监控量测技术交底.docx

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监控量测技术交底

四川路桥叙大铁路A标三工区项目部

技　术　交　底　书

编码：

WTJSXDTL编号：

项目名称

叙大铁路A标三工区

接收单位

交底单位

工程管理部

接受操作人

交底人

交接时间

2011．3.10

审核人

交底内容：

一、监控量测的目的

二、监控量测的内容及方法

三、数据分析与反馈

四、量测断面布置

五、监控量测管理

一、监控量测的目的

把量测结果反映到设计施工中的目的，首先是确认施工的安全性，其次是提高工程的经济性。

通过施工现场监控量测监视围岩变化，掌握支护结构在施工过程的力学状态和稳定程度，确保施工安全。

为确定二次衬砌和仰拱施作时机，了解和掌握围岩变化规律，评价和修改支护参数及施工方法。

为最终稳定时间等提供信息依据，并为以后设计、施工积累资料。

因此必须加强围岩及支护的施工监控量测工作，并贯穿于施工全过程。

其目的是：

1.1、提供监控设计的依据和信息。

掌握围岩力学形态的变化和规律，掌握支护的工作状态。

于了解围岩稳定状态和支护、衬砌可靠程度，确保施工安全及结构的长期稳定性。

为围岩级别变更、初期支护和二次衬砌的参数调整提供依据，是实现信息化施工不可缺少的工序，是直接为设计和施工决策服务的。

1.2、指导施工，预报险情。

作出工程预报，确立施工对策，做到监视险情、安全施工。

1.3、验证支护结构型式、支护参数的合理性，对支护结构、施工方法的合理性及其安全性作出评价及建议，为确定二次支护时间提供科学依据。

二、监控量测的内容及方法

2.1、量测的内容及方法见表2.1。

表2.1量测内容及方法

项目名称

方法及工具

布置

量测间隔时间

1～15d

16d～1个月

1～3个月

3个月以后

必测项目

洞内、洞处观察

岩性、结构面产状及支护裂隙观察

开挖后及初期支护后进行

每次爆破后进行

净空变化

收敛计

每5～30m一个断面，每断面2对测点

1～2次/天

1次/2天

1～2次/周

1～3次/月

拱顶下沉

电子水准仪及铟钢尺

每10～50m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

地表沉降

全站仪及2m带支架对中杆

浅埋、洞口（埋深40m），每10～20m一个断面，预测断裂面上2~5m一个点

1～2次/天

1次/2天

1～2次/周

1～3次/月

`

选测项

目

围岩压力

压力盒

钢架压力

钢筋计、应变计

喷混凝土内力

混凝土应变计

二次衬砌内力

混凝土应变计、钢筋计

初期支护与二次衬砌间接触压力

压力盒

锚杆轴力

钢筋计

围岩内部位移

多点位移计

隧底隆起

水准仪、钢挂尺或全站仪

爆破振动

振动传感器、记录仪

孔隙水压力

水压计

水量

三角堰、流量计

纵向位移

多点位移计、全站仪

结合设计规范要求及本隧道特点，本隧道监控量测必测项目为：

①洞内、洞外观察②净空变化③拱顶下沉④地表沉降

2.2、监控量测系统的测试精度（必测项目）

拱顶下沉、净空变化、地表沉降测试精度为0.5~1mm.

2.3、量测方法

洞内洞外观察

隧道开挖后应及时进行地质素描及数码成像，必要时进行物理力学试验。

施工过程中应进行洞内、洞外观察。

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，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，并与勘查资料进行对比；已施工地段观察，应记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形及初期支护完成喷层表面面裂缝及其发展、渗水、变形观察和记录及二次衬砌等的工作状态。

洞处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。

2.3.1地质素描

爆破后立即进行工程地质、水文地质状况的观察和记录，并进行地质素描，地质变化处和重要地段要有照片记录。

①代表性测试断面的形状、位置、尺寸及编号；

②岩石名称、结构、颜色；

③层理、片理、节理裂隙、断层等各种软弱面的产状、宽度、延伸情况、连续性、间距等；各结构面的成因类型、力学属性、粗糙程度、充填的物质成分和泥化、软化情况；

④岩脉穿插情况及其与围岩接触关系，软硬程度及破碎程度；

⑤岩石风化程度、特点、抗风化能力；

⑥地下水的类型、出露位置、水量大小及锚喷支护施工的影响等；

⑦施工开挖方式方法、锚喷支护参数及循环时间；

⑧围岩内鼓、弯折、变形、岩爆、掉块、坍塌的位置、规模、数量和分布情况、围岩的自稳时间等；

⑨溶洞等特殊地质条件描述；

⑩喷层开裂、起鼓、剥落情况描述。

2.3.2拱顶下沉和地表下沉

在地表稳定处设一固定点做为基点并设定高程，即可进行地表下沉的观测（具体式样见附图）。

净空变化值用收敛仪进行测量，拱顶下沉使用电子水准仪DINI03及铟钢尺量测，读数精确到0.1mm。

地表沉降使用拓普康GTS-751进行量测，读数精确到1mm。

2.3.3净空变化

①隧道开挖后，围岩向坑道方向的位移是围岩动态的最显著表现，最能反映出围岩的稳定性。

因此对周边位移的量测是最直接、最直观、最有意义、最经济的量测项目。

周边位移用收敛仪量测其中两点之间的相对位移值，来反映围岩的动态。

②测试方法及注意事项

A开挖完成后尽快埋设测点，并测取初读数，要求在24小时内完成。

B测点要尽量靠近开挖断面，要求在2m以内。

C整个过程做好记录，并随时检查有无错误。

记录内容应包括断面位置、测点编号、初始读数、各次测试读数、当时温度、以及开挖面距量测断面距离等。

2.3.4数据整理

量测数据整理包括数据计算、列表或绘图表示各种关系。

A周边相对位移计算式为

μi=Ri-R0

式中：

R0－初始观测值

Ri－第i次观测值

μi－第i次观测时，该两点间的相对位移

B绘制位移μ－时间t关系曲线图或位移速度v－时间t关系曲线。

2.3.5监控量测频率

必测测项目的监控量测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度分别按表2-2和表2-3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，原则上应采用较高的频率值，出现异常情况或不良地质时，应增大监控量测频率。

表2-2按距开挖面距离确定的监测频率

监控量测断面距开挖面距离（m）

监控量测频率

（0~1）B

2次/d

（1~2）B

1次/d

（2~5）B

1次/2~3d

>5B

1次/7d

表2.3按位移速度确定的监测频率

位移速率（mm/d）

监控量测频率

≥5

2次/d

1～5

1次/d

0.5～1

1次/2~3d

0.2～0.5

1次/3d

＜0.2

1次/7d

2.3.6结束量测的时间

考虑到我单位监控量测的实际操作目的和意义，我单位的监控量测的结束时间定为：

当围岩达到基本稳定后，以1次/3天的频率量测2周，若发觉无明显变形，便结束该点的量测工作。

2.3.7测试断面、测线、测点、测孔的布设

测试断面的布置

本工程测试断面采用单一测试断面，即把单项测量内容布设在一个测试断面，了解围岩和支护在这个断面的动态变化情况。

地表下沉量测与埋深关系很大，其测试断面间距见表2.4

表2.4地表沉降测点纵向间距

埋深h与洞室跨度B关系

2B＜h<2.5B

B＜h≤2B

h＜B

断面间距m

20～50

10～20

5～10

周边位移的测线布置

隧道设计图纸中给出了参考测线布置，具体测点、测线见附图所示。

地表、地中沉降的测点布置,主要应布置在洞室中轴线上方的地表或地中，在主点的横轴上也应布置必要数量的点，另外，在沉降区以外还应设置测点作为参照（点位布置见附图）。

三、数据分析与反馈

3.1施工期间，监测人员在每次监测后，应及时进行校对和整理，同时应注明开挖方法和施工工序以及开挖面距监控量测点距离等信息，工序以及开挖面距监控量测点距离等信息。

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和变化速率，综合判断围岩和支护结构的稳定性，并根据变形的等级管理标准及时反馈施工，应确保监控量测信息传递渠道畅通、反馈及时有效，作出结构安全性、经济性评价，提出合理化建议。

表3.1跨度7m＜B≤12m隧道初期支护极限相对位移（%）

围岩级别

隧道埋深h（m）

50≤h

50＜h≤300

300＜h≤500

拱脚水平相对净空变化（%）

Ⅳ

0.10～0.30

0.2～0.8

0.7～1.2

Ⅴ

0.2～0.5

0.4～2.0

1.8～3.0

拱顶相对下沉（%）

Ⅳ

0.06～0.1

0.08～0.40

0.30～0.80

Ⅴ

0.08～0.16

0.14～1.10

0.8～1.40

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.拱脚水平相对净空变化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1.1～1.2后采用。

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3.2要求确定。

表3.2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

注：

B为隧道开挖宽度，U0为极限相对位移值。

1）位移加速度，如果位移速率呈典型的蠕变曲线特征，即先减速，后等速或明显的加速趋势，则表明围岩正向不稳定方向发展或已出现破坏。

2）根据以上判断标准，如果围岩不超过表3.1、3.2两项允许值，即不出现蠕变趋势，则可认为围岩是稳定的，初期支护是成功的。

如果表现稳定性好，则可以加大循环进尺。

如果位移值超过允许值不多，且初期支护中的喷射砼未出现明显开裂，一般可不予补强。

如果位移情况与上述情况相反，则应采取处理措施。

3）二次衬砌的施作时间，按新奥法施工原则，当围岩稳定后，即可施做。

①各测试项目的位移速率明显收敛、围岩基本稳定。

②已产生的各项位移已达到预计总位移的80％～90％；

③周边位移速率小于0.1～0.2㎜/d,或拱顶下沉速率小于0.007～0.15㎜/d。

监控量测数据取得后，应及时进行校对和整理，同时应注明开挖方法和施工工序以及开挖面距监控量测点距离等信息。

四、量测断面布置

4.1在隧道每个量测断面各布置一个拱顶下沉测点和二条净空水平收敛量测测线。

测点布置见下图。

测点布设示意图

4.2浅埋地段隧道地表下沉量测，断面布置宜与洞内水平净空变化和拱顶下沉在同一横断面内。

当地表有建筑物时，应在建筑物周围增设下沉测点。

横断面方向在隧道中心及两侧间距2～5m施设下沉测点，每断面施设7个测点。

监测范围应在隧道开挖影响范围以外。

地表下沉量测应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。

地表下沉量测频率应和拱顶下沉和水平净空变化的量测频率相同。

4.3量测断面间距

净空变形量测断面的间距应根据围岩级别，隧道断面尺寸，埋置深度及工程重要性等确定。

一般为Ⅴ级围岩地段10m，Ⅳ级围岩地段20m。

需要监控加密的地段可根据需要调整间距。

为掌握各级围岩位移变化规律，应在各级围岩起始地段增设量测断面。

在洞口及浅埋地段可根据现场实际情况适当增加监控量测断面。

4.4量测频率

1、洞内观察分为开挖工作面观察和初期支护状况观察两部分。

开挖工作面观察应在每次开挖后进行，地质情况基本无变化时，可每天进行一次。

对初期支护的观察也应每天至少进行一次，观察内容包括喷射混凝土，锚杆，钢架的支护状况。

2、净空水平收敛量测和拱顶下沉量测采用相同的量测频率。

量测频率见表4.1。

实际量测频率应从表4.1中根据变形速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率。

表4.1拱顶下沉量测与净空变化量测频率表

变形速度mm/d

量测断面距离开挖工作面的距离

量测频率

≥5

0～1B

1～2次/天

1～5

1～2B

1次/天

0.5～1

1～2B

1次/2～3天

0.2～0.5

2～5B

1次/3天

<0.2

>5B

1次/7天

4.5量测资料的处理及应用

4.5.1、根据现场监控量测数据，绘制水平相对净空变化，拱顶下沉时态曲线，净空水平收敛曲线进行回归分析。

4.5.2、根据量测分析结果及《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》的规定，根据变形管理等级见表4.2指导施工。

表4.2变形管理基准等级表

管理等级

管理基准确

施工状态

Ⅲ

Uo＜Un/3

可正常施工

Ⅱ

（Un/3）≤Uo≤（2Un/3）

加强支护

Ⅰ

Uo＞2Un/3

采取特殊措施

注：

Uo—实测值；Un—允许值

4.5.3、观察及量测发现异常时，应及时修改支护参数。

一般正常状态必须同时满足以下条件：

①喷射混凝土表面无裂缝或仅有少量微裂缝。

②位移速度除在最初1～2天允许有加速外，应迅速减少。

4.5.4、位移很快达到稳定，且围岩状况比预计要好时，应适当减弱设计参数。

4.5.5、采用复合衬砌地段的监控量测，应在隧道周边变形速率有明显减缓趋势，初期支护表面裂缝不再继续发展，收敛速率7天至少的平均值小于0.15mm/天，累计位移值不超过极限位移值的80～90％等情况下，选定围岩和喷锚支护基本稳定的最佳时机施作二次衬砌，并根据监控量测信息反馈，及时修正衬砌参数，确报施工和运营安全及经济合理。

4.5.6量测元件埋设情况和量测资料应纳入竣工文件，以备运营中查考或继续观测。

4.5.7隧道周边允许位移值的制定

初支结构允许相对位移见表4.3。

表4.3初支结构允许相对位移表（%）

埋深

围岩级别

<50m

50～300m

>300m

Ⅳ

0.15～0.50

0.40～1.20

0.80～2.00

Ⅴ

0.20～0.80

0.60～1.60

1.80～3.00

注：

相对位移指实测位移值与两点间距离之比或拱顶下沉实测值与隧道宽度之比。

4.5.8各项量测作业均应持续到变形基本稳定后7d结束。

4.5.9施工参考资料

①当每天净空变化大于1mm时，可认为围岩处于急剧变形阶段，需加强观测，若位移速率长期不下降则需加强支护；

②当净空变化值在0.2~1.0mm/d时，可认为围岩处于缓慢变形阶段，表示围岩向稳定方向发展；

③当每天净空变化值小于0.2mm时，可认为围岩处于基本稳定阶段。

并规定只有当位移变化速率小于0.2mm/d时，方可进行二衬。

五、监控量测管理

5.1、成立隧道现场监控量测小组，受项目总工领导并配齐必须的检测仪器、设备、用品，明确工作职责和标准，承担量测任务。

5.2、量测组负责测点埋设、日常量测、数据处理和仪器设备的保养维修工作，并及时将量测信息反馈于施工和设计。

5.3、现场监控量测按制定的量测工作计划认真组织实施，并与其它施工环节紧密配合，不间断的贯穿于整个施工过程中。

5.4、各预埋测点埋设要牢固可靠，易于识别并妥善保护，不能任意撤换和避免破坏。

5.5、按现场监控量测计划，在做好现场量测工作的同时，及时分析整理内业资料并分类归档，按规范要求做好量测竣工文件。

监控量测流程