xxxx隧道监控量测实施方案.docx

xxxx隧道监控量测实施方案.docx

《xxxx隧道监控量测实施方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《xxxx隧道监控量测实施方案.docx（31页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

xxxx隧道监控量测实施方案

新建xxxx客运专线

xxxx标

xxx隧道

监控量测实施方案

中铁xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx项目经理部

二0一一年二月

中铁xxxxxxxxxxxxxxxxx标项目部

x

x

隧

道

监

控

量

测

方

案

编制：

复核：

审核：

目录

1工作准备1

1.1仪器配备1

1.2人员配备1

2工作依据1

3工程概况2

3.1工程概况2

3.2.工程地质及水文地质2

3.2.1地形地貌、地层岩性及地质构造2

3.2.2水文地质及地震烈度3

3.3不良地质3

4监控量测的目的和意义3

5监控量测项目4

6测点布置及量测方法4

6.1洞内、外观察4

6.1.1量测工具4

6.1.2量测方法4

6.2拱顶下沉及水平收敛量测5

6.2.1量测工具5

6.2.2量测方法5

6.3浅埋段地表沉降量测7

6.3.1量测工具8

6.3.2量测方法8

7量测频率9

8监控量测控制基准及位移管理等级10

8.1位移控制基准10

8.2位移管理等级11

9数据分析与信息反馈11

9.1数据整理及分析11

9.2信息反馈及应用12

9.2.1监控量测信息反馈12

9.2.2监控量测信息应用13

9.3工程安全性评价及应对措施14

9.3.1工程安全性评价14

9.3.2工程对策15

10监控量测资料验收16

11质量保证措施16

附表1开挖工作面地质状况记录表17

附表2拱顶下沉量测记录表19

附表3隧道水平收敛量测记录表20

附表4监控量测标识牌21

xxxxx隧道监控量测实施方案

1工作准备

1.1仪器配备

全站仪：

标称精度不低于2〃，2mm+2ppm。

水准仪：

不低于DS1标称精度。

所有仪器设备按规定送到有鉴定资质的专业鉴定单位鉴定并出具鉴定证书，合格后方可投入使用。

做好仪器的日常保养工作，保证仪器良好的工作状态。

1.2人员配备

针对xxxxx监控量测的特点，拟成立监控量测小组，小组由5人组成，负责现场的量测工作，包括测点埋设、数据采集、施工及围岩信息收集、资料的分析整理、报告编写等工作，组成人员如下：

组长：

xxxx

副组长：

xxxx

组员：

xxxx、xxxx、xxxx

2工作依据

《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005）；

《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）；

《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》（TZ214-2005）；

《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）；

《岩土工程勘察规范》（JB50021-2001）；

《铁路混凝土工程施工技术指南》（TZ210-2005）；

《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》，铁建设[2005]160号；

《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》；

《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》铁建设〔2005〕157号；

《锚杆喷射砼支护技术规范》（GB50086-2001）；

《隧道新奥法及其量测技术》，科学出版社；

《国家一、二等水准测量规范》（GB12897—2006）

新建铁路xxxxxx客运专线xxxxx施工设计图；

新建铁路xxxxxxxxxx实施性施工组织设计。

3工程概况

3.1工程概况

xxxxx起讫里程为xxxx，全长3455m。

隧区属剥蚀低山地貌。

地表上覆第四系全新统坡洪积松软土，坡残积粉质黏土等，下伏基岩为侏罗系上统蓬莱镇组砂岩夹泥岩，侏罗系上统遂宁组泥岩夹砂岩，侏罗系中统上沙溪庙组泥岩夹砂岩。

隧道位于新华夏系四川沉降带川东褶皱带中，隧道主体构造为北碚向斜。

最大埋深约220m。

隧道位于直线上，隧道进口为0.62%的上坡，出口为0.3%下坡，变坡点里程为xxxxx。

设计有Ⅲ级围岩1690米、Ⅳ级围岩825米、Ⅴ级围岩940米，隧道进口采用端墙式洞门，出口采用帽檐斜切式洞门衬砌。

隧道围岩级别和长度如表3-1所示：

表3-1隧道围岩级别及长度

序号

段落里程

长度（m）

围岩级别

备注

1

660

级

2

260

级

3

1215

级

4

150

级

5

100

级

6

150

级

7

270

级

8

100

级

9

205

级

10

165

级

11

180

级

12

合计

3455

V级围岩长940m，占27.2%

IV级围岩长825m，占23.9%

III级围岩长1690m，占48.9%

3.2.工程地质及水文地质

3.2.1地形地貌、地层岩性及地质构造

隧区属剥蚀低山地貌。

地表上覆第四系全新统坡洪积松软土（软塑状粉质黏土），坡残积粉质黏土等；下伏基岩为侏罗系上统蓬莱镇组（J3p）砂岩夹泥岩、侏罗系上统遂宁组（J3s）泥岩夹砂岩、侏罗系中统上沙溪庙组（J3s）泥岩夹砂岩。

隧道位于新华夏系四川沉降带川东褶皱带中，隧道主体构造为北碚向斜。

3.2.2水文地质及地震烈度

隧区地表水主要为沟水及坡面暂时性流水、水田水，流量受季节影响明显，雨季水量较大，旱季相对较小。

地下水为第四系土层孔隙水及基岩裂隙水，第四系土层较厚，含一定量孔隙水；基岩裂隙水主要赋存于碎屑岩砂岩中的裂隙及浅层风化带裂隙中，地下水主要以下降泉的形式在冲沟、低洼的地方排泄于地表，流量随季节而变化。

泥、页岩中裂隙水含量微弱，砂岩中相对较大。

地下水具硫酸盐侵蚀，环境作用等级为H1～H2。

在环境作用类别为化学侵蚀环境及氯盐环境时，地下水具硫酸盐侵蚀，环境作用等级为H1；隧道正常涌水量3900立方米/天，雨季涌水量5850立方米/天。

地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。

3.3不良地质

泥岩风化剥落、危岩落石。

特殊岩土为松软土、膨胀岩。

洞身泥岩质软，岩层水平、节理发育。

隧道进口段存在危岩落石。

4监控量测的目的和意义

现场监控量测是“新奥法原理”施工的三大要素之一，是复合式衬砌设计、施工的核心技术。

实时监控量测不但可以及时提供隧道拱顶下沉、周边收敛、围岩内部位移、钢支撑受力情况，锚杆轴力，支护和衬砌内应力等信息，用于判断施工工艺的可行性、设计参数的合理性，提出更加恰当的施工方法和合理的支护措施。

因此，实施隧道信息化动态施工控制，既能达到安全快速施工，又能节省工程造价的目的，且具有如下重要的意义：

通过施工和环境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，确保隧道施工的安全与质量和工程项目的社会、经济和环境效益；

在施工过程中对前进的开挖工作面附近围岩性质、状态进行目测，掌握围岩动态，以及围岩的施工力学性能，了解支护结构在不同工况时的受力状态和应力分布，及时改进支护，对围岩稳定性、安全性作出评价来指导现场施工；

验证支护结构型式、支护参数的合理性，对支护结构、施工方法的合理性及其安全性作出评价及建议，为确定二次支护时间提供依据；

积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据，为修改变更设计、调整施工方法提供科学依据；

为本地区后续的类似工程积累宝贵经验和提供科学资料。

5监控量测项目

xxxxx现场监控项目及内容如下：

洞内、外观察；

拱顶下沉；

水平收敛；

浅埋段地表沉降。

上述四项内容均属于监控量测必测项目，这类量测是为了确保在施工过程中的围岩稳定和施工安全而进行的经常性量测工作。

量测方法简单，量测密度大，量测信息直观可靠，是贯穿在整个施工过程中，对监视围岩稳定，指导设计和施工有巨大的作用。

土建施工完成量测工作亦告结束。

其布置原则是根据隧道不

同的地质条件、施工方法设置，但不能少于《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）和《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）的规定。

6测点布置及量测方法

6.1洞内、外观察

6.1.1量测工具

地质罗盘、地质锤、放大镜、数码相机或摄像机等。

6.1.2量测方法

洞内观察

洞内观察可分为开挖工作面观察和已施工区段观察两部分，分别观察工作面状态、围岩变形、围岩风化变质情况、节理裂隙、断层分布和形态、地下水情况以及喷射混凝土的效果。

开挖工作面观察应在每次开挖后进行一次，当地质情况基本无变化时，可每天进行一次。

观察后应绘制开挖工作面略图（地质素描），填写工作面状态记录表及围岩级别判定卡在观察中如发现地质条件变化，应立即通知施工负责人采取紧急措施。

对已施工区段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、钢架的状况。

由地质工程师采用地质罗盘和目视的手段结合经验进行记录与判断，每一检测断面应填写记录表。

记录表模板见附表1“开挖工作面地质状况记录表”：

洞外观察

洞外观察的重点在洞口段和洞身浅埋段；正常情况下每3天观察一次，特殊情况下如洞口附近施工、雨季时，每天1次。

观察内容包括对洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定、地表水渗透的观察，并做好记录。

6.2拱顶下沉及水平收敛量测

6.2.1量测工具

综合考虑多方面因素，采用无尺量测技术量测，利用全站仪高精度量测距离和角度的功能，现场在围岩上布设测点，精确测量围岩上各测点的相互关系。

量测精度为1mm。

全站仪测收敛测线AB的示意见图6-1“全站仪收敛测量示意图”。

图6-1全站仪收敛测量示意图

全站仪收敛测量的计算，现场采用自由测站方式，以全站仪机身为原点O，观测点分别A和B，测点分布示意图如上。

利用三角关系可得，收敛计算公式如下：

Lab=[（L2oc+L2od-2×Loc×Lod×cos∠COD+（Lbc-Lad）2）]1/2

拱顶下沉和侧墙位移采用全站仪进行二维测量。

6.2.2量测方法

测点布置

拱顶下沉量测的监测点原则上设置在拱顶轴线附近；水平收敛监测量测线的布置应根据施工方法、地质条件、量测断面所在位置、隧道埋置深度等条件确定。

在地质条件良好、采用全断面开挖方式时，可设一条水平测线；当采用台阶开挖方式时，可在拱腰和边墙位置各设一条水平测线。

当地质条件复杂，下沉量大且偏压明显时，除量测拱顶下沉外，尚应量测拱腰下沉及基底隆起量。

拱顶下沉量测应与水平收敛量测在同一量测断面内进行，监测断面尽量垂直于隧道纵向中轴线。

净空变形量测应在开挖面施工后及时安设，并在开挖支护后2小时内取得初始读数，而且在下一循环开挖前，必须完成初期变形值的读数。

现场量测完后，应及时填写记录表。

记录表模板见附表2“拱顶下沉量测记录表”和附表3“隧道水平收敛量测记录表”。

隧道各不同施工方法测线布置见图6-2“拱顶下沉量测及水平收敛量测的测线布置示意图”。

（a）（b）

（a）适用于全断面开挖布设；（b）适用于台阶法开挖布设

图6-2拱顶下沉量测及水平收敛量测的测线布置示意图

拱顶下沉及水平收敛的监控量测断面按表6-1、表6-2的要求布置。

表6-1拱顶下沉及水平收敛监控量测断面间距

围岩级别

断面间距（m）

浅、

不大于5

不大于10

30～50

注：

若遇

级围岩，应视情况确定间距。

表6-2净空变化量测测线数

地段

开挖方法

一般地段

特殊地段

全断面法

一条水平测线

——

台阶法

每台阶一条水准测线

每台阶一条水准测线，四条斜测线

埋设件标准

进行无尺量测技术量测，测点应采用膜片式反射器作为测点靶标，靶标粘附在预埋件上。

测桩埋设深度30cm，钻孔直径2cm，用快凝水泥或早强锚固剂固定。

非接触性埋设件由钢筋加工厂统一加工制作，其制作标准见图6-3“非接触性埋设件示意图”。

图中L不小于40cm，必须埋入围岩内

图6-3非接触性埋设件示意图

精度保证措施

对于使用全站仪收敛测量关键如何确保测量精度，因为洞内施工中可能受到各种因素的影响。

现场主要对以下几点重点控制：

①精平控制；目的在于准确测量相对高差，使用这个方法测量时可以不测仪高。

②确保测点清晰；洞内光线不好，有必要使用较好的辅助光源；

③预埋反光片测点时要事先估计好测站大概位置，确保反光片与测站基本垂直。

④为保证测量精度，在测站点位置的选择上尽量避免小角度量测。

⑤作好测点的保护和核查工作。

这一点主要在于减少其它因素引起的非正常变化和监测数据的不连续性。

6.3浅埋段地表沉降量测

地表沉降量测是保证隧道洞口安全施工的重要措施之一，通过浅埋段地表沉降量测可以判断隧道开挖对地表产生的影响及防止沉陷措施的效果，推测作用在隧道上的荷载范围。

6.3.1量测工具

地表沉降监控量测采用精密水准仪（加测微计）、钢尺进行，量测精度为0.01mm。

6.3.2量测方法

测点布置

浅埋段隧道地表沉降测点硬在隧道开挖前布设。

地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。

地表沉降测点纵向间距按表6-3的要求布置。

表6-3地表沉降测点纵向间距

隧道埋深与开挖宽度

纵向测点间距（m）

2B＜H0＜2.5B

20～50

B＜H0≤2B

10～20

H0≤B

5～10

注：

无地表构筑物时取表中上限；

H0为隧道埋深，B为隧道开挖宽度。

地表沉降测点横向间距为2～5m，在一个量测断面内应设7～11个测点，在隧道中线附近测点应适当加密，基准点应设置在地表沉降影响范围以外。

隧道中线两侧量测范围不应小于H0+B，地表有控制性建（构）筑物时，量测范围应适当加宽。

地表沉降量测应在开挖工作面前方H0+B处开始，直至衬砌结构封闭，沉降基本停止为止。

地表沉降的量测频率应和拱顶下沉及水平相对净空的量测频率相同。

地表沉降监控量测的测点布置如图6-4“地表沉降横向测点布置示意图”。

图6-4地表沉降横向测点布置示意图

埋设件标准

地表沉降量测的监测点采用地表钻孔埋设，用Ф25钢筋制作，测点四周用混凝土或水泥砂浆固定。

埋设件的标准见图6-5“地表沉降监测点埋设件示意图”。

图6-5地表沉降监测点埋设件示意图

7量测频率

每个测点测取读数的频率不少于规范要求，《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）规定必测项目的监测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度分别按表7-1和表7-2确定。

表7-1按距开挖面距离确定的监测频率

监测断面距开挖面距离（m）

监测频率

（0～1）B

2次/d

（1～2）B

1次/d

（2～5）B

1次/2～3d

＞5B

1次/7d

注：

B—隧道最大开挖宽度；

出现异常情况或不良地质时，应增大监测频率；

表7-2按位移速度确定的监测频率

位移速度（mm/d）

监测频率

≥5

2次/d

1～5

1次/d

0.5～1

1次/2～3d

＜0.5

1次/7d

同时还要满足工程需要，见表7-3：

表7-3按工程需要确定的监测频率表

序号

项目名称

量测间隔时间

1～15天

16天～1月

1～3月

3个月以后

1

地质及支护状况观察

每次爆破后进行

2

拱顶下沉、水平收敛

1～2次/天

1次/2天

1～2次/周

1～3次/月

3

浅埋段地表沉降

开挖面距量测断面的距离D：

D<1B时，1～2次/天；1B

注：

由距开挖面的距离决定的监测频率、由位移速度决定的监测频率以及由工程需要确定的监测频率中，原则上采用较高的频率值。

对于采用分部开挖的地段，如正台阶开挖，上半断面开挖和下半断面开挖不在同一时间，当量测断面工作状态发生改变时的前后一个星期之内或距离测点一倍洞跨以内是按1次/天的频率采集数据，这样比规范要求的次数几乎多了一倍。

如埋设的测点量测期间遭到破坏，恢复以后按新埋测点要求采集读数，这样增加了采集数据的次数和数据采集量。

量测过程中若遇围岩变形速率较快时，量测频率应在规范规定的基础上加密。

为保证监控量测的准确性，各项量测作业均应持续到变形基本稳定后，在以1次/周的量测频率测2～3周后结束，对净空收敛和拱顶下沉变形基本稳定时变形速率＜0.2mm/d。

对于膨胀性围岩和挤压性围岩，位移长期没有减缓趋势时，应适当延长量测时间，当位移速率＜1mm/d时方可结束。

8监控量测控制基准及位移管理等级

8.1位移控制基准

.隧道内位移控制基准

监控量测控制基准应根据地质条件、隧道施工安全性、隧道结构的长期稳定性以及周围建（构）筑特点和重要性等因素制定，包括隧道内位移、地表沉降等控制基准。

位移控制基准根据测点距开挖面的距离，由初期支护极限相对位移按表8-1要求确定：

表8-1位移控制基准

类别

距开挖面1B（U1B）

距开挖面2B（U2B）

距开挖面较远

允许值

65%U0

90%U0

100%U0

注：

B—隧道最大开挖宽度；U0—极限相对位移值。

地表沉降控制基准

地表沉降控制基准应根据地层稳定性、周围建（构）筑物的安全要求分别确定，取最小值。

8.2位移管理等级

根据位移控制基准，位移管理按表8-2分为三个等级：

表8-2位移管理等级

管理等级

距开挖面1B

距开挖面2B

应对措施

U＜U1B/3

U＜U2B/3

可正常施工

U1B/3≤U≤2U1B/3

U2B/3≤U≤2U2B/3

综合评价设计施工措施，加强监控量测，必要时采取相应工程对策

U＞2U1B/3

U＞2U2B/3

暂定施工，分析原因，采取相应工程对策

当拱顶下沉、水平收敛达5mm/d或累计达100mm

注：

U—实测位移值。

9数据分析与信息反馈

9.1数据整理及分析

监控量测小组对隧道相应断面的测点进行净空水平收敛量测及拱顶下沉的同步量测，根据现场量测记录和采集数据，对数据进行整理和回归分析，并进行非线性回归计算，可以得到相应围岩的收敛速度及变形加速度等。

为进一步判断量测部位的围岩自稳性质、初期支护的支护效果，对工作面前方未开挖部分的地质情况作出了预报，便于施工中采取事先有效的预防措施，提高工程的进度和工效。

掌子面地质状况表、拱顶下沉、水平收敛测试数据按附表1、2、3格式记录。

施工过程中应进行监控量测数据的实时分析和阶段分析：

实时分析：

每天根据监控量测数据及时进行分析，如遇量测数据异常及险情，先电话向有关部门通报，再以紧急报告或异常报告的形式向业主、监理、设计等有关单位汇报。

阶段分析：

xxxxx按月进行阶段分析，总结监控量测数据的变化规律，对施工情况进行评价，提交阶段分析报告，同时在施工现场及时将量测信息反馈到施工过程中去，指导施工。

在xxxxx量测完后，提交监控量测总报告。

监控量测人员应及时根据量测数据绘制4种时态曲线：

拱顶下沉时态曲线；

拱顶下沉速率时态曲线；

水平收敛时态曲线；

水平收敛速率时态曲线。

在时态曲线趋于平缓时应进行回归分析，选择与实测数据拟合好的函数进行回归，预测可能出现的最大拱顶下沉及水平相对净空变化值，并推算最终位移和掌握位移变化规律。

当位移—时间曲线出现反弯点，即位移出现反常的急剧增加现象，表明围岩和支护已呈不稳定状态，应及时加强支护，必要时应停止掘进，采取必要的安全措施。

9.2信息反馈及应用

9.2.1监控量测信息反馈

监控量测信息反馈可按图9-1规定的程序进行。

图9-1监控量测信息反馈程序框图

监控量测的分析结果和建议必须第一时间反馈给项目分部总工程师，以便及时指导施工，当量测表明存在塌方、突水突泥等可能时，应及时报项目部总工程师。

9.2.2监控量测信息应用

根据量测结果综合判定围岩的稳定性，有以下几种方式：

根据位移值确定

初期支护达到基本稳定的条件：

实测最大位移值或回归预测最大位移值应不大于表9-1所列极限相对位移值的2/3，并按表9-2进行变形管理。

表9-1双线隧道初期支护极限相对位移U0（%）

围岩级别

隧道埋深h（m）

h≤50

50＜h≤300

300＜h≤500

拱脚水平相对净空变化（%）

Ⅱ

——

0.01～0.03

0.01～0.08

Ⅲ

0.03～0.10

0.08～0.40

0.30～0.60

Ⅳ

0.10～0.30

0.20～0.80

0.70～1.20

Ⅴ

0.20～0.50

0.40～2.00

1.80～3.00

拱顶相对下沉（%）

Ⅱ

——

0.03～0.06

0.05～0.12

Ⅲ

0.03～0.06

0.04～0.15

0.12～0.30

Ⅳ

0.06～0.10

0.08～0.40

0.30～0.80

Ⅴ

0.08～0.16

0.14～1.10

0.80～1.40

注：

本表适用于复合式衬砌的初期支护，硬岩取较小值，软岩取较大值。

表列数据可以在施工中通过实测资料累计作适当修正。

拱脚水平相对净空变化指两拱脚测点间净空水平变化值与其距离之比，拱顶相对下沉是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。

初期支护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极限值乘以1.1～1.2后采用。

表9-2位移管理等级

管理等级

距开挖面1B

距开挖面2B

U＜U1B/3

U＜U2B/3

U1B/3≤U≤2U1B/3

U2B/3≤U≤2U2B/3

U＞2U1B/3

U＞2U2B/3

当拱顶下沉、水平收敛达5mm/d或累计达100mm

注：

U—实测位移值，U1B、U2B—最大允许位移值。

根据位移变化速度确定

当净空变化速度持续大于1.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护系统；当隧道净空收敛值的速度明显下降，收敛量已达总收敛量的90%以上，且净空变化速度小于0.2mm/d时（隧道经验认为水平收敛速度小于0.2mm/d或拱顶位移速度小于0.15mm/d）时，围岩达到基本稳定，此时可进行二次衬砌；在浅埋地段，及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用其它指标判别，二次衬砌应尽早施作。

根据围岩位移时态曲线的形态来判别

当围岩位移速度不断下降时（du2/d2t＜0），围岩趋于稳定状态；

当围岩位移速度保持不变时（du2/d2t＝0），围岩不稳定，应加强支护；

当围岩位移速度不断上升时（du2/d2t＞0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。

9.3工程安全性评价及应对措施

9.3.1工程安全性评价

根据监控量测数据分析结果，对工程安全性进行评价，并提出相应工程对策建议，以此作为设计施工变更最重要的依据，做到信息化设计与施工。

根据位移管理等级，将工程安全性评价相应分为三级进行，并采取相应的应对措施。

工程安全性评价可按图9-1进行，应对措施见表9-3。

图9-1工程安全性评价流程图

表9-3工程安全性评价及应对措施

管理等级

应对措施

Ⅲ

正常施工

Ⅱ

综合评价设计施工措施，加强监控量测，必要时采取相应工程对策

I

暂停施工，采取相应工程对策

9.3.2工程对策

工程应对措