西垴隧道监控量测施工方案

1林州至长治（省界）高速公路工程（No.5合同段K28+400~K32+400）监控量测方案中铁十五局集团第二工程有限公司林长高速公路第5合同段项目经理部2010年5月2编制人：审核人：审批人：3西垴隧道监控量测方案一、工程及地质情况说明西垴隧道东起林州市任村镇东垴和西垴村之间山梁，西到尖庄村东侧，隧道区附近有多处村村通公路，交通条件较为方便。隧道起讫里程为：左线ZK29+925~ZK32+188,全长2282m,右线YK29+891~YK32+232,全长2341m。隧道左线平面设置为R=910圆曲线接缓和曲线（A-393.948）接直线接缓和曲线（A-390）接R=1170圆曲线，纵面设坡率为-0.7%的单向坡；隧道右线平面设置R=8500圆曲线接缓和曲线（A-322.415）接直线接缓和曲线（A-402.492）接R=12000圆曲线，纵面设坡率为-0.6%、-2.65%的单向坡。隧道区位于太行山东部，山势陡峭，沟谷深切，路线经过区海拔高度575~950m，相对高差较大，由于受林州大断裂影响，在林州大断裂以东，隧址区地貌单元属低山丘陵区，林州大断裂以西，由于太行山造山运动过程中持续上升，为太行山剥蚀中山区，山地地形较陡峻，形成台、坎相连的地貌特征，陡坎往往近于直立，高度数十米至上百米不等，平台宽度不大，由于岩体风化剥落，往往呈斜坡状，堆积了厚度不等的坡积土，隧址区人正常通行特别困难，植被条件一般，局部有水土流失现象，地表大部为基岩出露，沟谷及山坡中下部为碎石土和崩体岩块，并见漂石、卵石，山谷两侧及上坡地带有农作物种植。根据工程地质测绘、勘探和初祥勘物探报告成果，隧道经过区林州大断裂在右线YK30+410左线ZK32+370附近穿越隧道，断裂上盘地层倾斜，破碎带宽度约6～8米，属地质构造复杂路段，隧道经过区岩石节理裂隙较发育，根据工程地质测绘结果，基岩中主要发育有两组高角度裂隙节理，第一组走向210~225度，倾角70~73度，裂隙宽度1~5mm，常被石英脉充填。石英砂岩中发育密度3~5条/米,第二组裂隙不发育,但局部存在不同程度的溶蚀现象。在斜坡临空面，由于长期的风化及重力卸荷作用，该两组裂隙往往张开，4局部可达数十厘米，形成规模不等的崩塌体或危岩体。根据现场调查并结合有关工程经验，山体表层强卸荷带约为10~12米。该两组裂隙将隧道岩体切割成大小不一的块体，对隧道围岩稳定不利。二、编制目的、依据2.1编制目的为确保监控量测工作顺利正常开展，了解围岩状态，及时反馈信息于设计和指导施工，调整支护参数和二衬施作时间，确保施工安全和结构的长期稳定性，有效保护周边环境，尽量降低监控量测费用，减少对工程施工的干扰，同时为加强监控量测实施人员规范操作，全面掌握监控量测实施全过程，结合隧道工程特点，制定本方案。2.2编制依据1、《公路隧道施工规范》（JTJ042-94）；2、《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）；3、《工程测量规范》（GB50026-2001）；4、施工图纸、设计要求和环境、地质条件；5、工程特点、施工方法、工程状态和可操作性。三、组织机构及作业程序3.1组织机构为保证监控量测工作正常有序开展，项目部建立总工程师负责的管理体系，工程部和安质部负责对隧道一队、隧道二队的监控量测进行日常检查、指导和重大问题上报工作。并成立监控量测小组，制定各岗位职责，明确分工，责任到人。总负责人：项目部总工程师，负责监控量测工作组织安排和重大问题的处理。主管部门：项目部工程部、质检部，负责监控量测全面管理，日常检查、指导和重大问题上报工作，并参与重大问题的处理。5监控量测负责人：测量队负责主管监控量测组工作，掌握监控量测工作状态，分析和上报有关监控量测数据和情况，制定处理措施，下达技术交底资料。及时组织相关人员开展监控量测工作，并对监控量测结果负责，分析监控量测数据和上报监控量测动态。现场监控量测实施人：监控量测组员（操作人员和资料员），操作人员负责现场监控量测具体实施，负责测点的布设和保护，及时取得监控量测数据；资料员负责监控量测资料的收集、整理、签认、汇总和归档等资料管理工作。3.2作业程序（1）熟悉资料（施工图纸、规范和作业指导书等）;（2）布点量测;（3）取得数据;（4）整理签认;（5）分析处理;（6）位移管理;（7）信息反馈;（8）工程对策;（9）资料归档。四、技术要求4.1量测仪器量测仪器配备：数码相机、收敛仪、全站仪、水准仪、塔尺、钢尺等。辅助工具：爬梯、手电筒及其它辅助工具。4.2量测项目根据设计要求，结合西垴隧道具体情况，确定围岩量测必测项目（见表4-1）。表4-1围岩量测必测项目序号监测项目测试方法和仪表测试精度备注1净空变化隧道净空变化测定仪（收敛计）0.5～1mm一般进行水平收敛量测2拱顶下沉水准测量的方法、水准仪、钢尺0.5～1mm3地表下沉水准测量的方法、水准仪、塔尺0.5～1mm隧道浅埋段必测（H0≤2b）64地质和初期支护观察每次开挖后对开挖面进行观测，如发现异常应立即进行处理；对已施工的区段每天至少观察一次，发现结构开裂、突出等异常应立即采取应急措施。了解隧道支护结构及围岩地稳定情况4.3监控量测断面及测点布置原则4.3.1净空变化测点和拱顶下沉测点量测仪器、测试精度、量测断面、间距测点数量按表4-2进行。4.3.2净空变化测点和拱顶下沉测点应布置在同一断面上，测点布置时应避开钢架和脱空回填处，将测点布置在两榀钢架之间。净空变化、拱顶下沉和地表下沉（浅埋地段）等必测项目必须设置在同一断面。表4-2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Ⅲ30～501条水平测线收敛计0.1mm1个测点水准仪、钢尺或全站仪0.5～1mmⅣ20～40每台阶1条水平测线1个测点Ⅴ～Ⅵ15～20每台阶1条水平测线1-3个测点注：洞口及浅埋地段断面间距取小值；台阶法施工特殊地段要求布设两条斜测线。4.3.3全断面开挖时，收敛量测点应布置在起拱线以下1m左右位置；台阶法开挖时，上台阶收敛量测点应布置在上下台阶界面以上1m左右位置，下台阶收敛量测点应布置在上下台阶界面1m左右位置。4.3.4浅埋隧道（H0≤2b，H0—隧道埋深，b—隧道最大开挖宽度）应在隧道开挖前布设地表沉降测点，地表沉降测点纵向间距应符合表4-3要求。7表4-3地表沉降测点纵向间距隧道埋深与开挖宽度纵向测点间距（m）2BH02.5B20～50BH0≤2B10～20H0≤B5～10注：H0为隧道埋深，B为隧道开挖宽度。4.3.5地表沉降测点横向间距为2～5m。在隧道中线附近测点应适当加密，隧道中线两侧量测范围不应小于H0+B，地表有控制性建（构）筑物时，量测范围应适当加宽。其测点布置如图4-4所示。图4-4地表沉降横向测点布置示意图4.4监控量测频率4.4.1监控量测的频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度按表4-5确定。由位移速度决定的监控量测频率和由距开挖面的距离决定的监控量测频率之中，原则上采用较高的频率值。当出现异常情况或不良地质时，应增大监控量测频率。在塑性流变岩体中，位移长期（开挖后两个月以上）不能变化时，量测要继续到每月为1mm为止。表4-5量测频率表2~5mH0基准点45°B量测范围8位移速度（mm/d）量测断面距开挖工作面的距离量测频率≥5（0～1）B2次/d1～5（1～2）B1次/d0.5～1（2～5）B1次/2～3d0.2～0.5（2～5）B1次/3d＜0.2＞5B1次/7d注：B表示隧道开挖宽度4.4.2地表下沉量测测频率与拱顶下沉和净空变化的量测频率相同；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、下沉基本停止时为止。4.4.3隧道开挖后应及时进行地质素描及数码成像，必要时应进行物理力学试验。开挖面地质素描、支护状态、影响范围内的建（构）筑物的描述应每施工循环记录一次。特殊情况下应增大描述频率。4.4.4在没有特殊要求的情况下，选测项目可以采用和必测项目相同的量测频率。4.5监控量测控制基准4.5.1监控量测控制基准包括隧道内位移、地表沉降、爆破振动等，应根据地质条件、隧道结构的长期稳定性、隧道施工安全性，以及周围建（构）筑物特点和重要性等因素制定。4.5.2隧道初期支护极限相对位移可参照表4-6选用。表4-6跨度7m≤B≤12m隧道初期支护极限相对位移围岩级别隧道埋深h（m）h≤5050＜h≤300300＜h≤500拱脚水平相对净空变化（%）Ⅱ0.01～0.030.01～0.08Ⅲ0.03～0.100.08～0.400.30～0.60Ⅳ0.10～0.300.20～0.800.70～1.20Ⅴ0.20～0.500.40～2.001.80～3.00拱顶相对下沉（%）Ⅱ0.03～0.060.05～0.129Ⅲ0.03～0.060.04～0.150.12～0.30Ⅳ0.06～0.100.08～0.400.30～0.80Ⅴ0.08～0.160.14～1.100.80～1.40注：1本表适用于复合式衬砌的初期支护，硬质围岩隧道取表中较小值，软质围岩隧道取表中较大值。表列数值可在施工中通过实测资料积累作适当修正。2拱脚水平相对净空变化指两拱脚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极限值乘以1.1～1.2后采用。4.5.3位移控制基准应根据测点距开挖面的距离，由初期支护极限相对位移按表4-7要求确定。地表沉降控制基准应根据地层稳定性、周围建（构）筑物的安全要求分别确定，取小值。表3-7位移控制基准类别距开挖面1B（U1B）距开挖面2B（U2B）距开挖面较远允许值65%U090%U0100%U0注：B为隧道开挖宽度，U0为极限相对位移值。3.5.4根据位移控制基准，可按表4-8分为三个管理等级。表4-8位移管理等级管理等级距开挖面1B距开挖面2BⅢU＜U1B/3U＜U2B/3ⅡU1B/3≤U≤2U1B/3U2B/3≤U≤2U2B/3ⅠU＞2U1B/3U＞2U2B/3注：U为实测位移值4.5.4围岩与支护结构的稳定性应根据控制基准，结合时态曲线形态判别。采用分部开挖法施工的隧道应每分部分别建立位移控制基准，同时应考10虑各分部的相互影响。4.5.5一般情况下，二次衬砌的施作应在满足下列要求时进行：①隧道水平净空变化速度及拱顶或底板垂直位移速度明显下降；②隧道位移相对值已达到总相对位移量的90%以上；③对浅埋、软弱围岩等特殊地段，应视现场具体情况确定二次衬砌施作时间。5.地质和初期支护观察地质和初期支护观察分开挖工作面观察、已施工区段初期支护观察及地表观察。5.1开挖工作面观察在每次开挖后进行一次,内容包括节理裂隙发育情况、工作面稳定状况、围岩变形等。当地质情况无变化时，可每天进行一次，观察应绘制开挖工作面略图并作好地质素描，填写工作面状态记录表及围岩级别判定。5.2对已施工区段初期支护的观察每天一次，观察内容包括喷砼、锚杆、钢架的状况，以及施工质量是否符合规定的要求。5.3洞外观察包括洞口地表情况、地表沉陷、边仰坡的稳定、地表水渗透的观察。五、监控量测方法5.1时间要求洞内、外观察和地表沉降观测根据本作业指导书要求进行。净空变化和拱顶下沉量测布点应在开挖后至初喷前进行，若围岩出现变化异常应尽早布设;初始读数在每次开挖后12小时内取得，最晚不得迟于24小时。5.2洞内、外观察洞内观察可分为开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。其中，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、数码成像，填写开挖工作面地质状况记录表，并与勘察资料进行对比；已施工地段11观察，应记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形和二次衬砌等工作状态。洞外观察重点应在洞口段和洞身浅埋段，记录地表开裂、地表变形、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等，同时还应对地面建（构）筑物进行观察。5.3净空变化量测5.3.1根