大丽高速公路272B合同段石金山隧道出口右幅段隧道变形监控专项施工安全方案.docx
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大丽高速公路272B合同段石金山隧道出口右幅段隧道变形监控专项施工安全方案
大丽高速公路27-2B合同段石金山隧道出口（右幅）段隧道变形监控专项施工安全方案--隧道监控监测管理部分
隧道监控监测是隧道工程中，对围岩支护体系的稳定状态进行监测，为初期支护措施的调整和衬砌的时机提出依据，是确保指导施工过程和施工安全监控的重要手段。
隧道的监控监测应纳入工序管理。
一、管理机构与总则
1、成立隧道监控监测小组，
指挥部成立隧道监控监测小组，组长为蔡键,组员有陈善波、缪存雀、章立、柯和国、兰元早等。
施工单位项目部成立相应的监控量测管理小组，作为隧道实施施工组织设计和施工单位监控监测施工的管理机构。
监理单位和设计单位均指定专人负责这项工作。
各参建人员名单在规定时间内报指挥部备案。
指挥部组织第三方（专业监控量测评估单位）开展评估工作，成立现场监控监测测小组，配备专业监控人员和设备，建立健全监控监测质量体系。
施工单位负责负责隧道施工现场监控监测工作，对监控监测的真实性和数据性负责。
2、项目部根据设计要求，编制监控监测实施办法，经项目总工批准后报监理，再报指挥部审批。
3、按批准的实施办法实施，做好量测记录，及时对监测数据进行统计及分析。
4、根据揭示的地质情况，调整监控监测方案。
5、配合第三方对现场监控量测的检查和复核工作。
二、专业监控监测评估单位
1、成立现场监控量测复核小组，配备专业人员和设备，对施工单位监控量测数据的真实性和准确性进行复核。
2、编制月度监控量测复核计划，报指挥部核查。
按计划开展监控量测检查、复核工作，及时向指挥部、设计、监理、施工单位反馈监控量测复核结果。
3、负责对施工单位监控量测工作进行现场指导，对施工单位相关人员进行培训。
4、根据监控量测复核成果，及时向指挥部、设计、监理、施工单位反馈评估意见，按规定提交监控量测抽检、复核报告。
三、监控测点布设
⑴洞内测点布设原则
①测点安设应保证初读在爆破后24小时和下一循环爆破前完成，并读取初读数。
② 测点安设在距开挖面2m范围内，且不大于一个循环进尺。
③各项位移量测的测点，须布置在同一断面内，测点测设结果能相互印证，协同分析与应用。
④锚杆轴力量测在局部加强锚杆地段的有代表性位置设置量测锚杆。
⑤应精心保护测点，不受施工及爆破影响。
⑵ 洞外地表下沉测点布设原则
①以不动点为基准测点，施工中确保不动点不受扰动、破坏，其布设可以参照水准点的布设方法。
②各测点须布设在同一断面上，使测设结果能相互对照，避免人为误差的影响。
③如果受地形限制，各测点布设应遵循施测迅速方便的原则。
④ 及时布设测点，读取初读数。
四、现场监控量测的频率
1、周边位移、拱顶下沉及围岩内部位移的量测频率，在施工中，参照以下的频率执行，并根据量测成果不断的修改量测频率：
位移速度 距工作面距离 量测频率
10mm/日以上 0-12m 1-2次/日
10-5mm/日 12-24m 1次/日
5-1mm/日 24-60m 1次/日
1mm/日以下 60m以上 1次/周
2、现场监控量测数据整理与应用
⑴整理写出围岩岩性、结构面产状、裂缝、地下水情况及支护裂缝检查报告。
⑵对监控量测数据做好记录，及时绘制各种相关曲线和图表。
⑶根据周边位移和拱顶下沉监测数据，整理绘制出位移-时间和位移-距开挖面距离的关系曲线。
⑷ 根据地表下沉监测数据，整理绘制出地表下沉位移-时间和位移-距开挖面距离的关系曲线。
⑸根据围岩内部位移监测数据，整理绘制出孔内各测点-时间和不同时间-深度的关系曲线。
⑹根据锚杆轴力监测数据，整理绘制出各测点轴力（应力）-时间和不同时间锚杆轴力（应力）-深度的关系曲线。
3、及时分析研究量测数据,根据观测所掌握的地面和围岩运动情况,采取相应措施,指导施工及设计。
⑴根据曲线变化情况与趋势，判定围岩的稳定性，及时预报险情，确定施工时应采取的措施，为设计单位修改设计参数提供依据。
⑵ 当初期支护表面任何部位的实测收敛值达到规范规定的70%，且其速率无明显下降时，应及时根据实测值找出回归方程，绘出回归曲线，预测位移终值。
若终值接近或超过规范要求的允许相对位移值时，应及时采取补强措施，并改变支护设计参数。
⑶当周边位移及围岩内部位移收敛的速率明显下降，收敛量已达总收敛量的80%以上，且水平收敛速度或拱顶位移速度小于0.1mm/天时，即认为围岩基本达到稳定状态，可以进行二次衬砌施工。
五、监控监测管理
1、施工单位、监控监测评估单位在实施监控量测工作前，提前通知监理单位现场实施监理，监控实施过程应详细记载在施工日志和监理日志上。
2、监控监测小组在规定的时间内完成数据采集和分析，根据分析结果，对工程安全性提出评估意见。
监控监测所有原始资料和分析判断结论和施工日志放在一起以备核查。
3、当监控量测位移达到Ⅲ级时，由现场监控监测小组将原始资料和分析结果通报现场技术主管和现场监理工程师，正常施工。
4、当监控量测位移达到Ⅱ级时，开挖暂停施工，由现场监控监测小组将原始资料和分析结果通报现场技术主管和现场监理工程师。
2小时内上报专业监控监测评估小组和指挥部，施工单位总工组织研究并提出具体意见，指挥部8小时内组织各参建单位对设计施工措施进行评价，待加强支护后方可继续施工。
5、当监控量测位移达到Ⅰ级时以及拱顶下沉、水平收敛达到5㎜/d或位移累计达到100㎜时，由现场监控量测组长立即通知现场技术主管和现场监理工程师暂停施工，并将量测原始记录和分析结果2小时内上报指挥部、专业监控监测评估单位，专业监控量测单位小组组长8小时内到现场盯控。
指挥部组织参建各方研究相应施工措施，必要时组织专家组研究工程措施。
位移管理等级表如下：
6、施工单位现场技术工程师每天收集隧道监控量测的成果分析资料，对分析意见进行确认，对超过Ⅱ级管理值的由项目经理履行该检查签认程序，相关资料签认后建账管理备查。
7、监控量测评估单位对高风险及以上段落每个量测断面抽检不少于2次，其他每个量测断面抽检不少于1次。
若发现异常情况，2小时内通知指挥部，由指挥部工程师组织分析。
8、建立管理台账和周报、月报分析制度，总结监控量测数据的变化规率，对施工安全进行评价，逐级上报阶段分析报告。
周报、月报主要内容：
监控量测工作开展情况、工作分析和小结、下一步工作计划。
周报、月报由施工单位按要求编制，报监理单位审核后再上报指挥部，指挥部组织分析后备案。
大丽高速公路27-2B合同段石金山隧道出口（右幅）段隧道变形监控专项施工安全方案
监控方案部分
监控量测作为新奥法的重要内容之一,在隧道施工中起着非常重要的作用。
大丽高速公路石金山隧道右线YK174+385～YK176+320，长1935m。
设计为分离式隧道，最大埋深约436.6m。
本隧道地处金沙江水系二级分水岭，为裸露型碳酸盐岩溶山地地形地貌，地表见溶蚀洼地、谷槽，植被不发育。
表层上覆褐黄、褐灰、褐红色亚粘土，呈硬塑状，下部局部地段为碎石土，厚度随地形起伏变化，一般0.0～15.0m，凹地及冲沟部位厚度较大，局部大于20m，容许承载力亚粘土200Kpa、碎石土350Kpa；下伏基岩前段K172+400～K183+580段以三迭系灰岩、白云质灰岩，多呈弱风化碎块～大块状，局部上部呈强风化碎块状，岩质硬，节理裂隙较发育，岩体较完整，溶蚀较发育，其中：
K173+600～K181+500段溶蚀洼地随处可见，缓坡及洼地上覆褐红色亚粘土、粘土，厚度变化较大，洼地地段一般较厚，多呈硬塑状，属高液限土，应加强排水设计，防止雨水下渗浸泡，极大降低土层强度，引起过大的路基沉陷，容许承载力亚粘土200Kpa，灰岩白云质灰岩强风化600Kpa、弱风化1500Kpa。
地面高程多介于2400～2700之间，沿线多为松树林、灌木林。
洞门形式为明洞式洞门。
隧道围岩其中出口明洞13m（V级围岩）、III级围岩115m、IV级围岩610m、V级围岩1197m，测试成果对确保施工安全、加快施工进度、降低施工成本具有重要意义。
一、编制依据
为加强对隧道施工监控安全生产的管理，做好安全事故发生后的救援处置工作，根据《中华人民共和国安全生产法》、《建设工程安全生产管理条例》、建设单位《大丽高速公路工程建设项目安全生产事故救援应急预案》、《大丽高速公路第27-2B标段实施性施工组织设计》等有关规定，结合隧道施工的实际，特制定石金山隧道出口（右幅）监控安全专项方案。
实施中，除应严格遵守本规程外，尚应遵守交通部有关标准和国家有关规定。
二、编制范围
本方案适用于大丽高速公路27-2B合同段隧道施工。
三、编制原则
1、认真、全面、系统阅读施工合同，深刻领会和贯彻建设单位意图及建设单位对承包商的各项要求。
2、贯彻执行各项技术标准、安全技术规程。
执行建设单位对本工程建设的各项要求，采取现代化管理手段和施工项目管理模式，优化资源配置，实行动态管理，以适应施工组织安排的要求。
3、对现场安全管理坚持实施全员、全方位、全过程严密监控。
四、编制目标
1、杜绝特大、重大安全事故的发生，减少一般事故；
2、无特大、重大安全责任事故；
3、消除特大、重大安全隐患；
4、重伤率控制在0.4‰以下；轻伤率控制在10‰以下；
5、不得因施工对周边环境、建筑、设施等造成破坏；
6、无刑事案件发生。
五、工程概况
1、工程简介
大丽高速公路是国家高速公路网的重要组成部分，也是国道214线在滇境内的重要路段，是滇西北与滇南间的重要运输通道，是云南通边、进藏的重要通道。
本合同段位于云南西北部的丽江市境的丽江市玉龙县拉市乡余乐村，起讫里程桩号K174+385～K178+241.5，里程长度为3.8565km，按高速公路标准建设，设计速度为80km/h，路基宽度为24.5m，汽车荷载等级为公路-Ⅰ级。
大丽高速公路27-2B合同段设计为双向四车道高速公路，设计速度80km/h,主线整体式路基宽21.5m（行车道2×7.5m，中央分隔带1.5m，左侧路缘带2×0.5m，硬路肩2×1.5m，土路肩2×0.5m），分离式路基宽度为12.25m（行车道7.5m，左侧硬路肩0.75m，右侧硬路肩1.5m，土路肩2×0.75m）。
隧道双线双洞分离式隧道，位于直线上，纵坡1.95%。
2、水文地质
本项目属金沙江水系，其中以金沙江水系为主，水系较发育，多呈树枝状，隧道穿越玉龙雪山隆起区，灰岩出露广泛。
水文地质结构类型为岩溶化山地深循环单向排泄型，其特征为：
地处强烈上升区，岩溶水的垂直渗流带特别发育，深达300多米，地下水主要由南东流向北西，以金沙江为排泄基准。
本路段工程地质情况相对较好，地下水位埋藏较深，多以岩溶水形式存在。
该段路线局部受断裂构造带影响，岩溶较发育，沿线多岩溶洼地，充填式落水漏斗，钻孔揭示均为粘性土充填。
3、工程不良地质
根据隧道施工设计图设计说明，隧道出口段为岩溶洼地，上覆第四系残坡积粉质粘土夹碎石土，硬塑状，厚度15.5至32.4米，洞口段施工时极易坍塌，甚至沉陷至地表，因此，应及时砌护；隧道中部围岩为弱风化灰岩、白云质灰岩，呈碎块、块石状镶嵌结构，局部呈碎石状压碎结构，局部地段岩溶相对发育，发育程度中等，拱部无支护可产生较大坍塌，侧壁有时失去稳定，施工时，及时喷锚支护，并严格按设计和规范要求施工。
六、重点监控区段分析
在上述调查的基础上，计算隧道拱顶的竖向附加应力及作用在边墙上的水平附加应力，作出拱顶竖向附加应力沿隧道径向、深度的分布图；作出边墙水平附加应力沿深度及径向的分布图。
在上述工作的基础上结合隧道选址的地层分布，分析隧道的重点地段及关键部位，确定需重点进行监控的地段、部位及各地段宜进行的监控项目。
七、监控范围
监控范围为隧道施工可能产生影响的范围。
根据隧道选址区岩石土体的物理力学性质，本项目初定的监控范围见表1，监控期间再根据地表变形的实测结果进行相应调整。
表8.1正洞施工方法及综合开挖进度指标表
围岩级别
施工方法
循环
进尺
日循
环数
日进
尺米
月进
尺米
备注
单隧道
Ⅲ
全断面法
3
2
6
170
Ⅳ
台阶法
1.8
2
3.6
110
Ⅴ
台阶法
1.4
2
2.8
85
八、监控内容及方法
1、监控内容
监控内容包括：
地表下沉、倾斜和开裂、地层水平位移、隧道拱顶下沉及周边收敛、施工爆破震动等。
2、监控断面布置
监控断面的布置根据施工设计图及隧道施工技术的要求布置，监控断面按表2的要求进行布设，重要地段适当加密。
表2监控断面间距
区段
监控断面间距（m）
备注
Ⅴ级围岩地段
20（10）
括号内数字为重点地段断面监控断面间距。
Ⅳ级围岩地段
30（20）
Ⅲ级围岩地段
40（30）
3、监控方法
3.1、地表下沉监控
采用高精度水准仪进行监控。
监控断面垂直隧道中心线，断面间距按表2的要求进行布设，重要地段适当加密；对于地下管线，测试断面则沿管线纵向布设。
测点根据距隧道中心的距离呈梯度布置，间距4-6m。
3.2隧道拱顶下沉及周边收敛监控
拱顶下沉及周边收敛量测布置在同一个断面上。
测试断面根据隧道埋深、围岩条件及地面建（构）筑物的分布情况布设。
断面间距一般地段按表2的要求进行布设，重要地段测试断面适当加密。
每个断面布置3个拱顶下沉观测点、4个水平收敛观测点（即2条水平收敛测线,分别布置在拱腰和拱脚）。
当隧道掘进至监控断面时,立即埋点进行量测。
拱顶下沉采用精密水准仪量测,水平收敛采用专用隧道收敛仪进行量测。
3.3爆破震动监控
此项监控仅在采用钻爆法开挖的地段。
测点布置在重要建筑物的基础、立柱和地面上。
采用三分量拾振器、EXP2850型测振仪及计算机等测震装置进行监控。
测试内容主要包括：
①爆破震动速度；②最大震动速度发生的位置及方向；③爆破地震效应及地震波衰减规律。
3.4掌子面及支护状态观测
施工期间对掌子面出现局部坍塌、挤出，初期支护出现喷层开裂，钢筋网鼓出的部位、规模及发展情况进行认真观察和记录。
3.5量测频率
（1）地表下沉、地层水平位移、建筑物沉降、倾斜、开裂的量测频率见表3。
表3地表下沉、地层水平位移及地表开裂量测频率
距掌子面距离
<2D
2D—5D
>5D至变形稳定
量测频率
1次/天
1次/2天
2次/周
注：
上表中D为隧道开挖宽度。
（2）隧道拱顶下沉及周边收敛的量测频率见表4。
表4隧道拱顶下沉及周边收敛量测频率
时间
<15天
15—30天
30—90天（至稳定）
量测频率
1次/天
1次/2天
2次/周
（3）在爆破设计参数改变（如单段爆破用药量增加、段差减少、爆源距地表距离减少等）或爆破工艺改变时均需进行爆破震动测试。
此外，为了对爆破震动的动力特性进行研究,选择3～5次规模较大、并且有代表性的爆破进行多点爆破震动测试,以确定爆破震动的传播特性。
九、监控数据分析处理
（1）上述5.3.1-5.3.5的监控内容，每次观测后及时对原始数据进行校核和整理（包括原始观测值的检验、计算等）,求出每个观测点的当期变化量、累计变化量、变化速率和地表沉降曲率。
在此基础上，进行下列处理：
①作出不同测试断面地表累计下沉量、下沉速率随时间变化的曲线；
②作出不同测试断面最大下沉量、下沉速率随时间变化的曲线；
③作出地表下沉最大曲率点至隧道中心水平距离随时间变化的曲线；
④作出地表下沉最大曲率随时间的变化曲线；
⑤作出隧道拱顶下沉、周边收敛量及其变化速率随时间变化的曲线；
⑥作出地层水平位移及其变化速率随时间变化的曲线；
⑦建筑物沉降、倾斜值及其变化速率随时间变化的曲线；
⑧对监控结果进行回归分析，预测变形发展趋势。
（2）对爆破震动测试数据检验、滤波后作如下处理：
①得出各测点震动速度、频率及震动持续时间；
②在多个测点测试的基础上，对震动速度V、测点距爆源点距离r及炸药用量Q之间的关系按下式进行统计分析，得出适宜于本场地的场地及岩性影响系数k、α。
③在上述工作的基础上得出符合本场地的爆破安全距离与用药量的关系式。
十、监控成果应用
根据有关规范、规程、设计资料及类似工程经验，制定本工程监控量测变形管理等级见“变形管理等级表”，据此指导施工。
观察及量测发现异常时，及时修改支护参数。
每次量测后应及时进行数据整理，并绘制量测数据时态曲线和距开挖面关系图；对初期的时态曲线应进行回归分析，预测可能出现的最大值和变化速度；数据异常时，则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。
变形管理等级表
管理
等级
据开挖面1B
据开挖面2B
施工状态
Ⅲ
U0U0可正常施工
Ⅱ
U1B/3≤U0≤2U1B/3
U2B/3≤U0≤2U2B/3
综合评价设计施工措施，加强监量测，必要时采取相应工程对策
Ⅰ
U0>2U1B/3
U0>2U2B/3
暂停施工，采取相应工程对策
注：
U0-极限相对位移值；B-隧道开挖宽度。
观察及量测发现异常时，应及时修改支护参数。
正常状态须同时满足以下条件：
净空变化速度小于0.2mm/d时，拱顶下沉速度小于0.15mm/d，围岩基本稳定；净空变化速度持续大于5.0mm/d时，加强初期支护。
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，围岩趋于稳定状态；当围岩位移速率保持不变时，围岩不稳定，应加强支护；当围岩位移速率不断上升时，围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。
十一、监控组织与管理
（1）为保证监控工作顺利进行和高质量完成，根据工地的实际情况，本项目拟组建由5名从事岩土工程测试、研究人员组成的监控小组进场进行监控量测。
（2）为保证测试结果的可靠性，所有测试仪器进场前必须进行检校，经检校无误后方可进场进行测试。
（3）测点的埋设严格按测试元件的埋设方法和要求进行。
测点应牢固可靠、做好易于识别的标志，并妥善保护，避免施工及人为破坏，以确保量测工作顺利进行。
（4）量测期间，设立值班记录本，详细记录值班期间的一切情况。
记录内容主要包括：
①施工方法、部位、工艺流程以及施工进展情况；②量测时气候环境情况；③地表变形及爆破震感等。
第二部分监控总工作量及安全保证措施
一、测试工作量
1测试断面数量
石金山隧道右线全长1935m（YK174+385-YK176+320），其中Ⅴ级围岩1210m（含明挖段13m），Ⅳ级围岩610m，Ⅲ级围岩115m。
按照表2的断面间距，隧道测试断面数量如表8所示。
表8测试断面数量
区段
长度（m）
断面间距（m）
断面数量
Ⅴ级围岩地段
1210
10
121
Ⅳ级围岩地段
610
20
31
Ⅲ级围岩地段
115
30
4
2测点数量
2.1地表下沉、隧道收敛及拱顶下沉
根据表8的测试断面数量及地表下沉、隧道收敛及拱顶下沉每断面的测点数量可计算出上述测试项目的测点总数，如表9所示。
表9地表下沉、隧道收敛及拱顶下沉测点数量
测试内容
断面数量
每断面测点数
测点总数
地表下沉
20
12
420
隧道收敛
30
4
120
隧道拱顶下沉
40
2
80
2.2量测工作量
按照表3、表4的量测频率，隧道收敛及拱顶下沉量测，每测点大约需进行39次量测；地表下沉、倾斜及地层水平位移每测点大约需进行30次量测。
上述测试内容的量测次数如表10所示。
表10测试项目的量测次数
量测项目
测点总数
每测点量测次数
量测工作量（点.次）
地表下沉
420
30
12600
隧道收敛及拱顶下沉
120
39
4680
地层水平位移
80
30
2400
二、安全生产保证措施
1、项目部成立安全生产工作领导小组，领导小组负责对工程项目安全进行检查、监督、指导。
2、建立健全安全生产责任制，项目部与各队、各队与各班组、各班组与班组作业人员层层签订安全生产责任状，切实将安全生产工作落实到每个人。
3、完善隧道不良地质应急预案，并适时对预案进行演练。
同时，编制隧道监控量测实施方案及安全施工方案，以指导施工。
4、执行安全技术交底制度，安全技术交底由专业技术人员编制，技术负责人负责审批。
同时，技术人员组织作业人员开会交底，双方在安全技术交底表上签字确认。
5、加强对隧道监控作业人员的安全教育。
同时，落实好班前安全教育。
6、为施工作业人员配备相关的安全防护用品及劳保用品，改善现场施工作业环境。
7、加强日常安全检查，发现施工安全隐患的，及时整改处理。
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