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新建蒙西至华中铁路煤运通道MHTJ 16标三工区 中铁上海工程局集团有限公司第四工程公司 2015年11月25日 监控量测培训 一监控量测的目的及必要性 1 监控量测的目的1 掌握初支变形 指导现场处置 保障施工安全 2 为调整施工方法提供参考 3 为二衬施作时机提供指导 2 监控量测的必要性 1 隧道工程作为工程建筑物 受力特点与地面工程有很大的差别 由于隧道处于千变万化的岩体中 其所受外力是不明确的 施工过程中应采用量测手段掌握受力情况 2 隧道在开挖 支护 形成 运营的过程中 自始至终都存在受力状态变化这一特征 监控量测可以了解变化情况 3 隧道监控量测是隧道施工安全的哨兵 是确保隧道安全施工的前提条件 二监控量测实施计划 1 监测项目蒙华铁路隧道施工监测项目分必测项目和选测项目 一般地段原则上只做必测项目 蒙华铁路隧道施工监测必测项目 2 断面及测点布设原则 2 1断面布设原则2 1 1拱顶下沉和周边收敛断面拱顶下沉和周边收敛监测断面间距 2 1 2地表沉降断面 地表沉降监测断面间距备注 1 H0为隧道埋深 H为隧道开挖高度 B为隧道开挖宽度 2 地表沉降测点应在隧道开挖前布设 3 地表沉降断面与洞内监测断面应尽量布置在同一断面 2 2测点布设原则 2 2 1拱顶下沉和水平收敛测点1 测点布设应按施工方法区分 全断面 两台阶 三台阶法 全断面法两台阶法三台阶法 2 拱顶下沉和水平收敛测点应布置在同一断面上 3 初支应与围岩密贴 测点埋设在钢架 格栅等初期支护上 4 测点应在初支支护后立即埋设 5 初始读数应在测点埋设12h内读取 6 拱顶下沉测点应埋设在拱顶轴线附近 数值采用绝对高程 周期性复核后视点 保证其数据可靠性 2 2 2地表沉降测点1 测点应在隧道开挖前布设 横向间距为2 5m 按图所示进行布置 在隧道中线附近测点应适当加密 地表沉降横向测点布置示意图 2 隧道中线两侧监测范围不应小于H0 B 当对地表沉降有特殊要求时 监测间距应适当加密 范围应适当加宽 3 基准点应设置在隧道施工影响范围以外稳定处 并设置复核性测点 保证其数据可靠性 3 测点埋设方法及编号 3 1地表下沉测点埋设选定监测断面后 地表下沉测点采用预制C15钢筋混凝土观测桩 观测桩内置直径16mm钢筋 长约20cm 顶部刻十字丝 并露出混凝土表面5mm 10mm 埋设观测桩在测点部位挖长 宽 高均为20cm的坑 埋入观测桩 桩身周围用混凝土回填密实 保证测桩牢固 可靠 并做好标记 开挖完成后 在待测围岩表面部位用电钻或风钻钻一孔径为30 40mm 深度10cm的孔 在孔中填塞水泥砂浆或专用锚固剂后插入预埋杆件 预埋杆件外露部分做成斜面并焊接长 宽3cm 厚度2mm钢板 上粘贴回复式反射膜片待预埋件稳定后立即进行第一组数据的量测 在进行初期支护时 应做好预埋件的保护工作 采用PVC管或套筒对预埋件进行保护 预埋杆件长度48cm 此处48cm按测点埋入围岩内10cm V级围岩预留变形量12cm 初支厚度25cm 外露1cm进行考虑 其他围岩杆件长度 根据支护参数可做相应调整 保证初期支护施做后预埋杆件能外漏5cm左右 预埋杆件规格及详图见图 预埋杆件规格及详图 3 2拱顶下沉 净空变化观测点埋设 3 3边仰坡测点埋设 进出口明挖段边仰坡坡面上每隔3m 5m设置一个监控量测点进行不间断监控量测 3 4地表沉降点的顺序号编号规则沿铁路里程增大方向 线路中线位置的测点顺序为00 左侧顺序号为奇数 01 03 05 07 09 右侧顺序号为偶数 02 04 06 08 10 由中心线向外依次增大 书写地表沉降点编号时在里程前加字母 DB 例如 DBDK758 300 01 断面编号方式见图 隧道地表沉降测点顺序编号示意图 3 5拱顶下沉及周边收敛测点的顺序号编号规则 拱顶下沉测点的顺序编号 沿铁路里程增大方向 线路中线位置的测点编号为00 周边收敛测点的顺序号编码规则 沿铁路里程前进方向 中线左侧测点编号为奇数 01 03 右侧为偶数 02 04 成对编号 由中心线向外依次增大 书写拱顶下沉测点编号时在里程前加字母 GD 书写周边收敛测点编号时在里程前加字母 ZB 例如 GDDK758 300 01 断面编号方式见图 拱顶下沉测点的顺序编号示意图 3 6监控方法 1 洞内 外观察洞内开挖面观察 开挖工作面观察应在每次开挖后进行 及时绘制开挖工作面地质素描图 填写开挖工作面地质状况记录表 并与勘查资料进行对比 此项工作由地质预报单位或专业地质工程师进行整理 洞内已施工地段观察 喷射混凝土 钢拱架或格栅钢架变形等工作状态 2 拱顶下沉和水平收敛监测拱顶下沉和水平收敛监测采用全站仪配合反射膜片进行 标识要求 测点布设以后 在测点位置用红色油漆做醒目标识 通常情况下每个断面不挂设标示牌 但在测点外围需用醒目的红油漆进行标识 并且保持反光片在手电筒照射时能清晰反光 必要时需按图挂设标示牌及时记录展示相关信息 监测点上严禁悬挂物品 量测标示牌 保护要求 测点及时进行布设 并做好保护 防止破坏 现场监测与施工必须紧密配合 施工现场应提供监测工作时间 保证监测工作的正常进行 监测测点的埋设计划应列入工程施工进度控制计划中 破坏与松动处理要求 如果测点被破坏 应在被破坏测点附近补埋 重新进行数据采集 如果测点出现松动 则应及时加固 重新读取初读数 4 监测频率和周期4 1洞内 外观察每施工循环记录一次 必要时加大观察频率 4 2拱顶下沉和水平收敛监测1 一般为1次 天 2 台阶法施工 下部开挖过程中 频率为2次 天 3 出现异常情况时 根据现场管理要求 加大监测频率 4 当变形趋于稳定时 监测频率按表4 4进行 变形趋于稳定时的监测频率5 在初期支护稳定后 可停止该断面的监测 初期支护稳定须同时满足以下条件 初期支护表观现象正常 拱顶下沉和水平收敛平均变形速率小于1mm d 且持续1个月以上 变形时态曲线已经收敛 4 3地表沉降监测1 一般为1次 天 2 出现异常情况时 应加大监测频率 3 在二次衬砌施工通过监测断面H0 B距离后 H0为该断面隧道埋深 B为该断面隧道开挖宽度 且地表沉降变形时态曲线已经收敛 可停止该断面监测 5 监测管理值 采用变形总量 变形速率 初期支护表观现象和变形时态曲线等4项对隧道施工安全进行综合等级管理 变形总量与变形速率应控制在管理等级范围内 及时巡视观察初支表观有无异常 同时结合变形时态曲线形态进行综合分析处理 5 1管理等级及对应措施 5 2变形总量管理值 台阶法开挖时拱顶下沉和水平收敛变形总量管理值分配黄土地段变形总量管理等级 5 3变形速率管理值 一般地段变形速率管理等级 黄土地段变形速率管理等级 5 4初期支护表观现象 隧道施工过程中应对隧道初期支护表观进行观察 当初期支护出现下表所述现象时 应及时进行信息反馈 并采取相应工程措施 需要采取工程措施的初期支护表观现象 5 5变形时态曲线特征 a 正常 b 预警二级 c 预警一级变形时态曲线在管理等级中的体现 三监测仪器设备及管理 1 仪器设备精度要求仪器设备的精度应符合监控量则操作规程 每套量测仪器设备管理明确到人 操作者由经过培训合格后的技术人员担任 见 实 习生不得单独操作仪器 必须在量测小组组长指导下进行 2 监测仪器必须定人保管 对贵重精密监测仪器 如全站仪 电子水准仪 应规定专人保管 专人专用 专机专线 专人送检 他人不得随意动用 以防损坏 降低精度 3 仪器设备管理仪器设备按计量法规的要求进行定期强制送检 交具有计量检测资质的专业机构进行全面的检定 检定合格后在其检定有效期内使用 其检定证书原件由分部工程部登记存档 未经检定合格的仪器不得用于监控量测 用于工程项目的测量设备由分部工程部以及各作业队分别建立台帐 仪器的型号 精度指标 使用状态 检校情况应作好记录 确保测量仪器处于受控状态 仪器设备保管场所保持干净整洁 仪器设备摆放整齐 测量仪器应指定专人负责保管和维护 在潮湿和烟尘环境中作业过后 要把仪器擦拭干净 并臵于通风干燥处将水汽晾干 在测量过程中仪器操作者不得远离仪器 使仪器设备的安全处于可控状态 对于要求在测前测后也应进行检校的仪器 量具 如水准仪在使用前须检校i角 并做好检校记录 四监控量测工作内容及流程 现场监控量测工作应包括以下主要内容 1 现场情况的初始调查 2 编制实施细则 3 布设测点并取得初始监测值 4 现场监控量测及分析 5 提交监控量测成果 监控量测工作流程见下图 五监控量测数据及结果展示 为了便于在作业人员每天进洞施工时能及时了解洞内的监测情况 避免事故的发生和确保安全生产 在每次进行监控量测后及时上传至软件分析 分析出的结果由专人负责显示在洞口的电子屏幕上 六数据处理与分析 现场量测的原始数据具有一定的离散性 其中包含量测误差甚至测试错误 为确认量测结果的可靠程度 获得围岩变形 支护受力等随时间 空间变化的规律 需进行数据处理 进行现场监控量测 取得量测数据后 监测人员及时整理分析量测数据 并结合施工步骤 支护等进行分析判断 将实测数据与允许值进行比较 具体的处理方法为 1 根据仪器特点进行温度校正后 计算位移值 2 绘制位移 时间曲线 位移u 时间t的关系曲线图 位移u 时间t的关系曲线图 当围岩位移速率不断下降时 du d t 0 围岩趋于稳定状态 当围岩位移速率保持不变时 du d t 0 围岩不稳定 应加强支护 当围岩位移速率不断上升时 du d t 0 围岩进入危险状态 必须立即停止掘进 加强支护 3 在位移 时间曲线趋于平缓时 用回归分析推算位移趋势 拟采用指数函数模型或采用专用软件分析 指数函数模型如下 U A e B t e B t0 式中U 变形值 A B 回归系数 t0 测点的初始观测 d t 测点的观测时间 d 4 回归分析和曲线拟合 绘制量测数据的时态变化曲线图 即 时态散点图 所示 和距开挖面关系图 5 对量测数据处理结果分析判断 及时提交量测结果 6 监控量测资料的整理分析完成现场量测和数据采集后 应及时对现场观测所得的资料加以整理 编制成图表和说明 使它成为便于使用的成果 量测资料保存在施工现场 以便于核查 具体步骤和内容如下 核查各项原始记录 检查监测值的正确性 对各种观测值按时间逐点填写观测数值表 绘制各种变形过程线或变形分布图 根据数据整理结果对初期支护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 当曲线出现异常时 应及时分析原因 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 2 2预警管理 现场施工监控量测根据预警的不同将采用分级管理 当软件指示绿色时则表示正常 由现场监控量测组组长将量测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 当出现黄色预警时 由现场监控量测组长将量测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 同时于2小时内上报工区总工程师 工区工程部部长 工区总工程师组织研究提出具体意见 调整施工 使隧道变形趋稳 并制定应急预案和对策 当出现红色预警时 由现场监控量测组长及时通知现场技术主管 现场监理工程师暂停施工 由现场技术主管发出人员撤离施工地点的通知 并将量测原始资料和分析结果于2小时内上报工区长 工区总工程师 项目部工程部 项目总工程师 项目经理 可先传电子版 后报纸质文档 由项目总工程师提出采取应急加固处理的指令 若项目总工程师未在第一时间下达指令 则由工区总工程师直接下达指令 若双方都未能在第一时间下达指令时 则由现场技术主