)量等等。 4 測(cè)量數(shù)據(jù)的獲取和提交 測(cè)量數(shù)據(jù)的提取、說明和結(jié)果的闡述應(yīng)在可接受的期限完成，以便于在最短的時(shí)間內(nèi)作出決定。數(shù)據(jù)的信息化處理是一個(gè)主要階段，測(cè)量數(shù)據(jù)的處理要求每日都作，它

9、包括測(cè)量值的計(jì)算，測(cè)量記錄的整理，每次測(cè)量到期后報(bào)告的編寫，演變圖表的修改，已獲得數(shù)據(jù)的歸檔等。 測(cè)量結(jié)果用圖表表示，以反映隨著時(shí)間的推移以及掌子面的推進(jìn)而出現(xiàn)的變化，也為了直觀地看出變化的趨勢(shì)并確定警戒界限。一旦測(cè)量達(dá)到了臨界值或警戒值，會(huì)進(jìn)行修改設(shè)計(jì)或?qū)χёo(hù)進(jìn)行更改。 測(cè)量數(shù)據(jù)處理文件要定期地上報(bào)，在每次大的施工階段結(jié)束后也應(yīng)上報(bào)。檢測(cè)的綜合報(bào)告要在工程結(jié)束時(shí)上報(bào)，此報(bào)告是所有檢測(cè)結(jié)果的匯總。 5 與國(guó)內(nèi)工程的比較 （1）國(guó)內(nèi)工程量測(cè)計(jì)劃一般列入施工組織計(jì)劃中，由施工單位完成或由第三方承包單位獨(dú)立完成，量測(cè)計(jì)劃有時(shí)脫離施工實(shí)際，計(jì)劃得不到落實(shí)，或流于形式，量測(cè)結(jié)果不能有效的指導(dǎo)施

10、工。東-西高速公路項(xiàng)目量測(cè)計(jì)劃由設(shè)計(jì)單位、施工單位和外部監(jiān)督共同編制完成，更加符合施工實(shí)際，設(shè)計(jì)單位根據(jù)施工情況和量測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)始終根據(jù)地質(zhì)條件的變化和施工情況刷新調(diào)整，施工單位根據(jù)施工情況和量測(cè)結(jié)果及時(shí)進(jìn)行施工工藝的調(diào)整。東-西高速公路項(xiàng)目中更加強(qiáng)調(diào)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)施工，量測(cè)結(jié)果能更好的指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工。 （2）國(guó)內(nèi)工程量測(cè)項(xiàng)目分為必測(cè)項(xiàng)目和選測(cè)項(xiàng)目，而東-西高速公路項(xiàng)目是現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員（設(shè)計(jì)單位和施工單位人員）根據(jù)量測(cè)計(jì)劃和實(shí)際施工情況確定是否施做某項(xiàng)量測(cè)項(xiàng)目，所有量測(cè)項(xiàng)目更注重現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，更加靈活、切合實(shí)際。 （3）東-西高速公路項(xiàng)目對(duì)施工期間地質(zhì)追蹤和驗(yàn)證非常重視，要求隧道全長(zhǎng)進(jìn)行超前水平地質(zhì)鉆探，包括取芯和破壞性鉆探，根據(jù)鉆探的難易程度和巖芯判斷圍巖的強(qiáng)度、完整性，判斷地下水發(fā)育情況，為下一步隧道的開挖方法和圍巖級(jí)別的確定、支護(hù)類型的選擇以及支護(hù)參數(shù)的調(diào)整提供依據(jù)。而國(guó)內(nèi)工程超前地質(zhì)勘探僅是根據(jù)情況選做，沒有強(qiáng)制要求，同時(shí)國(guó)內(nèi)勘探方法可選用地質(zhì)鉆孔、地質(zhì)雷達(dá)等，而不僅僅局限于采用超前水平地質(zhì)鉆探。 6