隧道监控量测方案.docx

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隧道监控量测方案

隧道监控量测方案

1.编制依据

（1）铁四院《新建铁路合肥至福州铁路精密控制网测量技术方案》；

（2）铁四院《新建铁路合肥至福州铁路精密控制网测量报告》；

（3）铁四院《新建铁路合肥至福州铁路精密控制网测量平面和高程成果》；

（4）合福铁路闽赣段HFMG-1标平面图；

（5）合福铁路闽赣段HFMG-1标交桩既要；

（6）铁路隧道监控量测技术规程（TB+10121一2007）；

（7）高速铁路工程测量规范（TB10601-2009）。

2.工程概况

2.1工程概况

合肥至福州铁路客运专线（闽赣段）土建工程HFMG-1标段一工区施工范围:

DK343+180～DK357+463,线路长14.283正线公里。

主要包括五城隧道（出口段）、方思山隧道、桃源隧道、金山顶隧道（进口段）、东溪中桥、桃源中桥、龙尾大桥。

2.2主要工程数量

主要工程内容包括：

（1）隧道工程

本段包括四座隧道，分别五城隧道（出口段）3093延米、方思山隧道2802延米、桃源隧道4479延米、金山顶隧道（进口段）2756延米，合计13131延米。

其中Ⅴ级围岩928延米（含明洞），Ⅳ级围岩1285延米，Ⅲ级围岩8308延米，Ⅱ级围岩2525延米。

（2）桥梁工程

本段含桥三座，分别为东溪中桥2（2-24）m、桃源中桥2（2-32）m、2（1-24+3-32+1-（32+48+32）m连续梁+1-32+3-24m）。

合计448延米

2.3沿线地形地貌

本工区施工段为闽赣两省交界处，山势延绵，起伏较大，植被发育，相对高差150～300m。

2.4工程地质及水文特征

2.4.1工程地质

线路所经地区地层岩性复杂，出露下元古界～第三系沉积岩及变质岩、各时期的岩浆岩和第四系松散地层。

主要沉积岩系有石英砂岩、灰岩等，及火山—沉积岩系凝灰岩、凝灰熔岩和凝灰质砂岩等等。

第四系地层主要为全新统粘性土、粉土、砂类土及碎石类土等。

2.4.2水文地质条件

地下水类型及含水岩组的划分

1）概隧道位于剥蚀中丘陵区，地下水主要为第四系空隙潜水盒基岩裂隙水。

其中孔隙潜水埋藏浅，赋存于上部第四系坡残积土层中，含水量少，受大气降水补给及坳沟中季节性地表水，其动态变化大。

基岩风化裂隙水埋藏于石英片岩风化带裂隙中，属潜水，呈带状分布。

2）地下水的补给、径流盒排泄

测区内的地下水补给来源为大气降水及坳沟中季节地表水。

测区大气降水部分通过地表沿丘坡径流排出，部分通过岩层裂隙及下渗于岩体中。

岩体中的地下水，大部分沿裂隙运移倒山体两侧坡脚，小部分存于岩体中。

3.监控量测原则及人员设备配备

3.1监控量测原则

（1）隧道内一般地段沉降观测断面的布设根据围岩级别和结构类型分别确定，不良地质和复杂地质区段适当加密布设。

（2）隧道洞口、明暗分界处和变形缝处均应进行沉降观测。

（3）隧道主体工程完工后，变形观测期一般不应少于3个月。

观测数据不足或完工后沉降评估不能满足设计要求时，应适当延长观测期。

3.2隧道监控量测精度及监测网技术要求和建网方式

3.2.1监控量测测量等级及精度要求。

本线监控量测测量等级及精度要求按下表规定执行：

监控量测测量等级

垂直位移测量

水平位移观测

监控量测点的高程中误差（mm）

相邻监控量测点的高程中误差（mm）

监控量测点点位中误差（mm）

三等

±1.0

±0.5

±6.0

3.2.2监控量测监测网主要技术要求及建网方式

1）垂直位移监测网

（1）垂直位移监测网主要技术要求

垂直位移监测网主要技术要求按下表执行：

等级

相邻基准点高差中误差（mm）

每站高差中误差（mm）

往返较差、附合或环线闭合差（mm）

检测已测高差较差（mm）

使用仪器、观测方法及要求

三等

1.0

0.3

0.6

0.8

DS05或DS1型仪器，按《客运专线铁路无砟轨道测量技术暂行规定》二等水准测量的技术要求施测。

（2）垂直位移监测网建网方式

线下工程垂直位移监测一般按监控量测等级三等的要求（国家二等水准测量）施测，根据监控量测测量精度要求高的特点，以及标志的作用和要求不同，垂直位移监测网布设方法分为三级：

1）基准点。

要求建立在监控量测区以外的稳定地区，同大地测量点的比较，要求具有更高的稳定性，其平面控制点一般应设有强制归心装载。

基准点使用全线二等精密高程控制测量布设的基岩点、深埋水准点；

2）工作点。

要求这些点在观测期间稳定不变，测定监控量测点时作为高程和坐标的传递点，同基准点一样，其平面控制点应设有强制归心装置。

工作点除使用普通水准点外，按照国家二等水准测量的技术要求进一步加密水准基点或设置工作基点至满足工点垂直位移监测需要。

加密后的水准基点（含工作基点）间距200m左右时，可基本保证线下工程垂直位移监测需要。

3）监控量测点。

直接埋设在要测定的监控量测体上。

点位应设立在能反映监控量测体监控量测的特征部位，不但要求设置牢固，便于观测，还要求形式美观，结构合理，且不破坏监控量测体的外观和使用。

监控量测点按路基、桥涵、隧道等各专业布点要求进行。

监测网由于自然条件的变化，人为破坏等原因，不可避免的有个别点位会发生变化。

为了验证监测网点的稳定性，应对其进行定期检测。

本次技术方案设计垂直位移监测网的观测分为首次观测和施工过程中的定期复测，定期复测按每半年进行一次，并结合精测网复测进行，按施工期2年考虑，计复测4次。

2）水平位移监测网

（1）水平位移监测网主要技术要求

水平位移监测网主要技术要求按下表执行：

等级

相邻基准点的点位中误差（mm）

平均边长（m）

测角中误差（"）

最弱边相

对中误差

作业要求

一等

±1.5

＜300

±0.7

≤1/250000

按国家一等平面控制测量要求观测

＜150

±1.0

≤1/120000

按国家二等平面控制测量要求观测

二等

±3.0

＜300

±1.0

≤1/120000

按国家二等平面控制测量要求观测

＜150

±1.8

≤1/70000

按国家三等平面控制测量要求观测

三等

±6.0

＜350

±1.8

≤1/70000

按国家三等平面控制测量要求观测

＜200

±2.5

≤1/40000

按国家四等平面控制测量要求观测

四等

±12.0

＜400

±2.5

≤1/40000

按国家四等平面控制测量要求观测

（2）水平位移监测网建网方式

水平位移监测网一般按独立建网考虑，根据监控量测测量等级及精度要求进行施测，并与施工平面控制网进行联测，引入施工测量坐标系统，实现水平位移监测网坐标与施工平面控网坐标的相互转换。

隧道沉降观测点水准测量精度为±1mm，读数取位至0.1mm。

3.3隧道变形观测频次

隧道基础沉降观测的频次不低于下表的规定，沉降稳定后可不再进行观测。

表3.1隧道基础沉降观测频次

观测阶段

观测频次

观测期限

观测周期

隧底工程完成后

3个月

1次/周

无碴轨道铺设后

3个月

0～1个月

1次/周

1～3个月

1次/2周

3.4监控量测人员、仪器配置

3.4.1监控量测人员配置

为确保施工监测质量，真正做到信息化指导施工，确保隧道施工安全、顺利进行，特成立监测管理小组，实行监测质量专人负责制。

监控量测小组：

组长：

沙强国（总工程师）；

副组长：

高坤利和周驰阳；

成员：

马明杰、赵耀、韩尧、孙威和徐波。

人员分工：

马明杰、赵耀、孙威和徐波负责布点、测量，周驰阳和韩尧负责资料整理汇总，沙强国审核把关。

人员证件附件附后。

3.4.2监控量测仪器配备

名称

技术指标

仪器编号

数量

状态

任用途

徕卡DNA03数字

水准仪

每公里双次观测标准偏差0.3mm

水准仪圆水器灵敏度8ˊ/2mm

居中精度0.3

相当于DS05级水准仪”

340796

2台

鉴定合格

用于布置垂直位移监测网，测量沉降监测桩、墩台检测桩和沉降板

徕卡TS02全站仪

侧角精度：

2“-5”

高精度：

1“-0.5”

测距精度：

2+2PPM-5+2PPM

667304

1台

鉴定合格

侧角度，坐标，里程，坡度

DJSD-2断面仪

表面观测点最大距离50米

侧角精度：

5sec

旋转速度:

最小50gon/sec

测距精度：

3mm+2ppm

测量速度：

3次/sec

0139

2台

鉴定合格

隧道断面扫描

注：

仪器检定证书附后。

4.监控量测基本规定

　监控量测的管理必须科学合理，设计单位应进行监控量测设计，施工单位应编制监控量测实施细则，施工中应按细则实施，工程竣工后应将监控量测资料整理归档并纳人竣工文件中。

4.1监控量测设计内容

（1）确定监控量测项目;

（2）确定测点布置原则、监控量测断面及监控量测频率;

（3）确定监控量测控制基准。

4.2成立监控量测小组

施工单位应拥有专业的监控量测人员和设备，掌握成熟、可靠的测试数据处理与分析技术。

施工单位应成立现场监控量测小组，建立相应的质量保证体系，负责及时将监控量测信息反馈于施工和设计。

监控量测人员要求相对稳定，以确保监控量测工作的连续性。

4.3现场监控量测工作内容

（1）现场情况的初始调查;

（2）编制实施细则;

（3）布设测点并取得初始监测值;

（4）现场监控量测及分析;

（5）提交监控量测成果。

4.4监控量测流程及注意事项

（1）监控量测实施细则应报监理、业主，经批准后实施，并作为现场作业、检查验收的依据。

监控量测变更必须经项目技术负责人审核，报监理工程师批准。

（2）监控量测系统应可靠、稳定、耐久，在服务期内运转正常。

仪器设备应按规定进行检查、校对和率定，并出具相关证明。

（3）测点应牢固可靠、易于识别，并注意保护，严防损坏。

（4）施工现场必须建立严格的监控量测数据复核、审查制度，保证数据的准确性。

监控量测数据应利用计算机系统进行管理，由专人负责。

如有监控量测数据缺失或异常，应及时采取补救措施，并详细做出记录。

（5）根据监控量测精度要求，应减小系统误差，控制偶然误差，避免人为错误。

应经常采用相关方法对误差进行检验分析。

（6）施工与监控量测应密切配合，监控量测元件的埋设与监控量测应列人工程施工进度控制计划中，监控量测工作应尽量减少对施工工序的影响。

5.监控量测技术要求

5.1一般规定

5.1.1监控量测应达到下列目的:

（1）确保施工安全及结构的长期稳定性;

（2）验证支护结构效果，确认支护参数和施工方法的准确性或为调整支护参数和施工方法提供依据;

（3）确定二次衬砌施做时间;

（4）监控工程对周围环境影响;

（5）积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据。

5.1.2监控量测设计应根据围岩条件、支护参数、施工方法、周围环境及监控量测目的进行。

5.1.3监控量测实施细则应根据设计要求及工程特点编制，内容应包括:

（1）监控量测项目;

（2）人员组织;

（3）元器件及设备;

（4）监控量测断面、测点布置、监控量测频率及监控量测基准;

（5）数据记录格式;

（6）数据处理及预测方法;

（7）信息反馈及对策等。

5.1.4监控量测工作必须随施工工序及时进行，尽快读取初始读数，并根据现场情况及时调整监控量测的项目和内容。

5.2监控量测项目

（1）监控量测项目分为必测项目和选测项目。

（2）必测项目是隧道工程应进行的日常监控量测项目。

具体监控量测项目见表5.1。

表5.1监控量测必测项目

┌──┬──────┬─────────────┬─────┐

│序号│监控量测项目│常用量测仪器│备注│

├──┼──────┼─────────────┼─────┤

│1│洞内、外观察│现场观察、数码相机、罗盘仪││

├──┼──────┼─────────────┼─────┤

│2│拱顶下沉│水准仪、钢挂尺或全站仪││

├──┼──────┼─────────────┼─────┤

│3│净空变化│收敛计、全站仪││

├──┼──────┼─────────────┼─────┤

│4│地表沉降│水准仪、铟钢尺或全站仪│隧道浅埋段│

└──┴──────┴─────────────┴─────┘

（3）选测项目是为满足隧道设计与施工的特殊要求进行的监控量测项目。

具体监控量测项目按表5.2选择。

具体监控量测项目按表5.2选择。

（4）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。

（5）初期支护完成后应进行喷层表面裂缝及其发展、渗水、变形观察和记录。

表5.2监控量测选测项目

序号

监控量测项目

常用量测仪器

1

隧底隆起

水准仪、全站仪

2

纵向位移

全站仪

5.3监控量测断面及测点布置原则

监控量测测量点分为基准点、工作基点和监控量测观测点。

其布设按下列要求：

（1）每个独立的监测网应设置不少于3个稳固可靠的基准点。

基准点应选设在监控量测影响范围以外便于长期保存的稳定位置。

（2）工作基点应选在比较稳定的位置。

对观测条件较好或观测项目较少的项目，可不设立工作基点，在基准点上直接测量监控量测观测点。

（3）监控量测观测点应设立在变形沉降体上能反应变形沉降特征的位置。

1）一般条件下，地表沉降测点纵向间距应按表5.3.1的要求布置。

布点位置如下图。

拱顶下沉测点和净空变化测点布置在同一断面上。

测点应尽量对称布设，即“同面等高”，以便数据的相互验证。

表5.3地表沉降测点纵向间距

隧道埋深与开挖宽度

纵向测点间距（m）

2B

20一50

B

10一20

Ho≤B

5一10

注:

H为隧道埋深，B为隧道开挖宽度。

地表沉降测点横向间距为3m。

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Ho+B，地表有控制性建（构）筑物时.量测范围应活当加宽。

其测点布置如图5.3.1.2所示。

图5.1地表沉降横向测点布置示意图

2）拱顶下沉测点和净空变化测点应布置在同一断面上。

拱顶下沉测点原则上设置在拱顶轴线附近。

当隧道跨度较大时，应结合施工方法在拱部增设测点，根据铁道部铁建设120号文，隧道拱顶下称和净空变化的量测断面间距：

V级围岩不得大于5m，IV级围岩不得大于10m,IV级围岩不得大于30m,对于II级没有规定，暂取不大于50m。

监控量测断面按表5.3.2的要求布置。

表5.4必测项目监控量测断面间距

围岩级别

断面间距（m）

V～VI

≤5

Ⅳ

≤10

Ⅲ

≤30

II

≤50

注:

Ⅱ级围岩视具体情况确定间距。

3）净空变化量测测线数，可参照表5.5、图5.2布置

表5.5净空变化量测测线数

┌─────―┬─────────┬───────────────┐

│　　地段　│　　一般地段│　　　　特殊地段│

开挖方法　　│　　　　　　│　　　│

├─────―┼─────────┼───────────────┤

│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│CD或CRD法上部、双侧壁导坑法左│

│　││右侧部，每分部一条水平测线，两│

│　││条斜测线、其余分部一条水平测线│

└─────―┴─────────┴───────────────┘

图5.2侧线布置图

4）选测项目量测断面及测点布置应考虑围岩代表性、围岩变化、施工方法及支护参数的变化。

监控量测断面应在相应段落施工初期优先设置，并及时开展量测工作。

5）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。

5.4监控量测频率

（1）必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5.6和表5.7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。

出现异常情况或不良地质时，应增大监控量测频率。

表5.6按距开挖面距离确定的监控量测频率

监控量测断面距开挖面距离（m）

监控量测频率

（0一1）B

2次/d

（1一2）B

1次/d

（2一5）B

1次/2一3d

>5B

1次/7d

注:

B为隧道开挖宽度。

表5.7按位移速度确定的监控量测频率

位移速度（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）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。

必要时.影响范围内的建（构）筑物的描述频率应加大。

（3）选测项目监控量测频率应根据设计和施工要求以及必测项目反馈信息的结果确定。

5.5监控量测控制基准

表5.8跨度B≤7m隧道初期支护极限相对位移

┌────┬───────────────────────┐

│围岩级别│隧道埋深h（m）│

│├───────┬───────┬───────┤

│h≤50│50

├────┴───────┴───────┴───────┤

│拱脚水平相对净空变化（%）│

├────┬───────┬───────┬───────┤

│Ⅱ│－│－│0.20-0.60

├────┼───────┼───────┼───────┤

│Ⅲ│　0.10-0.50　│0.40-0.70　│　0.60~1.50│

├────┼───────┼───────┼───────┤

│Ⅳ│　0.20一0.70│0.50一2.60　│2.40-3.50│

├────┼───────┼───────┼───────┤

│V│0.30~1.00　│　0.80~3.50│　3.00-5.00│

├────┴───────┴───────┴───────┤

│拱顶相对下沉（%）│

├────┬───────┬───────┬───────┤

│Ⅱ│－│0.01~0.05　│0.04一0.08│

├────┼───────┼───────┼───────┤

│Ⅲ│0.01-0.04　　│0.03一0.11│0.10-0.25│

├────┼───────┼───────┼───────┤

│Ⅳ│0.03一0.07│0.06-0.15　　│0.10一0.60│

├────┼───────┼───────┼───────┤

│V│0.06一0.12│0.10一0.60　│0.50一1.20│

└────┴───────┴───────┴───────┘

注：

a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。

b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。

c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。

（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、隧道施工安全性、隧道结构的长期稳定性，以及周围建（构）筑物特点和重要性等因素制定。

（2）隧道初期支护极限相对位移可参照表5.8和表5.9选用。

表5.9跨度7m

┌────┬───────────────────────┐

│围岩级别│隧道埋深h（m）│

│├───────┬───────┬───────┤

││h≤50│50

├────┴───────┴───────┴───────┤

│拱脚水平相对净空变化（%）│

├────┬───────┬───────┬───────┤

│Ⅱ│－│0.0l-0.03　　│0.01一0.08│

├────┼───────┼───────┼───────┤

│Ⅲ　│0.03一0.10│0.08-0.40　　│0.30-0.60　│

├────┼───────┼───────┼───────┤

│Ⅳ│0.10-0.30│0.20~0.80　│0.70~1.20　│

├────┼───────┼───────┼───────┤

│V│0.20一0.5│0.40~2.00　│1.80一3.00│

├────┴───────┴───────┴───────┤

│拱顶相对下沉（%）│

├────┬───────┬───────┬───────┤

│Ⅱ│－│0.03~0.06　│0.05-0.12　│

├────┼───────┼───────┼───────┤

│Ⅲ　│0.03-0.06　　│0.04一0.15│0.12-0.30　　│

├────┼───────┼───────┼───────┤

│Ⅳ│0.06-0.10　　│0.08一0.40　│0.30-0.80　│

├────┼───────┼───────┼───────┤

│V│0.08-0.16　│0.14~1.10　　│0.80一1.40│

└────┴───────┴───────┴───────┘

注:

a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。

b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。

c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。

（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5.10要求确定。

表5.10位移控制基准

┌───┬─────────┬──────────┬──────┐

│类别│距开挖面1B（U,B）│距开挖面2B（U2B）│距开挖面较远│

├───┼─────────┼──────────┼──────┤

│允许值│65%Uo│90%Uo　│100%Uo│

└───┴─────────┴──────────┴──────┘

注:

B为隧道开挖宽度，Uo为极限相对位移值。

（4）根据位移控制基准，可按表5.11分为三个管理等级。

（5）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，取最小值。

表5.