监控量测技术在阿尔及利亚东西高速公路隧道中的应用.doc

监控量测技术在阿尔及利亚东-西高速公路隧道中的应用*（*公路勘察设计研究院有限公司，*，*）摘 要 本文简要介绍了监控量测技术在阿尔及利亚东西高速公路隧道工程中的应用，包括量测计划的编制内容及具体要求，以期对以后国外隧道工程量测计划的编制和实施提供借鉴。关键词 监控量测 东西高速公路 隧道1工程概况阿尔及利亚东西高速公路M3段共设置两座隧道， T1隧道长730m；T2隧道长1800m。隧道为双向六车道，采用钻爆法与机械辅助开挖施工。隧址区地层岩性主要为页岩、砂岩、泥灰岩、页岩夹薄层砂岩等。隧址区发育的主要断裂构造为位于T1、T2隧道南侧的F3断裂和与T1隧道相交的 F41断层和F42断层。2监控量测的组织方式量测计划的编制由总承包商中铁建（CRCC）、施工单位（中铁十二局，简称CRCC12）、设计院（中交一公院，简称FHCC）和外部监督（法国SETEC公司）共同完成，并报业主审批（见图1）。承包商和2施工单位负责测量设备的安装、使用和维护，设备的安装和测量的实施由专门人员（承包商内部或外部的人员）完成。每次测量后，在测量负责人领导下，立即诠释结果。测量数据和地质跟踪资料完整地传送到设计院和外部监督办公室，设计院根据量测结果调整设计，外部监督办公室根据量测结果对设计和施工进行跟踪和监督。图1 隧道监控量测组织图3监控量测的具体内容3.1 量测主要内容 在施工过程中，监控量测按照下面的方式开展：（1）首先进行地质追踪，主要在于对掌子面的观察，通过地质素描、数码照片等方法完成。（2）掌子面处的勘测，即超前地质钻探，包括取芯钻探或记录参数的破坏性钻探。（3）支护、衬砌和上覆岩层的精确变形测量，包括水平测量和收敛测量、围岩变形测量、支护的应力和应变测量。（4）各种与开挖方法和支护方法相关的现场测量（应力、缝隙的压力，水流量等等）。3.2 量测的具体实施 按照阿尔及利亚东-西高速公路中标段专用技术条款（CCTP）的要求，所有光学水准点采用“Leica ABC”或类似“全站仪”的仪器进行测量，提供所有测点的三维坐标，而不使用国内常见的收敛仪进行测量。3.2.1 水平测量和收敛测量水平测量和收敛测量是通过二维精密测量法和三维测量取得。测量断面由五个到八个测量点组成：隧道拱顶设置一个量测点，拱部二个点（上台阶开挖处下方），然后安置两个点在边墙处，还有二个点设置在拱脚处（见图2 ），测量断面间距520米，在地质条件不好的地段需缩短间距。测量设备和经纬仪以及执行程序允许精确度为+/- 1mm。对于支护的收敛测量，采用的极限值如下： 警惕限值：50mm 超过后要加强收敛量测的频率。 警戒限值：100 mm 超过后要加强支护，尤其是要缩小拱架的间距，并且要进行地质方面的分析。 停工限值：150 mm。这些数值只是原则上的限值，对于局部位置上的测量，测量负责人和支护负责人可以调整为其它的数值。在泥页岩区域，大约每隔80米，在仰拱最低点设一个测量点，以便监测拱底垂直变形（是否有底鼓现象）。 图2 净空断面量测(净空线或水平测量)3.2.2 地表沉降的测量 测点布置和量测频率按照图3进行。在隧道左右线中间也需设置一定的观测点，以监测隧道左右线中间地表的下沉和位移，为仰坡的稳定性评价提供依据。图3 地表下沉及坡体稳定性量测3.2.4 围岩变形测量围岩变形测量至少测不同深度的三个点（见图4），使用至少有+/- 0.1mm 精确度的钻孔应变计。围岩位移检测断面间距是根据地质条件和支护类型来确定的，其间距为5至20米。在地质条件不好的区域要加密断面。测量频率开始是每天都做，然后，根据测量结果这一频率逐渐变为周，甚至是月。图4 隧道围岩深部位移量测 3.2.5 支护内的应力和应变测量拱部采用5对应变计，下边墙设置2对应变计，在测量报告里，应提供下列结果： - 量测日期和测量断面的位置- 实际承载的试验日期- 使用设备的标准化操作说明 1 -每阶段试验每个传感器原始测量图表 2 -应力曲线 1 -弹性模量计算 3.2.6超前地质钻探及钻孔出口处水的流量和压力的测定待添加的隐藏文字内容2隧道工程地质跟踪可实现两个目标，即判断可能遇到的地质问题以及开挖中进行岩体特性分析。要求隧道全长布置超前地质钻孔，岩芯钻探可直观的通过地层，详细查明地层层序，并进行相关的取样试验（见图5）。钻孔出口处的水的流量和压力可借助于流量表和压力计来测定。同时要求每日进行拍照，每周进行地质总结。这些数据，记录表、分析结果以及结论要定期地上报给支护负责人。 图5 超前水平地质钻孔的布置3.2.7 锚杆拉拔试验通常要求做3-5个锚杆拉拔试验。 3.2.8 水的侵蚀性测定水的侵蚀性测定是对水样进行分析，测定项目包括：矿化度、传导性、硬度、PH值以及温度。在那些具有强侵蚀性水的特殊区域，要系统的记录水的硬度和温度以便跟踪水的特征。3.2.9现场试验现场试验可以确定岩石地段的某些特征，试验内容包括：原始应力、变形特征、 岩石强度。现场试验和测量可用plaque进行荷载试验、通过sur-carottage进行应力测量等等。4 测量数据的获取和提交测量数据的提取、说明和结果的阐述应在可接受的期限完成，以便于在最短的时间内作出决定。数据的信息化处理是一个主要阶段，测量数据的处理要求每日都作，它包括测量值的计算，测量记录的整理，每次测量到期后报告的编写，演变图表的修改，已获得数据的归档等。测量结果用图表表示，以反映随着时间的推移以及掌子面的推进而出现的变化，也为了直观地看出变化的趋势并确定警戒界限。一旦测量达到了临界值或警戒值，会进行修改设计或对支护进行更改。测量数据处理文件要定期地上报，在每次大的施工阶段结束后也应上报。检测的综合报告要在工程结束时上报，此报告是所有检测结果的汇总。5 与国内工程的比较 （1）国内工程量测计划一般列入施工组织计划中，由施工单位完成或由第三方承包单位独立完成，量测计划有时脱离施工实际，计划得不到落实，或流于形式，量测结果不能有效的指导施工。东-西高速公路项目量测计划由设计单位、施工单位和外部监督共同编制完成，更加符合施工实际，设计单位根据施工情况和量测结果及时调整设计方案，设计始终根据地质条件的变化和施工情况刷新调整，施工单位根据施工情况和量测结果及时进行施工工艺的调整。东-西高速公路项目中更加强调动态设计和动态施工，量测结果能更好的指导设计和施工。（2）国内工程量测项目分为必测项目和选测项目，而东-西高速公路项目是现场技术人员（设计单位和施工单位人员）根据量测计划和实际施工情况确定是否施做某项量测项目，所有量测项目更注重现场的实际情况，更加灵活、切合实际。（3）东-西高速公路项目对施工期间地质追踪和验证非常重视，要求隧道全长进行超前水平地质钻探，包括取芯和破坏性钻探，根据钻探的难易程度和岩芯判断围岩的强度、完整性，判断地下水发育情况，为下一步隧道的开挖方法和围岩级别的确定、支护类型的选择以及支护参数的调整提供依据。而国内工程超前地质勘探仅是根据情况选做，没有强制要求，同时国内勘探方法可选用地质钻孔、地质雷达等，而不仅仅局限于采用超前水平地质钻探。