ОДМ 218.4.022-2015 Рекомендации по проведению геотехнического мониторинга строящихся и эксплуатируемых автодорожных тоннелей стр. 4

7.1 Геотехнический мониторинг забоя и призабойного массива

7.1.1В состав геотехнического мониторинга забоя и призабойного массива входят визуальные, геофизические и маркшейдерские наблюдения.

7.1.2 Объектами геотехнического мониторинга при проходке автодорожного тоннеля являются:

• забой;
• контур горной выработки;
• призабойный массив (не менее 10 м вглубь массива).

7.1.3 Параметры, контролируемые при геотехническом мониторинге забоя и призабойного массива, представлены в таблице 2 настоящего ОДМ.

7.1.4 Геологическое строение забоя и состояние призабойного массива (трещины, угол напластования, зеркала скольжения и т. д.), а также режим подземных вод (высаливание, обводненные участки и т. д.) определяются по результатам выполнения визуальных и геофизических наблюдений.

Таблица 2 - Контролируемые параметры при геотехническом мониторинге забоя и призабойного массива

Контролируемыйпараметр	Виды наблюдений
	визуальные	маркшейдерские	геофизические
Геологическое строение забоя исостояние призабойного массива(трещины, угол напластования,зеркала скольжения и т. д.)	+	-	+
Режим подземных вод(высачивание, обводненныеучастки и т. д.)	+	-	+
Деформация забоя и контурастенок выработки (экструзия,вертикальное смещение,конвергенция и т. д.)	-	+	-
Примечание - «+» - наблюдение выполняется; «-» - наблюдение не выполняется.

7.1.5 Геофизические наблюдения за состоянием призабойного массива выполняются на всем протяжении автодорожного тоннеля для уточнения инженерно-геологических условий, контроля техногенных воздействий (обводнения, цементации грунта и т. д.), контроля состояния зон разгрузки, а также выделения области влияния проходки на массив. Как правило, геофизические наблюдения выполняются методами ЕЭМИ или ЭМИ СШП зондирования. Периодичность геофизических измерений определяется скоростью выполнения строительных работ. При геофизических наблюдениях впереди забоя определяют трещиноватость, обводненность, характеристическую прочность пород «в массиве», локализуют аномальные зоны, связанные с сейсмическими, техногенными и другими воздействиями. По результатам измерений определяют прогнозную длительность стояния незакрепленного горного массива и категорию устойчивости.

7.1.6 Категорией устойчивости характеризуется продолжительность стояния незакрепленной горной выработки (вмещающего массива), а также ее состояние в зависимости от:

• ориентации ствола тоннеля к наиболее опасной системе трещин (благоприятная ориентация, неблагоприятная, крайне неблагоприятная);
• расчлененности массива трещинами (одиночные случайные трещины, одна система трещин, одна система трещин и слоистость и т. д.);
• интенсивности сетки трещин в породах (нетрещиноватые, слаботрещиноватые, трещиноватые, сильнотрещиноватые и раздробленные);
• сопротивления отдельностей смещениям по поверхности трещин (прерывистые, волнистые и т. д.), зеркала скольжения;
• ширины раскрытия трещин без учета их заполнения;
• заполнения трещин (песок, глина, слюда и т. д.);
• степени обводненности выработки (сухо, влажно, капеж, струи).

По результатам проведения геофизических наблюдений состояния призабойного массива автодорожного тоннеля и визуального наблюдения геологического строения забоя определяется категория устойчивости. Категория устойчивости может уточняться по результатам выполнения инженерных изысканий, обследований и т. д. Методика определения категории устойчивости горного массива представлена в [5].

7.1.7 Визуальные наблюдения строения стен забоя выполняются после каждой заходки автодорожного тоннеля при любой категории устойчивости грунтового массива до их закрепления. При визуальном наблюдении стен забоя выполняется их фотофиксация, определяется прочность породы, угол падения грунтовых пластов, при обнаружении обводненных участков определяется их площадь и месторасположение. При фиксации трещин замеряется их длина, ширина раскрытия, оценивается характер распространения, определяется порода заполнения и т. д. Для измерения геометрических параметров деформаций и геологических особенностей стенки забоя применяются линейки, мерные рулетки, транспортиры и т. д., прочность пород в забое определяется молотком Кашкарова и другими аналогичными инструментами.

7.1.8 Деформация забоя и контура стен выработки (экструзия, вертикальное смещение, конвергенция и т. д.) определяется при выполнении маркшейдерских наблюдений. Маркшейдерские наблюдения за деформацией (смещением) стенки забоя осуществляются деформационными марками при III и IV категориях устойчивости в случае длительного стояния незакрепленного массива (III категории - более семи суток, IV категория - более суток). Маркшейдерские измерения забоя при V категории устойчивости рекомендуется выполнять после завершения каждого цикла проходческих работ.

Типовая схема расположения деформационных марок на стенке забоя представлена на рисунке 1. Дополнительно деформационные марки могут быть установлены в местах возникновения секущей трещиноватости, обводненности и т. д. Маркшейдерские измерения за деформациями стенки забоя должны выполняться с периодичностью не реже двух раз в неделю.

434 × 326 пикс.     Открыть в новом окне

1 - вмещающий массив; 2 - горная выработка; 3 - деформационная марка; 4 - скважинный экструзометр

Рисунок 1 - Расположение геотехнического оборудования на забое и по контуру горной выработки

7.1.9 Маркшейдерские наблюдения конвергенции стенок горной выработки выполняются после завершения цикла проходческих работ до их закрепления ограждающими конструкциями. Деформационные марки требуется устанавливать в непосредственной близости к забою и на стыке с ограждающей конструкцией тоннеля, как показано на рисунке 2.

287 × 289 пикс.     Открыть в новом окне

1 - вмещающий массив; 2 - забой; 3 - горная выработка; 4 - ограждающая конструкция (крепь); 5 - деформационная марка; 6 - подконтрольное сечение

Рисунок 2 - Расположение подконтрольных сечений с деформационными марками на продольном сечении тоннеля (вид сверху)

7.1.10 При проходке горных выработок в устойчивых грунтах (I и II категория), в которых проектом на строительство не предусмотрено устройство временной крепи, в наиболее слабых зонах требуется организовывать подконтрольные сечения с деформационными марками для реализации маркшейдерских наблюдений. Принцип расположения подконтрольных сечений определяется в зависимости от прогнозируемых инженерно-геологических условий. Типовая схема расположения деформационных марок по контуру горной выработки и стене забоя приведена на рисунке 1.

Подконтрольные сечения требуется располагать в наиболее слабых зонах. К слабым зонам относятся:

• участки с большим азимутом падения пластов грунта;
• участки смены литотехнических разностей;
• места пересечения водонасыщенных грунтов;
• участки пересечения трассой тоннеля тектонических нарушений;
• участки, расположенные вдоль горных склонов, на которых существует угроза возникновения склоновых процессов, способных повлиять на состояние вмещающего массива и конструкций тоннеля;
• места резкого изменения глубины заложения тоннелей. Подконтрольные сечения из деформационных марок не рекомендуется располагать с шагом более 50 м. Измерения должны выполняться не реже одного раза в неделю.

7.1.11 Маркшейдерские наблюдения за экструзией и вертикальным смещением призабойного массива требуется выполнять с применением скважинных экструзометров на участках мелкого заложения при V категории устойчивости породного массива. Скважинные экструзометры устанавливаются в специальные скважины, пробуренные по центру стенки забоя на глубину не менее двух высот (диаметров) горной выработки, как показано на рисунке 3. Измерения рекомендуется выполнять до и после каждого цикла производства проходческих работ.

531 × 205 пикс.     Открыть в новом окне

1 - вмещающий массив; 2 - забой; 3 - горная выработка; 4 - ограждающая конструкция (крепь) тоннеля; 5 - скважинный экструзометр

Рисунок 3 - Расположение скважинного экструзометра на стенке забоя и в массиве призабойного пространства

7.2 Геотехнический мониторинг конструкций автодорожного тоннеля и вмещающего массива

Таблица 3 - Контролируемые параметры при геотехническом мониторинге автодорожного тоннеля

Контролируемыйпараметр	Виды наблюдений
	визуальные	маркшейдерские	геофизические	гидрогеологические	тензометрические	виброметрические
Целостность конструкций(трещины, сколы,повреждения гидроизоляции)	+	-	+	-	-	-
Смещение несущейконструкции (осадка,прогибы и т. д.) ивмещающего массива	-	+	-	-	-	-
Напряжения в несущихконструкциях	-	-	-	-	+	-
Напряжения на контактеограждающих несущихконструкций и вмещающегомассива	-	-	-	-	+	-
Режим подземных вод(уровень подземных вод,поровое давление и т. д.)	-	-	+	+	-	-
Колебание конструкций отсейсмических и техногенныхвоздействий	-	-	-	-	-	+
Примечание - «+» - наблюдение выполняется; «-» - наблюдение не выполняется.

7.2.3. Количество и расположение геотехнического оборудования в подконтрольном сечении автодорожного тоннеля и вмещающем массиве определяется в зависимости от формы его поперечного сечения, категории устойчивости и локализации наиболее слабых зон в грунте.

7.2.4. Особое внимание рекомендуется уделять состоянию конструкций автодорожного тоннеля и вмещающего массива при пересечении водонасыщенных грунтов и воздействии на них колебательных процессов (сейсмические, техногенные и т. д.), которые в совокупности могут вызвать «разжижение» грунта и привести к возникновению повторного горного давления.

7.2.5. Целостность (трещины, сколы, повреждения гидроизоляции) конструкций автодорожного тоннеля определяется по результатам визуальных (см. 7.2.6) и геофизических (см. 7.2.7) наблюдений.

7.2.6. Визуальные наблюдения за целостностью конструкций выполняются на всем протяжении автодорожного тоннеля при любой категории устойчивости грунтового массива. В случае обнаружения деформаций выполняется их замер, описание и фотофиксация. При обнаружении трещин следует определять их местоположение, характер распространения, ширину раскрытия. При ширине трещины более 1 мм необходимо измерять её глубину. Ширину раскрытия трещин, согласно ГОСТ 31937, требуется измерять в местах их максимального раскрытия на уровне арматуры растянутой зоны конструкции. Степень раскрытия трещин определяют в соответствии с СП 63.13330. Для контроля развития трещин следует использовать измерительные или фиксирующие устройства, прикрепляемые к обеим сторонам трещины: маяки, трещиномеры, щелемеры и т. д., рядом с которыми проставляются их номера и дата установки. Периодичность визуальных наблюдений определяется в зависимости от интенсивности развития деформаций и категории устойчивости грунтового массива. Визуальные наблюдения рекомендуется выполнять с повторяемостью не реже одного раза в неделю.

7.2.7. Геофизические наблюдения за целостностью конструкций требуется выполнять на локальных деформированных зонах (участках) несущей конструкции автодорожного тоннеля, обнаруженных по результатам визуальных наблюдений. Для оценки степени повреждения, как правило, выполняется ультразвуковое исследование тела конструкции, определяется ее целостность и сплошность. Ультразвуковые исследования рекомендуется выполнять с периодичностью не реже одного раза в полгода в зависимости от состояния конструкций автодорожного тоннеля.

7.2.8. Смещение несущих конструкций автодорожного тоннеля (осадка, прогибы и т. д.) и вмещающего массива определяется при выполнении маркшейдерских наблюдений (см. 7.2.9).

7.2.9. Маркшейдерские наблюдения производятся с применением деформационных марок и специализированного измерительного оборудования (тахеометров, нивелиров и т. д.) на всем протяжении автодорожного тоннеля. Шаг расположения подконтрольных сечений с деформационными марками и периодичность их измерений определяется в зависимости от категории устойчивости грунтового массива (таблица 4).

Типовая схема расположения деформационных марок в ограждающей конструкции тоннеля представлена на рисунках 46.

Таблица 4 - Ш аг подконтрольных сечений и периодичность измерений деформационных марок

Категория устойчивости	Шаг подконтрольных сечений	Периодичность измерений
1,11	Не более 50 м	Не реже одного раза в месяц
III	« 30 м	« двух раз в месяц
IV	« 20 м	« одного раза в неделю
V	« 10 м	« двух раз в неделю

598 × 760 пикс.     Открыть в новом окне

1 - вмещающий массив; 2 - ограждающая конструкция тоннеля; 3 - деформационная марка; 4 - сейсмический датчик (велосиметр); 5 - скважинный экстензометр; 6 - скважинный пьезометр Рисунок 4 - Расположение геотехнического оборудования в сечении тоннеля при III категории устойчивости вмещающего массива

662 × 731 пикс.     Открыть в новом окне

1 - вмещающий массив; 2 - ограждающая конструкция тоннеля; 3 - деформационная марка; 4 - сейсмический датчик (велосиметр); 5 - скважинный экстензометр; 6 - скважинный пьезометр; 7 - датчик давления грунта; 8 - датчик деформации Рисунок 5 - Расположение геотехнического оборудования в сечении тоннеля при IV категории устойчивости вмещающего массива

665 × 746 пикс.     Открыть в новом окне

1 - вмещающий массив; 2 - ограждающая конструкция тоннеля;

3 - деформационная марка; 4 - сейсмический датчик (велосиметр);