一项目部隧道量测方案.doc

中铁十五局石长铁路增建第二线站前2标 隧道监控量测施工方案石长铁路增建第二线站前2标工程隧道风险评估及对策中铁十五局集团有限公司石长铁路增建第二线站前2标工程指挥部二一年十月18目 录1、编制依据12、隧道监控量测的目的及要求13、适用范围24量测工艺流程24.1施工程序24.2.监控测布点及项目24.3量测要求54.4、量测方法64.4.1洞内外观察64.4.2 拱顶下沉、水平收敛量测74.4.3浅埋地段地表沉降量测74.4.4、既有线监控量测观测84.5、量测频率及数据处理94.5.1量测频率、量测断面间距、位移控制基准94.5.2量测数据的处理与应用105、监控量测数据分析及信息反馈125.1、监控量测数据分析处理125.2、监控量测信息反馈及工程对策136.劳动组织166.1量测人员配备166.2机具配置167、控量测质量及安全保证措施167.1质量保证措施167.2 安全监测预报177.3安全监测反馈17隧道工程监控量测实施方案1、编制依据1.1、铁路隧道监控量测技术规程TB10201-2007 1.2、铁路隧道工程施工技术指南（TZ204-2008）1.3、锚杆喷射混凝土支护技术规范GB50086-20011.4、隧道参考图监控量测设计图2、隧道监控量测的目的及要求监控量测是隧道施工管理的重要组成部分。通过现场监控量测了解围岩、支护变形情况，以便及时调整和修正支护参数，保证围岩稳定和施工安全；提供判断围岩和支护系统基本稳定的依据，确定二次砼衬砌施作时间；依据量测资料采取相应措施，在保证施工安全的前提下加快施工进度；积累量测数据资料，提高施工技术水平。监控量测工作必须紧接开挖、支护作业，应按设计要求进行布点和监测，并根据现场施工情况及时调整量测项目和内容。量测数据应及时分析处理，并将结果反馈到施工过程中。监控量测应纳入施工工序，并贯穿施工的全过程，为施工管理及时提供以下信息：(1) 围岩稳定性、支护结构承载能力和安全信息。(2) 二次衬砌合理的施作时间。(3) 为施工中调整围岩级别、完善设计方案及参数、优化施工方案及施工工艺提供依据.施工现场应成立专门的监控量测小组，责任落实到人，并建立相应的质量保证体系，确保监控量测工作的有效实施，监测资料完整清晰。监控量测组负责测点的埋设、日常测量、数据处理和仪器保养维修及送检等工作，并及时将监控量测信息反馈于施工和设计。为信息化设计与指导施工提供可靠的数据。3、适用范围适用于中铁十五局集团石长铁路增建二线站前2标第一项目部施工以下7座铁路隧道的监控量测：序号隧道名称长度隧道进出口里程1新曾家湾255DK132+247DK132+5022腊树湾238DK151+933DK152+1713月明洲279DK152+209DK152+4884贺家湾331DK153+993DK154+3245拖木冲541DK154+369DK154+9106牛老村647DK154+981DK155+6287新赵家冲166DK155+861DK156+0274量测工艺流程4.1施工程序施工程序为：埋设监控量测点进行量测并记录数据对数据进行分析指导施工 .4.2.监控测布点及项目4.2.1 监控量测布点4.2.1.1 级围岩开挖完后直接在围岩岩面打眼，埋设监控量测点；4.2.1.2 级围岩无钢架地段，开挖后在围岩岩面打眼埋设监控量测点；监控量测工艺流程图4.2.1.3 、级围岩有钢架地段，开挖完成后，在岩面预埋两根16钢筋，将监控量测点的钢板焊接在钢筋上，然后喷射砼。预埋件示意图如下：4.2.2 监控量测项目4.2.2.1 必测项目是隧道施工中必须进行的监控量测项目，包括：洞内外观察；水平收敛量测；拱顶下沉量测。 4.2.2.2 选测项目是根据需要自行确定的监控量测项目，作为必测项目的验证和补充，包括：地表下沉量测；围岩内部变形量测；锚杆轴力量测；围岩压力量测；支护、衬砌应力量测；钢架内力及所承受的荷载量测；洞内外观察、水平收敛量测和拱顶下沉量测、洞口段与浅埋段地表下沉量测为现场施工中必测项目。监控量测必测项目表序号监测项目测试方法和仪表测试精度备注1洞内、外观察现场观察、地质罗盘，数码相机/2水平收敛隧道净空变化测定仪（收敛仪）、全站仪0.01mm3拱顶下沉水准测量的方法，水准仪、铟钢尺1mm4地表下沉水准测量的方法，水准仪、塔尺1mm浅埋段4.3量测要求量测项目及方法如下表所示：序号项目名称方法及工具布置1洞内外观察岩性、结构面产状及支护裂缝观察或描述开挖后及初期支护后进行2拱顶下沉拱部变位观察计、精密水准尺或精密水平仪每个断面3个测点3底板隆起精密水准尺或精密水平仪每个断面3个测点4围岩位移洞内钻孔中安设单点、多杆式或钢丝式位移计每个断面12个测点5净空水平收敛各种类型收敛计每台阶设一条水平测线6围岩及支护间接触应力各种类型压力盒、压力传感器每个断面24个测点，初期阶段严格执行7地表下沉精密水准仪浅埋隧道必测注：一般围岩段只对必测项目各项进行监测，特殊地段视围岩实际情况增设其它监测项目。量测断面间距：级围岩5m，级围岩10m，级围岩地段20m。现场量测要求：（1）、喷锚支护施作2h后即埋设测点，进行第一次量测数据采集。测试前检查仪表设备是否完好，如发现故障及时修理或更换；（2）、确认测点是否松动或人为损坏，只有测点状态良好时方可进行测试工作。（3）、测试中按各项量测操作规程安装好仪器仪表，每测点一般测读三次；三次读数相差不大时，取算术平均值作为观测值，若读数相差过大则检查仪器表安装是否正确、测点是否松动，当确认无误后再按前述监控量测要求进行复测。（4）、每次测试都要认真作好原始数据记录，并记录掘进里程、支护施工情况以及环境温度等，保持原始记录的准确性。（5）、量测数据在现场进行粗略计算，若发现变位较大时，及时通知现场施工负责人，以便采取相应的处理措施。（6）、测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作。（7）、及时进行资料整理。4.4、量测方法现场监控量测应根据已批准的监控量测实施细则进行测点埋设、日常量测和数据处理，及时反馈信息，并根据地质条件的变化和施工异常情况，及时调整监控量测计划。4.4.1洞内外观察 洞内观察包括开挖工作面观察和已施工段观察：开挖工作面观察应在每次开挖后进行，内容包括围岩岩性、断层破碎带、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、有无剥落掉块现象、有无渗漏水、工作面稳定状态等；观察后应及时绘制开挖工作面地质素描及数码成像图，填写工作面地质状态记录表及围岩级别判定卡。 对已施工段观察每天至少一次，应记录初期支护状态，包括喷层是否产生裂缝、剥离和剪切破坏、钢架是否变形及二次衬砌效果等。 洞外观察重点在洞口段和洞身浅埋段，记录地表沉陷、开裂、变形、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等，同时还应对地面建（构）筑物进行观察。 在观察过程中如发现地质条件恶化，初期支护发生异常现象，应及时通知施工负责人采取应急措施，并派专人进行不断观测。4.4.2 拱顶下沉、水平收敛量测拱顶下沉及水平收敛位移量测布置在同一断面。量测断面间距和每断面测点数量围岩级别断面间距（m）每断面测点数量净空变化拱顶下沉51012条基线13点10301条基线1点30501条基线1点拱顶下沉量测点布置在拱顶,水平收敛量测点在隧道左右两侧对称布置4个测点。净空变化、拱顶下沉量测在每次开挖12h内取得初读数，最迟不得大于24h，且在下一循环开挖前必须完成。拱顶下沉及水平收敛变形量测点布置图（见下图）4.4.3浅埋地段地表沉降量测洞口段开挖前，在洞顶浅埋地段纵向沿隧道走向埋设地表沉降量测断面，其断面布置与洞内拱顶下沉、净空水平收敛断面布置一致，每个地表量测断面上测点横向间距为25m。横断面点应充分结合实地地形。隧道开挖时及时根据量测数据绘制地表沉降位移时间的关系曲线，绘制地表沉降位移值距开挖面距离的关系曲线，地表沉降量测用精密水准仪观测。地表沉降横向测点布置示意图45H0基准点B45H0基准点B45H0基准点B45H基准点B25m量测范围 注：H0为隧道埋置深度，B为隧道开挖宽度4.4.4、既有线监控量测观测临近既有线施工时，应按“短开挖、强支护、紧封闭、勤量测、衬砌紧跟、弱爆破”的原则进行。建立完善的监控量测系统，及时进行拱顶下沉、周边位移及既有线量测，及时掌握围岩变化及既有线情况，以便采取应急措施。施工前与产权单位签订安全协议，严格按临近既有线施工安全、技术措施施工，确保既有线安全。既有线隧道洞口及洞身地段需进行地表沉降观测，在选定的量测断面区域，首先应设一个通视条件较好、测量方便、牢固的基准点。地面测点布置在隧道轴线及其两侧,每个断面共711个测点，测点横向间距2-5m，纵向50m一个断面，隧道中间附近应适当加密，隧道中线两侧量测范围不应小于H0+B（见图2）。测点用全站仪定位到隧道中心位置，应埋设水泥桩，用精密水准仪配铟瓦水准尺进行观测。隧道开挖距测点前30m处开始测量，隧道开挖超过测点50m、并待沉降稳定以后停止测量。作为必测项目，可根据需要加密沉降观测点。地表沉降观测应该注意以下事项：(1) 基准点不要选择隧道经过的山体上，要保证基准点的稳固。(2) 基准的高度要选择好，可以使用水准仪一镜可以测量全部的沉降观测点，不要频繁的转站。(3) 测量顺序地表沉降观测点布设示意图应先读后视读数，然后依次观测各沉降点，每个点读一次数，再读后视读数（必要时应动一下水平仪的位置），如此往复3次，成果取平均值。应该将高程数据引测到基准点上。4.5、量测频率及数据处理4.5.1量测频率、量测断面间距、位移控制基准详见下表拱顶下沉及水平收敛量测频率表序号变形速度（mm/d）量测断面距开挖面距离（m）量测频率15（01）B2次/天215（12）B1次/天30.51（25）B1次/23天40.20.5/1次/3天50.25B1次/7天说明B表示隧道开挖宽度地表下沉量测断面间距表序号埋置深度H量测断面间距（m）12BH2.5B20502BH2B10203HB510注地表无建筑物时取表中上限值，B表示隧道开挖宽度4.5.2量测数据的处理与应用4.5.2.1根据现场量测数据绘制水平收敛、拱顶下沉时态曲线,水平收敛、拱顶下沉与距开挖工作面的关系图等。4.5.2.2根据量测结果及铁道隧道喷锚构筑法技术规范中规定的变形管理等级指导施工。变形管理等级管理等级管理位移施工状态UoUn/3可正常施工Un/3Uo2Un/3应加强支护Uo2Un/3考虑采取特殊措施注:Uo实测位移值;Un允许位移值4.5.2.3 根据位移变化速度判别净空变化速度持续大于5.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护。水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d，拱顶下沉速度小于0.15mm/d，围岩基本达到稳定。在浅埋隧道中，拱顶下沉需和地表下沉量测结果一起进行分析判别。4.5.2.4 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（du2/d2t0），围岩趋于稳定状态；当围岩位移速率保持不变时（du2/d2t=0），围岩不稳定，应加强支护；当围岩位移速率不断上升时（du2/d2t0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。围岩稳定性判别是一项很复杂的也是非常重要的工作，必须结合具体工程情况采用上述几种判别准则进行综合评判。在取得监测数据后，及时由专业监测人员整理分析监测数据。结合围岩、支护受力及变形情况，进行分析判断，将实测值与允许值进行比较，及时绘制各种变形或应力时间关系曲线，预测变形发展趋向及围岩和隧道结构的安全状况，并将结果反馈给设计、监理，从而实现动态设计、动态施工。目前，回归分析是量测数据数学处理的主要方法，通过对量测数据回归分析预测最终位移值和各阶段的位移速率。具体方法如下：(1)将量测记录及时输入计算机系统，根据记录绘制纵横断面地表下沉曲线和洞内各测点的位移u-时间t的关系曲线，见下图4。u(mm)u(mm)t(d)t(d)正常曲线反常曲线ab 位移u-时间t的关系曲线图(2)若位移-时间关系曲线如上图中b所示出现反常，表明围岩和支护已呈不稳定状态，加强支护，必要时暂停开挖并进行施工处理。 (3)当位移-时间关系曲线如上图中a所示趋于平缓时，进行数据处理或回归分析，从而推算最终位移值和掌握位移变化规律。(4)各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定后，进行二次衬砌的施作。5、监控量测数据分析及信息反馈5.1、监控量测数据分析处理 监控量测数据的分析处理应包括数据校核、数据整理及数据分析。 每次观测后应立即对观测数据进行校核，监测结果分析采用散点图（时态曲线）和回归分析法，依据时态曲线的形态结合围岩稳定性、支护结构的工件状态安全性评价，并提出实施意见指导施工。如有异常应及时补测。 每次观测后应及时对观测数据进行整理，包括观测数据计算、填表制图、误差处理等。 监控量测数据的分析应包括以下主要内容：、根据量测值绘制时态曲线；、选择回归曲线，预测最终值，并与控制基准进行比较；、对支护及围岩状态、工法、工序进行评价；、及时反馈评价结论，并提出相应工程对策建议。 监控量测数据可采用指数模型、对数模型、双曲线模型、分段函数、经验公式等进行分析，并预测最终值。 爆破振动安全允许距离R，可根据爆破振动速度按下式公式计算：R=（KV）1Q13注：Q 炸药量()； V 保护对象所在地质点振动安全允许速度()爆破区不同岩性的K、值岩 性K坚硬岩石501501.31.5中硬岩石1502001.51.8软岩石2503501.82.0注：K,与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。5.2、监控量测信息反馈及工程对策 监控量测信息反馈应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与建议。位移(应力)是否超过超级管理位移(应力)是否超过超级管理综合评价设计施工措施，加强监控量测 监控量测结果位移(应力)是否超过超级管理暂停施工继续施工工程对策否是是安全是不安全工程安全性评价流程 施工过程中应进行监控量测数据的实时分析和阶段分析。、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；、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。 工程对策主要应包括下列内容：、一般措施：稳定开挖工作面措施；调整开挖方法；调整初期支护强度和刚度并及时支护；降低爆破振动影响；围岩与支护结构间回填注浆。监控量测监控量测实施细则 隧道施工环境及工程安全性评价隧道设计判定基准报监理、业主、设计单位调整设计参数，提出变更设计建议现场调查与资料调研经验类比环境及安全是否满足要求特殊要求理论分析变更设计 监控量测信息反馈程序流程图工程安全性评价分级及相应应对措施管理等级应对措施正常施工综合评价设计施工措施，加强监控量测，必要时采取相应工程对策暂停施工，采取相应工程对策、辅助施工措施：地层预处理，包括注浆加固，降水、冻结等方法；超前支护，包括超前锚杆（管）、管棚、超前插板、水平高压旋喷法、预切槽法等。6.劳动组织本项目部成立监控量测小组负责管段内隧道的监控量测工作。现场测点的埋设和保护工作由各隧道所属的工班负责。量测工作由监控量测组长负责，各隧道技术员配合。每次量测结果要记录详细，并及时将量测数据进行处理、分析，以及时指导施工生产。6.1量测人员配备每个作业工地人员配备表负 责 人1人技术主管2人测量工35人6.2机具配置监控量测设备配置表编号名称测试精度主要特点1JSS30A型数显收敛仪0.01 mm可靠、方便、精度高2DS3200水准仪1mm可靠、方便、稳定3铟钢尺1mm可靠、方便、稳定7、控量测质