隧道监控量测方案h.docx

1、隧道监控量测方案h新建西安至成都铁路西安至江油段（陕西境内）站前工程XCZQ-2标（DgK56+156DgK90+457）隧道监控量测方案中交二航局西成客专项目部二零一三年一月目 录一、编制依据及编制范围 1二、隧道工程概况 2三、隧道监控量测内容及其技术要求 3四、 隧道监控量测数据采集、分析与应用 17 4.1原则 17 4.2数据采集 18 4.3量测数据处理与分析 19 4.4信息反馈与监控 20五、隧道监控量测管理措施 21 5.1监控量测组织管理 21 5.2质量管理措施 22六、投入仪器设备和人员 23七、进度安排 24八、提交成果 24隧道监控量测方案一、编制依据及编制范围 1

2、.1编制依据（1）铁路隧道监控量测技术规程（TB10121-2007）（2）客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准铁建设2005160号（3）铁路隧道工程施工安全技术规程（TB10304-2009 J 947-2009）（4）客运专线铁路隧道工程施工技术指南（TBTZ2142005）（5）高速铁路工程测量规范（TB10601-2009）（6）工程测量规范（GB50026-2007）（7）国家一、二等水准测量规范（GB12897-2006）（8）建筑变形测量规范（JGJ 8-2007）（9） 相关施工图纸1.2 编制范围本方案适用于纸坊2号隧道、大庄坪隧道、桃园沟隧道施工范围。二、隧道工程概况

3、2.1 各隧道工程概况（1）纸坊隧道出口 纸坊二号隧道位于户县纸坊乡，线路从东崂峪河支沟东流水沟左岸山坡进洞，从东崂峪河右岸西汉高速观音山隧道洞顶上方山坡出洞，起讫里程DgK77+249.8DgK80+631.7，全长3381.9m，我工区承担1691m。隧道进出口基岩裸露，坡面陡峻，植被较为发育，洞身最大埋深约为596m，洞内纵坡为25的单面上坡，隧道除进口段100.645m位于直线上外，其余均位于R-7004.6m的曲线上。DgK77+900处发育向斜褶皱构造、DgK80+057处发育背斜褶皱构造。DgK80+565附近通过f18断层，断层产状为N8085W73S，宽约20m，断带物质为碎

4、裂岩，为逆断层。隧道范围内主要不良地质有岩堆和人工坑洞。（2）大庄坪隧道 大庄坪隧道位于户县崂峪乡西河村境内，地貌上属秦岭低中山区，地形起伏较大。线路从东崂峪河左岸陡峻山坡进洞，在大庄坪沟出洞，隧道进出口基岩裸露，坡面陡峻，植被较为发育，洞身最大埋深约500m，隧道起讫里程DgK80+862DgK83+818.2，全长2956.2m，隧道为双线隧道，洞内线路纵坡为25的单面上坡，隧道除出口段42.1.374m位于直线上外，其余均位于R7004.6m的曲线上。进出口均有便道可到达，交通条件较好，但洞口均位于便道对面，下临河沟。隧道在DgK82+432DgK82+489通过f20断层，断层产状为N

5、5565W/80S，宽约60m，为逆断层；在DgK82+583DgK82+611通过f21断层，断层产状为N4555W/85S，宽约30m，为逆断层。（3）桃园沟隧道 桃园沟隧道位于户县涝峪乡境内，地貌上属秦岭低中山区，地形起伏比较大。进口位于户县西涝峪河大庄坪沟内，出口位于桃园沟内，隧道整体埋深较小，一般埋深100200m,最大埋深约为320m，洞身最浅埋深约80m。隧道起迄里程DgK83+844.8DgK85+386，全长1541.2m。隧道内纵坡25的单面上坡。进口施工场地较为狭窄，交通条件比较好，出口下方为道路，场地、交通条件一般。隧道洞身分别于DgK84+560和DgK84+900附

6、近通过辉长岩与片岩的侵入接触带。隧道区位于中低山区，基岩裸露，表层多风化作用强烈，地形坡度较陡。隧道出口有岩堆分布，目前处于稳定状态。地表水主要为桃园沟内和大庄坪沟沟水，均为常年流水，水量随季节性变化明显。地下水主要为基岩裂隙水，水量较小，地表水和地下水均接受大气降水补给，水质良好，对圬工无侵蚀性。2.2 隧道隧道地貌、地质特征（1）纸坊2号隧道地貌、地质特征隧道区位于秦岭北糜低中山区，地下水赋存类型主要为第四系松散层孔隙潜水及基岩裂隙水，第四系松散层孔隙潜水主要分布于各沟谷的坡积和冲洪积物中，基岩裂隙水，主要有风化裂隙水，构造裂隙水。（2）大庄坪隧道地貌、地质特征隧道区位于秦岭北糜低中山区，

7、水系较为发育，隧道出口为大庄坪河，这几条河构成隧道区地下水最低排泄基准面。洞身发育有西沟，小沟等，均为常年流水。隧址区地下 水的形成，分布受地貌影响，地层岩性、地质构造、植被、降水量等多种因素控制各影响。地下水赋存类型主要为第四系松散层孔隙潜水及基岩裂隙水，第四系松散层孔隙潜水主要分布于各沟谷的坡积和冲洪积物中，地下水位埋深一般较浅，这些沟谷地下水对隧道岩体裂隙水具有一定的积极补给作用，与隧道关系密切的为基岩裂隙水，构造裂隙水及层间裂隙水、构造裂隙水及层间裂隙水。隧道区地下水以潜水为主，局部具有弱承压性。地下水的补给来源主要为大气降水地表沟水，地下水主要以片流，线状、泉点等形式向地表沟谷进行天

8、然性排泄。f20、f21断层带、岩体节理裂隙带，岩浆岩侵入接触带，是地下水储存的主要场所，也是隧道施工过程可能发生涌水的段落。（3）桃园沟隧道地貌、地质特征桃园沟隧道位于户县涝峪乡境内，地貌上属秦岭低中山区，地形起伏较大。地表水主要有桃园沟和大庄坪沟沟水，均为常年流水，水量随季节性变化明显。地下水主要为基岩裂隙水，水量较小，地表水和地下水均接受大气降水补给，水质良好，对圬工无侵蚀性。三、隧道监控量测内容及其技术要求3.1监测项目 3.1.1洞外观察洞外观察包括对洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定、地表水渗透的观察。洞外监测的重点为洞口段和洞身浅埋段、山间洼地、岩堆、破碎带、岩溶漏斗区域及

9、偏压洞口的地表开裂、下沉和隧道洞口边、仰坡的稳定状态、地表渗、流水等情况，每次观察后应做好详细记录或留下影像资料。 3.1.2洞内观察洞内观察可分为开挖工作面观察和已施工区段观察两部分。开挖工作面观察应在每次开挖后初喷混凝土之前进行一次，重点观察记录工作面的工程地质与水文地文情况，当地质情况基本无变化时，可每天进行一次。对地质条件复杂地段，应积累影像资料，作为地质变化的依据之一。观察中发现围岩条件恶化时，应立即采取相应处理措施。开挖工作面观察后应立即绘制开挖工作面地质素描图，填写工作面状态记录表及围岩级别判别卡。在观察中如发现地质条件恶化，应立即通知施工负责人采取应急措施。对已施工区段的观察也

10、应每天至少进行一次，观察的内容包括喷射砼、锚杆的工作状况，以及施工质量是否符合规定的要求。 3.1.3监控量测的目的 （1）通过监控量测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，把握施工过程中结构所处的安全状态，判断围岩的稳定性、支护、衬砌的可靠性（确保施工安全及结构的长期稳定性）。（2）用现场实测的结果弥补理论分析过程中存在的不足，并把监测结果反馈设计，指导施工，为修改施工方法，调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据（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支护参数和施工方法提供依据）。（3）通过监控量测对施工中可能出现的事故和险情进行预报，以便及时采取措施，防患于未然。 （4）通

11、过监控量测，判断初期支护稳定性，确定二次衬砌合理的施作时间（确定二次衬砌施做时间）。（5）对工程施工可能产生的环境影响进行全面的监控（监控工程对周围环境影响）。（6）通过监控量测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程或该施工方法本身的发展提供借鉴，依据和指导作用 (积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据)。 3.1.4监控量测的主要内容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。量测项目一般分为必测项目和选测项目两大类。（1）必测项目包括主要包括： 1）洞内、外观察；2）净空变化； 3）拱顶下沉；4）地表下沉（浅埋隧道必测，H02B时）。表

12、3-1 监控量测必测项目序号监测项目常用仪器测试精度备注1洞内、外观察现场观察、地质罗盘、数码相机2衬砌前、后净空变化量测隧道净空变化测定仪（收敛计、全站仪）0.1mm一般进行水平收敛量测3拱顶下沉水准仪、钢挂尺或全站仪1mm4地表沉降水准仪、铟钢尺或全站仪1mm隧道浅埋段（2）选测项目根据现场实际情况而定。（3）监控量测分类为了管理需要，通常将监控量测分为必测和选测。必测：是对隧道周边围岩稳定性进行判定、对设计（施工）参数的的可靠性进行验证为目的的日常管理量测。必测项目主要为必测项目，如表3-1.选测：选测是了解支护材料的动态及伴随开挖的周边围岩的动态，反馈于未开挖区间的设计施工；同时监测对

13、接近建（构）筑物的影响。选测项目如表3-2所示。表3-2 B类量测项目及目的量 测 项 目量 测 目 的围岩接触应力量测把握初衬砌背面土压力，锚杆轴力量测根据锚杆的变形（伸缩长度）分析锚杆轴力效果，判断锚杆长度、直径。初衬应变及钢筋应力量测把握钢筋的应力状态。（4）组织机构1）成立监控量测小组组长：魏伟副组长：杨向东成员：胡新宇、何正宁、宋国涛、李亨2）量测小组分工魏伟负责监控量测的整体领导、监督工作，包括现场测点的埋设、量测执行情况、数据收集整理、数据判断及上报事宜等。胡新宇、何正宁、对监控量测工作实施监督，每天收集量测数据，对数据进行计算处理经组长阅后并上报。宋国涛、李亨负责对隧道监控量测

14、点的埋设及现场监控量测操作、仪器的保管使用；现场隧道施工人员、技术人员积极配合量测工作的顺利进行。量测监控领导小组负责规划并统筹安排本标段的监控量测工作；项目经理部工程部负责制订标段监控量测实施计划和相关管理制度，定期和不定期检查指导监控量测工作和反馈落实情况；各隧道队施工技术部负责具体确定监控量测实施方案及反馈信息的实施；各隧道队测量班负责具体落实监控量测工作，并对量测数据进行整理分析，及时向项目经理部工程部、质检部上报监控量测资料、反馈量测结果，项目经理部工程部将完备、正确的资料上报监控量测组长，监控量测组长阅后，提出意见及处理措施后，由总工陆海勇汇总上报书面及电子版本给监理组、监理站、指

15、挥部、设计代表及咨询单位。组 长：魏伟 副组长：杨向东工区工程部隧道队施工技术部隧道队测量班监控量测领导小组组织机构（5）仪器设备拟投入的监控量测设备表设备名称型号数量备注隧道收敛计21型1精密水准仪天宝DINI032配合铟钢尺数码相机三星1锚杆拉力计ML-200B1地质罗盘DQY-12铟钢尺及钢挂尺2应力计GJL-3根据需要配合XJG-2型钢筋应力传感器根据设计要求和业主需要增加其他的量测设备。元器件精度 序号元器件测试精度1压力盒0.5% F.S.2应力计0.1% F.S.3钢筋计拉伸，0.5% F.S.，压缩，0.1% F.S.注：F.S.为元器件满量程。 3.2 主要监控量测作业3.2

16、.1地质及支护状况观察1观察目的预测开挖面前方的地质条件。为判断围岩、隧道的稳定性提供地质依据。2观察内容： 地质内容岩石类型（名称）岩体完整状态：根据受地质构造影响程度，地质结构面性质（延伸性、粗糙度、张开性）和风化程度来判断；a、地下水发育情况；b、围岩类型。（2）洞外观察：a、洞口地表情况b、地表沉陷c、边坡及仰坡的稳定d、地表水渗透。3观察要求（1）地质观察每次爆破开挖后立即进行，对已施工地段支护状况和地表状况的观察每天一次。（2）绘制掌子面地质素描图。（3）地质名称与术语应符合铁路工程地质勘察规范（JTJ064-98）。3.2.2周边位移、拱顶下测量测1、量测目的(1)周边位移是是隧

17、道围岩应力状态变化的最直观反映，量测周边位移可为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息。(2)根据变位速度判断隧道围岩的稳定程度以便为二次衬砌提供合理的支护时机。(3)指导现场设计与施工。2、量测方法用收敛计量测净空收敛位移，两次测量之差即为该周壁两点在该时间间隔内收敛值，量测精度为0.01mm。拱顶下沉用精密水准测仪量，量测精度为0.05mm。也可通过收敛计测量进行计算得到。3、量测点布置与要求 （1）测点布置：对周边位移、拱顶下沉的监控量测主要是根据围岩级别、隧道掌子面开挖方法等因素来确定布置测点的数量和测线的数量；拱顶下沉：每个断面布置13个测点，测点放在拱顶中心或其附近。关于测点布设细节详

18、见下表：周边位移、拱顶下沉测点布置表围岩级别断面间距（m）水平净空变化拱顶下沉每断面测点数量测仪器测试精度每断面测点数量测仪器测试精度501001条测线收敛计0.01mm1个测点水准测量的方法，水准仪、钢尺0.05mm20503条测线1个测点10206条测线1个测点5106条测线13个测点注：洞口及浅埋地段断面间距取小值。周边位移、拱顶下沉量测测线布置图(1)对埋设测桩的要求1 A、B、C、D、E测桩应埋设在同一垂直平面内。2 B、C、D和E测桩分别在同一水平线上，A号测桩应埋设在拱顶中央。3 B和C测桩应埋设在起拱线附近,D和E测桩应设在施工底面上1.5m左右。(2)断面布置：拱顶下沉和水平

19、收敛量测断面的间距布置,原则上根据设计文件布置。(3)量测要求：各测点在避免爆破作业破坏测点的前提下，尽可能靠近工作面埋设，一般为0.52m，并在下一次爆破前获得初始读数。初始读数应在开挖后12h内读数，最迟不得超过24h，而且在下一次循环开挖前，必须完成初期变形值读数。净空水平收敛测线的布置根据施工方法、地质条件、量测断面所在位置、隧道埋置深度等条件确定。在地质条件良好，采用全断面开挖方式时，可设一条水平测线。当采用台阶式开挖时，在拱腰和边墙处各设置一条水平测线。拱顶下沉量测与净空水平收敛量测在同一断面内进行，采用水准仪测定下沉量。当地质条件复杂，下沉量或偏压明显时，除量测拱顶下沉外，尚应量

20、测拱腰下沉及基底隆起量。4、量测频率拱顶下沉量测与净空水平收敛量测用相同的量测频率，从表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。监控项目量测方法及量测频率序号项目方法工具测点布置量测频率1洞内地质和支护状况观察地质罗盘及规尺开挖后及初期支护后进行115d16d1月13月3月以后2周边位移收敛计V级围岩地段510米一个断面IV级围岩地段1020米一个断面III级围岩地段2050米一个断面II级围岩地段50100米一个断面每次爆破后进行3拱顶下沉精密水准仪等12次/天1次/2天12次/周13次/月4地表下沉精密水准仪等V级围岩地段510米一个断面IV级围岩地段1020米一个断面开挖

21、面距离量测断面2B时，12次/天开挖面距离量测断面5B时，1次/周注：B表示隧道开挖宽度。5、地表沉降（1）测点布置地表沉降量测在隧道浅埋（H02B）地段为必测项目，其他地段根据设计要求进行。其测点的横向布置范围在隧道中线两侧不小于H0+B，地表有控制性建（构）筑物时，应适当加宽；布置间距25m，当地表有控制性建（构）筑物时，应适当加密。布置应与拱顶下沉及周边收敛测量的测点在同一断面内。测点布置见图3-1。测点埋设时，在地表钻（或挖）2050cm深的孔，竖直放入22mm左右的钢筋，钢筋和孔壁之间可填充水泥砂浆，钢筋头打磨圆滑，露出地面1cm左右，并用红油漆标记，作为测点。图3-1 地表沉降横向

22、观测范围示意图注：图中H0-隧道埋深，B-隧道最大开挖宽度。地表沉降点应在开挖前布设在与洞内量测点相同的里程断面上，纵向距离按表3-3控制。 表3-3 地表沉降测点纵向间距隧道埋深 H（m）量测断面间距（m）备注2BH02.5B2050BH02B1020H0B10注：H0-隧道埋深，B-隧道最大开挖宽度（2）量测仪器的选用地表沉降通常采用精密水准仪和配套的精密水准尺进行量测。（3）监控量测的方法和实施布置依据：地表沉降量测在隧道浅埋地段为必测项目。 其测点的横向布置范围在隧道中线两侧不小于H0+B，地表有控制性建筑物时加宽，布置间距为4m。隧道最大开挖宽度B=14.52m地表沉降点断面纵向里程

23、控制按：H0B时量测断面间距为10m；BH02B时，量测断面间距为18m。 工作基点：沿隧道轴线方向每隔130m埋设一个工作基点构成水准网，采用二等水准测量测出基点的高程并每3个月进行一次复测。具体采用CPI8020,4201,4202进行测量。首先沿隧道轴线方向每隔100150m埋设一个水准工作基点构成水准网，工作基点埋设在稳定的基岩面上并与隧道开挖线保持一定距离，以免受隧道施工影响工作基点的稳定，采用现浇混凝土方式埋设，工作基点按照国家一、二等水准测量规范联测,每3个月复测一次，检测出现异常时必须先复查工作基点，特殊情况加密复测频率。对每个断面上的监测点也按照国家一、二等水准测量规范进行观

24、测，依次对每条断面上的监测点进行闭合或符合水准路线测量。地表下沉量测应在开挖工作面前方H0+h（隧道埋置深度+隧道高度）处开始，直至衬砌结构封闭，下沉基本停止时为止。量测频率应与拱顶下沉和净空变化的量测频率相同,初始读数应在开挖后12小时内完成。6、拱顶下沉及净空变化量测拱顶下沉的量测目的是：监视隧道拱顶的绝对下沉量，掌握断面的变行动态，判断支护结构的稳定性。净空变化量测的目的是：根据收敛位移量、收敛速度、断面的变形形态，判断围岩的稳定性、支护的设计（施工）是否妥当，确定衬砌的浇注时间。（1）测点布置拱下沉测点和净空变化测点应布置在同一里程断面上。断面间距按表3-4布置。表3-4 必测项目量测

25、断面间距围岩级别断面间距（m）51010303050注明： 洞口及浅埋地段断面间距取小值； 各选测项目量测断面的数量，宜在每级围岩内选有代表性的12个； 软岩隧道的观测断面适当加密。隧道拱顶下沉和净空变化的量测断面间距：级围岩不得大于10m，级围岩不得大于5m。测点应根据施工情况进行合理布置，并能反映围岩、支护稳定状态，以指导施工。水平相对净空变化量测线的布置应根据施工方法、地质条件、量测断面所在位置、隧道埋置深度等条件确定。拱顶下沉测点原则上布置在拱顶轴线附近，当跨度较大或拱部采用采用分部开挖时，应在拱部增设测点。当采用台阶开挖方式时: 净空变化量测在拱腰和边墙部位各设一条水平测线，拱顶下沉

26、测点设在拱顶轴线附近, 见下图：拱顶下沉及净空变化量测点可购买专用的埋设元件；也可自制：采用22钢筋，长30cm，端部用8钢筋焊接一个大小约为边长5cm的等边三角形，用于挂尺。隧道开挖后按要求布点，用电锺或风钻钻眼，深约40cm，然后将22钢筋插入孔内，并用砂浆填充。布点时拱顶钢筋应垂直于水平面，三角形面与隧道走向一致，侧壁钢筋应垂直于隧道中线，三角形面与水平面平行，钢筋头外露2cm左右。埋设后应采取保护措施（如用塑料袋包裹，以防喷浆时沾上水泥浆而引起量测误差）并做上醒目标识。（2）仪器配备 通常情况下，拱项下沉采用精密水准仪和钢挂尺测量，净空变化采用收敛计测量。收敛计的产品有许多，目前，施工

27、过程中用得较多的是数显收敛计,其长度根据需要有15m、20m、30m、40m、50m等多种，测量精度可达0.06mm。钢尺上每隔20mm有一定位孔，螺旋千分尺最小读数0.01mm，测距钢尺读数螺旋千分尺读数。根据设计要求选用50m的收敛计。 数显收敛计外观数显收敛计工作原理使用时，将收敛计两端挂钩挂于测点环上，调整钢尺长度，使钢尺大致拉紧，然后将尺孔销插入钢尺上相应的孔位中，并用尺卡将钢尺紧贴联尺架，防止钢尺与尺孔销脱离；钢尺联接好后，旋进千分尺，使钢尺张力增加，当张力窗口中读数达到规定值时，即进行读数。读数完比，退回千分尺，使钢尺张力减小，然后再旋进千分尺，使钢尺张力增加，这样反复测量，读取

28、三次读数，填入记录表内。收敛计使用注意事项：使用前必须仔细阅读说明书，了解有关张力、温度改正等有关参数，使用时按说明书进行操作。要经常对钢尺进行保养，使其清洁，任何时候都应避免沿地面拖拉钢尺。钢尺回收时，应用清洁的软布擦拭钢尺和其他部位，去除表面的污物和水分。每年应将收敛计送回厂家或专门的机构进行维修或检定一次。3.3监控项目动态量测频率各项量测项目的量测频率应根据位移速度和量测断面距开挖面距离，分别按下表确定。两者取大值作为实施的量测频率。量测频率（按距开挖面距离）量测断面距开挖面距离（m）量测频率（01）b2次/d（12）b1次/d（25）b1次/23d5b1次/7d注：b隧道开挖宽度。量

29、测频率（按位移速度）位移速度（mm/d）量测频率52次/d151次/d0.511次/23d0.20.51次/3d0.21次/7d3.4量测流程监控量测流程图3.5技术要求1量测数据必须准确可靠。隧道开挖后其变形和应力变化较快，必须根据施工情况快速准确的进行量测，才能掌握围岩变化的第一手资料，从而为进一步的判断和监控提供准确的资料，高精度的仪器设备和高素质的专业技术人员是必要的保证。2数据处理和预测预报要快速准确。隧道监测的目的是为了保证隧道施工的安全，在隧道施工中根据已有量测信息，采用回归分析、灰色预测等方法，对围岩的进一步变形和应力发展情况做出预测预报，可以及时发现隧道施工中隐藏的不安全因素，从而能在有效的时间内采取加固措施以避免安全事故的发生。3监控必须及时有效、落到实处。隧道施工量测的目的是为了监控，在整个隧道施工监控量测中，监控最为关键，而且监控的难度也远远大于量测。目前国内对量测方面的研究较多，然而，真正根据量测信息对隧道施工安全进行监控，并进行有效反馈和动态设计、施工的很少。花费大量人力物力获得的监测数据和信息仅仅限于低水平的应用，起不到优化设计参数和施工方法的目的。究其原因，大多现场监测人员无法对大量的数据进行全面综合分析和应用。4、隧道监控量测数据采集、分析与应用4.1原则根据