新建铁路济南至青岛高速铁路JQGTSG-11标1分部明挖隧道监控量测方案.doc

新建铁路济南至青岛高速铁路新建铁路济南至青岛高速铁路 JQGTSG-11 标段一分部标段一分部 隧道监控量测方案隧道监控量测方案 编编 制制： 胥 强 审审 批批： 批批 准准： 中国建筑股份有限公司济青高铁项目经理部中国建筑股份有限公司济青高铁项目经理部 2016 年年 1 月月 18 日日 中国建筑股份有限公司济青高铁 JQGTSG-11 标 1 分部 - 2 - 目目 录录 一、适用范围一、适用范围.- - 3 3 - - 二、量测目的二、量测目的.- - 3 3 - - 三、量测项目三、量测项目.- - 3 3 - - 四、监控量测人员及仪器配备四、监控量测人员及仪器配备.- - 6 6 - - 五、测点布置五、测点布置.- - 6 6 - - 六、量测方法和要求六、量测方法和要求.- - 1111 - - 七、监测资料整理、数据分析及反馈七、监测资料整理、数据分析及反馈.- - 1212 - - 八、监控量测控制基准及位移管理等级八、监控量测控制基准及位移管理等级.- - 1414 - - 九、工程安全性评价及应对措施九、工程安全性评价及应对措施.- - 1515 - - 十、监控量测质量保证措施十、监控量测质量保证措施.- - 1616 - - 中国建筑股份有限公司济青高铁 JQGTSG-11 标 1 分部 - 3 - 隧道监控量测方案隧道监控量测方案 一、适用范围一、适用范围 本方案适用于新建铁路济南至青岛高速铁路 JQGTSG-11 标一分部隧道围岩 及围护结构监控量测项目管理。 二、量测目的二、量测目的 现场监控量测是动态设计的重要组成部分，它不仅能指导施工，预报险情， 确保安全，而且通过现场监测获得围岩动态和支护工作状态的信息（数据） ，为 修正和确定初期支护参数，混凝土衬砌支护时机提供信息依据，为今后的设计 和施工提供类比依据。 三、量测项目三、量测项目 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 测项目可分为必测项目和选测项目两大类。选测项目应根据工程规模、地质条 件、隧道埋深、开挖方法及其他要求，有选择地进行。监控量测工作必须紧跟 开挖、支护作业。按设计要求布设测点，并根据具体情况及时调整或增加量测 的内容。 表表 3.1 监控项目表监控项目表 序号监测项目量测方法和量测仪器量测精度备注 1洞内、外观察现场观察、数码相机现场安全员负责实施 2拱顶下沉全站仪 1mm 专业测量人员实施 3水平收敛全站仪 1mm 专业测量人员实施 4地表沉降精密水准仪或全站仪 1mm 专业测量人员实施 5桩顶位移精密水准仪或全站仪 1mm 专业测量人员实施 6桩体水平位移测斜仪或测斜管现场施工员实施 7桩体内力钢筋计、电阻应变仪试验员实施 8横撑内力轴力计、频率接受仪试验员实施 9基坑回弹分层沉降仪试验员实施 10墙体分层竖向位移分层沉降仪试验员实施 11土钉拉力测力计试验员实施 12底部隆起精密水准仪或全站仪 1mm 专业测量人员实施 13地下水位观测地下水位仪或水位管现场安全员负责实施 14洞内周边土体位移全站仪 1mm 专业测量人员实施 中国建筑股份有限公司济青高铁 JQGTSG-11 标 1 分部 - 4 - 15 初支与地层间的接 触应力 钢筋计、电阻应变仪试验员实施 16初砌、钢架应力钢筋计、电阻应变仪试验员实施 表表 3.2 明挖段监测项目及要求表明挖段监测项目及要求表 说明： 1、本图尺寸除注明者外其余均以毫米计。 2、为监测施工质量及为施工提供参考，检验设计理论，保证基坑稳定，施工安全， 施工监控量测是非常重要的手段。监测蛤员必须准确，真实地记录监测数据，及时地为施 工提供依据。 3、基坑内外情况观察包括： （1）基坑周围地面裂缝、塌陷及渗漏水情况。 （2）地面超载及坑底隆起，管涌情况。 （3）基坑开挖的地质及其变化情况及支护结构状态等。 4、监测预报及反分析是动态分析设计与施工的关键和核心，施工单位应将监测信息 及时反馈给设计单位，以便相互配合，根据监测结棍，采用得当措施，保证施工质量及安 全。 5、监测元件和工具，必须超前准备，并随工程的进展适时增设。 6、变形观测的频率，应根据变形速率，施工的不同阶段等因素综合考虑；观测过程 中，根据变形量情况，作适当调整。 7、施工监控量测是施工过程中的重要环节，是保证施工质量及安全的重要手段，应 中国建筑股份有限公司济青高铁 JQGTSG-11 标 1 分部 - 5 - 严格按设计实施。 8、地下管线变形监测应根据基坑开挖影响范围内的管线种类不同而采取不同处理措 施，各类管线监测控制标准参见相关规范和要求。 9、基坑变形控制等级为二级，变形控制：地面最大沉降量0.2%H 且30mm，围护 结构最大水平位移0.3%H，且30mm， 10、本图不祥之处请参照相关规范、规定、设计图纸或与设计院联系。 表表 3.3 暗挖段监控量测项目及要求表暗挖段监控量测项目及要求表 1、本图为采用 CRD 法施工的监测内容，适用于机场隧道 DK292+175DK292+235 段落。 2、监测的重点内容是既有胶济铁路，即对铁路路基段进行地表沉降观测及对既有线进 行轨面沉降监测。 3、铁路变形监测标准满足铁路轨道工程质量检验评定标准 （TB10418-98）规定的 30mm 沉落量的控制要求。 4、量测数据的分析与反馈参照铁路隧道喷锚构筑法技术规则 （TB10108-2002）进 行，各监测项目的控制值必须得到保证。 中国建筑股份有限公司济青高铁 JQGTSG-11 标 1 分部 - 6 - 5、施工中的测量仪器、元件、管路、导线应做好防水处理，以防进水失灵或读数失真。 在测量元器件安装及启用之前，应对其初值进行测量，以便确定测量的有效数值。 6、应加强监控量测工作的管理，确保信息反馈的准确，及时；并要求监测人员必须准 确、真实的记录监测数据。以便进行设计施工的正常工作，以保证监测质量。 7、施工时应确定各监控项目的合理测量周期，并根据具体情况和需要调整测量周期。 8、为避免轨道不均匀沉降导致可能引发的行车事故，确保既有线运营安全，要求在下 穿隧道施工进对既有线运营限速运行。根据有关规定，要求下穿段施工期间既有线限速 45km/h 运行，限速时间为下穿段隧道整个施工期间，限速期间配备必需的看慢行临时设施 人员。 9、为胡效控制轨道结构的下沉，避免轨道的不均匀沉降，对隧道开挖影响范围的既有 线采取第侧轨道用纵横梁法加固线路，同时在隧道开挖过程中对线路进行必要的轨道调平 与检查及线路防护和安全检查等措施，严格控制轨道结构下沉量，避免不均匀沉降，以确 保既有线运营安全。 10、说明示祥尽处参考有关规范、规则办理。 四、监控量测人员及仪器配备四、监控量测人员及仪器配备 表表 4.1 监控量测小组主要设备配置表监控量测小组主要设备配置表 高精密全站仪1 台 高精密电子水准仪1 台 蓝牙连接器1 套 专用手机（安装 APP 客户端软件）1 部 数码相机1 台 台式电脑（安装 PC 客户端软件）1 台 表表 4.2 监控量测小组主要人电配置表监控量测小组主要人电配置表 观测小组人员负责人联系方式负责区段量测设备 监测小组 徕卡 TS15 全站仪 1 台 、徕卡 DNA 03 电子水 准仪 1 台 、 中国建筑股份有限公司济青高铁 JQGTSG-11 标 1 分部 - 7 - 五、测点布置五、测点布置 1、量测断面布置示意图 1）暗挖监控布置示意 图图 5.1 暗挖段监控量测点地表布置暗挖段监控量测点地表布置 线路方向按 5m 分布布置，左右线偏距方向按下图 图图 5.2 暗挖段监控量测点地表布置图暗挖段监控量测点地表布置图 中国建筑股份有限公司济青高铁 JQGTSG-11 标 1 分部 - 8 - 图图 5.3 暗挖段监控量测点洞内布置如图暗挖段监控量测点洞内布置如图 2）明挖段监控布置示意图 图图 5.4 明挖段监控量测点洞内布置如图明挖段监控量测点洞内布置如图 中国建筑股份有限公司济青高铁 JQGTSG-11 标 1 分部 - 9 - 3）围岩内部位移和锚杆轴力量测断面布置示意图 图图 5.5 图图 5.6 围岩内部位移和锚杆轴力的量测在 V 级围岩地段采用图 5.6 种量测布置形 式；在其余地段采用图 5.7 种量测布置形式 2、洞内测点布置要求: 1)量测点的安设应能保证初读数在爆破后 24 小时内和下一循环爆破前完成， 并测取初读数。 2）测点应安设在距开挖工作面 2m 范围内，且不大于一循环进尺，并应精 心保护，不受下一循环爆破的破坏。 3）各项位移量测的测点，一般可布置在同一断面上，测点统一在一起，量 测结果能相互印证，协同分析与应用。 4）围岩压力量测，除应与锚杆轴力量测孔相对应布置外，还要在有代表的 部位设测点，以便了解支护体系在整个断面上的受力状态与支护作用。 5）锚杆轴力量测在局部加强锚杆地段，要在加强区域内有代表性位置设量 测锚杆。 3、监控点布设方法 1）地表沉降测点布置 浅埋段隧道地表沉降测点在隧道开挖前布设，以便于初始观测数据的采集。 布设的测点使用 22 的钢筋桩并用混凝土固桩，要求牢固可靠，已免遭到施工 及其他人为因素的破坏。地表沉降点和隧道内测点应布置在同一里程断面。地 中国建筑股份有限公司济青高铁 JQGTSG-11 标 1 分部 - 10 - 表沉降点纵向间距应根据隧道的埋深与隧道开挖宽度的关系来确定，见下表 5.8： 表表 5.7 地表沉降测点纵向间距表地表沉降测点纵向间距表 隧道埋深与开挖宽度断面间距（m） 2BH02（H+B）20 B60m1 次/7 天 表表 6.4 按位移速度确定的量测频率按位移速度确定的量测频率 位移速度（mm/d）量测频率 101-2 次/天 1051 次/天 中国建筑股份有限公司济青高铁 JQGTSG-11 标 1 分部 - 13 - 七、监测资料整理、数据分析及反馈七、监测资料整理、数据分析及反馈 现场量测所取得的原始数据，不可避免的会具有一定的离散性，其中包含 着测量误差。因此，应对所测数据进行一定的数学处理。数学处理的目的是： 将同一量测断面的各种量测数据进行分析对比、相互印证，以确定量测数据的 可靠性；探求围岩变形或支护系统的受力随时间变化的规律，判定围岩和初期 支护系统稳定状态。 常用的回归函数有： 对数函数 U=Alg（1+t）+B 0 ln tB TB AU 指数函数 U=Ae-B/t U=A（e-Bt-e-Bt0） 双曲函数 BtA t U 2 2 0 1 1 1 1 BTBt AU 式中：U变形值（或应力值） ； A、B回归系数； t、t0测点的观测时间（day） ； T量测时距开挖时的时间（day） 。 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 511 次/天 11 次/7 天 中国建筑股份有限公司济青高铁 JQGTSG-11 标 1 分部 - 14 - 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 图图 7.1 位移位移 u-时间时间 t 的关系曲线图的关系曲线图 各测点的位移 u-时间 t 的关系曲线，见图。 (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。 八、监控量测控制基准及位移管理等级八、监控量测控制基准及位移管理等级 监控量测控制基准应根据地质条件、隧道施工安全性、隧道结构的长期稳 定性以及周围建筑物特点和重要性等因素制定，位移控制基准根据测点距开挖 面的距离，由初期支护极限相对位移法按表 8.1 要求确定。 表表 8.1 位移控制基准位移控制基准 类别距开挖断面 1B（U1B） 距开挖断面 2B（U2B） 距开挖断面较远 允许值65%Uo90%Uo100%Uo u(mm) u(mm) t(d) t(d) 正常曲线 反常曲线 ab 中国建筑股份有限公司济青高铁 JQGTSG-11 标 1 分部 - 15 - 注：B-隧道开挖宽度 Uo-极限相对位移值，在缺乏实测资料时，可先按预留变形量作为 Uo 控制值，在施工中加以调整。 根据位移控制基准，位移管理按表 8 分为三个等级。 表表 8.2 变形管理等级变形管理等级 管理等级距开挖面 1B距开挖面 2B应对措施 U2 U2B /3 暂停施工，采取相应的工程措 施，如补强支护等 注：U 为实测位移值；U1B、U2B参照表 8.1。 （1）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。 在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用监控量测分析判别。 （2）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。 中国建筑股份有限公司济青高铁 JQGTSG-11 标 1 分部 - 16 - 九、工程安全性评价及应对措施九、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，以此作为设计施工变更最重要的依据，做到信息化施工。根据位移管 理等级，将工程安全性评价相应分为三级进行，并采取相应的措施，具体位移 管理等级及应对措施见表 8。 工程安全性评价可按下图 9.1