监控量测方案.docx

新建西成铁路客运专线XCZQ-2标段隧道监控量测方案目 录一、编制范围、依据和目的11.1.编制范围11.2.编制依据11.3.编制目的1二、工程概况22.1工程简介22.2自然地理特征32.2.1地形地貌32.2.2地层岩性3三、监控量测组织机构及人员4四、监测控制网的布设要求5五、监测项目55.1隧道监测项目55.2监控量测 测点布置及观测方法75.2.1洞内观测75.2.2隧道水平收敛监测75.2.4隧道拱顶沉降监测105.2.5隧道锚杆拉力监测115.2.6隧道围岩压力监测135.2.7隧道钢筋应力监测13六、必测项目监测频率及注意事项146.1必测项目监测频率146.2监控量测工作注意事项15七、变形管理等级16八、监测反馈及信息化施工管理178.1监控量测数据记录格式（见附表）178.2监测数据分析178.3监测信息反馈程序198.4报告提交208.5监控量测技术要求和质量保证措施208.6紧急情况下的监测应急预案21九、监测点的保护措施23中铁十七局集团有限公司西成铁路客运专线四川段工程指挥部2新建西成铁路客运专线XCZQ-2标段隧道监控量测方案一、编制范围、依据和目的1.1.编制范围西成客专四川段XCZQ-2标段隧道起讫里程为:DK388+388DK399+125，全长10737m范围内的监控量测工作。1.2.编制依据(1)设计文件：新建铁路西安至成都客运专线四川段XCZQ-2标隧道施工设计图；(2)国家、铁路现行新建时速200250公里客运专线铁路设计暂行规定、铁路隧道监控量测技术规程、高速铁路隧道工程施工质量验收标准、高速铁路隧道工程施工技术指南；(3)标段性总体施工组织设计；(4)我单位的现场调研及调查资料,以及在以往施工中类似本工程的成功经验和资料。1.3.编制目的(1)确保施工安全及结构的长期稳定；(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)确定二次衬砌合理的施作时间；(4)隧道施工对周围环境的影响；(5)积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据。二、工程概况2.1工程简介本标段隧道共9座，其中单线隧道3座，双线隧道6座，共长6996m，单线隧道总长为984m，双线隧道总长为6012m。隧道位于广元剑门关区间。双线隧道线间距为4.6m，设计时速为250km/h，设计最大坡度为9.5，最小曲线半径为R=5500m；单线隧道设计时速120km/h，设计最大坡度为20，最小曲线半径R=800m。轨道采用采用型双块式无砟轨道，轨道结构高51.5cm。 隧道基本设计参数序号名称类型开始里程结束里程长度坡度最小曲线半径1横坡梁隧道双线DK388+388DK389+5731185655002杏树坡1#隧道单线LXDK2+346LXDK2+812431.9638003孙家湾隧道单线LXDK3+254LXDK3+37812413.14直线4杏树坡2#隧道单线LSDK2+314LSDK2+735428.20208005柏树梁隧道双线DK393+554DK393+982428370006李家梁隧道双线DK394+237DK395+27710409.570007范家湾隧道双线DK395+400DK395+6852859.570008华家梁隧道双线DK395+841DK397+41015699.570009张家沟隧道双线DK397+620DK399+1251505.439.570002.2自然地理特征2.2.1地形地貌隧区属低山剥蚀地貌，丘槽相间，地形波状起伏。隧区地表上主要为粉质黏土，下伏基岩为泥岩夹砂岩,岩层产状较平缓，沿线均有便道通行,交通便利。2.2.2地层岩性隧道范围内覆第四系全新统坡残积Q4dl+el粉质黏土,坡残积层(Q4dl+el)粉质黏土；下伏基岩为泥岩夹砂岩。1、粉质黏土：褐黄及灰黄色，硬塑状，局部软塑,土质较纯。2、泥岩夹砂岩：泥岩为紫红色，泥质结构，泥质胶结，岩质较软，易风化剥落；砂岩多为石英砂岩，浅灰，紫红色，中细粒结构，泥质胶结，中厚-厚层状，质稍硬。2.2.3水文地质隧区地表水主要为雨季坡面及沟槽暂时性水流。地下水主要为基岩裂隙水。基岩为泥岩夹砂岩，产状平缓，节理发育，但连通性较差，地下水含量微弱。由于隧道穿越山体周围切割较深，地下水位埋深较深。三、监控量测组织机构及人员本段隧道监控量测工作总体由指挥部技术负责人负责，下设精测队具体负责实施，指挥所技术负责人管理监督各自管段监控量测工作的实施。下设隧道施工监控量测组，指挥所技术负责人管理，具体由监控量测小组负责现场操作和资料整理与分析,监控量测小组由隧道工程师任组长，其他人员由各指挥所抽调测量队人员组建。本标段预计成立三个监控量测小组：第一小组由由朱泽华任组长，负责张家沟隧道和华家梁隧道；第二小组由吕光治任组长，负责李家梁隧道、柏树梁隧道和范家湾隧道；第三小组由张晓伟任组长，负责横坡梁隧道、杏树坡1号隧道、杏树坡2号隧道和孙家湾隧道。1）人员配备:每个隧道配1名隧道工程师,1名测量工程师,2名监测员。2）责任分工总体负责：曹海林精测队技术负责人：杨正伟监督实施：指挥所技术负责人：王俊、朱泽华、张福月数据分析：隧道工程师：张晓伟、吕光治、朱泽华数据整理：测量工程师：肖海龙现场监控量测：监控量测小组监控量测小组在隧道开工前按照施工规范及设计文件在隧道内外进行布点，严格按要求频率量测监控，收集量测数据，由测量工程师进行数据整理，上报隧道工程师进行数据分析、总结，并把分析结果上报精测队技术负责人。正常情况7天一汇报。如发现围岩变形超过正常范围，要立即向精测队技术负责人和项目总工报告，同时向业主、设计及监理单位报告。四、监测控制网的布设要求隧道施工过程中的监控量测，是信息化施工的一个重要手段，通过施工现场的监控量测，为判断围岩稳定性，支护、衬砌可靠性，二次衬砌合理施作时间，以及修改施工方法、调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据，指导日常施工管理，确保施工安全和质量。监控量测主要包括围岩及支护状态观察、拱顶下沉、水平收敛、支护结构的应力状态量测、观察等监测项目。控制网布设按高速铁路工程测量规范(以下简称规范)相关规定进行,高程控制网为精密水准网。严格按二等水准观测技术要求作业,平差后精度比较容易满足规范要求。隧道内水准观测从附近设计院给出水准点引出，采用绝对高程计算出初始值和变化量，地表沉降如果引测水准点困难则采用相对高程来监测。五、监测项目5.1隧道监测项目表5-1隧道监控项目测量表 必测项目序号监测项目测量仪器备注1洞内、外观察现场观察、数码相机、地质罗盘2拱顶下沉精密水准仪、铟钢尺、钢挂尺或全站仪3净空变化收敛计、全站仪（非接触量测）选测项目1围岩压力压力盒2钢架内力钢筋计3喷混凝土内力混凝土应变计4二次衬砌内力混凝土应变计，钢筋计5初衬支护与二次衬砌间接触压力压力盒6锚杆轴力钢筋计7围岩内部位移多点位移计8隧底隆起水准仪、铟瓦尺或全站仪9爆破振动振动传感器、记录仪10空隙水压力水压计11水量三角堰，流量计12纵向位移多点位移计、全站仪注：备注内打为各隧道选测项目5.2监控量测 测点布置及观测方法5.2.1洞内观测方法及工具：目测，数码相机、地质罗盘等辅助工具。洞内观察：洞内观察分为开挖工作面观察和已施工地段观察。（1）开挖工作面观察在每次开挖后进行，观察内容包括：围岩岩质种类和分部状态，结构面位置的状态；岩石的颜色、成分、结构、构造；节理性质、组数、间距、规模、节理裂隙的发育程度和方向性，结构面状态特征，充填物的类型和产状；断层的性质、产状、破碎带宽度、特征等；地下水类型、涌水量大小、涌水位置、涌水压力、湿度等；开挖工作面的稳定状态、有无剥落现象。观察中发现围岩条件恶化时，应立即采取相应处理措施。观察后应及时绘制开挖工作面地质素描图，同时进行数码成像，填写开挖工作面地质状况记录表（附表A）并与勘察资料进行对比。（2）对已施工地段的观察每天至少应进行一次，并做好记录。主要观察：喷射混凝土是否发生剪切破坏；有无锚杆脱落或垫板陷入围岩内部的现象；钢拱架有无被压屈、压弯现象；是否有底鼓现象。观察中发现围岩条件恶化时，应立即采取相应处理措施；观察后及时绘制开挖工作面地质素描图、数码照相，填写开挖工作面观察表（见附表A)，并与设计地质资料进行对比。5.2.2隧道水平收敛监测（1）监测目的净空变化量测以水平相对净空变化值的量测为主，水平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。主要为监测隧道从开挖仰拱到开挖改造间的侧向变形情况。（2）监测仪器全站仪徕卡TCA1201 仪器精度 ：角度1 距离1mm+1ppm（3）监测实施测点埋设净空变化测点布置在同一断面上，监控量测断面按表5.2的要求布置。净空变化量观测线数参照表5.1。测点埋设参照图5.2布置。净空变化观测测线数量表5.1 地段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CD或CRD法上部、，每分部一条水平测线，两条斜测线、其余分部一条水平测线必测项目监测断面间距5.2围岩级别断面间距（m）VVI5IV10III50 100量测及计算量测点的安设应能保证在开挖后12小时内取得起始读数，最迟不超过24小时，且在下一循环开挖前必须完成。测点用冲击钻钻孔，孔深应根据要求而定（以保证埋设测标能够深入稳固正确测出数据）。测标用5cm5cm角钢焊接到16的螺纹钢上钻机打孔埋设，周围用湿毛巾处理干净，之后在四周用大量锚固剂或强力胶加固牢靠，测点采用膜片式回复反器作为测点标靶，标靶附在预埋件上。具体位置如图5.1图 5.1 5.2水平净空收敛观测点布置图5.2.4隧道拱顶沉降监测（1）监测目的主要为了解隧道拱顶部位受上方周边车流路况、重载施工等对土体扰动、卸载作用下的沉降变化、以及单侧扩挖后可能引起的结构失稳、重力作用下的拱顶沉降，还有可能引起路面上方地表沉降，并根据监测成果及时反馈信息指导施工。（2）测量仪器全站仪徕卡TCA1201 仪器精度 ：角度1，距离1mm+1ppm（3）测量实施沉降测点埋设量测点的安设应能保证在开挖后12小时内取得起始读数，最迟不超过24小时，且在下一循环开挖前必须完成沉降点埋设。沉降测点在隧道拱顶轴线处设1带反射片的测标，为了保证精度在左右各增加一个测点，即埋设三个测点。测点用冲击钻钻孔，孔深应根据要求而定（以保证埋设测标能够深入稳固正确测出数据）。测标用5cm5cm角钢焊接到16的螺纹钢上钻机打孔埋设，周围用湿毛巾处理干净，之后在四周用大量锚固剂或强力胶加固牢靠。测点采用膜片式回复反器作为测点标靶，标靶附在预埋件上。具体位置如图5.1测量方法用全站仪使用自由设站，通过对比不同时刻的三维坐标【x（t）、y（t）、z（t）】，获得该测点在该时段的三维位移变化量，首次观测时，对测点进行连续三次观测三次高程之差小于1.0mm取其平均值作为初始读数。在三维位移矢量监控量测时定期与隧道外监控量测基准进行联测以保证测量精度。拱顶下沉观测点布置图5.2.5隧道锚杆拉力监测（1）监测目的 支护结构中锚杆的受力在一定程度上反映了作用在支护结构上的土压力大小。对锚杆受力进行原位监测，通过对数据进行研究、分析，可以了解土压力的大小和分布规律，这对于优化隧道支护结构设计具有重要的实际意义。对锚杆在张拉锁定及工作过程中的实际受力情况进行全程监测。（2）监测仪器各类电测锚杆、锚杆测力计及拉拔器（3）监测实施测点埋设锚杆杆体采用22mm钢筋，用M30早强砂浆作为锚固剂，锚杆垫背采用150*150*6mmA3板钢，M16螺母标件，每10m一个断面，每断面至少3根锚杆。锚孔位置，方向，直径要严格控制，锚孔钻完后要用气清孔，并将锚杆边缘转边送入锚孔，检查锚孔是否平直畅通，不合格者应重新钻孔。观测方法在合格的锚孔中插入装好锚头、防弊气连接套（与水平线倾角超过45选做）锚杆，安装止浆塞、垫板、螺母。注浆前应注意锚孔中的气体排出。注浆时应确保浆液注满孔体，水灰比控制在1.45-1.5：1，注浆压力控制在0.3-0.8MPa。止浆塞采用可记忆止浆塞，把注浆过程中的相关参数如注浆孔口压力，注浆量，主讲日期等存储起来。在施工结束后可随时采用数据采集仪采集数据，以此判断注浆是否达到要求，锚杆长度测量采用在锚杆杆体中预留通道，在注浆完毕后用机械法测量已锚固注浆锚杆的长度。在安装锚杆垫背时应确保垫背与锚杆垂直，并与初喷混凝土面密贴紧压。D25中空注浆锚杆技术参数项目参数项目参数外径25mm锚杆体延伸率10壁厚5mm注浆空口压力0.3-0.8MPa长度（L）3000/3500/4000等锚孔直径42mm长度误差0.25理论注浆量0.0015*LmL为锚杆长度螺旋方向左旋锚杆体抗拉力150KN锚杆抗拔力70KN5.2.6隧道围岩压力监测（1）监测目的了解隧道周边土层沉降给衬砌结构带来的侧向压力。（2）监测仪器土压计，频率接收仪。仪器型号XW96-3。（3）监测实施测点埋设隧道围岩压力测点在初衬做好前，把土压力盒预埋进去，按下图布设，同时考虑到引线长度，下装时应注意埋设方法，以防引线埋入。观测方法：使用频率接收仪测出频率值，再根据出厂联系单上有效公式计算出实际所受压力值。5.2.7隧道钢筋应力监测（1）监测目的了解施工过程中衬砌结构的结构内力情况。（2）监测仪器钢弦式钢筋计及VW-1型频率接收仪。精度：0.01kN。（3）监测实施测点埋设隧道内初衬的钢筋网内布设4个测点。纵向间距5米一对。区间内测点不少于1处。测点布设时在钢结构应测部位截去一部分钢筋，把钢弦式钢筋计再焊接在原部位，代替截去的一部分。数据计算每次所测得的频率可根据钢筋轴力计的频率-轴力标定曲线来直接换算出相应的轴力值。数据分析与处理计算：P=K(fi2-fo2) P:被测钢筋计所受的力（KN） K:钢筋计的灵敏系数（KN/HZ2） fo:钢筋计的初始频率值 fi:钢筋计工作频率值六、必测项目监测频率及注意事项6.1必测项目监测频率按距开挖面距离确定的监控量测频率监测断面距开挖面距离量测频率（01）B2次/d（12）B1次/d（25）B1次/23d5B1次/7d注：B-隧道最大开挖宽度。按位移速度确定监测频率位移速度（mm/d）量测频率52次/d151次/d0.511次/23dX0) S=-A1- e-B(x-x0)+U0 (XX0) S=A(1-e-BX) (X0)式中A,B-回归参数; X-距开挖面的距离； S距开挖面X处的地表沉降； X0，0拐点X0处的沉降值0 2绘制主要监测项目历时曲线图，对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。3. 根据量测成果对围岩稳定性进行综合判别： （1）、实测最大位移值或回归推算总相对位移值均应小于表7-1所列数值，并按表7-2变形管理等级指导施工。 （2）、当隧道水平位移收敛速度为0.1-0.2mm/天，拱顶下沉位移速度为0.1mm/天时，可以认为围岩已基本稳定。 （3）、当位移在时间曲线出现反弯点，即位移出现反常的急骤增加现象，表面围岩和支护已呈不稳定状态，应及时加强支护必要时应停止掘进，采取必要的安全措施。4.二次衬砌施作时间应满足下列要求时进行 埋深段（或硬质岩段）二次衬砌模筑施工应在初期支护变形基本稳定，并具备下列条件时施作： （1）、隧道周边位移速率有明显下降并趋于缓和； （2）、水平收敛（拱脚附近7d平均值）小于0.2mm/d，拱顶下沉速度小于0.15mm/d；（3）、施作二次衬砌前的累计位移值已达极限相对位移值的80以上；（4）、对浅埋、软弱围岩等特殊地段,应现场具体情况确定二次衬砌施工时间。8.3监测信息反馈程序8.4报告提交施工过程中应进行监控量测数据的实时分析和阶段分析（1）实时分析：每天根据监控量测数据及时进行分析，发现安全隐患应分析原因并提交异常报告；（2）阶段分析：按周、月进行阶段分析，总结监控量测数据的变化规律，对施工情况进行评价，提交阶段分析报告，指导后续施工。观测的数据记录在专用的表格上，原始记录表格存档以供需要时查用，所有数据均输入计算机。监控量测负责人负责每天出监测日报，每周周日出监测周报，每月月末出监测月报，必要时出专门分析简报。监测月报表提交给监理。监控量测负责人参加工程现场会，汇报最近一段时期的监测情况，分析数据变化的趋势。8.5监控量测技术要求和质量保证措施1监控量测质量保证措施（1）提供有关切实可靠的数据记录；（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中；（3）量测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性；（4）量测仪器采用专人使用、专人保养、专人检校的管理；（5）量测设备、元器件等在使用前均应经过检校，合格后方可使用；（6）各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的实施细则；（7）量测数据均要经现场检查，室内两级复核后方可上报；（8）量测数据的存储、计算、管理均采用计算机系统进行；（9）各量测项目从设备的管理、使用及资料的整理均设专人负责。2监控量测安全文明保证措施监测工作是一个系统工程，因此在监测布点施工及测试时应将“安全监测、文明监测”摆在首位，切实协调好各方关系，一切按相应规定及操作规程办事。具体地，主要有以下几个方面：（1）测点埋设前办理所需的各种手续，按规程进行布点施工；（2）布设观测孔时先做好管线探测，以免钻孔时破坏管线；（3）测点布置事先与施工单位沟通，特殊场地测点布置在征得业主同意后，请上级主管单位进行协调解决；（4）在测点布设及监测时爱护周边环境（包括花草树木及其他）；（5）路上车流量大，车速快，布点及测试时必须穿防护衣、加设防护桶，保证测试人员人身安全；（5）在监测工作的生产及生活活动中，加强对监测组人员的文明行为教育，做到管理程序化，作业标准化；（6）科学、合理地组织监测工作，加强现场监测管理，减少对周围环境的影响。8.6紧急情况下的监测应急预案当龙烟区间隧道出现紧急情况和监测数据超过预警值时，或有下列情形之一的：（1）地面沉降速率及累计沉降值超过监测控制标准；（2）区间隧道水平收敛超过监测控制标准；（3）隧道结构变形监测超过监测控制标准；（4）受影响范围内房屋及构筑物相对倾斜值及倾斜变化速率超过监测标准；（5）其他监测项目中有超过报警值标准的；（6）其他工程突发情况。根据工程情况，现场监测人员应采取如下应急措施：增加监测项目；增加危险位置周边测点；增加危险位置周边测点的监测频率；增加监测人员和仪器设备；建立紧急状态下监测工作制度和信息传递机制；紧急状态下监测工程师必须驻现场并监督管理监测工作；对工程提出合理有效的的建议等，并在监理批准的情况下立即实施；施工单位应积极配合各项监测工作，并根据监测结果进行信息化施工。当该区间隧道拱顶沉降出现紧急情况或监测数据超过预警值时：（1）增加危险位置周边地表沉降测点；（2）增加危险位置周边拱顶沉降测点；（3）增加危险位置周边测点的监测频率；（4）监测工程师进驻现场并监督管理监测工作。（5）及时上报反馈监测结果。当该区间隧道水平收敛出现紧急情况