厂外铁路权莆隧道监控量测方案.docx

中石油云南石化铁路专用线项目 权莆隧道监控量测方案中石油云南石化铁路专用线项目厂外铁路权莆隧道监控量测方案P9511-9300-0401-ZTEJ-CMS-0002版本编制日期编制人施工单位审核施工单位批准（加盖单位公章）总承包单位审定总承包单位批准（加盖单位公章）目 录1 工程概况32 监控量测的目的33 编制依据44 监控量测项目及布置原则44.1 监控量测项目44.2 监控量测计划75 监控量测作业85.1 监控量测内容85.2 监控量测的频率85.3 监控量测基准点及管理等级96 监控量测资料的整理与反馈106.1 现场数据记录106.2 数据分析及误差处理106.3 资料的反馈127 监控量测预警管理标准及处理137.1 现场监控量测管理标准137.2 风险预警的响应、处理138 监控量测组织管理149 工程安全性评价及应对措施1510 监控量测质量保证措施15附表1 开挖工作面地质状况记录表17附表2 拱顶下沉量测记录表18附表3 隧道水平收敛量测记录表19附表4 监控量测标识牌2020 / 20权莆隧道监控量测方案1 工程概况权莆隧道位于麒麟场厂区铁路装卸场区间，进口里程为ZDK0+260，出口里程为ZDK1+960，全长1700m，隧道设置一斜井，斜井同正线交点里程为ZDK1+140，井身长度为180m，设计坡度为11%。本隧道为单线有砟隧道，内设牵引，设计行车速度为60km/h。权莆隧道设计进口170m为明洞，围岩均为V级围岩，隧道最大埋深约30m，平均埋深约在15m，洞身开挖高度为9.16m，宽度为7.8m。权莆隧道出口段洞身于ZDK1+625ZDK1+665段下穿县草公路，隧道拱顶埋深约20m；另外于ZDK1+687.5下穿昆钢输矿管道及ZDK1+693下穿西南油气管道。为确保施工安全，在该段施工前必须对原地面进行提前监控，施工过程中洞内监控断面必须与原地面监控里程一致，并加强监控量测措施。隧道地层主要为第四系全新统冲洪积粉质黏土、坡残积粉质黏土；下伏基岩为侏罗系下统禄丰组小海口段、甸基段泥岩，全风化带，强风化带，表面剥蚀严重。地质构造简单，为平地哨向斜南西翼。水文地质条件简单，地表水主要为水库水和池塘水，地下水主要为第四系松散土层孔隙潜水及基岩风化裂隙水，且地下水无侵蚀作用。隧道正常涌水量为510 m/d,最大涌水量为1020 m/d。权莆隧道无不良地质，特殊岩土为人工填土。2 监控量测的目的监控量测是喷锚构筑法修建隧道施工工序中不可缺少的内容，是现场监控量测是隧道施工管理的重要组成部分，它不仅监测各施工阶段围岩和支护动态，确保施工安全，而且通过现场监测获得围岩动态的信息（数据），为修正和确定初期支护参数，混凝土衬砌支护时间提供信息依据，为完善隧道工程设计与指导施工提供可靠的足够的数据。通过量测，应达到以下目的：确保施工安全及结构的长期稳定性；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；确定二次衬砌施作时间；监控工程对周围环境影响；积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据。3 编制依据1、铁路隧道监控量测技术规程（TB10121-2007）；2、工程测量规范（GB50026-2007）；3、铁路隧道工程施工技术指南；4、公司下达监控量测管理办法和相关设计及规范要求；5、权莆隧道监控量测设计图。4 监控量测项目及布置原则4.1 监控量测项目监控量测可分为必测项目及选测项目。必测项目是隧道工程必须进行的日常监控量测项目；选测项目是为满足隧道设计与施工的特殊要求，根据围岩性质、隧道埋置深度、开挖方式等条件确定进行的监控量测项目。(1)必测项目应包括下表4-1所列项目：表4-1 监控量测必测项目序 号监控量测项目常用测量仪器备 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、钢挂尺及全站仪3净空变化收敛计、全站仪4地表沉降水准仪、钢挂尺及全站仪隧道浅埋段拱顶下沉拱顶下沉采用水平仪、水准尺测量。于隧道洞口地形稳固处设一水准基点量测拱顶下沉位移情况。拱顶下沉测点与周边位移测点布置在一个断面内，如洞内监控量测点位图4-2中标注拱顶为拱顶下沉测点。拱顶下沉量测初读数在开挖后12h内读取，最迟不超过24h，而且在下一循环开挖前，必须完成初期变形值的读数。净空变化净空变化量测采用全站仪、收敛仪量测隧道断面净空收敛情况。量测点位布置如下图所示：图4-2 洞内监控量测点位布置图（单位：m）地表下沉地表下沉观测点按普通水准点基点埋设。并在预计破裂面以外34倍洞径处设水准基点，作为各观测点高程测量的基准，从而计算出各种观测点的下沉量。地表下沉桩的布置宽度如图4-3所示。图4-3 原地面监控量测点位布置图洞内、外沉降观测断面根据隧道设计要求并结合现场实际布置，间距在35m。施工过程中根据监测情况适当加密。(2)选测项目应包括下表4-4所列项目：表4-4 选测项目序 号监控量测项目常用测量仪器1围岩压力现场观察、数码相机、罗盘仪2钢架内力水准仪、钢挂尺及全站仪3喷混泥土内力收敛计、全站仪4二次衬砌内力水准仪、钢挂尺及全站仪5 初期支护与二次衬砌间接触压力现场观察、数码相机、罗盘仪6锚杆轴力水准仪、钢挂尺及全站仪7围岩内部位移收敛计、全站仪8隧底隆起水准仪、钢挂尺及全站仪9爆破振动现场观察、数码相机、罗盘仪10孔隙水压力水准仪、钢挂尺及全站仪11水 量收敛计、全站仪12纵向位移水准仪、钢挂尺及全站仪(3)隧道开挖后应及时进行地质素描及数码成像。(4)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。(5)对围岩为土砂质时可对围岩内部位移、锚杆轴力、初期支护内力、锚杆拉拨实验等进行量测。(6)对地下水发育断层破碎带等地质构造带可进行水量、孔隙水压力等进行量测。(7)对隧道附近存在隧道施工爆破影响的构筑物时，可进行爆破振动监控量测。4.2 监控量测计划应根据隧道地形地质条件，支护类型和参数，开挖方式及特殊地段，并依据铁路隧道监控量测技术规程进行。监控量测流程应根据图4-5所示进行：图4-5 监控量测流程图5 监控量测作业5.1 监控量测内容监控量测可分为洞内、外观测两部分：(1)洞内观察：开挖工作面观察应在每次开挖后进行一次，观察后填写工作面状态的围岩级别判定卡。当地质情况基本无变化时，可每天一次；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应每天至少进行一次，观察内容包括喷射混泥土、锚杆、钢架状况。洞内净空变形量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。权莆隧道暗洞内设计均为级围岩，按设计要求，断面间距布设为510m/个。洞内净空量测及拱顶沉降应在每次开挖后尽早进行，初读数读取时间应在12小时以内，最迟不能超过24小时，且在下一循环开挖前必须将初始读书读取。(2)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；对浅埋地段原地面的观察。洞外观察应在施工前就进行，权莆隧道于ZDK1+625ZDK1+665段、ZDK1+687.5ZDK1+693段应在该段落施工前专门的原地面监控，并加强原地面的监控，观测点位布置断面同隧道断面在同一里程，点位布置具体如图4-3原地面监控量测点位布置图所示。5.2 监控量测的频率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确定，原则上采用较高的频率值，出现异常情况或不良地质时增大频率。表5-1 按距开挖面距离确定的量测频率测点距开挖面的距离(m)监控量测频率(01)B2次/d(12)B1次/d(25)B1次/23d5B1次/7d表5-2 按位移速度确定的量测频率位移速度（mm/d）监控量测频率52次/d151次/d0.511次/23d0.20.51次/3d0.21次/7d开挖面地质素描、支护状态的记录工作应每施工循环一次，必要时加大频率。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。5.3 监控量测基准点及管理等级监控量测控制基准点应根据地质条件、隧道施工安全性、隧道结构的长期稳定性一级周围建（构）筑物特点和重要性等因素制定，包括隧道内位移、地表沉降、爆破振动等。（1）基准控制点位移标准表5-3 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%U090%U0100%U0注：B为开挖宽度，U0为极限相对位移值（2）基准控制点位移管理等级表5-4 位移管理等级管理等级管理位移施工状态UoUn/3可正常施工（Un/3）Uo (2Un/3)应加强支护Uo2Un/3暂停施工，应采取特殊措施注：Uo实测位移值；Un根据与掌子面距离得出的允许位移值。地表沉降控制基准点根据地层稳定性、周围建（构）筑物的安全要求分别确定，取最小值。6 监控量测资料的整理与反馈6.1 现场数据记录掌子面地质状况表、周边收敛、拱顶下沉测试数据按铁路隧道监控量测技术规程附表1 开挖工作面地质状况记录表、附表2 拱顶下沉量测记录表、附表3 隧道水平收敛量测记录表格式记录。6.2 数据分析及误差处理1、绘制位移时间关系曲线，根据曲线形态判断围岩的稳定情况。当位移时间关系曲线趋于平缓时(如图6-1)，变形速率不断下降，表明围岩趋于稳定，支护是安全的，应进行数据处理或回归分析，推算最终位移掌握位移变化规律。当位移曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时应密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。图6-1 位移时间关系曲线图 现场监控量测数据误差会影响对围岩和支糊系统的安全评判，工作中应对误差进行科学分析，减小系统误差，剔除偶然误差，避免人为错误。具体方法如下：1）减小系统误差的方法根据监控量测精度要求选择稳定性好、耐久性好的仪器。如果监控量测仪器产生的系统误差不能满足监控量测精度要求，根据系统误差产生的原因进行修正。2）控制偶然误差的方法引起偶然误差的原因很多，如电源电压波动、仪表末位读数估读不准、环境因素干扰等。因此，对不同的监控量测项目，应具体分析产生偶然误差的原因，并通过加强管理，提高操作人员的技术水平来控制偶然误差。偶然误差一般服从正态分析，在数据处理过程中，应进行数据统计检验。3）避免人为误差的方法由于测试人员的工作过失所引起的误差，如读错仪表刻度、测点与测读数据混淆、记录错误等，都应避免。避免人为误差的措施主要有加强监控量测管理，规范监控量测工作，提高人员素质。(2) 回归分析由于量测的偶然误差所造成的离散性，绘制的散点图是上下波动和不规则的， 因此必须对量测采集的数据进行数字处理-回归分析，采用最小二乘法拟合数据获得合理的典型曲线，并以相应的数字公式进行描述。如下图6-2所示：图6-2 回归分析图采用回归分析时，测试数据散点分布规律，选用下列之一函数关系：对数函数，如：u=alg(1+t)u=a+b/lg(1+t)指数函数，如：u=ae-b/tu=a(1-e-bt)双曲函数，如：u=t/a+btu=a1-1/(1+bt)2其中：a、b回归常数t初读数后的时间(d)u位移值(mm)6.3 资料的反馈（1）位移及支护的稳定性应根据开挖工作面的状态、净空水平收敛值及拱顶下沉量的大小和速率综合判断后，及时反馈与设计和施工中，根据水平相对净空变化值进行判断时，应符合现行铁路隧道监控量测技术规程的有关规定，并结合隧道跨度修正考虑。（2）设计单位可根据施工单位所提供的监控量测数据反分析求算初始应力、岩体似弹模、塑性区范围、作用在二次衬砌上的荷载及岩体流变参数等，为动态设计提供信息和资料。（3）测量过程中如发现异常现象或与设计不符时，应及时提出，以便修改支护参数。（4）根据量测结果及铁路隧道监控量测技术规程的有关规定，可按表5-4位移管理等级指导施工。7 监控量测预警管理标准及处理7.1 现场监控量测管理标准针对不同的风险源及风险等级，建立不同的风险评估体系，提供预警建议，并开展监控信息的汇总整理、反馈及现场及控制指导等工作。根据现场巡视信息及检测数据及时地分析，综合评定，必要时发送预警信息，同时加密观测频率及加大巡视力度。现场检测成果按黄色、橙色和红色预警进行管理和控制。具体内容见表7-1表7-1 三级预警机制判定表预警级别措施预警状态描述黄色预警增加检测频率“双控”指标（变化量、变化速率）均超过监控量测控制值（极限值）的70%时，或双控指标之一超过监控量测控制值的85%时橙色预警加强支护“双控”指标均超过监控量测控制值的85%时，或双控指标之一超过监控量测控制值时红色预警暂停施工“双控”指标均超过监控量测控制值，或实测变化速率急剧增长时7.2 风险预警的响应、处理（1）施工过程中当判断可能出现预警状态时，在上报信息资料的同时，应及时组织分析，加强监测、巡视，进行先期风险控制。（2）当监控量测组综合判定预警等级后，各相关监控实施及管理单位根据不同的综合预警级别分别组织不同级别的领导响应。黄色综合预警：发出黄色综合预警时，应及时报告副经理和总工，检测小组和施工单位应加强监测频率，加强对地表和建筑物沉降动态的观察，尤其应加强对预警点附近的检查和处理。项目部加强组织分析，项目技术负责人主持并组织风险处理。橙色综合预警：发出橙色综合预警时，应立即报告副经理和总工，除应继续加强上诉检查、观察、检查和处理外，应根据预警状态的特点，进一步完善针对该状态的预警方案，同时制定应对施工方案，对开挖进度、支护参数、工艺方法等做检查和完善，在获得设计和建设单位同意后执行。红色综合预警：发出红色综合预警时，应立即报告总工和项目经理，并立即向项目领导报警外，还应立即采取补强措施，并经设计、施工、监理和建设单位分析和认定后，改变施工程序或设计参数，必要时应立即停止开挖，进行施工处理。项目部组织专家论证，启动应急预案。8 监控量测组织管理项目部成立监控量测工作管理领导小组，由项目部领导担任组长，隧道施工现场监控量测成立专门量测小组，由熟悉监控量测工作的技术人员承担量测任务。量测小组成员要求相对固定，以确保监控量测工作的连续性。（1）现场监控量测工作包括以下内容量测组负责测点埋设、日常量测、数据处理和仪器保养维修工作。对量测资料应认真检查、审核和计算，每次量测结束后，应在二小时内进行资料整理工作，并及时将量测信息反馈于施工和设计；及时向施工负责人汇报围岩及支护的稳定状态，定期提出围岩稳定性和支护可靠性的书面报告；现场监控量测按量测计划认真组织实施，并与其它施工环节紧密配合，不得中断工作；各预埋测点牢固可靠，易于识别并妥善保护，不得任意撤换和遭到破坏。（2）量测资料包括下列内容：现场监控量测计划；实际测点布置图；围岩和支护的位移时间曲线图、空间关系曲线图以及量测记录汇总表；经量测变更设计和改变施工方法地段的信息反馈记录；现场监测量测说明。9 工程安全性评价及应对措施根据监控量测数据分析结果，对工程安全性进行评价，并提出相应工程对策建议，以此作为施工变更的重要数据，做到信息化设计与施工。根据位移管理等级，将工程安全性评价相应分为三级进行，并采取相应的应对措施，具体位移管理等级机应对措施见表5-4。根据讲课量测结果所反应的不同情况及其对应的工程管理等级，可采取加强超前支护、喷混泥土稳定开挖面、调整施工方法、调整初期支护强度和刚度并及时支护、降低爆破振动影响、位移与支护结构间回填注浆等应对措施，确保施工的顺利进行。10 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本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。7、监控量测标识牌见附表4。附表1 开挖工作面地质状况记录表编 号： 隧道开挖工作面里程埋深地层岩性围岩类别设计饱和极限抗压强度Rb（MPa）极硬岩硬岩较软岩软岩极