大别山隧道监控量测作业指导书Word下载.docx
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隧道位于5.0‰的下坡上。
碧绿河隧道与大别山隧道出口处于同一段曲线上，纵断面为5.9‰的下坡。
3、气候条件
沿线属北亚热带季风气候，冬季干旱，夏季多雨，干湿交替，四季分明。
线路所经地区，年均降雨量900～1600mm，每年6～9月为汛期，此期间降雨量一般占全年降雨量的60%以上。
全年平均气温为14.6℃～16.4℃，七月最热，平均气温27.2℃～28.7℃，极端最高气温43.3℃；
一月最冷，平均气温1.4℃～3.3℃，极端最低气温-12.9℃。
平均无霜区为210～259天左右，风力最大8～9级，风速为21m/s～25m/s。
4、工程与水文地质条件
①地层岩性
工程所处区域地层出露主要有Dbc下元古界大别山群片麻岩组合和K1白垩系花岗岩系列及少量第四系坡洪积层。
具体叙述见“表1-1地层岩性特征表”：
表1-1地层岩性特征表
序号
地层时代
特征
所处地段
1
早白垩世乌石岩单元（K1W）
中细粒黑云二长花岗岩、中粒黑云二长花岗岩，局部片麻状构造发育
DK218+870～DK225+682
2
早白垩系楼下湾单元（K1L）
细粒黑云二长花岗岩、中粒黑云二长花岗岩，局部片麻状构造发育
DK218+774～DK225+870
3
第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）
卵石土、漂石土及粉质黏土夹碎石，厚度一般＜5米
主要分布在开阔的河谷地区
②地质构造
隧道位于大别山中间隆起带，洞身断层、节理发育，共穿越十余条断层及节理密集带，对本标段正洞及辅助坑道工程地质条件有影响的按里程顺序分述见“表1-2隧道地质构造表”：
表1-2隧道地质构造表
地质
构造带
出露里程
特点及其影响
Fd5节理密集带
DK219+390
与线路以85°
角相交，走向大致为350°
，产状80°
～85°
，长度大于3km，节理带近乎直立。
地貌表现为一沟谷，河谷中大部分被覆盖。
影响洞身范围：
DK219+370～+400。
长30m。
Fd6节理密集带
DK221+560
节理产状大致为120°
～80°
，带内岩体被切割，较破碎，石质坚。
DK221+543～564。
长21m。
Fd7饶家畈断层
DK222+760
与线路夹角大致为75°
，断层走向约30°
，产状300°
75～80°
，长约20.5km；
地貌表现为一沟谷，主断裂面位于河谷中央，被第四系覆盖，根据其旁侧断裂分析，为一右行平移断层，破碎带有硅化现象。
DK222+750～+800，长50m。
4
Fd8断层
DK225+060
与线路夹角大致为70°
，断层走向约10°
，产状100°
，延伸规模较小，长约1.2km；
地貌表现为一冲沟，断裂面位于沟谷坡脚被覆盖，沟中基岩顺山谷方向的节理发育。
DK225+018～+063，长45m。
其他规模较小的断层，多为节理式高角度断层，无明显的断层破碎带及断层角砾，岩体较完整。
③水文地质条件
隧道位于大别山核心地带，地壳抬升剧烈，剥蚀冲沟发育，地下水主要为构造裂隙水，接受大气降水及地表水的下渗补给。
隧道通过断层破碎带及节理密集带地段时，隧道洞身开挖施工地下水涌水量较大。
对工程施工有一定影响。
各地质构造带水文详细叙述见“表1-3隧道水文地质特征表”：
表1-3隧道水文地质特征表
地质构造带
水文特征
（1）
地表为一沟谷，宽约70m，河水流量较大，常年有水，破碎带接受地表河水补给，地下水较发育，隧道洞身开挖时涌水量较小。
（2）
地表为一冲沟，常年有水，地下水较发育，隧道洞身开挖最大涌水量约500t/d。
（3）
Fd7断层
饶家畈断层，出露于DK222+760处，地表为一沟谷，测时基本无水，雨季接受山区汇水，地下水较发育，隧道洞身开挖时涌水量3000～8000立方米/天。
（4）
出露于DK225+060处，地表为一冲沟，测时基本无水，雨季接受山区汇水，地下水稍发育，隧道洞身开挖时涌水量为930立方米/天。
④不良地质
在隧道中部深埋地段，基岩较完整坚硬，存在高地应力的可能。
⑤围岩特征及分级
见“表1-4隧道围岩特征及分级表”：
表1-4隧道围岩特征及分级表
里程
围岩特征
围岩级别
大别山隧道出口
DK218+774～DK218+821
黑云二长花岗岩，微片麻状构造，局部节理较发育，基岩裂隙水较发育。
Ⅲ
DK218+821～+DK219+330
为入侵接触带及其附近，胶结较好，节理较发育。
Ⅱ
DK219+330～DK219+360
黑云二长花岗岩，微片麻装构造，局部节理较发育，基岩裂隙水较发育。
DK219+360～DK219+410
Ⅳ
5
DK219+410～DK219+440
节理密集带及其影响带，走向350°
，破碎带宽约15m，角砾之间胶结差，地表为一沟谷，构造裂隙水发育。
6
DK219+440～DK221+450
黑云二长花岗岩，微片麻装构造，局部节理较发育。
7
DK221+450～DK221+485
8
DK221+485～DK221+533
9
DK221+533～DK221+574
节理密集带及其影响带，表现为一组节理密集带，走向30°
，岩体破碎。
构造裂隙水稍发育，地下水不发育。
10
DK221+574～DK221+604
11
DK221+604～DK222+710
12
DK222+710～DK222+740
黑云二长花岗岩，微片麻状构造，局部节理较发育。
地下水不发育。
13
DK222+740～DK222+810
Ⅴ
14
DK222+810～DK222+840
15
DK222+840～DK224+978
饶家畈断层破碎带及其影响带，断层走向约30°
，破碎带宽约15m，断层角砾之间胶结较好。
地表沟谷为一河流，构造裂隙水发育。
16
DK224+978～DK225+008
17
DK225+008～DK225+073
黑云二长花岗岩，局部微片麻状构造，局部节理较发育。
基岩裂隙水较发育。
18
DK225+073～DK225+103
19
DK225+103～DK225+610
断层破碎带及其影响带，断层走向约10°
，破碎带宽约20m。
地表沟谷为一小溪，构造裂隙水发育。
20
DK225+610～DK225+682
黑云二长花岗岩，局部微片麻状构造，基岩裂隙水较发育。
二、编制依据及目的
本量测作业细则根据大别山隧道有关设计文件、《铁路隧道设计规范》、《铁路隧道施工规范》、《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》、大别山隧道建设指挥部、监理总站有关文件。
大别山隧道施工必须以监控量测为中心环节，以监控量测数据和分析指导施工生产，监控量测的目的是：
1、监测围岩的变形情况，掌握围岩和支护的状态，根据监测数据和分析结果进行日常施工管理；
2、通过监测数据的连续变化，分析了解支护结构的作用及效果。
3、将监控量测结果及时反馈于隧道设计、施工、建设管理中，确定施工管理等级；
4、通过对量测数据的分析，为大变形隧道变形发展情况及研究、决策提供基础资料。
5、积累资料，供以后工程设计、施工参考。
三、量测组织机构
1、为了确保隧道安全施工，为大别山隧道设计、施工、管理、决策提供基础数据，因此我工区成立专门量测组织机构，由工区总工程师总负责，组织机构逐级负责，负责大别山隧道监控测量工作。
2、人员职责：
2.1、工区总工程师
1负责传达项目部有关量测要求和指示；
2组织编制、优化量测实施方案，审查通过后组织实施，并报项目部；
3解决量测中的人员、资源配置以满足量测工作需要，保证现场人员协调配合；
4对上报项目部的报表和分析报告审核把关，对现场量测中出现的异常问题及时处理，重大异常情况向项目部总工和工区主要领导汇报，负责会同工区经理根据量测分析资料制定内部量测施工管理等级并指导施工。
5每天必须对量测工作进行一次督促、指导。
2.2、工区工程部
1负责编制量测实施计划，并按批准的量测计划组织实施，进行动态优化调整，编制作业指导书并负责量测指导书的交底和组织实施；
2检查指导书量测断面及测点的埋设，确保量测项目、测点数量、量测频率等符合设计、规范及有关要求；
3负责量测数据的分析处理，并对初期支护和二次衬砌结构的稳定性作出评价，提出管理等级建议；
4每天将签认后的量测报表和分析报告向工区总工提交，并向分管生产的领导汇报分析结论。
2.3、现场量测组
1负责现场按批准的量测计划进行断面的设置、埋点布设，按规定的量测方法定位定岗实施量测，并按规定的量测频率组织量测，负责提交原始量测数据。
量测原始记录不得涂改，并将资料保持完好；
2对量测原始数据做初步计算，将每天变形数据以规定的表格形式提交给监控数据分析人员，负责每天按时向工程部上报当日量测原始数据真实性和完整性负责；
3定期对量测数据进行统计分析，找出其变形规律以指导施工。
四、监控量测内容
正洞开挖支护量测：
洞内、外观察，地表沉降，拱顶下沉、水平收敛量测。
洞口段与路基过渡段不均匀沉降观测。
洞内、外观察
洞内观察可分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；
观察后应及时绘制开挖工作面地质素描图、填写开挖工作面地质状态记录表。
在节理、裂隙发育的镶嵌状、块状脆性硬岩地段应重视观察围岩的节理、裂隙走向及发育程度，对易引超导坍塌的岩块及时进行锚杆支护或喷射混凝土封闭。
对已施工地段的观察每天至少应进行一次，主要观察喷射混凝土、锚杆、钢架和二次衬砌等的工作状态。
洞外观察重点应在洞口段和洞身埋置深度较浅地段，其观察内容应包括地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗透情况等。
周边位移及收敛、拱顶下沉
拱顶下沉及周边收敛位移量测一般布置在同一个断面，根据围岩类别、隧道尺寸和埋深等，沿隧道纵向在拱顶和墙中布设测点。
拱顶下沉及收敛量测在整个隧道进行。
根据设计图纸规定大别山隧道出口段监控量测断面Ⅱ级围岩126个，Ⅲ级围岩12个，Ⅳ级围岩6个，Ⅴ级围岩27个。
大别山隧道出口Ⅴ级围岩计划里程DK225+682～DK225+610间隔5米约15个，DK225+073～DK225+008间隔5米约14个，DK222+740～DK222+810间隔5米约14个。
Ⅳ级围岩DK221+533～DK221+574间隔7米约6个。
Ⅲ级围岩DK225+601,DK225+100,DK225+075,以下里程段DK225+008～DK224+978,DK223+840～DK223+810,DK223+740～DK223+710,DK221+604～DK221+574计划每段范围内设2个断面，间隔20米,DK221+533～DK221+500设1个断面。
Ⅱ级围岩断面间隔100～150米，不再祥述。
碧绿河隧道Ⅴ级围岩13个，Ⅳ级围岩1个，Ⅲ级围岩2个。
计划里程Ⅴ级围岩DK225+944、DK225+953、DK225+965、DK225+975、DK225+987、DK226+001、DK226+011、DK226+100、DK226+110、DK226+120、DK226+130、DK226+140、DK226+150，Ⅲ级围岩DK225+049、DK225+060，Ⅳ级围岩DK225+080，
地表沉降监测
洞口浅埋段，隧道开挖后围岩难以自稳成拱，地表易沉陷，为了确保洞口浅埋段的施工安全，进行地表沉降监测。
布点原则为：
在1-3倍的洞径范围进行，量测断面布置与洞内一致，每个断面上的测点间距为2～5m。
大别山隧道洞口根据洞口实际情况设置两个量测断面：
DK225+667，DK225+670。
每个断面设测点7个，点间距3米；
碧绿河隧道进出口根据地形条件各设置观测断面3个：
DK225+948，DK225+951，DK225+954。
每个断面设测点7个，点间距3米，都从洞顶截水沟靠洞口侧开始埋设。
每个点均用Φ22的螺纹钢筋往土中打到硬土中。
（地表下沉量测断面间距见表4-1）
同时在横向依据实际情况，选定主断面，沿主断面布设测点，以了解地表沉降的横向影响范围。
表4-1地表下沉量测断面间距表
埋置深度H
量测断面间距（m）
H>
2B
20～50
B<
H<
10～20
B
5～10
五、量测点布设要求
1、监测断面的布置
1.1、净空变形量测、拱顶下沉量测等必须项目量测断面的间距根据围岩类别、隧道断面尺寸、埋置深度及工程重要性按下表进行，在地质变化处加密量测断面。
量测间距、量测数量、测点布置情况表
围岩类别
断面间距（m）
每断面测点数量
水平收敛量测
拱顶下沉量测
Ⅴ、Ⅵ
1～2条基线
1～3点
10～30
1条基线
1点
30～50
100～150
1.2、拱顶下沉、净空收敛测点必须设置在同一断面内（测点及测线布置见图5-1）。
图5-1量测点布置图
2、量测点埋设时间的要求
量测布点要及时，净空收敛、拱顶下沉量测起始读数宜在3～6h内完成，其它量测应在每次开挖后12h内取得起始读数,最迟不得大于24h,且在下一循环开挖前必须完成。
3、量测测点的布设要求
采用台阶法开挖时，应在拱脚以上1m处加设一条净空水平收敛量测测线。
4、测点的结构加工要求：
根据收敛仪挂钩的要求，水平收敛和拱顶下沉量测点采用φ12mm的膨胀螺栓焊于拱架上或打在岩石上。
5、测点的标示及保护
5.1、初期支护测点：
埋设要牢固可靠、易于识别，用红油漆标明里程和测点的编号。
5.2、施工中注意保护，防止爆破和其它情况的破坏，量测点上不得悬挂其它任何物品。
5.3、拱顶下沉和地表下沉量测基点应与洞内、外水准基点建立联系。
六、量测仪器及量测频率要求
1、监控量测仪器设备
方法、仪器和精度要求
监测项目
测试方法和仪器
测试精度
围岩及支护状态
现场观察、地质罗盘
二次衬砌前
净空变化
收敛仪、全站仪、
隧道激光断面仪
0.1mm
水准仪、钢尺
1mm
地表下沉
水准测量的方法，
水准仪、水准尺
1mm
二次衬砌后
洞口段与路基过渡段不均匀沉降观测
三等水准测量
2、量测频率
量测频率表
变形速度（mm/d）
量测断面距开挖面距离
量测频率
≥5
（0～1）B
2次/d
1～5
（1～2）B
1次/d
0.5～1
（2～5）B
1次/2～3d
0.2～0.5
1次/3d
＜0.2
＞5B
1次/周
注：
①量测频率采用双控制，拱顶下沉量测与净空水平收敛量测尽量采用相同的量测频率。
2B-隧道开挖宽度
3、结束标准根据围岩变形速度判别：
一般地段：
收敛速度＞5mm/d时，围岩处于急剧变化状态，加强初期支护系统；
收敛速度＜0.2mm/d，拱顶下沉速度＜0.15mm/d时,围岩基本达到稳定。
浅埋地段：
加强初期支护强度和刚度，严格控制过大变形。
各量测项目持续到变形基本稳定后2～3周结束。
对于膨胀性和挤压性围岩,位移长期没有减缓趋势时,应适当延长量测时间。
七、量测资料的整理与分析
1、量测数据的整理、分析
在取得监测数据后，要及时进行整理、总结和分析。
A、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。
B、数据分析和曲线拟合
绘制量测数据的时态变化曲线图（即位移速度随时间变化曲线图，如图7-1所示）和位移量与开挖面距离曲线图（如图7-2所示）。
时间（t）
位移速度（mm/d）
图7-1位移速度随时间变化曲线图
位移量U（mm）
图7-2位移量与开挖面距离曲线图
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，预测结构和建筑物的安全状况，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。
常用的回归函数有：
对数函数U=Alg（1+t）+B
指数函数U=Ae-B/t
U=A（e-Bt-e-Bt0）
双曲函数
式中：
U—变形值（或应力值）；
A、B—回归系数；
t、t0—测点的观测时间（day）；
T—量测时距开挖时的时间（day）。
以上三种回归方程，双曲函数的相关系数的绝对值最接近1，回归精度较高。
故选用该回归方程来预测最终收敛情况。
2、信息反馈
为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，全部监测数据均由计算机管理，每次监测必须有监测结果，及时上报监测日报表，并按期向施工监理、设计单位提交监测月报，附上相对应的测点位移或应力时态曲线图，对施工情况进行评价并提出施工建议。
八、变形管理措施
在一般地段，变形应按以下方法管理
1、按变形管理等级指导施工，见下表：
表8-1变形管理等级标准表
管理等级
管理位移
施工状态
Ⅰ
U0＜Un／3
正常施工
Un／3≤U0≤2Un／3
加强支护
U0＞Un／3
采取特殊措施
U0为实测变形值，Un允许变形值。
Un的确定：
Un的确应考虑围岩类别、隧道埋置深度等因素并结合现场条件选择。
并密切注意支护的结构变化。
2、根据位移变化速度判别
净空变化速度持续大于5mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护系统。
当位移、周边收敛、拱顶下沉量达到予测最终值的80～90%，收敛速度小于0.2mm/d，拱顶下沉速率小于0.15mm/d时，可认为围岩基本稳定，可施作二次衬砌。
当位移～时间曲线出现反弯点时，同时支护开裂或掉块，此时尽快采取补强措施以防坍方。
如果是由于基底下沉引起的，尽快仰拱封闭，如仍然下沉，在墙角处加设锚杆，复喷砼并在基底钻孔注浆加固；
如果是由于偏压引起的，复喷砼，加设锚杆；
如果是由于围岩压力引起的，可多次复喷并用锚杆加固围岩，补强初期支护。
在下一循环施工时，修改支护参数，增强初期支护，同时增大观测频率；
再及时施作二次衬砌，必要时采用加强衬砌。
在浅埋地段有及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采取监控量测分析判别。
3、根据位移时态曲线的形态来判别
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。
断层破碎带不良地质段按以下方法管理
当位移急剧增加，每天的相对净空变化超过15mm时，重点加强观测，并密切注意支护的结构变化；
尤其，初期支护收敛达到10cm（即吃进预留变形量5cm）后或监测的钢筋应力接近钢筋承载力要求时，且相对变化仍超过1mm/日则加强支护，采用增加喷砼厚度，补喷5cm厚的网喷砼或增加预应力注浆锚杆的长度、数量。
（注：
其他的变形管理措施同上述一般地段的变形管理措施）
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