隧道监控测量实施方案.docx
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隧道监控测量实施方案
隧道监控测量方案
1编制依据
（1）《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）
（2）《公路工程大体建设项目设计文件编制办法》（2007年版）
（3）《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）
（4）《公路隧道施工技术规范》（JTJF60-2009）
（5）《公路抗震设计规范》（JTJ004-89）
（6）《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ
（7）《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）
（8）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2008）
（9）国家和宜昌市有关管理、监督、检查的文件、通知等
（10）《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）
（11）本工程相关勘探、设计文件、设计施工图、资料会议精神和参考规范规程及手册。
（12）《隧道》铁路工程设计技术手册
（13）《公路隧道设计细则》
（14）《锚固与注浆技术手册》
（15）勘探设计院编制的《两阶段施工图设计》
2工程概况
茅荆坝（蒙冀界）至承德高速公路项目第18合同段起讫里程K50+～K61+050,全长10.411Km。
隧道有李家营1号隧道，李家营2号隧道，具体数据见下表：
隧道名称
起止里程
长度（m）
设计速度（km/h）
净空（宽×高）（m）
备注
线别
起点里程
终点里程
李家营1号隧道
左线
ZK51+137.
ZK51+830.
693
80
×5
右线
YK51+332.
ZK52+050.
718
80
×5
李家营2号隧道
左线
ZK52+452.
ZK53+660.
1208
80
×5
右线
YK52+595.
YK53+850.
1255
80
×5
主要技术指标为
（1）隧道设计速度为80km/h；
（2）隧道主洞建筑限界：
净宽++2*++=10.25m，净高5m；
（3）隧道紧急停车带建筑限界：
净宽++2*++1=17.25m，净高5m；
（4）隧道行车横洞建筑限界：
净宽4.5m，净高5m；
（5）隧道人行横洞建筑限界：
净宽2m，净高2.5m；
（6）设计荷载：
公路-I级；
（7）隧道防水品级：
Ⅱ级。
按照隧道围岩划分标准
经地表调绘、钻探、物探工作，隧道区未发现不良地质现象，岩体呈薄层-中层状，节理裂隙发育，围岩岩体破碎，围岩分Ⅴ、Ⅳ、二级。
3监控测量目的
由于岩土工程的复杂性和特殊性，在隧道施工进程中一般需要按照施工进程中洞内外地质调查、洞内观察、现场监控测量及岩土物理学实验等施工反馈信息，进一步分析肯定围岩的物理力学参数，以最终肯定和修改隧道施工方式和支护方式。
本隧道支护结构引用新奥法原理采用复合衬砌。
通过现场监控测量，及时掌握围岩在开挖进程中的动态和支护结构的稳定状态，提供隧道施工的全面、系统信息资料，以便及时调整支护参数，最终确保施工安全。
4测量人员
检测人员安排详见“检测人员配置计划表”。
检测人员配置计划表
序号
项目
人员
姓名
备注
1
测量负责人
1
叶震
全面负责测量技术工作
2
地表测量
4
杨小青、徐志磊、燕增强、夏世飞
测量工程师
3
洞内量测
4
杨小青、徐志磊、燕增强、夏世飞
测量工程师
4
数据处理
4
杨小青、徐志磊、燕增强、夏世飞
测量工程师
5监控测量技术要求
检测项目及方式监控测量项目及方式
序号
测量项目
方法及工具
测点布置
测量时间间隔
精度
1～15天
16天～1月
1～3月
3月后
1
洞内地质及初期支护状态观察、洞外观察
现场观察、数码相机、裂缝仪
开挖后及初期支护后进行
每爆破一次观测一次
2
周边位移
收敛计
每5～50m一个断面，每个断面2～3个对断面
1～2次/天
1次/2天
1～2次/周
1～3次/月
0.1mm
3
拱顶下沉
精密水准仪
每5～50m一个断面
1～2次/天
1次/2天
1～2次/周
1～3次/月
0.1mm
4
地表沉降
水准仪、全站仪
洞口段、浅埋段（h0≤2b）
开挖面前后<2b，1～2次/1天
0.5mm
开挖面前<5b，1次/2～3天
开挖面后3>5b，1次/3～7天
注：
b为隧道开挖宽度，h为隧道埋深。
地质及支护状态观测
在施工进程中对前方的开挖工作面及周围围岩的岩石性质、状态进行目测，对开挖后支护动态进行目测。
从而可以取得围岩稳定状态的直观信息。
具体如下：
5.2.1观察的目的
一、预测开挖眼前方的地质条件；
二、按照喷层表面状态及锚杆的工作状态，分析支护结构的靠得住程度
3、验证支护结构效果，确认支护参数和施工方式的准确性或为调整支护参数和施工方式提供依据；
5.2.2观测的内容
一、对没有支护的围岩进行观测，主如果了解整个工作面的地质情况：
（1）岩质种类及散布情况
（2）岩性特征
（3）节理、断层破损带情况
（4）地下水类型
（5）开挖面的稳定状态
二、对开挖后支护的围岩进行观测，主要有：
（1）喷层表面的观察及裂隙状态的描述和记录
（2）钢拱架有无受压变形
（3）锚杆的受力状态
（4）是不是有底鼓现象
5.2.3观测的时间
每爆破一次观测一次，并及时做好记录和整理数据。
5.2.4分析观测结果
一、较大的破坏：
常有混凝土碎块掉落
二、较大并有坍塌的预兆：
拱顶混凝土出现对称、可能向下滑落的现象；侧墙发生向内侧滑动的剪切破坏，并伴随底鼓现象均会有坍塌事故发生
3、较小的破坏：
在拱部出现进展缓慢的剪切破坏
周边位于量测
收敛量测是隧道施工检测的重点，收敛是最大体的量测数据，主如果在隧道内壁面2点连线方向的位移之和，其收敛值数据为2次量测的距离之差。
主要仪器为数显式收敛计，其精准度达到0.1mm。
5.3.1量测的目的
通过对周边位移的状态转变可以直接反映位于的稳定情况，并按照位移速度的判定对隧道下步工作进行指导性施工选择最佳时间。
5.3.2量测的原理
其原理是消除温度影响后，所选测点在一按时间内距离的转变：
Ut=L0-Lt+Xtl-Xto
式中L0---初读数时所用尺孔刻度值
Lt---t时间所用尺孔刻度值
Xtl---t时间经温度修整后的数值Xtl=Xt+εt
Xto---初读数时经温度修整后的数值Xt0=X0+εt0
Xt---t时间量测的数值
X0---初时刻度数值
εt---温度修正值εt=a（T0-T）L
a---钢尺线膨胀系数
T0---坚定钢尺的标准温度T0=20度
T---每次量测的平均温度
L---钢尺长度
5.3.3量测点的布置
1、量测点的布置主要为：
洞内与洞门进行布置
布设位置
方法及工具
布设断面及点数
量测的时间
1～15天
16天～1月
1～3月
3月后
洞内设点
洞内钻孔中安放单点、多点杆式位移计
每5～100m为一个断面，每个断面2～11个点
1～2次/天
1次/2天
1～2次/周
1～3次/月
地表设点
地面钻孔中安放位移计
每个代表性地质一个断面，每个断面3～5个点
同地表下沉
5.3.4量测频率
按照位移值和开挖断面的距离，需调整量测频率
位移速度（mm/d）
量测断面至开挖断面距离m
量测频率
≥5
（0～1）b
2次/天
1～5
（1～2）b
1次/天
～1
（2～5）b
1次/2～3天
～
1次/3天
＜
＞5b
1次/7天
b为隧道开挖宽度
5.3.5量测布设测点
隧道围岩级别
量测断面距离
备注
Ⅲ
30
Ⅳ
20
Ⅴ
10
破碎带位置5m布设测点
各隧道量测点布设见附表。
拱顶下沉量测
为保证施工质量和安全，预防拱顶塌方，需对拱顶的下沉进行量测。
拱顶下沉主如果指：
隧道拱顶内壁的绝对下沉量。
单位时间内拱顶下沉值称为拱顶下沉速度。
主要采用精密水准仪，其量测精度为1mm。
5.4.1量测的原理
在隧道开挖面上及时安设测点，通过控制点，读取测点高程，2次测定的高程之差为拱顶下沉量。
5.4.2量测的要求
一、拱顶下沉量测断面距离、频率、初读数的侧取同周边位移。
二、测点布设在拱顶位置或其周围，每一个断面设1～3个点。
5.4.3量测布设测点
隧道围岩级别
量测断面距离
备注
Ⅲ
30
Ⅳ
20
Ⅴ
10
破碎带位置5m布设测点
各隧道量测点布设见附表。
地表沉降
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断面里程。
一般条件下按“地表沉降测点纵向间距布置要求表”进行布设。
地表沉降测点纵向间距布置要求表
注:
H。
为隧道埋深，B为隧道开挖宽度。
地表沉降测点横向间距为4-8m。
在隧道中线周围测点为4m间距，隧道中线双侧量测范围为8m间距（如图）。
位移控制基准
类别
距开挖面1B（U,B）
距开挖面2B（U2B）
距开挖面较远
允许值
65%Uo
90%Uo
100%Uo
注:
B为隧道开挖宽度，U。
为极限相对位移值。
按照位移控制基准，可分为三个管理品级，具体如下：
序号
管理等级
距开挖面1B
距开挖面2B
施工状态
1
Ⅰ
U＞2U1B/3
U＞2U2B/3
停工，采取特殊措施后方可施工
2
Ⅱ
U1B/3≤U≤2U1B/3
U2B/3≤U≤2U2B/3
应加强支护
3
Ⅲ
U＜U1B/3
U＜U2B/3
可正常施工
5.5.1采用分部开挖法施工的隧道应每分部别离成立位移控制基准，同时应考虑各分部的彼此影响。
5.5.2围岩与支护结构的稳定性应按照控制基准，结合时态曲线形态判别。
5.5.3一般情况下，二次衬砌的施做应在知足下列要求时进行：
隧道水平净空转变速度及拱顶或底板垂直位移速度明显下降;
隧道位移相对值已达到总相对位移量的90%以上。
对浅埋、软弱围岩等特殊地段，应视现场具体情况肯定二次衬砌施做时间。
6现场量测要求
初期支护施作2h后并在距离开挖工作面2m范围内埋设测点，进行第一次量测数据收集。
测试前确保检查仪表设备完好，确认测点是不是松动或人为损坏，只有测点状态良好时方可进行测试工作。
测试中按各项量测操作规程安装好仪器仪表，每测点一般测读三次；三次读数相差不大时，取算术平均值作为观测值，若读数相差过大则应检查仪器仪表安装是不是正确、测点是不是松动，当确认无误后，再按前述监控量测要求进行复测。
多次测试都要认真做好原始数据记录，并记录掘进里程、支护施工情况和环境温度等，维持原始记录的准确性。
量测数据应在现场进行粗略计算，若发现变位较大时，应及时通知现场施工负责人，以便采取相应的处置办法。
测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作。
及时进行资料整理。
7围岩稳定性和支护效果分析量测资料整理分析
利用电子计算机对量测资料整理分析，具体流程见“电子计算机量测处置系统图”。
电子计算机量测处置系统图
监控量测数据的分析处置应包括数据校核、数据整理及数据分析。
每次观测后应当即对观测数据进行校核，如有异样应及时补测。
每次观测后应及时对观测数据进行整理，包括观测数据计算、填表制图、误差处置等。
监控量测数据的分析应包括以下主要内容:
1）按照量测值绘制时态曲线;
2）选择回归曲线，预测最终值，并与控制基准进行比较;
3）对支护及围岩状态、工法、工序进行评价;
8监控量测信息反馈及工程对策
监控量测信息反馈应按照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与建议：
一、一般办法
1）稳定开挖工作面办法;
2）调整开挖方式;
3）调整初期支护强度和刚度并及时支护;
4）降低爆破振动影响;
5）围岩与支护结构间回填注浆。
二、辅助施工办法
1）地层预处置，包括注浆加固、降水、冻结等方式;
2）超前支护，包括超前锚杆（管）、管棚、超前插板、水平高压旋喷法、预切槽法等。
施工进程中应进行监控量测数据的实时分析和阶段分析。
一、实时分析:
天天按照监控量测数据及时进行分析，发现安全隐患应分析原因并提交异样报告;
二、阶段分析:
按周、月进行阶段分析，总结监控量测数据的转变规律，对施工情况进行评价，提交阶段分析报告，指导后续施工。
1）绘制每一横断面沉降槽随时间的转变关系图。
2）绘制每一横断面最大沉降量随时间的转变关系图
3）绘制每一横断面最大沉降量与开挖面距离关系图
4）对横断面沉降槽垂直位移进行回归分析。
5）对纵断面沉降槽垂直位移进行回归分析。
6）按照隧道顶部地表沉降及拱顶沉降值对土体内部垂直位移进行回归分析。
7）按照回归分析数据求出每一断面沉降稳定值。
8）按照回归分析数据分析出土体的内摩擦角及内聚力。
监控量测数据分析一般采用散点图和回归分析方式。
信息反馈应以位移反馈为主，主要依据时态曲线的形态对围岩稳定性、支护结构的工作状态、对周围环境的影响程度进行判定，验证和优化设计参数，指导施工。
应确保监控量测信息传递渠道畅通、反馈及时有效。
在整理资料时，若发现地表位移量过大或下沉速度无稳定趋势时，对下部结构应采取补强办法：
一、增加喷射混凝土厚度，或加长加密锚杆，或加挂更凑密更粗的钢筋网。
二、提前施作二次衬砌，要求通过反分析较核二次衬砌强度堰。
3、提前施作仰拱。
在整理资料时，若发现地表下沉速度具有稳定趋势时，应据此求出隧道结构初期支护及二次衬砌上的最终荷载，以便对结构的安全度作出正确的判断。
若通过对地表及隧道内的量测数据联合反分析后，发现初期支护或二次衬砌结构安全系数较大，在通过设计人员同意后，可对下一段与此地质类型相近的支护参数作适当调整。
9管理体系、质量体系及保证办法和安全部系
一、成立监测管理小组，由领导和有经验的监测人员组成。
针对本工程监测项目的特点成立专业组织机构如“管理体系图框”，监控量测小组成员由连年从事长大隧道工程施工及监测的技术人员组成。
二、成立质量责任制，确保施工监测质量。
3、测点布置力求合理，应能反映出隧道施工进程中的实际情况。
4、测试元件及监测仪器必需是正规厂家的合格产品,测试元件要有合格证，监测仪器要按期校核、标定。
确保仪器的质量、稳定靠得住性，保证观测精度知足需要。
五、观测前，采用增加测回数的办法，保证初始值的准确性。
六、制定各监测点位的保护办法，按期对利用的基准点或工作基点进行稳定性监测。
7、量测资料的贮存、计算、管理均采用计算机系统进行。
八、各个项目的监测资料必需维持有完整、清楚的监测记录、图表、曲线及文字报告。
九、量测项目人员要相对固定，保证数据资料的持续性。
量测仪器采用专人利用、专人保养、专人检校的管理。
管理体系框图
质量保证体系框图
安全生产保证体系框图
10隧道监测紧急预案
一、保证常常巡视、保护监测点（孔），以保证监测点（孔）的正常利用并能及时发现监测点（孔）的异样损坏并及时恢复被损坏之监测点（孔）。
二、对以电脑处置的监测资料做合理的备份保护，以避免由于电脑故障而对监测工作造成的影响。
3、对日常利用的监测仪器应按期或不按期进行校核，确保收集的数据真实、靠得住，同时应足够的备用监测仪器，当现场仪器出现故障或损坏时能及时调换，保证监测工作的正常进行。
4、雨季是施工的不利情况，也给监测工作带来必然的困难。
因此雨季在保证正常的监测频率的情况下，应增强一些受雨季影响较大项目的监测频率，增强一些不利项目的监测，以保证整个隧道工程始终处于监控状态。
五、当监测数据出现异样或隧道施工进程中出现未预测的险情，应主动调整监测频率，并及时提交监测报告。
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