爱尼隧道监控量测方案.docx
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爱尼隧道监控量测方案
隧道监控量测方案
一、概述
隆安经进结至天等公路工程№.5标爱尼隧道起讫里程为K51+677～K51+873.5，全长196.5m。
监控量测是隧道施工的重要组成部分，在隧道施工前需对隧道的监控量测方案进行设计，方案设计的本质是用测量技术获取变形体的变形及随时间变化特性。
隧道监控量测的技术依据是《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121—2007）及设计文件的有关要求。
二、监测目的
（1）确保施工安全及结构的长期稳定性
（2）验证支护结构效果，确认支护参数和施工方法的准确性和为调整支护参数和施工方法提供依据。
（3）确定二次衬砌施做时间。
（4）监控工程对周围环境的影响。
（5）积累量测数据，为信息化数据设计与施工提供依据。
三、监测项目
（1）洞内外观测、净空水平收敛量测、拱顶下沉量测及浅埋隧道地表下沉量测四个必测项目，为日常施工提供有关技术资料。
根据现场实际情况，在断层带增设隧底上鼓量测项目。
（2）浅埋隧道上方有建筑结构或管线等需要采用钻爆法开挖时，应进行钻爆振动监测。
（3）根据爱尼隧道围岩级别划分，制订监控量测测点（测线）布置实施计划，总体规划，合理配置人员及仪器设备资源。
监控量测小组根据施工进度，对照实施计划进行埋点和数据采集，做到实施有计划，操作按规程。
本计划的量测断面间距符合《铁路隧道监控量测技术规程》规定。
视现场施工实际及设计变更情况，可酌情增减观测断面。
爱尼隧道监控量测测点布置计划表
里程段落
长度（m）
围岩级别
施工方法
周边收敛测线数（条）
拱顶下沉测点数（个）
K51+677～K51+695
18
Ⅳ级围岩
台阶法
2
1
K51+695～K51+831.5
163
Ⅲ级围岩
台阶法
10
5
K51+858～K51+873.5
15.5
Ⅳ级围岩
台阶法
2
1
四．监控量测方案
1）.人员组织
本项目监控量测管理实行项目经理部统一管理、技术科和测量科全面负责的管理模式。
总经理部负责总体业务指导、培训、定期复核、信息反馈、协调配合设计、监理、建设单位制定技术措施等。
项目部为测量科监控量测提供技术支持，督导数据采集、量测频率、测点布置、施测方法等环节是否按规范要求进行。
由项目部测量科组建监控量测领导小组，组长分别由队长蒋聪担任，副组长分别由技术科长苏州担任，监控量测小组负责监控量测数据的采集，通过大量的量测数据进行回归分析，即时信息反馈，指导施工，并对原始数据进行归档。
同时对人员必须做到相对稳定。
2）．仪器设备与仪器的精度要求
序号
监控量测项目
量测仪器
测试精度
备注
1
洞内外观察
数码相机
2
拱顶下沉
水准仪，钢挂尺或全站仪
0.5~1mm
3
净空变化
收敛计，全站仪
0.5~1mm
4
地表沉降
水准仪，铟钢尺或全站仪
0.5~1mm
隧道浅埋段
3）．监控量测观测组职责
1.监控量测观测组是项目监控量测观测的责任主体，要认真、详细地做好观测记录，积累量测数据，为信息化设计和施工提供依据。
2.负责监测网的建立，根据设计图埋设观测点。
3.及时整理观测资料，并及时提交观测数据及初步成果资料。
为观测数据的真实、可靠性负责。
4.负责观测设施的保护，确保施工过程中不受扰动或破坏。
4）.量测断面布置
（1）拱顶下沉及净空水平收敛断面布置
在隧道每个量测断面各布置一个拱顶下沉点和一条净空水平收敛量测线，采用全断面开挖时，水平收敛量测线布置在隧道最大开挖线处，采用上、下台阶法开挖时，在上台阶的拱脚以上50cm处增加一条水平收敛量测线，下台阶施工时在内轨顶面以上50cm处再布设一条水平收敛量测线。
测点布置如下：
图-1监控量测横断面布置示意图
说明：
A点为拱顶下沉观测点，B和B′、C和C′为周边收敛观测点，D为地面下沉观测点。
图-2地表下沉观测点横向布置示意图
（2）地表下沉断面布置
浅埋地段隧道地表下沉量测点应在隧道开挖前布设，断面布置宜与洞内水平净空变化和拱顶下沉观测点在同一横断面内，当地表有建筑结构物时，应在结构物周围增设下沉观测点。
浅埋地段隧道地表下沉观测点在横向按照“图-2地表下沉观测点横向布置示意图”进行布设，每个断面布设5-7个观测点。
纵向按照“图-2地表下沉观测点纵向布置示意图”进行布设。
监测范围应在隧道开挖影响范围以内。
（3）量测断面间距
a.浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布设。
地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一个里程断面。
一般条件下地表沉降测点纵向间距应按下表要求布置。
地表沉降测点纵向间距
埋深与开挖深度
纵向测点间距（m）
2B≤H0≤2.5B
20~50
B≤H0≤2B
10~20
H0≤B
5~10
地表沉降测点横向间距为2-5米。
在隧道中线附近测点应适当加密，隧道中线两侧范围应不小于H0+B,地表有控制性建筑时，量测范围应适当加宽。
b.拱顶下沉测点和净空变化测点应布置在同一个断面上。
根据《客货共线铁路隧道工程施工技术指南》的要求，净空变形量测断面间距应根据围岩级别、断面尺寸、埋置深度及工程重要性等确定。
结合本工程的特点，按照以下标准进行隧道变形量测点的布设：
Ⅳ级围岩地段20m，Ⅲ级围岩地段40m，围岩破碎地段根据现场实际进行加密或调整。
为掌握各级围岩位移变化率，应在围岩起始段增设量测断面，在隧道洞口及浅埋地段增加围岩监控量测断面。
拱顶下沉测点原则上设置在拱顶轴线附近。
（4）.量测频率
a.洞内观察分为开挖工作面观察和初期支护状况观察两部分。
开挖工作面观察应在每次开挖后进行，此时围岩基本无变化，可每天进行一次。
对初期支护的观察也应每天至少进行一次，观察内容包括喷射混凝土、锚杆钢架的现况。
洞外观察包括边仰坡稳定、地表水渗透、地表裂隙等观察。
b.地表下沉量测频率与拱顶下沉和净空收敛的量测频率相同。
地表下沉量测应在隧道边、仰坡开挖时同步布设与量测，直至二次衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。
c.净空水平收敛量测和拱顶下沉量测采用相同的量测频率。
量测频率见表-1，实际量测频率应从表-1中根据变形速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率。
出现异常情况或不良地质时，应加大监控量测频率。
表-1拱顶下沉量测及净空变化量测频率
变形速度mm/d
量测断面距开挖工作面距离
量测频率
≥5
（0-1）B
2次/d
1-5
（1-2）B
1次/d
0.5-1
（1-2）B
1次/2-3d
0.2-0.5
（2-5）B
1次/3d
＜0.2
≥5B
1次/7d
注:
B为隧道开挖宽度
地表下沉及拱顶下沉量测的高程系统必须与隧道的施工高程系统一致。
可根据需要独立建网，精度按三等水准测量精度控制，高程采用施工高程控制网系统。
不能利用水准基点的监测网，在施工阶段至少与一个施工高程点联测，使得高程监测网与施工高程控制网保持一致。
（5）.埋设、观测要求
地表下沉和拱顶下沉量测基点应与洞内、水准基点建立联系。
f.1地表下沉观测点埋设深度不小于0.4m，采用混凝土包螺纹钢进行加固、标识，螺纹钢顶面制成圆形。
地表下沉观测点应在边、仰坡开挖后12h内取得初始读数，最迟不得大于24h，且在下一循环开挖前必须完成。
f.2拱顶下沉点采用反射贴片配合全站仪直接测量，起始读数宜在2小时内完成。
测点应牢固可靠、易于识别，并注意保护，严防爆破损坏。
f.3水平收敛量测点采用收敛仪进行量测，起始读书宜在2小时内完成。
在隧道左右边墙位置埋设倒三角形挂钩进行观测，观测点采用红油漆进行标识，观测点应注意保护禁止悬挂各种管线。
（6）.围岩稳定性判别
6.1净空变化速度持续大于5.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护系统。
6.2水平收敛速度小于0.2mm/d时，拱部下沉速度小于0.15mm/d，围岩基本达到稳定状态。
（7）.监控量测方法与要求
监控测量方法与要求
序号
量测项目
测点布置
量测方法与要求
备注
1
洞内观察
1.洞外观察包括地表情况调查、地表沉陷，边坡及仰坡的稳定，地表水渗透的观察。
2.洞内观察a.掌子面观察b.支护结构观察
目视观察方法，对围岩和支护作以下观察：
1.地质观察：
隧道在放炮后一次喷混凝土前进行，每天开挖后均应绘制地址素描图，用以核对围岩类别及判断支护对围岩稳定性。
2.检查喷射混凝土有无裂损及发展，锚杆有无松动，钢架支护工作状态等，并做好相应记录。
地质描述应贯穿整个隧道施工全过程，以便及时掌握围岩的工程地质，核对围岩分类，观察支护系统受力情况，为安全施工提供直观的、必要的信息。
2
净空水平收敛测量
采用全断面开挖的隧道，在隧道最大跨处左右两侧对称布置量测桩，每个量测断面设1个收敛桩；采用上、下台阶法开挖时，在上台阶的拱脚以上50cm处增加一条水平收敛量测线，下台阶施工时在内轨顶面以上50cm处再布设一条水平收敛量测线。
量测断面间距根据围岩类别确定，测点布置见“图-1”
采用坑道收敛计进行量测,开挖后按要求迅速安装收敛桩并编号,初读数应在开挖后2h内读取,最迟不得大于6h，而且在下一循环开挖前必须完成初使读数，测点应牢固可靠，易于识别并妥为保护。
本项量测是研究洞室变形规律,判断施工安全与否及确定二衬砌施工时间的主要信息。
3
拱顶下沉测量
正洞拱顶设一个下沉桩,量测断面间距与净空水平收敛量测一致,详见“图-1”
喷射混凝土后应迅速在测点处设固定桩,采用反射贴片配合全站仪免棱镜进行量测。
量测频率及其它要求同净空水平收敛量测要求。
拱顶下沉量测的目的是了解围岩与结构共同作用情况,其量测结果与净空水平收敛量测结果具有同等重要的作用和意义。
4
浅埋隧道地表下沉量测
断面布置宜与洞内水平净空变化和拱顶下沉在同一横断面内,在一个量测断面内应设7～11个测点,详见“图-3”
地表下沉量测点应在开挖边坡线以外1.5m-2.0处埋设,直到开挖面后方隧道埋深大于2B处结束,纵向间距为:
2.0m,5.0m，10.0m,15.0m，观测至二次衬砌结构封闭、地表下沉基本停止时为止。
防止隧道塌方
（8）.测量资料的处理及应用
a.根据现场监控量测数据，绘制水平相对净空变化，拱顶下沉时态曲线进行分析。
b.观测及量测发现异常时，应及时修改支护参数。
一般正常状态必须同时满足以下条件:
⑴喷射混凝土表面无裂缝或仅有少量微裂缝。
⑵位移速度除最初1-2天允许有加速外，应迅速减少。
⑶围岩量测频率根据现场围岩变化速率进行确定，各项量测工作均应持续到变形基本稳定后2-3周后结束。
当位移长期没有减缓趋势时，应适当延长量测时间。
c.位移很快达到稳定且围岩状况比预计要好时，应适当根据现场实际调整初期支护的施做时间。
d.量测数据应及时汇总分析、上报，以备检查和继续量测。
（9）工艺流程
每个断面为一个完整的作业区。
施工程序为：
施工准备→埋设断面测点→采集数据→进行数据整理分析→录入信息化系统→信息反馈指导施工→检验验收。
监控量测工艺流程图
（10）指标分析
实测最大位移值或回归预测最大位移值不应大于表7-6所列指标，并按表7-7变形管理等级指导施工，爱尼隧道正洞在进行量测位移管理等级划分时参照表7-8、表7-9数值范围：
表7-6-1跨度7m围岩级别
埋深h（m）
h＜50
50300拱脚水平相对净空变化值（%）
Ⅴ
0.20～0.50
0.40～2.00
1.80～3.00
Ⅳ
0.10～0.30
0.20～0.80
0.70～1.20
Ⅲ
0.03～0.10
0.08～0.40
0.30～0.60
Ⅱ
0.01～0.03
0.01～0.08
拱顶相对下沉（%）
Ⅴ
0.08～0.16
0.14～1.10
0.80～1.40
Ⅳ
0.06～0.10
0.08～0.40
0.30～0.80
Ⅲ
0.03～0.06
0.04～0.15
0.12～0.30
Ⅱ
0.03～0.06
0.05～0.12
注：
①硬岩取下限，软岩取上限；
②拱脚水平相对净空变化指两测点间净空水平变化值与其距离之比；拱顶相对下沉指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比；
③墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化值乘以1.2～1.3后采用。
表7-7变形管理等级
管理等级
管理位移（mm）
施工状态
Ⅲ
U＜U0/3
可正常施工
Ⅱ
U0/3≤U≤2U0/3
应加强支护
Ⅰ
U＞（2U0/3）
应采取特殊措施
注：
U—实测位移值；U0—最大允许位移值。
表7-8爱尼隧道双车道初期支护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级管理临界位移参考表
围岩级别
隧道埋深h（m）
h≤50
50＜h≤300
300＜h≤500
1B时拱脚水平净空变化临界值（U1B/3）
Ⅱ
－
0.17
～
0.51
0.17
～
1.37
Ⅲ
0.52
～
1.73
1.39
～
6.93
5.20
～
10.40
Ⅳ
1.76
～
5.29
3.53
～
14.11
12.35
～
21.16
Ⅴ
3.93
～
9.82
7.85
～
39.26
35.33
～
58.89
1B时拱顶下沉临界值（U1B/3）
Ⅱ
－
0.76
～
1.52
1.27
～
3.04
Ⅲ
0.76
～
1.52
1.01
～
3.81
3.04
～
7.61
Ⅳ
1.55
～
2.58
2.07
～
10.34
7.75
～
20.68
Ⅴ
1.42
～
2.84
2.49
～
19.54
14.21
～
24.87
2B时拱脚水平净空变化临界值（U2B/3）
Ⅱ
－
0.24
～
0.71
0.24
～
1.90
Ⅲ
0.72
～
2.40
1.92
～
9.60
7.20
～
14.40
Ⅳ
2.44
～
7.33
4.88
～
19.54
17.09
～
29.30
Ⅴ
5.44
～
13.59
10.87
～
54.36
48.92
～
81.54
2B时拱顶下沉临界值（U2B/3）
Ⅱ
－
1.05
～
2.11
1.76
～
4.22
Ⅲ
1.05
～
2.11
1.41
～
5.27
4.22
～
10.54
Ⅳ
2.15
～
3.58
2.86
～
14.32
10.74
～
28.63
Ⅴ
1.97
～
3.94
3.44
～
27.06
19.68
～
34.44
1B时拱脚水平净空变化临界值（2U1B/3）
Ⅱ
－
0.34
～
1.03
0.34
～
2.74
Ⅲ
1.04
～
3.47
2.77
～
13.87
10.40
～
20.80
Ⅳ
3.53
～
10.58
7.05
～
28.22
24.69
～
42.33
Ⅴ
7.85
～
19.63
15.70
～
78.52
70.67
～
117.78
1B时拱顶下沉临界值（2U1B/3）
Ⅱ
－
1.52
～
3.04
2.54
～
6.09
Ⅲ
1.52
～
3.04
2.03
～
7.61
6.09
～
15.22
Ⅳ
3.10
～
5.17
4.14
～
20.68
15.51
～
41.36
Ⅴ
2.84
～
5.69
4.97
～
39.09
28.43
～
49.75
2B时拱脚水平净空变化临界值（2U2B/3）
Ⅱ
－
0.51
～
1.42
0.47
～
3.79
Ⅲ
1.44
～
4.80
4.16
～
19.20
14.40
～
28.80
Ⅳ
4.88
～
14.65
10.58
～
39.07
34.19
～
58.61
Ⅴ
10.87
～
27.18
23.56
～
108.72
97.85
～
163.08
2B时拱顶下沉临界值（2U2B/3）
Ⅱ
－
2.28
～
4.22
3.51
～
8.43
Ⅲ
2.11
～
4.22
3.04
～
10.54
8.43
～
21.08
Ⅳ
4.29
～
7.16
6.20
～
28.63
21.47
～
57.26
Ⅴ
3.94
～
7.87
7.46
～
54.12
39.36
～
68.88
2.根据位移变化速度判别：
净空变化速度持续大于5.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护系统。
净空变化速度小于0.2mm/d时，围岩达到基本稳定。
在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用其他指标判别。
3.根据位移时态曲线（见图7-3）的形态来判别：
图7-3位移u—时间t的关系曲线图
当围岩位移速率不断下降时（du²/d²t＜0），围岩趋于稳定状态；
当围岩位移速率保持不变时（du²/d²t＝0），围岩不稳定，应加强支护；
当围岩位移速率不断上升时（du²/d²t＞0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。
4．信息反馈
工程安全性评价应按位移三级管理等级进行，反馈设计，指导施工。
工程安全性评价流程见下图。
工程安全性评价流程
附：
1、隧道收敛量测记录表
2、隧道拱顶下沉量测记录表
3、隧道地表下沉量测记录表
新建山西中南部铁路通道
隧道拱顶沉降量测记录表
施工单位：
合同号：
监理单位：
编号：
工程名称：
埋设里程：
埋设位置：
埋设日期：
日期
后视
（m）
视线高（m）
前视
（m）
标高
（m）
下沉量（mm）
总下沉量（mm）
备注
记录：
主管工程师：
日期：
新建山西中南部铁路通道
隧道水平收敛量测记录表
施工单位：
隧道名称
里程桩号
施工日期
检测日期
测量断面
编号
距洞口距离
监理
单位名称
测线编号
量测时间
观测值
温度修正值
修正后
观测值
总收敛值
相对上次收敛值
间隔时间
收敛
速度
距开挖面距离
备
注
温
度
尺孔读数
1
2
3
平均值
年
月
日
时
℃
m
mm
mm
mm
m
mm
mm
m
mm
mm
mm
dh
mm/d
m
记录：
主管工程师：
日期：
新建山西中南部铁路通道
隧道地表沉降量测记录表
施工单位：
合同号：
监理单位：
编号：
工程名称：
埋设里程：
埋设位置：
埋设日期：
日期
后视
（m）
视线高（m）
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