久永铁路隧道监控量测施工方案Word文档格式.docx
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人数
工作职责
测量
3
量测数据的现场采集
数据
1
量测数据的处理、分析
3.2作业程序
（1）熟悉资料（施工图纸、规范和作业指导书等）;
（2）布点量测;
（3）获取数据;
（4）整理签认;
（5）分析处理;
（6）位移管理;
（7）信息反馈;
（8）工程对策;
（9）资料归档。
4．技术要求
4.1量测仪器
量测仪器配备：
数码相机、收敛仪、全站仪、水准仪、塔尺、钢挂尺、压力盒等。
辅助工具：
爬梯、手电筒及其它辅助工具。
4.2量测项目
隧道监控量测的项目应根据工程特点、规模大小和设计要求综合选定。
量测项目可分为必测项目和选测项目两大类，量测项目、方法及精度要求如下表4-1：
表4-1:
监控量测必测项目
序号
监测项目
测试方法和仪表
测试精度
备注
洞内、外观察
现场观察、地质罗盘、数码相机
2
衬砌前净空变化
隧道净空变化测定仪（收敛计、隧道激光断面仪、全站仪）
0.1mm
全站仪采用非接触观测法，一般进行水平收敛量测
拱顶下沉
水准测量的方法，水准仪、钢尺
0.5~1mm
4
地表下沉
水准测量的方法，水准仪、塔尺
浅埋隧道必测（H0≤2b）
5
二次衬砌后净空变化
隧道净空变化测定仪
（收敛计）
0.01mm
6
沉降缝两侧底板不均匀沉降
三等水准测量
1mm
沉降缝两侧底板（或仰拱填充层面）沉降
7
洞口段与路基过渡段不均匀沉降观测
洞口底板（或仰拱填充层面）与洞口过渡段的沉降
注：
1、H0—隧道埋深；
b—隧道最大开挖宽度。
2、必测项目在采用喷锚构筑法施工时必须进行
3、必测项目是隧道工程应进行的日常监控量测项目。
表4-2：
监控量测选测项目
围岩与初期支护接触压力
压力盒
≤0.5%F.S.
喷混凝土应变
混凝土应变计
±
0.1%F.S
钢架应力
钢筋计、应变计
拉伸≤0.5%F.S.
压缩≤1.0%F.S.
初期支护与二次衬砌接触压力
二次衬砌内应力
混凝土应变计、钢筋计
围岩内部位移
多点位移计
隧底隆起
水准仪、铟钢尺或全站仪
8
爆破振动速度
振动传感器、记录仪
1mm/s
2、选测项目应根据工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其它特殊要求，有选择地进行
3、F.S—仪器满量程
4、选测项目是为了满足隧道设计与施工的特殊要求进行的监控量测项目。
4.3监控量测断面及测点布置原则
4.3.1净空变化测点和拱顶下沉测点量测仪器、测试精度、量测断面、间距测点数量按表4-2进行。
4.3.2净空变化测点和拱顶下沉测点应布置在同一断面上，测点布置时应避开钢架和脱空回填处，将测点布置在两榀钢架之间。
净空变化、拱顶下沉和地表下沉（浅埋地段）等必测项目必须设置在同一断面。
表4-3：
量测仪器、测试精度、断面间距、测点数量
围岩级别
断面间距（m）
水平净空变化
每断面测点数量
量测仪器
测试
精度
Ⅲ
30～50
1条水平测线
收敛计
1个测点
水准仪、钢尺或全站仪
0.5～1mm
Ⅳ
10～30
每台阶1条水平测线
Ⅴ
5～10
1-3个测点
洞口及浅埋地段断面间距取小值；
隧道拱顶下沉和净空变化的量测断面间距：
Ⅱ级围岩视具体情况确定间距。
4.3.3全断面开挖时，收敛量测点应布置在起拱线以下1m左右位置，可设一条水平测线；
台阶法开挖时，可在拱腰和边墙部位各设一条水平测线。
上台阶收敛量测点应布置在上下台阶界面以上1m左右位置，下台阶收敛量测点应布置在上下台阶界面1m左右位置。
4.3.4地表下沉量测应根据隧道埋置深度、地质条件、地表有无建筑物、所采用的开挖方式等因素决定。
浅埋隧道（H0≤2b，H0—隧道埋深，b—隧道最大开挖宽度）应在隧道开挖前布设地表沉降测点。
地表沉降测点纵向间距应符合表要求。
表4-4：
地表下沉量测测点纵向间距
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
H0为隧道埋深，B为隧道开挖宽度。
4.3.5地表沉降测点横向间距为2～5m。
在隧道中线附近测点应适当加密，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。
其测点布置如图所示。
图4-1：
地表沉降横向测点布置示意图
4.4监控量测频率
4.4.1监控量测的频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度按表4-5确定。
由位移速度决定的监控量测频率和由距开挖面的距离决定的监控量测频率之中，原则上采用较高的频率值。
当出现异常情况或不良地质时，应增大监控量测频率。
在塑性流变岩体中，位移长期（开挖后两个月以上）不能变化时，量测要继续到每月为1mm为止。
表4-5：
按位移速度确定的监控量测频率表
位移速度（mm/d）
量测断面距开挖工作面的距离
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/7d
B表示隧道开挖宽度
4.4.2地表下沉量测频率与拱顶下沉和净空变化的量测频率相同；
地表下沉量测在开挖面前方隧道埋置深度与隧道开挖高度之和处开始，直到衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。
4.4.3隧道开挖后应及时进行地质素描及数码成像，必要时应进行物理力学试验。
开挖面地质素描、支护状态、影响范围内的建（构）筑物的描述应每施工循环记录一次。
特殊情况下应增大描述频率。
4.4.4在没有特殊要求的情况下，选测项目可以采用和必测项目相同的量测频率。
4.5监控量测控制基准
4.5.1监控量测控制基准包括隧道内位移、地表沉降、爆破振动等，应根据地质条件、隧道结构的长期稳定性、隧道施工安全性，以及周围建（构）筑物特点和重要性等因素制定。
4.5.2隧道初期支护极限相对位移可参照表4-6选用。
表4-6跨度B≤7m隧道初期支护极限相对位移
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
0.20～0.60
0.10～0.50
0.40～0.70
0.60～1.50
0.20～0.70
0.50～2.60
2.40～3.50
0.30～1.00
0.80～3.50
3.00～5.00
拱顶相对下沉（%）
0.01～0.05
0.04～0.08
0.01～0.04
0.03～0.11
0.10～0.25
0.03～0.07
0.06～0.15
0.10～0.60
0.06～0.12
0.50～1.20
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。
表列数值可在施工中通过实测资料积累作适当修正。
2.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.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1.2～1.3后采用。
4.5.3位移控制基准应根据测点距开挖面的距离，由初期支护极限相对位移按表4-7要求确定。
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，取小值。
表4-7：
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
U0—极限相对位移值（结构允许相对位移，见下表），
U—实测位移值
B—隧道最大开挖宽度
根据位移控制基准，可按分为三个管理等级。
表4-8：
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
Ⅰ
U＞2U1B/3
U＞2U2B/3
U为实测位移值
4.5.4围岩与支护结构的稳定性应根据控制基准，结合时态曲线形态判别。
采用分部开挖法施工的隧道应每分部分别建立位移控制基准，同时应考虑各分部的相互影响。
4.5.5一般情况下，二次衬砌的施作应在满足下列要求时进行：
①隧道水平净空变化速度及拱顶或底板垂直位移速度明显下降；
②隧道位移相对值已达到总相对位移量的90%以上；
③对浅埋、软弱围岩等特殊地段，应视现场具体情况确定二次衬砌施作时间。
5.监控量测方法
5.1时间要求
洞内、外观察和地表沉降观测根据设计及规范要求进行。
净空变化和拱顶下沉量测布点应在开挖后至初喷前进行，若围岩出现变化异常应尽早布设;
初始读数在每次开挖后12小时内取得，最晚不得迟于24小时。
5.2洞内、外观察
洞内观察可分为开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。
其中，开挖工作面观察应在每次开挖后进行，及时绘制开挖工作面地质素描图、数码成像，填写开挖工作面地质状况记录表，并与勘察资料进行对比；
已施工地段观察，应记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形和二次衬砌等工作状态。
洞外观察重点应在洞口段和洞身浅埋段，记录地表开裂、地表变形、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等，同时还应对地面建（构）筑物进行观察。
5.3净空变化量测
5.3.1根据围岩条件确定量测间距埋设测点，并按规定量测频率进行量测。
主要原理：
每次测出两点间净长，求出两次量测的增量（或减量），即为此处净空变化值。
读数时读三次，然后取其平均值，并按附表记录。
5.3.2预埋测点由钢筋加工而成，采用冲击电锤或风钻钻孔，埋入钢筋采用直径不小于20mm的螺纹钢，前端外露钢筋与埋入钢筋焊接，直径不小于6mm，加工成180°
弯钩或三角形钩。
测点用快凝水泥或锚固剂与围岩锚固稳定，埋入围岩深度不小于20cm，若围岩破碎松软，应适当增加测点埋入深度。
5.3.3量测方法及数据处理
①量测方法
水平相对净空变化的量测首先要求将预埋件按要求的时间及方法埋设，然后进行仪器的安装（如下图所示）。
图5-1：
仪器的安装示意图
当仪器安装完成后，利用弹簧秤、钢丝绳、滑管给钢尺施加固定的水平张力（弹簧秤拉力90N），并在百分表读得初始数值X0；
因第一次量测的初始读数是关键性读数，应反复测读；
当连续量测3次的误差R≤0.18mm（R值根据收敛计不同而异）时才能继续爆破掘进作业。
用同样方法可读得间隔时间t后的t时刻的Xi值，则t时刻的周边收敛值Ut即为百分表两次读数差：
Ut=L0-Lt+Xtl-Xto
式中：
L0——初读数时所用尺孔刻度值；
Lt——t时刻时所用尺孔刻度值；
Xtl——t时刻时经温度修正后的百分表读数值，
Xtl=Xt+εt
Xto——初读数时经温度修正后的百分表读数值，
Xt0=X0+εt0
Xt——t时刻量测时百分表读数值；
X0——初始时刻百分表读数值；
ε——温度修正值，
εt=α（T0-T）L
α——钢尺线膨胀系数；
T0——鉴定钢尺的标准温度，T0=20℃；
T——每次测量时的平均气温；
L——钢尺长度。
②数据处理
每次测量时要做好详细的量测记录，记录内容包括日期、时间、里程编号、环境温度、量测数据等，并及时根据现场测量数据绘制时态曲线和空间关系曲线。
当位移时间曲线趋于平缓时，及时进行量测数据的回归分析，以推求最终位移和掌握位移变化的规律。
目前，常采用的回归函数有：
对数函数U=A+Bln（t+1）
U=Aln（
）
指数函数U=Ae-B/t
U=A（e-Bt0-e-BT）
双曲函数U=A
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）。
5.4拱顶下沉量测
5.4.1拱顶下沉量测方法
拱顶下沉量测采用水准测量法进行，后视点可设在稳定衬砌上，用水平仪进行观测（如下图所示）。
将拱顶初始相对高差与t时刻相对高差相减变得拱顶下沉量，即：
Ut=（Q0+P0）-（Q+P）=（Q0-Q）+（P0-P）。
若Ut为正值，则表示拱顶下沉；
若Ut为负值，则表示拱顶向上位移。
图5-2：
拱顶下沉观测示意图
5.4.2拱顶下沉量测数据的处理
拱顶下沉量测数据的处理方法同水平相对净空变化量测。
5.5量测注意事项
5.5.1监控量测布点应在喷砼前预埋，测点布置时应避开钢架和脱空回填处，并保证布点打入围岩，严禁将测点布在钢架上。
及时进行测点的布设，并做好保护，可采用桩点沿初支边墙向内凹陷，防止破坏。
如果测点被破坏，应在被破坏测点附近补埋，重新进行数据采集；
如果测点出现松动，则应及时加固，当天的量测数据无效，待测点加固后重新读取初读数。
5.5.2测点布设以后，在测点位置用红色油漆做醒目标识。
监控量测桩点上严禁悬挂重物。
5.5.3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。
5.5.4各监控量测小组须保证量测数据的真实性、准确性和及时性，如实的反应实际变化情况，不得弄虚作假。
5.5.5现场监控量测与施工易发生干扰，必须紧密配合。
施工现场应及时提供工作面，创造条件保证监控量测工作的正常进行；
监控量测工作也要尽量减少对施工工序的影响。
监控量测元件的埋设计划应列入工程施工进度控制计划中。
5.5.6量测仪器设备在使用前和使用过程中必须进行定期的检查、校对和率定。
收敛仪使用时调节螺母逆时针转动最大范围不得露出螺纹。
在收敛仪使用一段时间后应进行对零校正，检查数显读数是否为零，若存在偏差，必须进行对零。
收敛仪量测完成后，用棉纱擦除灰尘并定期对钢尺擦涂机油，以防生锈。
6、监控量测数据分析及信息反馈
6.1、每次量测后应及时对原始数据进行整理，并绘制量测数据时态曲线和距开挖面关系图，以寻求数据之间的规律，通过数据反馈信息了解隧道变形规律；
6.2、对初期的时态曲线进行回归分析，对数据最终位移、变形速率的变化、时空变化等进行预测预报；
6.3、数据异常时，应根据具体情况及时采取加厚喷层、加密或加长锚杆、增加钢架等加固措施。
图6-1：
测点布设示意图
6.4、工程安全性评价应根据位移管理等级分三级进行，并采用表6-1相应的工程对策。
当监控量测位移管理达到Ⅲ级时，应上报监控量测组长、主任工程师和现场监理工程师；
当达到Ⅱ级时，上报工程部长、总工程师和现场施工负责人，同时总工程师根据综合情况上报设计单位、业主单位和监理单位采取相应工程措施；
当达到Ⅰ级时，立即暂停施工，上报各方，请业主单位召集各方分析原因，研究工程对策。
分部应对位移管理等级根据每个隧道情况进行量化指标，以便于现场监控量测人员操作和汇报。
表6-1：
工程安全性评价分级及相应对策措施
应对措施
正常施工
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护
暂停施工，采取相应工程对策
U—实测位移值；
U0—最大允许位移值。
6.5工程安全性评价流程图见下图。
根据工程安全性评价的结果,需要变更设计时,应根据有关铁路工程变更管理办法及时进行变更设计。
图6-2:
工程安全性评价流程图
7监控量测验收资料
监控量测资料是竣工文件不可缺少的部分，纳入竣工文件管理程序中。
分部应设专人负责监控量测资料的收集、整理、签认、归档和移交，监控量测验收资料主要包括以下内容：
（1）监控量测设计；
（2）监控量测实施细则及批复；
（3）监控量测结果及周（月）报；
（4）监控量测数据汇总表及观测资料；
（5）监控量测工作总结报告。
8附表
附录A开挖工作面地质状况记录表
附录B隧道周边收敛记录表
附录C隧道拱顶下沉量测记录表
附录D隧道地表下沉量测记录表
附录E收敛变形观测位移时态曲线（表）
附录F收敛变形观测位移时态曲线（图）
表A编号:
隧道
开挖工作面里程
埋深（m）
地层岩性
围岩
级别
设计
饱和极限抗压强度Rb（MPa）
极硬岩
硬岩
较软岩
软岩
极软岩
取样
编号
试验
实际
施工
>
60
30~60
15~30
5~15
<
开挖工作面上围岩岩体结构特征
层理
产状
单层厚度（m）
层面特征
与隧轴夹角
节
理
裂
隙
组次
间距（m）
长度（m）
缝宽
（mm）
充填物
结构面与隧道轴线关系图
断层
破碎带宽度（m）
破碎带特征
纵坡速度（m/s）
续表A
侧壁围岩岩体结构特征
左侧壁
右侧壁
层
产
状
单层厚度
（m）
层面
特征
与隧轴
夹角
节理裂隙
长度
间距
断
地下水
涌水位置
涌水量
L/（min·
10m）
无水
滴水
线状
股状
含泥砂情况
侵蚀类型
取水样编号
试验编号
10
10～25
25～125
125
稳定性
洞周
稳定
拱部掉块
边墙掉块
拱部坍塌
边墙坍塌
塌方>
10m3
塌方<
开挖工作面
开挖工作面挤出
开挖后至掉块或坍塌的时间
侧壁素描
开挖工作面素描
工程措施及有关参数
施工方签字年月日
监理签字年月日
.
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