浅埋段隧道监测专项方案

1、重庆至贵阳线扩能改造工程站前工程YQZQ-X标浅埋段及软质围岩专项方案编制： 审核： 审批： 中铁X局集团有限公司测绘分公司2017年7月1日目 录1.工程概况12.监测与预警技术要求12.1 设计依据12.2 监测项目与技术要求12.3 监测频率23.内部监测方案设计33.1 支护结构变形监测33.2 钢筋应力监测73.3 钢支撑轴力监测84.外部变形监测方案94.1 测点及基点的布置94.2 观测仪器的选择94.3 观测方法与技术指标105.设备及材料汇总115.1 汇总表格11浅埋段及软质围岩专项方案1 各隧道基本情况陈家岗隧道起讫里程DK54+140DK54+425,全长285m，隧道

2、围岩为级。柏树湾隧道位于重庆市綦江区新盛镇境内。柏树湾隧道起讫里程D1K50+813D1K51+066,全长253m，隧道围岩分为级，级。兴隆岗一、二号隧道均位于重庆市綦江区新盛镇境内，兴隆岗一号隧道起讫里程D1K51+180D1K51+358,全长178m，隧道围岩为级。兴隆岗二号隧道起讫里程D1K51+463D1K51+604,全长141m，隧道围岩为级。杨家湾一、二号隧道均位于重庆市綦江区境内，杨家湾一号隧道起讫里程D2K57+159D2K57+704,全长545m，隧道围岩为级。杨家湾二号隧道起讫里程D2K57+797D2K57+873,全长76m，隧道围岩为级。2 各隧道围岩分布情况

3、3 监测依据(1)铁路隧道监控量测技术规程TB101212007；(2)铁路隧道工程施工技术指南TZ2042008；(3)铁路隧道设计规范TB100032005(4)渝黔铁路土建四标总体实施性施工组织设计(5)铁路隧道工程施工安全技术规程TB103042009（6）工程测量规范（GB50026-2007）；(7）铁路隧道施工规范（TB102042002）；(8）扩能改建渝黔铁路施工设计图4 编制原则（1）严格执行相关技术规范和技术标准；(2) 在保证质量和工期的前提下，做到三个确保，即：确保施工过程中人员、设备的安全；确保结构的安全；确保各项土工环境标准控制在限定值范围内；(3) 施工部署科学

4、合理，施工工艺成熟先进，各项保证体系完善，保证措施具体可行；(4) 充分估计施工中可能发生的隐患，提前准备好周密详尽的预防措施。监测内容监控量测项目分为必测项目和选测项目两大类，由业主、监理根据各个隧道的地质、水文条件，确定需要选测项目的，可以依据文件实施选测项目。具体隧道监控量测必测项目见下表。隧道监控量测必测项目表序号监测项目量测仪器1洞内、外观察现场观察、地质罗盘，数码相机2水平收敛全站仪3拱顶下沉水准仪、铟钢尺、全站仪4地表下沉水准仪、铟钢尺5 实施方案1.1 拱顶沉降1.1.1 监测内容拱顶下沉监测，是指对隧道拱顶的实际下沉位移值进行监测，是相对于不动点的绝对位移，针对浅埋段及软质围

5、岩地段，拱顶沉降监测频率计测点埋设均有加大。根据变形情况，采取增加监测频率及加密测点等措施。1.1.2 监测目的对隧道拱顶进行沉降观测，主要有以下目的：1) 通过拱顶位移监测，了解断面的变形状态，判断隧道拱顶的稳定性；2) 根据变位速度判断隧道围岩的稳定程度，为二次衬砌提供合理的支护时间。1.1.3 监测点的布置在隧道中心线拱顶处埋设带挂钩的预埋件作为拱顶下沉监测点，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表围岩级别断面间距（m）每断面测点数量净空变化拱顶下沉52条基线1点102条基线1点302条基线1点1.1.4 监测方法1) 采用自动安平水准仪进行拱顶下沉监测

6、，在隧道内设置监测断面，在隧道拱顶设置测点，安设隧道拱部监测测点，将钢尺或加工过塔尺挂在作为隧道拱部测点上作为标尺，后视点可设在稳定的部位，用水平仪观测；2) 在后视水准点上架设徕卡仪器自带的金属三角架，固定仪器高度作为后视标高，仪器架设在水准点和反光片中间适当的位置，不必量取后视标高和仪器高，这样可消除因量取仪器高和后视标高带来的误差。然后使用全站仪测量水准点到反光片的高差，正、倒镜测量3个测回，每测回高差值比较不超过0.5mm，取平均数作为拱顶下沉量测数据结果。示意图如下：沉降观测示意图1.1.5 监测频率监控量测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度来确定。由位移速度决定的监控量测频率和

7、由开挖面的距离决定的监控量测频率之中，采用较高的频率值，出现异常情况或不良地质时，增大监控量测频率。按距开挖面距离确定的监控量测频率监控量测断面距开挖面距离（m）监控量测频率（01）B2次/d（12）B2次/d（25）B1次/2d5B1次/3d注：B为隧道开挖宽度按位移速度确定的监控量测频率位移速度（mm/d）监控量测频率52次/d151次/d0.511次/d0.20.51次/2d0.21次/3d1.2 隧道周边收敛监测1.2.1 监测内容 隧道周边收敛监测，是监测隧道内壁两点连线方向的相对位移或监测点的绝对位移量。1.2.2 监测目的 对隧道周边进行收敛观测，主要有以下目的： 1)周边位移是

8、隧道围岩应力状态变化的最直观反映，监测周边位移可为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息，以确定初期支护的安全性； 2)根据变位速度、变位加速度判断隧道围岩的稳定程度，为二次衬砌提供合理的支护时机； 3)判断初期支护设计与施工方法选取的合理性，用以指导设计和施工。1.2.3 测点布置1)监测点的埋设方法和拱顶下沉监测点的埋设方法相同。围岩周边收敛点与拱顶下沉监测点布置在同一断面上，以便进行数据分析。结合监控量测点位埋设要求及现场施工现状，对于台阶法开挖的拱顶沉降观测点应按表6-1的间距布置于拱顶正中央，围岩周边收敛与拱顶下沉布置在同一断面上，每断面设置两对，第一对高度位于内轨顶上方2.5米处，第二

9、对位于第一对上方3.5米处，具体布设见下图。 台阶开挖法拱顶沉降、周边收敛测线布置示意图1.2.4 监测方法1)围岩周边收敛采用收敛计或全站仪及反射片进行监测。2)在隧道内设置监控量测断面，每个断面分别在侧墙和拱顶设置测点，利用全站仪的无棱镜反射，用边角法构筑三角形的边长变化来分析隧道周边某两点相对位置的变化。3)测点应在距开挖面2m的范围内尽快安设，在爆破后24h内或下一次爆破前测读初次读数。1.2.5 监测频率监测频率与拱顶沉降一致1.3 地面沉降监测1.3.1 监测内容测试洞口浅埋段隧道开挖时对地面沉降的影响及其影响范围。1.3.2 监测目的1)判断开挖时对地面沉降的影响及其影响范围；2

10、)根据监测结果决定对该区段设计、施工方法的调整和变更；3)保证施工安全，优化支护参数；1.3.3 测试仪器精密水准仪、铟钢尺。1.3.4 测点布置在隧道洞口浅埋地段，出入口仰坡地段，沿隧道轴线方向布设量测断面，地表沉降观测点纵向间距见下表。地表沉降观测点纵向间距隧道埋深与开挖宽度纵向测点间距（m）2BH02.5B2050BH02B1020H0B510注：H0为隧道埋深，B为隧道开挖宽度。断面间距根据地形条件确定，地表沉降观测点横向间距为25m，在隧道中线附近测点应适当加密，隧道中线两侧范围不应小于H0+B。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,基准点位置应在地

11、表沉降影响区以外)。地面测点布置在隧道轴线及其两侧，每个断面测点一般为7个以上，间距2m5m。测点应埋水泥桩，测量放线定位，用水准仪或全站仪量测。隧道开挖距测点前30m处开始量测，隧道开挖超过测点20m、并待沉降稳定以后停止量测。隧道地表下沉量测断面布置图1.3.5 测试方法用精密水准仪+铟钢尺对测点的高程进行量测，计算其高程的变化量。6 监测数据的处理分析和反馈1.4 量测数据的整理、分析1.4.1 量测数据的观测、整理掌子面地质状况表、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格式记录。每次观测后应立即对观测数据进行校核，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，

12、包括观测数据计算、填表制图、误差分析等。1.4.2 量测数据分析(1) 应及时对现场量测数据绘制时态曲线(或散点图)和空间关系曲线。如下图：位移时间曲线图(2) 当位移-时间曲线趋于平缓时，应进行数据处理或回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。根据现场量测的位移时间曲线对围岩稳定性进行如下判断：A:当时，说明变形速率不断下降，位移趋于稳定；B:当时，说明变形速率保持不变，应发出警告，及时加强支护系统；C:当时，则表示变形速率不断增大，围岩稳定情况已进入危险状态，须立即停工，采取有效的工程措施进行加固。当位移-时间曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护已发生了突变，呈不稳定状态，此时应密切监视

13、围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。(3) 隧道周壁任意点的实测相对位移值或用回归分析推算的总相对位移值均应小于隧道初期支护极限相对位移值。并根据实测值结合变形管理等级的规定，确定变形警戒线。当实测值接近或达到警戒值，而位移速率无明显下降，或喷层表面出现明显裂缝时，应立即采取补强措施，并调整原支护设计参数或开挖方法。隧道初期支护极限相对位移值(%)围岩级别隧道埋深h(m)H5050h300300h500拱脚水平相对净空变化值0.200.500.402.001.803.000.100.300.200.800.701.200.030.100.080.400.300.600.010.030.010

14、.08拱顶相对下沉0.080.160.141.100.801.400.060.100.080.400.300.800.030.060.040.150.120.300.030.060.050.12注: (1) 硬岩取下限，软岩取上限；(2) 拱脚水平相对净空变化值指两测点间净空水平变化值与其距离之比；拱顶相对下沉指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比；(3) I、V、VI类围岩可按工程类比初步选定允许值范围。(4) 墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化值乘以1.11.2后采用。1.5 回归分析和曲线拟合取得监测数据后，及时整理分析监测数据，绘制位移时间曲线， 当位移时间

15、曲线趋于平缓时，进行数据处理或回归分析，推算最终位移值，掌握位移变化规律。结合施工步骤对围岩、支护等变形进行分析判断，将实测数据与允许值进行比较，及时绘制各种变形时间关系曲线，预测结构变形发展趋势，预测结构的安全性，评价施工方法，确定工程技术措施，并向总工程师及监理工程师汇报，工区技术负责人根据监测结果并及时调整施工工序及采取相应的技术措施，以实现信息化施工。为确保监测结果质量，加快信息反馈速度，全部所得监测数据均由计算机分析，并绘制测点位移变化曲线图。回归分析采用以下三种回归函数：对数函数U=A+B×ln（t+1），U=A×ln（B+T）/（B+t0）；指数函数U=A&#

16、215;eB/t，U=A×（eBt0eBT）；双曲函数U=t/（A+Bt），U=A（1/（1+Bt0）2（1/（1+BT）2）。试用每个函数进行计算，并且选用回归精度和拟合程度最高的函数作最终回归计算。根据回归结果计算位移极值和提前确定二衬日期。绘制量测数据的时态变化曲线图和距开挖面关系图。在取得足够的数据后，根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最大位移值或应力值，预测结构和建筑物的安全状况，防患于未然。还可通过插值法，在实测数据的基础上，采用函数近似的方法，求得符合测量规律而又未实测到的数据。a.当围岩位移速度不断下降时（du2/

17、d2t0），围岩趋于稳定状态；b.当围岩位移速度不断下降时（du2/d2t=0），围岩不稳定状态，加强支护；c.当围岩位移速度不断下降时（du2/d2t0），围岩进入危险状态，立即停止掘进，加强支护；监控量测信息反馈根据监控量测数据分析结果，对施工安全性进行分析，并提出相应的工程对策与建议。每天根据检测数据及时进行分析，发现安全隐患分析原因并提交异常报告，按照每周、每月递交分析报告，特殊情况下必须紧急报告。工程安全性评价流程如下图：工程安全性评价流程1.6 建立监测管理等级基准建立监测变形管理等级标准，管理等级分三等，其等级划分及相应基准值 “变形管理等级标准表”。通过对监测结果的比较和分析来

18、判定支护结构的稳定性和安全性，并指导施工。变形管理等级标准表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：U0 为实测变形值，Un允许变形值1.7 建立快速信息反馈渠道为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，建立快速信息反馈平台。监测小组的监测数据均由计算机管理。如有变形超过管理标准，则由工区总工根据相关要求制定对策，通过调度命令直接传达到架子队执行，并同时通过电话及其它方式通知监理及设计单位。周报、月报则通过书面形式上报工区总工，由工区按期向局指、施工监理、设计单位和业主单位提交监测报告，并附上相对应的测点位移或应力时态曲线图，和对施工情况进行评价并提出施工建议。1.8 监测信息反馈程序监控量测与信息反馈程序见图。监控量测与信息反馈程序图施工设计监控量测现场施工监测设计资料调研量测结果的计算机信息分析处理必测项目的回归分析监测结果的综合评价量测结果的形象化、具体化报送设计和监理监理单位结构安全性、经济性判断经济类比理论分析设计、规范要求选测项目的动态分析量测结果的综合处理及反馈分析“围岩结构”体系动态及现状分析说明、提交修正设计意见、建议反馈设计施工是否改变设计、施工方法新设计方案调整设计参数、改变施工方法或辅助施工措施1.8.1 信息反馈设计的主要内容围岩及支护的稳定