隧道监控量测方案.docx
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隧道监控量测方案
目录
1.编制依据2
2.工程概况2
2.1设计概况2
2.2工程地质、水文地质2
2.3地震动参数3
2.4气象特征3
2.5洞身围岩分类及开挖方法3
3.监控量测目的及流程4
3.1监控量测目的4
3.2监控量测流程4
4.监控量测项目及方法5
4.1洞内、外观察5
4.2周边位移、拱顶下沉5
4.3地表下沉6
4.4监控量测断面里程6
5.监控量测仪器6
6.测点布置6
7.量测结束标准10
8.监控量测数据的统计分析与信息反馈10
8.1量测数据的整理、分析10
8.2量测数据的回归分析10
8.3建立监测变形管理等级标准11
9.监控量测小组成员11
10.监控量测制度12
11.监控量测采用的表格12
1.编制依据
（1）《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）；
（2）《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）；
（3）《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）；
（4）红西隧道设计图及隧道参考图。
（5）监控量测设备的使用说明。
2.工程概况
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2
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2
2.1设计概况
红西隧道全长1300m，起讫里程DK1449+385～DK1450+685。
设计明洞44m，Ⅴ级围岩46m，Ⅳ级围岩470m，Ⅲ级围岩740m。
全洞埋深14～32m。
进洞采用30m长φ108mm*6mm超前大管棚进洞，每环49根。
洞内开挖高度为11.89～12.05m，开挖宽度为14.16～14.32m；设计坡度为10.7‰下坡，隧道出口在缓和曲线上，半径10005m。
设计线间距为5m，围岩级别为Ⅲ级～Ⅴ级。
隧道按250公里以上客运专线建筑接近限界标准设计，断面有效面积为100.11m2，线间距为5.0m；洞内设置双侧侧沟、双侧电缆槽，电力电缆槽位于边墙侧，通信信号电缆槽采用合槽的方式置于道床侧。
隧道内轮廓见图2-1。
图1隧道内轮廓图
2.2工程地质、水文地质
红西隧道所在地区地貌属哈密、吐鲁番盆地北缘山前冲、洪积平原区，地形平坦开阔，地势略有起伏，地面高程550～665m，多为典型的戈壁荒漠地貌，区内人烟稀少，为兰新线著名的百里风区。
（1）主要地层岩性：
沿线出露地层主要有新生界、中生界。
新生界遍布全线，以第四系冲积、洪积及湖积的松散地层为主，分布大量的第三系成岩地层。
中生界的侏罗系、三叠系碎屑沉积岩均有出露。
哈密盆地第四纪地层厚度大于60m，其它地段第四系厚度一般小于5m，下伏第三纪砂岩、泥岩、砾岩。
（2）地质构造：
本段哈密坳陷构造单元。
（3）水文地质：
沿线水文地质条件相对简单，主要分为地表水和地下水，地下水主要有第四系孔隙潜水、承压水和基岩裂隙水三种类型。
地表水：
管段内无地表水。
地下水：
第四系孔隙潜水、第四系承压水、基岩裂水。
第四系孔隙水潜水一般对混凝土具硫酸盐侵蚀性。
沿线承压水水质较好，对圬工无侵蚀性。
基岩裂隙水水质一般较差，一般对混凝土具化学、氯盐侵蚀性。
（4）不良地质及特殊岩土：
本段不良地质现象主要有风少及风蚀、风害、人为坑洞、湿地等。
本段了墩以北为兰新著名百里风区，风害是工程施工重点研究和防护问题之一。
风害是本线特别的气象灾害问题也是危害施工安全的主要问题。
风害严重地段风速高（最在风速达60m/s），风期长（局部地段大于8级风天数超过200天）、风向稳定。
兰新线新疆段铁路从1959年通车迄今，风魔年年肆虐，运输时常迫停；仅暴风刮翻行进中的货物列车就达二十多次，最严重的一次有16节车厢被刮翻。
每年因遭大风袭击而中断行车累计达200小时以上。
戈壁滩流区汛期防洪是施工特别注意的安全问题。
2.3地震动参数
根据国家质量技术监督局颁发的《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2001图A1）及《中国地震动反应谱特征周期区划图》（GB18306-2001图B1）。
红西隧道所在范围内地震动峰值加速度值为0.1，地震基本烈度为七度。
2.4气象特征
隧道所在地区属中温带干旱大陆性气候区，以气候干燥，降雨量小，冰冻期长，昼夜温差变化较大，春、秋多风，夏季短促而炎热，冬季漫长且严寒为其主要特征。
年平均气温10.6℃，最高44.7℃，最低-31.3℃；最热月平均27.1℃，最冷月平均-11.7℃;年平均降水量33.5mm，最大33.5mm，最小0mm；月最大36.3mm，日最大44.2mm。
隧道所在管段内气候条件恶劣，处百里风区，区内大风频繁，风力强劲，年均大风日数（≥8级）为208天。
2.5洞身围岩分类及开挖方法
洞身围岩分类及开挖方法见表1。
表1红西隧道围岩分类及开挖方法表
3.监控量测目的及流程
3
3.1监控量测目的
本方案适用于红西隧道的监控量测。
在隧道开挖工程中：
为围岩稳定性和支护、衬砌可靠性提供信息；
提供二次衬砌合理的施工时间；
为施工中调整围岩级别、修改支护系统设计和变更施工方法提供依据。
3.2监控量测流程
隧道监控量测流程见图2。
图2隧道监控量测流程
4.监控量测项目及方法
监控量测的项目、方法和频率见表2
表2监控量测的项目、方法和频率
量测项目
量测部位
量测仪器及方法
量测频率
必测项目
洞内外观察
工作面及已开挖部位
专业人员观察记录，地质素描
一般情况下每天一次，过断层或不良地质增加观测次数
周边位移
Ⅴ级5m/断面，Ⅳ级10～30m/断面，Ⅲ级30～50m/断面
收敛仪
第一次：
开挖后12h内及下一循环前（0～B）：
1～2次/d；（1～2）B：
1次/d；（2～5）B：
1次/2d；>5B：
1次/周；注：
B为洞室宽度
拱顶下沉
Ⅴ级5m/断面，Ⅳ级10～30m/断面，Ⅲ级30～50m/断面
水平仪或全站仪
地表沉降
Ⅴ级5m/断面，Ⅳ级10～30m/断面，Ⅲ级30～50m/断面
水准仪或全站仪
选测项目
爆破振动
暗洞洞内
振动传感器、记录仪
根据现场情况选测
围岩压力
根据设计或业主要求或于断层及其影响带内
LKX锚杆应力计
围岩弹性波速
SYC～2声波检测仪
裂缝宽度
按设计或业主要求进行
SDF～50测缝仪
4
4.1洞内、外观察
在观察过程中如发生地质条件恶化时，及时通知施工负责人采取应对措施，并派专人进行不间断观察。
A:
洞内观察分为开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。
开挖工作面观察应在每次开挖后进行。
观察中发现围岩条件恶化时，应立即采取相应处理措施；观察后及时绘制开挖面地质素描图、填写开挖工作面地质状态记录表和施工阶段围岩级别判定卡。
对已施工地段的观察每条至少进行一次，主要观察喷射混凝土、锚杆和钢架等的工作状态。
B:
洞外观察重点在洞口段和洞身埋置深度较浅地段，观察内容包括地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗透情况等。
本管段内主要洞外观察重点集中为各隧道洞口段。
4.2周边位移、拱顶下沉
周边位移、拱顶下沉和地表下沉（浅埋段）应设置在同一断面，量测断面间距及测点数量根据设计文件按表2规定进行。
周边位移、拱顶下沉量测应在每次开挖后12ｈ内取得初读数，最迟不得大于24h，且在下一循环开挖前必须完成。
拱顶下沉量测基点应与洞内、外水准点建立联系。
本管段内隧道均需进行上述工作。
具体基线布设见测点布设图。
表3 必测项目量测断面间距和每断面测点数量
围岩级别
断面间距（ｍ）
每断面测点数量
周边位移
拱顶下沉
Ⅴ
5～10
2条基线
1点
Ⅳ
10～30
2条基线
1点
Ⅲ
30～50
2条基线
1点
4.3地表下沉
地表下沉的量测宜与洞内外周边位移和拱顶下沉量测在同一横断面内，横断面方向应在隧道中线及两侧间距2～5ｍ处设地表下沉测点，每个断面设7～11点，地表下沉量测范围按下式计算：
D＝B+2×h×tan（45°-Ф／2）
式中：
D─开挖影响范围；
B─隧道开挖宽度；
h─隧道开挖高度；
Ф─围岩内摩擦角。
本管段内隧道洞口段均应进行上述工作。
针对围岩情况，根据粘土φ值为14°～21°，中、细砂、砂质土φ值为30°，按Ⅴ级围岩型式计算地表下沉量测范围为：
21.4ｍ。
具体地表下沉量测测点布设见测点布设图。
4.4监控量测断面里程
本隧道具体的监控量测里程见表4。
5.监控量测仪器
表5监控量测仪器
序号
仪器名称
精度
备注
1
LaicaTCR1200+R400
1mm+1.5ppm
徕卡（瑞士）
2
2cm*2cm索佳反光片
3
JSS30A型数显收敛计
0.06mm
浙江上虞申克试验仪器厂
6.测点布置
表4红西隧道监控量测断面里程
表5红西隧道监控量测断面点数量
地表沉降观测点采用φ20的圆钢，外露部分磨成半圆头。
在测点处挖长、宽、高均为20cm的方坑，将钢筋埋入，外露1～2cm四周有混凝土填实。
洞内拱顶沉降观测点使用φ20的圆钢与刚架焊接，头部露出喷射混凝土外5cm，并磨成半圆头，然后在上面贴反射片；周边收敛应制作成一固定拉环焊接在刚架上。
7.量测结束标准
5
6
7
根据位移变化率判断围岩稳定状态，变形基本稳定符合下列条件：
隧道周边变形速率有明显减缓趋势，拱脚水平相对周边位移速度小于0.2mm/d，拱顶相对下沉速度小于0.15mm/d。
地表下沉量测至衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。
各量测项目持续到变形基本稳定后2周结束，破碎带地段位移长时间不能稳定时，延长量测时间。
8.监控量测数据的统计分析与信息反馈
8
8.1量测数据的整理、分析
拱顶下沉、周边收敛测试数据按附表格式记录。
数据整理：
把原始数据通过一定的方法，如大小顺序，用频率分布的形式把一组数据分布情况显示出来，进行数据的数字特征计算以及离群数据的取舍。
根据现场量测数据绘制位移—时间曲线或散点图。
在位移—时间曲线趋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；当位移—时间曲线出现反弯点，表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时应密切监视围岩动态，并加强支护，必要时应停止掘进，采取停工加固并进行支护处理。
量测过程中如发现异常现象或与设计不符时，应及时提出，以便修改支护参数。
8.2量测数据的回归分析
在取得足够的数据后，还应根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最大位移值或应力值，预测结构的安全状况，防患于未然。
还可通过插值法，在实测数据的基础上，采用函数近似的方法，求得符合测量规律而又未实测到的数据。
对数函数：
U＝A+Bln（t+1）
U＝ABln（（B+T）/（B+t0）
指数函数：
U＝Ae-B/t
U＝A（e-B/t0-e-BT）
双曲函数：
U＝t/（A+Bt）
U＝A（（1/（1+Bt0）2-1/（1+BT）2））
式中U----变形值（mm）
A，B---回归系数；
t---量测时间（d）；
t0----测点初读数时距开挖时的时间（d）；
T---量测时距开挖时的时间（d）。
8.3建立监测变形管理等级标准
管理等级分三等，其等级划分及相应基准值见变形管理等级标准表6。
表6变形管理等级标准表
管理等级
距离开挖面1B
距离开挖面2B
施工状态
Ⅲ
U0＜U1B／3
U0＜U2B／3
正常施工
Ⅱ
U1B／3≤U0≤2U1B／3
U2B／3≤U0≤2U2B／3
加强支护
Ⅰ
U0＞2U1B／3
U0＞2U2B／3
采取特殊措施
注：
U为实测变形值。
围岩级别
隧道埋深h（m）
h≤50
50＜h≤300
300＜h≤500
拱脚水平相对周边位移（%）
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（%）
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
表7结构极限相对位移表
注：
1、本表适用于复合式衬砌的初期支护，硬质围岩隧道取表中较小值，软质围岩隧道取表中较大值。
表列数值可以在施工中通过实测资料积累作适当的修正。
2、拱脚水平相对周边位移指拱脚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、初期支护墙腰水平相对周边位移极限值可按拱脚水平相对周边位移极限值乘以1.1～1.2后采用。
9.监控量测小组成员
本管段成立隧道施工监控量测小组，其主要成员如下：
组长：
组员：
监控量测小组负责分组隧道段量测段、量测断面选择、测点布置埋设、日常量测和数据处理及仪器保养工作，及时将量测值的计算和绘制图表，汇报至工程部及相关领导。
10.监控量测制度
现场监控量测，按量测计划认真组织实施，并与其他施工环节紧密配合，不得中断工作。
各分组组长负责现场量测计划安排，资料的整理等工作，当量测结果出现危险信息时，应立即向相关副负责人及工程部汇报，并积极协助紧急处理。
各分组组员应对量测工作认真负责，需具有吃苦耐劳、谦虚好学和敬业思想，量测实施过程中正确使用仪器，并做好量测记录
各项预埋测点应牢固可靠，并应易于识别和妥善保护，不得任意撤换和人为破坏。
相关预埋测点位置及保护必须施工班组交底。
量测仪器由分组专人保管，确保量测仪表具有良好使用状态。
现场量测前需检查仪器是否完好，如发现问题应及时修理、更换或补充；检查测点是否松动或人为损坏，确认测点状态良好时方可进行测试工作。
收敛测试过程中按各项目量测的操作规程安装好仪器，每测点一般读数三次，三次读数相差不大时，可取算术平均值作为观测值；若读数相差过大时，应检查仪器安装是否正确，测点是否松动，当确定无误时再进行测试。
每次测试时都要做好记录，记录环境温度、掘进里程以及施工情况等，保持原始记录的准确性。
现场量测完毕后应检查仪器，做好保养、保管工作，及时整理资料。
量测数据处理后，若出现围岩与支护变形较大时，应及时通知现场负责人及相关分管领导。
11.监控量测采用的表格
附件：
1、周边收敛量测记录表
2、拱顶下沉观测记录表
3、地表下沉观测记录表
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