四标三分部隧道监控量测实施方案

目 录1编制依据22工程概况23 监控量测的目的24 监控量测工程35必测工程量测方法46 选测工程量测方法77 量测结束标准78 监控量测资料的整理与反应79 组织机构10附表111附表212附表313附表414附表515隧道监控量测实施方案1编制依据(1)新建合肥至福州铁路安徽段站前及相关工程HFZQ-4标段隧道相关设计文件、图纸；(2)?铁路隧道监控量测技术规程?TB10121-2007;(3)?客运专线铁路隧道工程施工技术指南?TZ214-2005；(4)?铁路隧道工程施工技术指南?(TZ 2042021)；(5)其他标准、标准、参考资料。2工程概况新建铁路贵阳枢纽白云至龙里北联络线站前二标段二分部的起讫里程为DK36+330DK43+757，全长7.427公里，线路位于贵阳市和都匀市龙里县，全长7.427Km。主要工程工程包括：路基1565m ,隧道(座-延长米)4-5613m。新建铁路贵阳枢纽白云至龙里北联络线站前二标段二分部隧道工程包括：表1-13 监控量测的目的1及时掌握、反应围岩力学动态及稳定程度和支护、衬砌的可靠性等信息，预测可能出现的施工隐患，防患于未然，保障围岩稳定和施工平安；2根据“新奥法原理，通过围岩量测，确定初期支护和二次衬砌的合理施作时间；3通过对围岩和支护结构的变形、应力量测,了解支护构件的作用与效果，及时修改支护参数，优化施工方案；4积累第一手资料，为施工中调整围岩级别、修改支护系统设计、变更施工方法、今后的设计和施工提供参考依据。4 监控量测工程根据本标段工程特点、规模及设计要求，监控量测分为必测工程和选测工程两类。4.1必测工程1隧道洞内、外观察；2隧道周边位移量测，包括：拱顶下沉、水平净空变化量测；3隧道浅埋段、山间洼地、岩堆、破碎带、偏压洞口的地表下沉量测。表4-1监控量测必测工程序号监测工程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2衬砌前净空变化隧道净空变化测定仪收敛计、隧道激光断面仪、全站仪全站仪采用非接触观测法3拱顶下沉水准测量的方法，水准仪、钢尺1mm一般进行水平收敛量测4地表下沉水准测量的方法，水准仪、塔尺1mm浅埋隧道必测H02b5二次衬砌后净空变化隧道净空变化测定仪收敛计注：H0隧道埋深；b隧道最大开挖宽度。4.2选测工程根据本标段工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法等实际情况，确定如下选测工程：围岩与支护结构的接触应力及支护结构的应力状态量测、围岩内部变形量测、围岩压力量测、支护及衬砌应力量测、锚杆内力量测和钢架内力及所承受的荷载量测等。选测工程根据施工时的具体情况以及设计单位和监理工程师的指示选定。表4-2监控量测选测工程序号监测工程测试方法和仪表测试精度备注1地表下沉水准测量的方法，水准仪、塔尺1mmH02b时2隧底隆起水准测量的方法，水准仪、塔尺1mm3围岩内部位移多点位移计4围岩压力压力盒5二次衬砌接触压力压力盒6钢架受力钢筋计7喷混凝土受力混凝土应变计108锚杆杆体应力钢筋计9二次衬砌内应力混凝土应变计10爆破振动观测爆破振动记录仪爆破振动记录仪临近建筑物11围岩弹性波速度弹性波测试仪注：H0隧道埋深；b隧道最大开挖宽度。5必测工程量测方法5.1隧道洞内、外观察测试方法：地质观测、地质素描、地质罗盘、数码摄像。5洞内观察5.1洞内观察分为开挖工作面观察和已施工地段观察两局部。5.2开挖工作面观察在每次开挖后初喷混凝土之前进行一次; 当地质情况根本无变化时可每天进行一次;重点观察记录工作面的工程地质与水文情况，并绘制开挖面略图(地质素描),填写开挖工作面地质状态记录表及施工阶段围岩级别判定卡；地质复杂地段积累影像资料；观察中发现围岩条件恶化时，立即采取相应处理措施。5.3开挖工作面地质描述图包括内容：地层、岩石分布、岩层走向、倾角；固结程度、风化及变质程度、软硬程度；裂隙方向及频率、填充物及性质；断层位置及走向、倾角、破碎程度；涌水位置及涌水量；塌方位置及形态。5.4对初期支护完成区段的观察每天至少进行一次，观察内容包括:锚杆:安装位置及方向;灌浆是否饱满;垫板的松紧状态。喷射混凝土：厚度及其与围岩密贴情况；裂纹发生位置、种类、宽度及长度；涌水处所及涌水量。钢架：架设位置是否正确，不得侵入衬砌断面；背后是否与围岩密贴；背后回填不得用木材及干砌片石，应用喷射混凝土填满。5洞外观察洞外观察重点在洞口段和洞身浅埋段，正常情况下每3天观察一次，特殊情况下如洞口附近施工、雨季时，每天1次。其观察内容应包括地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗透情况等。5.2净空变化和拱顶下沉量测5量测仪器、测试精度、量测断面、间距测点数量按表5-1进行。表5-1量测仪器、测试精度、断面间距、测点数量围岩级别断面间距m水平净空变化拱顶下沉每断面测点数量量测仪器测试精度每断面测点数量量测仪器测试精度30501条测线收敛计1个测点水准测量的方法，水准仪、钢尺1mm10301条测线1个测点51012条测线13个测点注：洞口及浅埋地段断面间距取小值。5水平净空变化测线布置方法：当采用全断面开挖方式时,可设一条测线；当采用台阶法开挖时，可在拱腰和边墙部位各设一条测线。5水平净空变化、拱顶下沉量测必须在每次开挖后36h内且在下一循环开挖前读取初读数，最迟不得超过24h。5拱顶下沉量测应与水平净空变化量测在同一量测断面内进行。当地质条件复杂,下沉量或偏压明显时,除量测拱顶下沉外,尚应量测拱腰下沉及基底隆起量。5在防止被爆破作业破坏的前提下，测点应尽可能靠近工作面埋设，一般距离为0.52m，并且应牢固可靠，易于保护、识别，量测断面用红油漆标识。拱顶下沉量测后视点必须埋设在稳定岩面上,并和洞、内外水准点建立联系。以正洞级围岩断面为例，测点布置如图1。图1 正洞级围岩断面测点布置图5水平净空变化和拱顶下沉采用相同的量测频率，一般根据位移速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率，如表3-2所示。表5-2 量测频率表位移速度mm/d量测断面距开挖工作面的距离量测频率51B2次/d1512B1次/d0.5125B1次/23d25B1次/3d5B1次/7d注：B表示隧道开挖宽度5.3地表下沉量测5地表下沉采用水准仪、塔尺量测。5测试精度1mm。5地表下沉量测必须在隧道开挖之前进行。5浅埋隧道H02b，H0隧道埋深，b隧道最大开挖宽度断面布置与洞内水平净空变化、拱顶下沉在同一横断面内；当地表有建筑物时，应在建筑物周围增设下沉测点。5测点按普通水准点埋设，横断面方向在隧道中心及两侧间距离25m施设下沉测点，每断面施设711个测点，监测范围在隧道开挖影响范围以内。隧道开挖影响范围计算公式：D=B+2htan(45-/2)，D 开挖影响范围；B隧道开挖宽度；h隧道开挖高度；围岩内摩擦角；5地表下沉量测在开挖面前方，隧道埋置深度与隧道开挖高度之和处开始，直到衬砌结构封闭、下沉根本停止时为止。5地表下沉量测频率与拱顶下沉和净空变化的量测频率相同。6 选测工程量测方法监控量测选测工程及方法见表6-1。表6-1 监控量测选测工程及方法表工程名称监控手段及工具测点布置量测频率115d1630d13月3月锚杆内力电测锚杆、锚杆测力计、锚杆拉拔计每10米一个断面，每个断面至少3根锚杆地表下沉水准仪、水准尺洞口段及浅埋段每50米左右一个断面开挖面距量测断面前后2B时，12次/天；开挖面距量测断面前后5B时，1次/2天；开挖面距量测断面前后5B时，1次/周。围岩内部变形多点位移计每个代表性地段13个量测断面，每个断面不少于10个测点12次/天1次/2天12次/周13次/月围岩压力压力盒每个代表性地段13个量测断面，每个断面不少于20个测点12次/天1次/2天12次/周13次/月钢支撑内力支柱压力计或其他测力计每个代表性地段13个量测断面，每个断面13对测点1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月支护、衬砌内应力各种混凝土内应力计或应变计每个代表性地段13个量测断面，每个断面不少于20个测点12次/天1次/2天12次/周13次/月7 量测结束标准各项量测作业均应持续到变形根本稳定后，在以1次/7d的量测频率测2-3周后结束，对净空收敛和拱顶下沉变形根本稳定时变形速率/d。对于膨胀性围岩和挤压性围岩，位移长期没有减缓趋势时，应适当延长量测时间，当位移速率1 mm/d时方可结束。8 监控量测资料的整理与反应8.1监控量测资料的整理分析8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：1核查各项原始记录，检查监测值的正确性；2对各种观测值按时间逐点填写观测数值表；3绘制各种变形过程线或变形分布图,如表81。4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。可采用以下函数作为回归函数：U=A+Bin(t+1)、U=Ae-B/t、U=t/(A+Bt)、U=Ae-Bt0- e-BT、U=Ain(T+B)/ (t0+B)式中 U变形值mm；A,B回归系数；t量测时间d；t0测点初读数时距开挖时的时间d；T量测时距开挖时的时间d。(5)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。表8-1 量测数据整理明细表序号量测工程名称数据整理内容1拱脚水平相对净空变化、拱顶相对下沉绘制位移(u)时间(t)的关系曲线绘制位移(u)距开挖距离(l)的关系曲线2地表下沉绘制地表下沉位移(u)时间(t)的关系曲线绘制位移(u)距开挖距离(l)的关系曲线8.2监控分析结果反应与应用围岩的稳定性应根据量测结果综合判定：(1)根据位移值确定,初期支护到达根本稳定的条件:实测最大位移值或回归预测最大位移值应不大于表8-2所列极限相对位移值的2/3，并按表8-3进行变形管理。2根据位移变化速度确定。当净空变化速度持续大于5.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护系统；当隧道净空收敛值的速度明显下降，收敛量已达总收敛量的80%90%，且净空变化速度小于/d时(隧道经验认为水平收敛速度小于/d或拱顶位移速度小于/d)时，围岩到达根本稳定，此时可进行二次衬砌；在浅埋地段，及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用其它指标判别。3根据围岩位移时态曲线的形态来判别：当围岩位移速度不断下降时du2/d2t0，围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。4监控量测的分析结果和建议必须第一时间反应给工程分部总工程师，以便及时指导施工，当量测说明存在塌方、突水突泥等可能时，应及时报工程部总工程师。表8-2 双线隧道初期支护极限相对位移%围岩级别埋深m5050-300300-500拱脚水平相对净空变化值拱顶相对下沉注：1、硬岩取下限，软岩取上限；2、拱脚水平相对净空变化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、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1.21.3后采用。表8-3 变形管理等级管理等级管理位移mm施工状态U2U0/3应采取特殊措施注：U实测位移值；U0最大允许位移值。9 组织机构9.1专门成立以总工程师为首的分部隧道施工监控量测领导小组，其组织机构见图9-1。9.2量测监控领导小组负责规划并统筹安排本分部的监控量测工作；工程经理部工程部负责制订标段监控量测实施方案和相关管理制度，定期和不定期检查指导监控量测工作和反应落实情况；各架子队施工技术负责人负责具体确定监控量测实施方案及反应信息的实施；测量班负责具体落实监控量测工作，并对量测数据进行整理分析，及时向分部主管部门和工程经理部工程部反应量测结果。组 长：原正峰副 组 长：马宁、田加庄架子二队测量班架子三队测量班架子一队测量班图9-1 监控量测领导小组组织机构附表1施工阶段围岩级别判定卡工程名称位置里程评定距洞口距离m岩性指标岩石类型名称黏聚力c MPa;极硬岩硬岩中硬岩较软岩软岩极软岩土单轴抗压极限强度Rc= MPa点荷载强度Ix MPa变形模量E= MPa泊松比天然重度= kN/m3其它岩体完整状态地质构造影响程度轻微较重严重极严重完整较完整较破碎地质结构面间距m延伸性极差差中等好极好粗糙度明显台阶状粗糙波纹状平整光滑有擦痕平整光滑张开性mm黏土充填破碎极破碎风化程度未风化风化轻微风化颇重风化严重风化极严重简要说明地下水状态渗水量L/min10m10枯燥或湿润1025偶有渗水25125经常渗水枯燥或湿润偶有渗水经常渗水初始应力状态埋深H= m地质构造应力状态其 他围岩级别备注记录者复核者日期附表2拱顶下沉记录表施工单位： 施工标段： 监理单位： 编 号： 工程名称： 点号及桩号： 序号日 期累计读数mm位移值mm累计位移值mm备注12345678910111213141516171819202122232425262728293031监测： 记录： 复核： 附表3拱顶下沉与时间位移关系曲线图施工单位： 施工标段：监理单位： 编 号：工程名称： 点位桩号：绘图： 复核： 日期：附表4周边位移记录表施工单位： 施工标段： 监理单位： 编 号： 工程名称： 点位桩号： 序号日 期累计天数d位移值mm累计位移值mm备注12345678910111213141516171819202122232425262728293031监测： 记录： 复核：附表5隧道监控量测现场施工记录表施工单位： 施工标段：监理单位： 编 号：工程名称： 位置里程：收敛观测沉降观测开挖日期埋设日期初读日期开挖日期埋设日期初读日期读 数读 数观测日期钢尺读数小表读数mm大表读数累计读数收敛值mm备注观测日期观测值mm下沉值mm备 注收敛值是指每次观测值跟最初读数的差值。监测： 记录： 复核：