横山隧道应力、应变量测实施方案 2Ni {fC?
一、工程概况 YGCBDH%6
横山特长隧道位于陕北黄土高原梁峁区，沟壑纵横、地形起伏、冲沟发育。隧道起迄里程为DK333+265～DK344+713,全线长11448m，设计为双线隧道。隧道最大埋深为283.68m，主洞开挖面积最大177.4m2，最小120.53m2,隧道通过的围岩主要为新黄土、老黄土、泥岩、砂岩以及砂泥岩互层。 1n>(CwLG"
二、工程地质特点及施工现状 ? wZ`U
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横山隧道黄土段落衬砌封闭完毕，目前主要以泥岩、砂岩以及砂泥岩互层为主，层理较发育，基岩裂隙水，部分段落渗水呈泉眼股状流出、拱部滴水呈线。洞内砂岩呈黄褐色薄～厚层状与泥岩不等厚互层，细粒砂状结构，泥质胶结；泥岩呈灰黑色，泥质结构，含煤线或薄煤层，自稳能力差，强度较低，遇水易软化，薄层泥岩或薄层砂岩出现在洞室起拱线以上时容易产生掉顶、滑层、剥落、塌方等现象。 =D^R,Q
三、编制依据及量测内容 v6'k`HnK
1、编制依据：《铁路隧道设计规范》、《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》、《铁路隧道监控量测技术规程》。 /E5>cqX 4A
2、量测内容： hyC]{E
（1）围岩压力：量测围岩与初期支护之间的接触压力情况，判断初期支护的可靠程度。 u_%L~1+'
（2）支护与衬砌间压力：判断复合式衬砌中围岩荷载大小，判断初期支护与二次衬砌接触压力，各自分担围岩压力情况。 [Pz['q L3t
四、监测目的和监测结果的实际意义 6tBe,'*
深入了解横山隧道围岩压力分布状态和锚喷支护效果，掌握应变的变化特征、支护结构的应力状态，并为判断围岩稳定性和确定支护参数提供依据。 .QM>^(o$Z
1、通过应力、应变监测进行信息反馈及预测预报，优化施工组织设计，指导现场施工。 2fMKS
2、掌握围岩动态，了解支护结构在不同工况时的受力状态和应力分布，对围岩稳定性作出评价。 Sk%*Zo{|
3、验证支护结构型式、支护参数，评价支护结构、施工方法的合理性及其安全性，确定支护时间。 a~Y`N73/c
4、为修改设计提供数据，为调整施工方法提供依据。 j:'8yFi_
5、为科研项目的研究提供第一手信息，为长大公路隧道在陕西省特殊地质与水文条件下的修建水平提供科学依据和技术保证。 c[4I> "w
五、监测实施方案 I73=PfS:m
围岩压力、支护与衬砌间压力采用安装振弦式传感器，通过频率接收仪获得频率读数，依据频率－量测参数率曲线换算出相应量测参量值，并对照是否满足《铁路隧道设计规范》安全要求。 zXv2plw(
1、量测仪器型号：GSJ-2A型多功能电脑检测仪用于检测频率、存储数据，GH型振弦式压力盒和配套的数学模型转换软件。 P^m&oH5]EG
2、测点布置：为了对围岩及支护结构的性态能较全面地分析，使各项数据间能相互比较、相互验证因此必测项目和选测项目的各项量测内容尽量布置在同一个断面上。围岩压力、支护与衬砌间压力、每项每个断面布置3个测点，拱顶设置1个，拱腰设置2个，拱腰测点设置于结构圆心水平线上，即内轨顶面上2.46边墙位置。纵向按照Ⅲ级围岩100米设置1组；Ⅳ级围岩50米设置1组；特殊地段如围岩破碎段、浅埋段、沙泥岩互层交汇断面或塌方段落可加密测点，测点统一编号。 F+m;y
3、量测仪器安装：围岩压力和支护与衬砌间压力项目是量测接触压力，采用电测振弦式压力盒，埋设压力盒要求与接触面紧密接触。仪器埋设完成后电缆进行统一编号，集中放置于事先设好的带锁铁箱内。 ;0:[X+"(
4、量测操作方法： 5P![fX|5
（1）量测频率：a围岩压力量测从埋设到二衬浇筑期间每天1次、之后根据压力变化情况可适当加密或加大量测间隔时间；b支护与衬砌间压力量测从脱模后1周内每天1次，之后可根据实际情况调整量测频率，最大不得超过1周一次。 %1kI aYZ
（2）量测方法：埋设GH型振弦式压力盒，电缆接出电缆统一安放在带锁铁箱内，压力盒将垂直作用的力转换为频率信号，用GSJ－2A型便携式多功能电脑检测仪量测频率，并存储数据，用与GH型振弦式压力盒配套的精确数学模型计算出力值，每测点测三组数据，现场记录。 bm-&H
（3）数据采集及处理：为防止偶然误差，每测点每次量测三组数据，对比判断取值，做好原始记录；数据以周报（特殊情况形成日报）的形式提交量测成果，每月编写监测施工总结报告，提交指挥部。 ?%i~~hfH#N
5、数据分析及信息反馈： ze#r/j;sw
（1）《铁路隧道设计规范》TB10003-2005安全系数：混凝土抗压时的安全系数为1.8，混凝土抗拉时安全系数2.7，隧道围岩压力按松散压力考虑，A、围岩压力的垂直均布压力计算公式： q3/ 0xN+?
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式中γ－围岩容重(kN/m3)； －宽度影响系数， ；S－围岩级别；B－坑道宽度（米）；i－B每增减1米时的围岩压力增减率，当B＜5米时取i＝0.2；B＞5米时取i＝0.1； `:YCOF
B、其中水平压力：Ⅲ级围岩＜0.15 ；Ⅳ级围岩（0.15～0.3） ；Ⅴ级围岩（0.3～0.5） ； lw_PQ4Hp
利用公式计算Ⅲ级围垂直压应力77.76KPa，水平压应力11.664KPa；岩Ⅳ级围岩垂直压应力139.32KPa，水平压应力41.796KPa；岩Ⅴ级围岩垂直压应力253.08KPa，水平压应力126.54KPa。 h%>yErs
（2）量测结果分析、整理：对比压力值是否满足规范要求，绘制压力与时间变化曲线图，综合拱顶下沉和水平收敛数据分析受力情况，分析压力随时间衰减规律等。整理原始记录资料，资料需体现测点埋设时间、地点、围岩级别、埋深、地质素描、离开挖面距离；量测时记录时间、压力值测点编号。 o9c?)K Q
（3）信息反馈：综合分析结果不能满足规范要求时，首先对支护结构、施工方法的合理性及其安全性进行评价，同时向上级单位申请修改设计，优化施工组织设计以指导未开挖段落施工。 6[ & x7"
六、仪器、设备购置计划 $VUX?ii$7=
横山隧道结构应力、应变量测仪器统计表 Q JtO~~-
序号 设备名称 型号 单位 数量 备注 }<=_&n
1 多功能检测仪 GSJ－2A 台 2 量测数据 ~ qezr\$2
2 振弦式压力盒 GH 个 80 受力转换 k[5:]5lp+
3 配套电缆 米 500 数据传输 s7 3' h
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GH振弦式压力盒 GSJ－2A多功能检测仪 u \o~'Jz
七、注意事项及操作要点 A\)~y{9bQ
1、隧道开挖应尽量采用弱爆破。开挖以后要及时完成初期支护的设计内容。保证围岩和初期支护的共同变形。 ({ WV<T&
2、测点尽量和必测项目布置在同一断面，监控量测结果必须及时提供，滞后的监控量测资料对于指导施工是无用的。 `]wk)50BVp
3、埋设压力盒要求与接触面紧密接触，电缆线顺直接出安放在铁箱内，保证接头完好，测点离掌子面较近（在警戒范围内）时必须采取保护措施，设立明显标志，防止爆破或施工机械、人员无意损坏导致电缆中断。 rE9Nt9 }
4、压力盒安装严格按照使用说明进行，由工区技术人员负责安装、保护，量测工作由工区技术主管全面负责，保证量测数据及时、真实放映现场情况。 N<T@GQwkS
5、为了保证中长期监测结构应力、应变，围岩压力测点电缆线在施作二衬时与初支和衬砌间测点电缆线同时接出，并编号绑扎。 JO&L1<B{v
7、原始记录按照下发表格填写，地质素描资料、围岩观察记录、围岩级别判定卡和必测项目共用。 a<l DT _2b
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附件1： @5*$yi 'Cp
压力量测记录表 I)q"M]~
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附件2：压力随时间变化曲线图 ^D A<=C-[!
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