监控量测施工方案1226.docx
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监控量测施工方案1226
一、编制依据
1、《国道111（河防口-汤河口）改建工程第六标段招投标文件·专用本》；
2、分水岭隧道设计施工图；
3、《公路隧道施工技术规范》（JTJ042—94）；
4、指挥部、总监办下发的相关文件及要求；
5、隧道施工地质围岩情况。
二、工程概述
国道111（河防口～汤河口）改建工程第六合同段位于北京市怀柔区怀北镇境内，路线全长1.9km，其中：
分水岭隧道进京线长1697m，出京线长1618m，合计长3315m。
隧道洞身以Ⅲ级围岩为主，为弱风化花岗岩。
洞口段主要为Ⅴ级围岩，岩体为强风化花岗岩，岩体破碎，节理裂隙较发育。
三、监控量测目的
根据对分水岭隧道洞口段、浅埋段及洞身段进行监控量测和超前地质探测，及时掌握施工中围岩与支护受力情况及变形稳定的动态信息，并据此相应调整施工方案，确定支护参数，确保施工质量和安全。
四、隧道监控量测项目
隧道监控量测项目分为必测项目和选测项目两类。
1、必测项目：
⑴地质及支护状态观察；
⑵周边位移；
⑶拱顶下沉；
⑷锚杆内力及抗拔力。
2、选测项目：
⑴地质超前预报；
⑵隧道净空量测；
⑶地表下沉；
五、量测方法及数据处理
1、地质及支护状态观察
⑴负责人：
现场技术员周巨恒、刘奋刚，领工员：
柳光贵。
⑵观察内容：
洞内观察分开挖工作面观察和初期支护完成区段观察两部分，开挖面观察每次开挖后进行一次，当围岩稳定地质情况基本无变化时每天进行一次，观察后绘制开挖面地质素描图。
观察中发现地质条件突变，立即通知施工负责人何成华采取应急措施。
对初期支护完成区段的观察每天至少一次，观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状态。
洞外观察包括对地表情况、地表沉陷、边坡及仰破的稳定、地表水渗透的观测，观测发现地表破坏变形或发生明显沉降时，及时通知施工负责人何成华采取应急措施。
⑶方法：
目测并记录在记录本上，重大变化记录于工程日志上。
⑷频率：
每次爆破后及支护后。
2、周边位移、拱顶下沉
⑴负责人：
现场技术员郭宗敬、周巨恒、刘奋刚。
⑵量测方法：
①量测断面间距应根据围岩级别、隧道断面尺寸、埋置深度及工程施工设计情况按下表进行：
（单位：
m）
围岩级别
洞口附近
埋深小于24m
施工进展
200m前
施工进展
200m后
Ⅲ
10
10
20
30
Ⅳ
10
10
20
30
Ⅴ
10
10
20
30
我合同段分水岭隧道进京线暗挖进洞里程为K12+810，K12+810～850段设计为Ⅴ级围岩，计划分别在K12+811、K12+820、K12+830、K12+840、K12+850里程布设观测点；出京线暗挖进洞里程为CK0+989，CK0+989～CK1+030段设计为Ⅴ级围岩，计划分别在CK0+990、CK1+000、CK1+010、CK1+020、CK1+030里程布设观测点。
其余里程段因围岩级别不详，按掌子面距洞口里程200m范围内间距20m布设一组点和掌子面距洞口里程200m范围外间距30m布设一组点设置。
②每一断面测点布置见下图：
测点用专用钢质挂钩布设。
③测量频率按下表执行：
变形速度mm/d
量测断面距开挖面距离
量测频率
10mm/日以上
0～12m
1～2次/d
10～5mm/日
12m～24m
1次/d
5～1mm/日
24m～60m
1次/2d
1mm/日以下
60m以上
1次/周
④水平收敛测量
a、使用仪器：
JSS30A数显收敛仪。
b、测试断面及测点埋设：
每断面埋设1～2组点，起拱线上1.5m一组，路面上1.5m一组，测点在复喷混凝土终凝后一小时内采用专用构件埋设，距工作面2m以内，保证能及时收集初始数据。
c、方法：
首先检查预埋测点有无损坏、松动、并将测点外露部分擦干净，取出收敛仪，把测点圆环安装到测点上，并将温度计悬挂于5米范围内，打开收敛计钢尺摇把，拉出尺头挂钩放入测点孔内，将收敛计拉至另一端，并把尺架挂钩挂入测点孔内，选择合适的尺孔，将尺孔销插入，用尺卡将尺与联尺架固定，拧松紧固螺钉，调整滑套长度，使钢尺受到初张力后，拧紧紧固螺拴，旋转调节螺母，使弹簧测力窗口内白线与窗口上刻线对齐，记下钢带尺在联尺架端基线长度与数显读数，最后读取量测地点温度，为提高量测精度，每条基线应测三次取平均值，读数极差大于0.05毫米应作废重测，测试过程中，若数显读数已超过25毫米，则应将钢带尺收拢（换尺孔）25毫米重新测试，两组数据的平均值相减，即为两尺孔的实际间距，以消除钢带尺冲孔距离不精确造成的测量误差，一条基线测完后，应拧松紧固螺钉，摘下收敛计打开尺卡，收拢钢带尺，为下次使用做好准备。
d、频率：
按上述测频表执行。
e、数据处理
收敛值计算按下式计算：
S=D0－Dn+L0－Ln式中：
D0――首次数显读数（mm）
Dn――第n数显读数（mm）
L0――首次钢带尺长度（mm）
Ln――第n钢带尺长度（mm）
如第n次测量与首次量测的环境温度相差较大时，要进行温度修正。
公式如下：
Ln'=Ln＋a（Tn－T0）Ln
式中：
Ln'――温度修正后钢代尺长度（mm）；
a ――钢带尺线膨涨系数，取a＝12×10-6℃；
Tn――第n次量测环境温度（℃）；
T0――首次测量环境温度（℃）。
钢带尺温度修正后收敛值（S'）按下式计算：
S'＝D0－Dn+L0－Ln'
基线缩短，S或S'为正值，反之为负。
根据现场量测数据绘制位移——时间曲线图。
当曲线趋于平缓时，应进行回归分析，推算最终位移和掌握位移变化规律及其增减趋向。
当曲线反常时，及位移——时间曲线出现反弯点，表明围岩和支护已不稳定，应严密监视，加强支护，必要时立即停止开挖，采取有利措施处理。
采用回归分析是按下式：
u=a×lg（1+t），u=a+b/lg（1+t）
式中：
a、b—回归常数；t—初读数后的时间（d），u—位移（mm）。
⑤拱顶下沉量测：
a、使用仪器：
SZ1032型水准仪、精密塔尺观测断面正拱顶测点的高程变化，其下降值及为拱顶下沉量，量测精度±0.1mm，量测的后视点保证稳固，且定期对高程进行核定。
b、量测断面及测点埋设：
量测断面和收敛量测相同，每断面拱顶埋设一个测点。
测点应在复喷砼终凝1小时内埋设，距工作面2m以内。
c、测量方法：
用SZ1032型水准仪量测。
d、测量频率：
按上述测量频率表执行。
e、数据处理：
按下式计算沉降量：
un=A0－（A基+R后－R前）
式中 un－－第n次量测下沉量（mm）；
A0－－测点初始标高（mm）；
A基－－水准基点标高（mm）；
R后－－第n次量测后视读数（mm）；
R前－－第n次量测前视读数（mm）。
⑥注意事项
①水平净空变化量测在每次开挖后尽早进行，最迟不大于24h。
而且在下一循环开挖前完成出读数。
②监控量测点布设牢固可靠，采用白底红字，易于识别，并妥善保护。
拱顶下沉量测后视点埋设在稳定岩面上，并和水准点建立联系。
③水平净空变化测线的布置根据施工方法、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，采用全断面开挖时，只设一条测线；采用台阶法开始时，在拱腰和边墙部位各设一条测线。
④拱顶下沉量测与水平净空量测在同一量测断面内进行。
3、锚杆内力及抗拔力
a、量测方法及工具：
使用北京海淀计量局校定的300B压力锚杆抗拔力仪；
b、测量频率：
每10m一个断面，每个断面至少做3根锚杆。
c、测量方法：
在锚杆施作满足28天强度后，用锚杆拉拔仪施拉，锚杆的抗拔力不小于50KN。
锚杆的拉拔过程中，注意垫好垫板，保证量测的准确性。
4、浅埋隧道地表量测
a、使用仪器：
采用SZ1032型水准仪、精密塔尺观测地表测点的高程变化，其下降值及为地表下沉量，量测的后视点保证稳固，且定期对高程进行核定。
b、量测断面及测点埋设：
浅埋隧道地表量测断面布置与洞内水平净空变化和拱顶下沉一致布设在同一横断面内。
横断面方向在沿隧道中心及两侧布设拱顶下沉测点，每断面布设5～7个测点。
地表下沉量测在开挖前两倍隧道开挖宽度处开始，直到衬砌结构封闭，下沉值停止时为结束。
地表测量与拱顶下沉、水平净空变化量测频率相同。
c、测量方法：
用SZ1032型水准仪量测。
d、测量频率：
按上述测量频率表执行。
e、数据处理：
与洞顶下沉要求相同。
5、数据处理反馈及指导施工
根据监控测量结果按下列要求进行隧道稳定性综合分析判断，并根据反馈的量测信息，及时采取应急处理措施，指导施工进行。
a、根据位移变化速度，当变形速度大于10mm/d以上时，表明围岩处于急剧变形状态；当变形速度小于1mm/d时，可认为围岩达到基本稳定。
b、根据回归后的位移时态曲线的形态，当围岩位移速度不断下降时表示围岩趋于稳定状态；当位移速度保持不变时表示围岩不稳定；当位移速度不断上升时表示围岩进入危险状态。
c、监控量测结果及时反馈经理部，经理部不定期上报驻地监理办。
根据围岩观察及收敛变形结果：
当洞内初支面无裂纹且位移变形速度小于1mm/d时，可正常进行施工；当洞内初支面开裂且位移变形速度在1mm/d～5mm/d内时，缩短台阶开挖长度，复喷射砼封闭开裂面，加强对围岩变形的观测；当洞内初支面裂纹宽度在1mm～5mm内或位移变形速度在5mm/d～10mm/d之间或累计变形速率50mm以内时及时加强初期支护强度措施，增加中空注浆锚杆数量，复喷射砼封闭开裂面，同时加强围岩观测；当洞内初支面裂纹宽度大于5mm或变形速度大于10mm/d或累计变形速率大于50mm以上特殊情况时，经理部及时联系监理、指挥部、设计、地勘等单位修改支护参数，指导施工顺利进行。
d、满足下列要求时可进行二次衬砌的施作；
a）各测试项的位移速率明显收敛，围岩基本稳定；
b）已产生的各项位移已达预计总位移量的80%～90%；
c）当周边位移速率小于0.1～0.2mm/d，或拱顶下沉速率小于0.07～0.15mm/d。
6、超前地质预报
分水岭隧道总长3315m，地质情况较为复杂，围岩较破碎，裂隙较发育，为确保施工安全，规避施工风险，做好地质超前预判，通过对预测预报结果分析，及时制定相应施工方案和安全措施，保证施工顺利进行。
⑴超前地质预报方法：
超前探孔和超长炮眼。
⑵探测方法：
①超前探孔
为准确获取围岩破碎带及地质突变地段掌子面前方15～30m开挖地质信息，使用超前水平钻孔是一种简单、有效的探测方法。
超前探孔在开挖爆破和支护完成后，由专业地质钻探班组在掌子面使用水平钻机进行钻探，钻探孔一般布设1～3个（见附图），每次钻孔深度为15～30m，每循环钻孔之间重复长度为5m，通过对钻孔钻进速度和流碴性质分析围岩情况，确定施工方案，确保施工安全。
当钻进速度发生突变加快、流碴出现泥碴时，可判定前方围岩软弱夹泥；当钻进速度发生突进、流碴性质变化不大时，可判定前方围岩裂隙发育，可能存在溶洞；当钻进速度缓慢、流碴夹杂少量碎石时，可判定前方围岩较完整；当钻进速度正常、流碴夹杂大量碎石时，可判定前方围岩较破碎。
②超长炮眼
为了准确掌握围岩破碎带和地质突变地段掌子面施工前方3～5m范围内地质情况，在开挖前每循环采用超长炮眼探测是简单有效的办法。
超长炮眼一般在掌子面布设1～3孔，超长炮眼重复搭接长度为1～2m，钻孔由专职风枪手用YT-28型风枪配合3～5m钻杆进行，现场技术人员周巨恒、刘奋刚记录钻孔地质情况。
根据钻孔钻进时判定前方围岩性质，判定方法与超前探孔一致。
孔位布置与超前探孔布置图一致。
7、隧道净空量测
隧道洞身开挖完成后，用断面仪每隔10m测量一组断面，检测开挖断面是否有欠挖，若有欠挖处补小炮或用风镐清除，保证隧道净空尺寸满足设计及规范要求；待围岩收敛稳定施作二次衬砌前，用断面仪每隔10m测量一组断面，检测隧道初支断面尺寸是否符合设计及规范净空要求，超出部位用风镐清除直至满足净空要求；二次衬砌浇筑完成后，用断面仪每隔10m测量一组断面，检测保证隧道净空尺寸符合设计及规范要求。
六、监控量测和地质预报管理实施小组
监控量测和地质预报工作由项目总工总负责，工程部负责落实实施，经理部成立专门的管理实施小组：
组长：
袁国
副组长：
沙伟
组员：
马空军、郭宗敬、周巨恒、刘奋刚
日常监控量测和地质预报工作实施由郭宗敬具体负责。
七、监控量测测量工具表
序号
仪器名称
型号
数量
状态
1
水准仪
SZ1032型
2
良好
2
收敛仪
JSS30A型
2
良好
3
锚杆拉拔仪
300B
2
良好
4
精密塔尺
2
良好
附表：
量测项目及要求表
项目名称
方法及工具
布置
量测时间间隔
1～15天
16天～1个月
1～3
个月
3个月
以后
必
测
项
目
地质和支
护状况观察
岩性、结构面产状及支护裂隙观察和描述，地质罗盘等
全长度开挖后及初期
支护后进行
每次爆破后及初期支护后进行
周边收敛位移
收敛计
每10～30m一个断面，每断面1～2组测点
1～2
次/天
1次/2天
1～2
次/周
1～3
次/月
锚杆内力
及拔力
测力锚杆
每10m一个断面，
每断面至少做3根锚杆
拱顶下沉
精密水准议、水平尺
每10～30m一个断面，每断面1个测点
1～2
次/天
1次/2天
1～2
次/周
1～3
次/月
选
测
项
目
地表下沉
精密水平仪、水平尺
与洞内拱顶下沉点同一断面布设，每断面5～7个测点
开挖面距量测断面＜24m时，1～2次/天
开挖面距量测断面＜60m时，1次/2天
开挖面距量测断面＞60m时，1次/周
地质超前预报
超前钻孔或超长炮眼
开挖之前进行探测
Ⅲ级围岩：
每30m探测一次；
Ⅳ级围岩：
每20m探测一次；
Ⅴ级围岩：
每10m探测一次；
隧道净空量测
断面仪测量断面
开挖之后测量断面
初期支护断面测量净空
二衬浇筑后测量净空
每隔10m一个断面
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