神华巴准铁路马石梁隧道监控量测方案资料.docx
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神华巴准铁路马石梁隧道监控量测方案资料
新建铁路巴准线
巴图塔～点岱沟段一标段马石梁隧道工程
监控量测作业指导书
编制：
审核：
审批：
日期：
中铁一局集团神华巴准铁路马石梁隧道项目经理部
二Ｏ一Ｏ年五月
目录
一、监控量测的目的3
二、编制依据3
三、工程情况描述4
1、工程概况4
2、工程地质与水文地质概况4
3、不良地质4
4、隧道衬砌支护形式5
四、监控量测组织机构、职责5
1、监控量测组织机构5
2、监控量测小组主要职责7
五、监控量测工艺流程7
六、监测项目和技术要求8
七、监测仪器选择、送检及保管15
1、监测仪器。
15
2、监控量测仪器的送检15
3、监控量测仪器的保管与使用15
八、量测数据的处理与应用15
九、监控量测工作管理17
十、监控量测质量保证措施18
马石梁隧道监控量测作业指导书
一、监控量测的目的
1、监控量测纳入隧道施工工序，贯穿施工全过程，为施工管理及时提供以下信息：
各施工阶段围岩稳定性、支护结构承载能力、作用及效果和安全信息；
初期支护设计参数的调整依据、二次衬砌和仰拱的合理的施作时间。
2、为施工中调整围岩级别、完善设计方案、优化施工方案及施工工艺提供依据，确保隧道工程安全与经济。
3、积累资料，供以后设计、施工时参考。
二、编制依据
1、新建铁路巴准线巴图塔～点岱沟段马石梁隧道施工设计图纸;
2、《铁路工程测量规范》（TB10101-2009J961-2009）;
3、《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10111-2007）；
4、《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）
5、《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》（TB10108-2002J159-2002）;
6、《工程测量规范》（GB50026-2007）；
7、《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）；
8、《国家三、四等水准测量规范》（GB/T128982009）。
三、工程情况描述
1、工程概况
新建铁路巴准线巴图塔～点岱沟段一标段马石梁隧道工程位于内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗境内。
起讫桩号为DK100+155～DK104+110，标段全长3955m。
其中马石梁隧道（起讫里程DK100+269～DK103+955），全长3686m，进口端路基109m，出口端路基147m，在与马石梁隧道线路左线相交里程DK101+760处，设置一道施工斜井，长230m。
马石梁隧道位于丘陵沟壑区，表层为黄土，地势起伏较大，地形较陡峻，植被不发育，最大埋深103m，最小浅埋深度约11m。
2、工程地质与水文地质概况
2.1工程地质概况
施工标段内地层为第四系风积粉砂、砂质黄土及冲洪积细砂、中砂；下伏基岩为三叠系下统砂岩夹泥岩。
2.2水文地质概况
丘坡地表水不发育，沟壑区地表水系雨水补给；地下水主要为基岩裂隙水，补给来源主要为大气降水补给。
3、不良地质
第四系全新统黄土为特殊性岩土，分布里程范围DK103+000～DK103+975，具湿陷性，为I级非自重湿陷性场地，湿陷性黄土厚约4m。
泥岩以互层或薄层状存在于砂岩中，具弱膨胀性。
4、隧道衬砌支护形式
4.1隧道暗洞采用复合式衬砌，初期支护采用喷锚支护。
4.2DK100+269～DK100+274段采用
级围岩单压式明洞衬砌，DK103+940～DK103+955段采用
级围岩路堑式明洞衬砌，采用明挖法施工，衬砌采用整体式衬砌；DK100+274～DK100+364、DK101+625～DK101+695、DK102+275～DK102+455、DK102+985～DK103+205、DK103+610～DK103+940
级围岩浅埋段采用Va型复合式衬砌；DK100+364～DK100+414、DK101+525～DK101+625、DK101+695～DK101+895、DK102+200～DK102+275、DK102+455～DK102+530、DK102+935～DK102+985、DK103+205～DK103+255、DK103+544～DK103+610
级围岩浅埋段采用
a型复合式衬砌；其余
级围岩地段采用
级围岩复合式衬砌。
四、监控量测组织机构、职责
1、监控量测组织机构
1.1成立监控量测领导小组，由项目经理、项目总工程师、监控量测负责人和监控量测小组组成，从组织上保证监控量测的顺利进行，使施工完全信息化控制中，其组织机构及相应的职能见图1.1。
图1.1监测组织机构图
监测组由具有丰富施工经验、监测经验及有结构受力计算、分析能力的技术人员担任组长，监测组在组长的指导下进行工作，制定监测计划、布设测点、及时整理、收集各项监测数据，对资料进行计算、分析、对比。
1.2成立专门的监控量测小组，责任落实到人，确保监控量测工作的有效实施，监测资料完整清晰。
监控量测小组人员组织表
表1.2
序号
人员
职务
主要职责
1
顿剑锋
工程部部长
负责监控量测管理工作
2
监测组长
负责监控量测方案
实施与管理
3
测量工程师
负责监控量测方案
实施与监测数据的分析
4
测量工程师
监控量测方案
实施与资料整理
5
测量工程师
监控量测方案
实施与资料整理
6
测量工程师
监控量测方案
实施与资料整理
7
测量工
监控量测方案
实施与资料整理
2、监控量测小组主要职责
2.1现场情况的初始调查。
2.2编制实施性监控量测计划，并组织实施。
2.3测点布设及取得初始监测值。
2.4现场日常监测、数据处理分析。
2.5及时将监控量测信息反馈于施工。
2.6按规定向监理（或者第三方监测单位）提交监测结果、报送周（月）报。
2.7监控量测资料的整理归档。
2.8仪器保养维修及送检。
2.9编写总结报告。
五、监控量测工艺流程
监控量测工艺流程图5
六、监测项目和技术要求
1、结合本工程实际情况，以及设计文件要求，监测项目如下：
1.1、必测项目
1.1.1洞内、外观察。
1.1.2二次衬砌前、后水平相对净空变化值的量测。
1.1.3拱顶下沉量测。
1.1.4浅埋段地表下沉量测。
1.1.5沉降变形缝两侧不均匀沉降观测。
1.1.6进出口路基过渡段不均匀沉降观测。
1.2、选测项目
1.2.1一般地段的地表下沉量测。
1.2.2隧底隆起量测。
1.2.3隧道开挖后及时进行地质素描
1.2.4初期支护完成后进行喷层表面裂缝及裂缝发展、渗水、变形观察和记录
根据施工过程中的具体情况可及时调整或增加量测内容。
2、监测技术要求
2.1监控量测工作必须紧接开挖、支护作业；布点和监测必须按设计和规范要求进行，并根据现场施工情况及时调整量测项目和内容；量测数据应及时分析处理，并将结果反馈到施工过程中。
2.2监控量测必须科学合理，施工中应按监测计划实施，及时收集整理数据和监测资料。
2.3浅埋段地表沉降监测点应在隧道开挖前布设，地表沉降监测点和隧道内监测点应布置在同一里程断面。
2.3.1地表沉降监测点纵向间距按表2.3.1要求布置。
地表沉降监测点纵向间距表2.3.1
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
5～10
注：
H0-隧道埋深；B-隧道最大开挖宽度。
2.3.2地表沉降监测点横向间距为2～5m，在隧道中线附近测点应加密，隧道中线两侧量测范围不小于H0+B。
2.4拱顶下沉降监测点和水平相对净空变化值的量测点应布置在同一断面上，监测断面及监测点按表2.4要求布置，拱顶下沉监测点，应在拱顶部位设置三个测点。
必测项目监测断面间距表2.4
围岩级别
断面间距（m）
5～10
10～30
2.5水平相对净空变化值量测测线数，参照表2.5布置。
水平相对净空变化值量测测线数表2.5
开挖方法
一般地段
特殊地段
全断面法
一条水平测线
—
台阶法
每台阶一条水平测线
每台阶一条水平测线，两条斜测线
分部开挖法
每分部一条水平测线
上部每分部一条水平测线，两条斜测线，其余分部一条水平测线
2.6选测项目监测点优先在施工初始阶段布置。
2.7不同断面的测点应布置在相同部位，测点应尽量对称布置，以便数据的相互验证。
2.8必测项目的监测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度按表2.8.1和表2.8.2确定。
按距开挖面距离确定的监测频率表2.8.1
监测断面距开挖面距离（m）
监测频率
（0-1）B
2次/d
（1-2）B
1次/d
（2-5）B
1次/2-3d
＞5B
1次/7d
注：
1、B-隧道最大开挖宽度。
2、出现异常情况或不良地质时，应增大监测频率。
3、由位移速度决定的监测频率和由距开挖面的距离决定的监测频率之中，原则上采用较高的频率值。
按位移速度确定的监测频率表2.8.2
位移速度（mm/d）
监测频率
≥5
2次/d
1-5
1次/d
0.5-1
1次/2-3d
＜0.5
1次/7d
2.9现场测点读数应读三次，取平均值，并详细记录。
2.10施工过程中应进行洞内、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，其内容如下：
2.10.1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，填写开挖工作面观察表和施工阶段围岩级别判定卡，并与勘查资料进行对比。
对已施工地段进行观察，记录喷射混凝土、锚杆和钢架等工作状态。
2.10.2洞外观察重点在洞口段和洞身的浅埋段，记录地表开裂、地表塌陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等。
相关记录表格参照《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）。
2.11隧道净空收敛量测可采用收敛计量测，测点采用焊接或钻孔预埋。
七、监测仪器选择、送检及保管
1、监测仪器。
监测仪器汇总表表1
序号
设备、仪器名称
单位
数量
1
J2全站仪
台
2
2
DS3水准仪
台
2
3
红黑双面水准木标尺
把
4
4
编程计算器
台
4
5
SD-1型收敛计
台
6
2、监控量测仪器的送检
本工程所使用的监测仪器必须经过省级以上仪器检定单位进行检定定后，方可使用。
且必须在规定时间内对仪器进行检定。
3、监控量测仪器的保管与使用
监测仪器采用专人使用、专人保养、专人定期检校的原则，避免造成因仪器问题出现的监测数据错误。
八、量测数据的处理与应用
1、每次观测后应立即由监测人员对原始观测数据进行校核和整理，包括原始观测值的校验、填表制图、误差处理、初步分析等。
结合围岩、支护受力及变形情况，进行分析判断，将实测值与允许值进行比较，及时绘制各种变形或应力～时间关系曲线，预测变形发展趋向及围岩和隧道结构的安全状况，并将结果反馈给设计、监理，从而实现动态设计、动态施工。
2、通过对量测数据回归分析预测最终位移值和各阶段的位移速率。
具体方法如下：
2.1将量测记录及时输入计算机系统，根据记录绘制纵横断面地表下沉曲线和洞内各测点的位移u-时间t的关系曲线，见图2.1
图2.1位移u-时间t的关系曲线图
2.2若位移-时间关系曲线如上图中b所示出现反常，表明围岩和支护已呈不稳定状态，加强支护，必要时暂停开挖并进行施工处理。
2.3当位移-时间关系曲线如上图中a所示趋于平缓时，进行数据处理或回归分析，从而推算最终位移值和掌握位移变化规律。
2.4各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定后，进行二次衬砌的施作。
九、监控量测工作管理
围岩稳定性的综合判别，应根据量测结果按以下方法进行。
1、按变形管理等级指导施工，见表1。
变形管理等级表1
管理等级
管理位移
施工状态
Ⅲ
U可正常施工
Ⅱ
Uo/3≤U≤2Uo/3
应加强支护
Ⅰ
U>2Uo/3
停工，采取特殊措施后方可施工
注：
U为实测位移值；Uo为最大允许位移值。
2、根据位移变化速度判别
净空变化速度持续大于5.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护。
水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d，拱顶下沉速度小于0.15mm/d，围岩基本达到稳定。
在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用监控量测分析判别。
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。
围岩稳定性判别是一项很复杂的也是非常重要的工作，必须结合施工中具体情况采用上述几种判别准则进行综合评判。
十、监控量测质量保证措施
1、将监测管理及监测实施计划纳入施工生产计划中，作为一个重要的施工工序来抓，并保证监测有确定的时间和空间。
各施工单位应由工程技术管理中心组成专门监测小组，具体负责各项监测工作。
2、制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施工进度控制计划。
3、施工监测紧密结合施工步骤，监控每一施工步骤对周围环境、围岩、支护结构、变形的影响，据此优化施工方案。
4、积极配合监理、设计单位做好对监测工作的检查、监督和指导，及时向监理、设计单位报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录，工程完成后，根据监测资料整理出标段的监测分析总报告纳入竣工资料中。
5、量测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。
量测仪器专人使用、专业机构保养、专业机构检校。
量测设备、元器件等在使用前均经过检校，合格后方可使用。
6、测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作，及时进行资料整理及信息反馈。
中铁一局神华巴准铁路马石梁隧道项目经理部
2010年5月20日
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