隧道沉降变形观测施工作业指导书

280-281-隧道沉降变形观测施工作业指导书1.适用范围适用于xx隧道工程沉降变形观测施工。2.作业准备2.1内业技术准备2.1.1熟悉设计文件对沉降变形观测的相关要求。2.1.2熟悉《国家一、二等水准测量规范》（GB12897—2006）、《国家一、二等水准测量规范》（GB12897—2006）、业主下发有关沉降变形观测的管理办法、本标段沉降变形专项方案等文件要求。2.1.3完成三级技术交底，即项目总工程师对项目部各部室及技术人员进行技术交底，技术主管人员对作业队技术负责人进行技术交底，作业队技术负责人对班组长及全体作业人员进行技术交底。对参加沉降变形观测作业人员进行上岗前技术培训，考核合格后上岗。2.1.4为做好沉降观测工作，得出详实的沉降观测数据，必须抽调经验丰富的专业测量人员，成立专门的沉降观测小组，进行沉降观测的埋点、外业数据采集及数据处理工作。2.1.5一个沉降观测小组一般至少需配备三名测量人员，可根据沉降观测任务量适当配备，一般一个测量组可承担3～4km沉降观测任务。2.2外业技术准备2.2.1建立沉降变形观测组织机构。2.2.2建立测量控制网，布置沉降变形观测点。2.2.3配置沉降变形观测使用的全站仪、反射片、手电等。如采用信息化管理，则需配置专用测量软件等。建立满足信息化管理要求的现场网络条件。2.2.4沉降观测必须配备数字水准仪，标称精度±1mm，读书取位至0.01mm。仪器在使用前送交权威机构进行检定，且在检定有效期内作业，各项指标均符合规范要求，用于测量沉降观测桩；配置电脑一部，用于处理监测数据；配备专门交通工具。3.技术要求垂直位移监测一般按沉降变形等级三等的要求（国家二等水准测量）施测，根据沉降变形测量精度要求高的特点，以及标志的作用和要求不同，垂直位移监测网用分级布网等精度观测逐级控制的方法布设。对于技术特别复杂、垂直位移监测沉降变形测量等级要求二等及以上的重要桥隧工点应独立建网，并按照国家一等水准测量的技术要求进行施测或进行特殊测量设计。根据铁路总公司要求，观测实现数据采集、传输分析、预警发布与处理全过程信息化管理，纳入铁路建设标准化管理体系。施工中应将现场沉降变形观测作为工序纳入作业循环，并结合超前地质预报做出评价，优化设计参数，实施动态管理。3.1主要技术要求沉降变形测量等级及精度要求按下表执行。表1沉降变形测量等级级精度要求3.2沉降变形检测网主要技术要求及建网方式3.2.1垂直位移监测网主要技术要求：垂直位移监测网主要技术要求按下表执行：表2垂直位移监测网主要技术要求等级相邻基准点高差中误差每站高差中误差（mm）往返较差、附合或环线闭合差（mm）检测已测高差较差（mm）使用仪器、观测方法和要求三等1.00.3≤4F≤6R使用DNA03型徕卡电子水准仪，按《客运专线铁路无砟轨道测量技术暂行规定》二等水准测量的技术要求施测垂直(高程)位移监测网可根据需要独立建网，布设为闭合环、结点网或附合高程路线，精度按国家二等水准测量精度控制，高程系统应采用施工高程控制网系统。不能利用水准基点的监测网，在施工阶段至少与一个全线二等水准贯通后，应将垂直位移监测网与二等水准基点联测，将垂直监测网设置不少于个稳固可靠的水准基点，水准基点应选在变形影响以外的岩石或原状土层上，亦可利用稳固的建筑物、构筑物设立水准基点，其间距不大于km。基准点使用全线二等精密高程控制测量布设的基岩图1基准点标石埋设图3.3垂直(高程)位移监测网的精度要求、使用仪器及测设方法表3水准测量的主要技术标准3.4变形监测网的定期复测4.施工程序与工艺流程4.1施工程序5.施工要求5.1沉降变形观测工作要求5.1.1沉降观测基本要求⑴水准基点使用时应作稳定性检验，并以稳定或相对稳定的点作为沉降变形的参考点，并应有一定数量稳固可靠的点以资校核。⑵每次观测前，对所使用的仪器和设备应进行检验校正，并保留检验记录。⑶每次沉降变形观测时应符合：①严格按水准测量规范的要求施测。首次(即零周期)观测应进行往返观测，并取观测结果的中数，经严密平差处理后的高程值，作为变形测量初始值。②参与观测的人员必须经过培训才能上岗，并固定观测人员和观测的仪器设备。③为了将观测中的系统误差减到最小，达到提高精度的目的，各次观测应使用同一台仪器和设备，前后视观测最好用同一水准尺，必须按照固定的观测路线和观测方法进行，观测路线必须形成附合或闭合路线，使用固定的工作基点对应沉降变形观测点进行观测。实行“五固定”即“固定水准基点、工作基点、固定人、固定测量仪器、固定监测环境条件、固定测量路线和方法”，以提高观测数据的准确性。④观测时要避免阳光直射，且在基本相同的环境和观测条件下工作。成像清晰、稳定时再读数。随时观测，随时检核计算，观测时要一次完成，中途不中断。⑷沉降观测均采用满足相应测量精度等级的电子水准仪，不得采用光学水准仪。⑸测段观测完成后数据，必须及时整理观测数据。⑹当发现沉降监测数据出现异常时必须首先自查，应重测并分析工作基点的稳定性，必要时联测基准点进行检测，并提交自查分析报告。5.1.2沉降观测具体作业要求⑴水准网的观测按照国家二等水准施测，对线下工程变形点的观测必须采用闭合或附合水准路线，严禁采用支水准路线或中视法，水准路线经过的工作基点或基准点数量不得少于两个。⑵水准仪必须使用DS05级及其以上精度级别的电子水准仪，仪器及配套水准尺均应在有效合格检定期内。水准仪与水准尺在使用前及使用过程中，经常规检校合格，水准仪视准轴与水准管轴的夹角均不超过15″。仪器各种设置正确，其中有限差要求的项目按规范要求在仪器中进行设置，并在数据采集时自动控制，不满足要求的在现场进行提示并进行重测。⑶外业测量一条路线的往返测使用同一类型仪器和转点尺垫，沿同一路线进行。观测成果的重测和取舍按《国家一、二等水准测量规范》(GB/T12897-2006)二等水准有关要求执行。观测时，视线长度≤50m，前后视距差≤2m，前后视距累积差≤4m，视线高度≥0.5m，测站限差：两次读数差≤0.4mm，两次所测高差之差≤0.6mm，检测间歇点高差之差≤1.0mm，观测读数和记录的数字取位：使用数字水准仪读记至0.01mm。⑷观测时，一般按后-前-前-后的顺序进行，对于有变换奇偶站功能的电子水准仪，按以下顺序进行：往测：奇数站为后—前—前—后偶数站为前—后—后—前返测：奇数站为前—后—后—前偶数站为后—前—前—后⑸每一测段均为偶数测站。洞外晴天观测时给仪器打伞，避免阳光直射；扶尺时借助尺撑，使标尺上的气泡居中，标尺垂直。⑹观测前30分钟，将仪器置于露天阴影处，使仪器与外界气温趋于一致；对于电子水准仪，进行不少于20次单次测量，达到仪器预热的目的。⑺自动安平水准仪的圆水准器，严格置平。在连续各测站上安置水准仪时，使其中两脚螺旋与水准路线方向平行，第三脚螺旋轮换置于路线方向的左侧与右侧。除路线拐弯处外，每一测站上仪器与前后视标尺的三个位置，一般为接近一条直线。⑻观测过程中为保证水准尺的稳定性，选用2.5kg以上的尺垫，水准观测路线必须路面硬实，观测过程中尺垫踩实以避免尺垫下沉。同时观测过程中避免仪器安置在容易震动的地方，如果临时有震动，确认震动源造成的震动消失后，再激发测量键。水准尺均借助尺撑整平扶直，确保水准尺垂直。⑼当相邻观测周期的沉降量超过限差或出现反弹时，应重测并分析工作基点的稳定性，必要时联测基准点进行检测。⑽数据处理时，闭合差、中误差等均满足要求后进行平差计算，水准路线要进行严密平差，选用经鉴定合格的软件进行。⑾成果数据按统一格式录入线下工程沉降变形观测和评估数据库。5.2沉降观测的内容隧道工程沉降观测是指隧道内线路基础的沉降观测，即隧道的仰拱部分。其它如洞顶地表沉降、拱顶下沉、断面收敛沉降变形等不列入本沉降观测的内容。5.3沉降观测点的布置5.3.1隧道的进出口进行地基处理的地段，从洞口起每25m布设一个断面。5.3.2隧道内一般地段沉降观测断面的布设根据地质围岩级别确定，一般情况下Ⅲ级围岩每400m、Ⅳ级围岩每300m、Ⅴ级围岩每200m布设一个观测断面。当长度不足时，每段围岩或不同衬砌段应至少布置一个断面，Ⅵ级围岩及位于第四系沉积地层地下隧道观测断面沿线路纵向间距不应大于50米。5.3.3明暗交界处、有仰拱和无仰拱衬砌变化处、围岩变化段及沉降变形缝位置每侧（一个台车长度内）至少布设一个断面。5.3.4地应力较大、断层、膨胀土等不良和复杂地质区段、特殊基础类型的隧道段落、隧底由于承载力不足进行过换填、注浆或其他措施处理的复合地基段落适当加密布设。5.3.5隧道洞口至分界里程范围、施工降水范围内应至少布设一个观测断面。5.3.6双口决定或有辅助坑道的隧道，在两个工作面相向施工贯通里程处两侧（一个台车长度内）各设置一个观测断面。5.3.7长度大于20m的明洞，每20m设置一个观测断面。5.3.8隧道工程完成后，每个观测断面设置2个沉降观测点，分别布置在隧道侧沟盖板以上0.2m处。5.3.9沉降变形观测点设计图和埋设要求，设计单位结合具体设计方案并参照《无碴轨道铺设8.3.1条件评估技术指南》，在实施性沉降观测设计方案中明确。5.4观测精度沉降水准的测量精度为±1mm，读数取位至0.01mm。5.5沉降观测频度5.5.1沉降观测的开始时间是在仰拱施工结束后立即进行，至隧道沉降稳定，进行定期观测并详细记录观测资料、绘制沉降时程曲线。5.5.2沉降变形观测一般不少于3个月。当观测数据不足或工后沉降评估不能满足设计要求时，应适当延长观测期。沉降观测时间分为四个阶段，每个阶段的沉降观测在开始时可一般每周观测一次，以后可根据两次观测的沉降量调整沉降观测频度，但两次的观测沉降量不宜大于1mm。表4隧道基础沉降观测频次5.6观测资料的整理及变形预测评估5.6.1监测资料的整理分析主要内容：⑴监测资料的整理和整编：主要工作是对现场监测所取得的资料按照评估单位要求加以整理、编制成图表和说明。⑵监测资料的分析：主要是分析隧道的变形过程、变形规律、变形幅度。分析变形的原因，变形值与引起变形因素之间的关系，找出它们之间的函数关系，进而隧道的状态是否满足设计要求。5.6.2监测资料的整理⑴观测数据记录一般采用电子表格记录。⑵人工测试数据应当天及时输入电脑，核对无误后在计算机内保存，自动采集测试数据应及时在计算机内备份。沉降观测资料及时分析成图，上报，以保证各相关单位在观测过程中时时监控。观测中有沉降异常情况应及时通知有关各方及时处理。⑶及时对测试数据进行整理、分析、汇总，绘制时间-沉降-填筑高度关系曲线图及时间-沉降速率-填筑高度图等，确定合理的函数推导沉降拟合曲线参数。⑷在无碴轨道铺设前应以书面和电子文件将每个断面的沉降观测资料、沉降观测结果分析报告送业主及咨询、设计评估单位，发现测定的沉降明显大于计算沉降量，超过设计值20%及上时，应及时通知设计、咨询方。e.观测数据处理文件：按要求提供以下电子文件。其中观测手簿文件还需提供纸介质文件，每3月提交1次。5.7变形预测评估5.7.1沉降预测的可靠性验证隧道沉降预测应采用曲线回归法确定回归函数，常用的有双曲线法、三点法(对数曲线法)、沉降速率法、星野法(指数曲线法)及修正有双曲线法，并满足以下要求：⑴根据隧道完成不少于3个月的实际观测数据作多种曲线的回归分析，确定沉降变形的趋势，曲线回归的相关系数不应低于0.92。⑵沉降预测的可靠性应经过验证，间隔不少于3个月的两次预测最终沉降的差值不应大于8mm。⑶隧道完成后，最终的沉降预测时间应满足下列条件：S(t)/s(t=∞)≥75%式中：s(t):预测时的沉降观测值；s(t=∞)：预测的最终沉降值。（注：沉降和时间以隧道完成后为起始点）⑷预测的隧道基础工后沉降值不应大于15mm，并应满足无砟轨道有关设计要求。6.劳动组织6.1劳动力组织方式：采用架子队组织模式。6.2班组人员一般为4人，根据施工进度等条件合理配置。7.材料要求埋设的原件数量及质量需满足要求，埋设后不得破坏。8.设备机具配置选用DNA03电子水准仪进行观测，专人保管全套测量仪器，定期进行仪器的保养工作。9.质量控制及检验9.1质量控制9.1.1成立专门小组，进行元器件的埋设、测量和保护工作，小组人员分工明确，责任到人。9.1.2元件埋设时根据现场情况进行编号。9.1.3各架子队应制定稳妥的保护措施并认真执行，确保元器件不因人为、自然等因素而破坏，元器件埋设后，制作相应的标识旗或保护架插在上方。9.2质量检验隧道基础的沉降预测与评估方法采用曲线回归法，具体应满足一下要求:9.2.1根据隧道完成不少于3个月的实际观测数据作多种曲线回归分析，确定沉降变形的趋势，曲线回归的相关系数不应低于0.92；9.2.2沉降预测的可靠性应经过验证，间隔不少于3个月的两次预测最终沉降的差值不应大于8mm；9.2.3隧道完成，最终的沉降预测时间应满足下列条件：S(t)/s(t=∞)≥75%式中：s(t):预测时的沉降观测值；s(t=∞)：预测的最终沉降值。（注：沉降和时间以隧道完成后为起始点）9.2.4预测的隧道基础工后沉降值不应大于15mm，并应满足无砟轨道有关设计要求。10.安全环保要求10.