监控量测实施方案

新建铁路大理至瑞丽线大保段第二标段迤坝田隧道监控量测实施方案中铁二十三局集团有限公司大瑞铁路项目部二○○八年十月中铁二十三局集团有限公司大瑞项目部·2·一、编制依据1、迤坝田隧道施工方案；2、迤坝田隧道施工图及标准图；3、《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）；4、《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）。二、隧道概况1、设计概况：迤坝田隧道位于大理市永平县境内，起讫里程D1K88+135～DK89+810，全长1675m。本隧道为单线隧道，电力牵引，设计时速140Km/h，隧道建筑限界采用《GB146.2-83》之“隧限-2A”;采用重型有碴轨道，内轨顶面至道床底面的高度77cm，铺设型枕（轨枕长2.6m），60kg/m钢轨。2、地质构造：迤坝田隧道位于澜沧江活动断裂带东侧，受区域构造影响，区内次级断层较发育，岩层节理、裂隙发育、岩体较破碎。主要发育有迤坝田性质不明断层及上村向斜。迤坝田性质不明断层位于隧道进口端沟槽，对线路工程影响小；上村向斜大角度斜交隧道，核部及两翼地层为（K1n）石英砂岩、砂岩，对线路工程有影响。3、水文：测区地表水主要为隧道进出口沟水，为季节性流水，流量随季节及降雨量而变，受大气降雨补给。地下水为第四系地层孔隙潜水及基岩裂隙水，含水量均较小。段内地势相对较高，四周沟槽切割较深，利于地表水及地下水排泄，砂、泥岩存在一定量的基岩裂隙水，含量不大，水位埋藏较深。水中SO42-、Mg2+、pH值测试结果显示地下水对混凝土结构无侵蚀性。4、施工方法：本隧道地质条件较差，施工中以“弱爆破、少扰动、强支护、早封闭、适时衬砌”为原则。V、IV级围岩采用台阶法弱爆破施工，III级围岩采用全断面光面爆破。5、工程设计：D1K88+135~140为IV式V级明洞，C30钢筋混凝土衬砌。D1K88+140~+170V级围岩地段采用全环I18型钢钢架及拱部Φ89大管棚中铁二十三局集团有限公司大瑞项目部·3·超前支护。型钢钢架纵向间距为0.8m/榀；大管棚采用Φ89钢花管（壁厚5mm），环向间距0.4m，每环20根，每根长35m；C30钢筋混凝土衬砌。D1K88+170~+650V级围岩地段采用拱墙格栅钢架及拱部Φ42小导管加强支护。格栅钢架纵向间距为1m；超前小导管纵向间距2m，环向间距0.4m，每环20根，每根长3.5m；C25混凝土二次衬砌。D1K88+650~D1K+910及D1K89+050~DK89+410IV级围岩地段采用拱部钢带，纵向间距1.2m；C25混凝土二次衬砌。DK89+410~+780V级围岩地段采用拱墙格栅钢架及拱部Φ42小导管加强支护。格栅钢架纵向间距1m；超前小导管纵向间距2m，环向间距0.4m，每环20根，每根长3.5m；C25混凝土二次衬砌。DK89+780~+810V级围岩地段采用全环格栅钢架及拱部Φ89大管棚加强支护；钢架纵向间距0.8m，大管棚采用Φ89钢花管（壁厚5mm），环向间距0.4m，每环20根，每根长35m；C30钢筋混凝土衬砌三、监控量测的目的迤坝田隧道实施监控量测的目的主要有：1、通过监控量测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，把握施工过程中结构所处的安全状态，判断围岩稳定性，支护、衬砌可靠性。2、用现场实测的结果弥补理论分析过程中存在的不足，并把监测结果反馈给设计及指导施工，为修改施工方法、调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据。3、通过监控量测对工程施工可能产生的环境影响进行全面的监控。4、通过监控量测进行隧道日常的施工管理，确保施工安全和施工质量。5、通过施工现场的监控量测，确定二次衬砌合理施作时间。6、通过监控量测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程或该工法本身的发展提供借鉴、依据和指导作用。四、监控量测计划1、根据迤坝田隧道的规模、地形地质条件、支护类型和参数、开挖方式制定监控量测计划。监控量测作业流程如下：中铁二十三局集团有限公司大瑞项目部·4·否否否是2、监控量测仪器全站仪、水准仪、收敛计、3、根据迤坝田隧道的地质情况和隧道施工方法，将地质与初期支护观察、地表下沉量测、水平净空收敛量测、拱顶下沉量测作为施工监控量测项目。分析、研究地质勘测资料制定监控量测计划施工监控量测开挖工作面状态评价数据处理经济否施工完成否结束施工方法变更支护减弱施工方法变更支护加强已施工区段的支护加强安全否中铁二十三局集团有限公司大瑞项目部·5·同时配备选测项目所需的设备，必要时实施选测项目。隧道施工现场监控量测项目、方法及频率要求严格按照部颁铁路隧道施工技术规范和设计要求实施。1、监控量测项目分为必测项目和选测项目，必测项目是隧道工程进行的日常监控量测项目。具体监控量测必测项目见下表：监控量测必测项目序号监控量测项目常用量测仪器备注1洞内、外观察现场观察、数码相机、罗盘仪2拱顶下沉水准仪、钢挂尺或全站仪3净空变化收敛仪、全站仪4地表沉降水准仪、铟钢尺或全站仪隧道浅埋段选测项目是为了满足隧道设计与施工的特殊要求进行的监控量测项目：监控量测选侧项目序号监控量测项目常用量测仪器1钢架内力钢筋计、应变计2隧底隆起水准仪、铟钢尺或全站仪2、隧道开挖后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。3、初期支护完成后进行喷层表面裂缝及其发展、渗水、变形观察和记录。四、监控量测断面及测点布置原则1、基点埋设。首先，在沉降影响范围以外的稳定区域内埋设基点；其次，埋设至少两个基点，以便基点互相校核；基点埋设采用标准地表桩，将其埋入原状土，并做好保护。或钻孔打入1米以上的Φ22螺纹钢筋做地表观测桩，并同时打入保护钢管套。基点和附近水准点联测取得原始高程，基点埋设在视野开阔的地方，以利于观测。中铁二十三局集团有限公司大瑞项目部·6·2、隧道地表沉降测点埋设。在隧道开挖前布设地表沉降观测点。地表沉降测点和隧道内测点布置在同一断面里程。一般条件下，地表沉降测点纵向间距应按一下要求布置。地表沉降测点纵向间距隧道深埋与开挖宽度纵向测点间距（m）2B＜H0＜2.5B20～50B＜H0≤B10～20H0≤2B5～10注：H0为隧道埋深，B为隧道开挖宽度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。其测点布置如下图：2、洞内测点布置。洞内拱顶下沉测点和净空变化测点布置在同一断面上。监控量测断面按下表要求布置：必测项目监控量测断面间距围岩级别断面间距Ⅴ～Ⅵ5～10Ⅳ10～30Ⅲ30～50中铁二十三局集团有限公司大瑞项目部·7·不动点不动点10M地表下沉测点布置图150cm15cm10-20cm地面线予埋点15cm15cm予埋点示意图拱顶下沉测点原则上设置在拱顶轴线附近。在隧道下锚段跨度较大时，结合施工方法在拱部增设测点，隧道纵向间距10m埋设一个拱顶沉降测点，材料选用Φ22螺纹钢，埋设或焊接在拱顶，外露长度5cm，外露部分打磨光滑,以减少与尺面接触不均匀的误差，用红油漆标记统一编号。3、隧道净空收敛监测是隧道施工中一项必不可少的监测内容。由于地下工程自身固有的错综复杂性和变异性质，传统的设计方法仅凭力学分析和强度验算难以全面、适时地反映出各种情况下支护系统的受力变化情况。围岩应力及环境条件发生变化，周边围岩及支护随之产生位移，该位移是围岩和支护力学行为变化最直接的综合反映因此，隧道围岩位移观测具有十分重要的作用。净空变化量测测线数参照下表布置：净空变化量测测线数开挖方法地段一般地段特殊地段全断面法一条水平测段一台阶法每台阶一条水平侧线每台阶一条水平侧线，两条斜侧线五、监控量测频率中铁二十三局集团有限公司大瑞项目部·8·1、必测项目的监控量测频率根据测点距开挖的距离及位移速度分别按下列表确定。由位移速度决定的监控频率和由距开挖面的距离决定的监控频率之中，原则上采用高的频率值。出现异常情况或不良地质时，应增大监控量测频率。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（0～1）B2次/d（1～2）B1次/d（2～5）B1次/2～3d＞5B1次/7d注：B为隧道开挖宽度按位移确定的监控量测频率位移速度（mm/d）监控量测频率≥52次/d1～51次/d0.5～11次/2～3d0.2～0.51次/3d＜0.21次/7d2、开挖面地质素描、支护状态、影响范围内的建筑物的描述每施工循环记录一次。必要时，影响范围内的建筑物的描述频率应加大。3、选测项目监控量测频率根据设计和施工要求以及必测项目反馈信息的结果确定。六、监控量测方法1、地质和初期支护观察施工过程中进行洞内、外观察。洞内观察分开挖工作面观察和已施工地中铁二十三局集团有限公司大瑞项目部·9·段观察两部分。每一循环进尺，都必须进行一次工作面观察，并作好客观详尽的记录。在地质变化不大地段，可每天按一个工作面记录，对已成洞地段主要是支护效果的观察。（1）、开挖工作面观察在每次开挖后进行，观察内容：A、工作面工程地质和水文地质情况观察和描述：包括岩石名称、岩石产状、风化变质情况，断层、层理、节理等结构面的分布、走向、产状及频率，有无偏压或膨胀地压，工作面及毛洞自稳情况，岩石单轴抗压强度，地下水情况及影响等内容，并以表格和素描形式记录。B、工作面附近初期支护状态观察和已成洞的支护效果观察：包括锚杆锚固效果，喷层开裂部位、宽度、长度及深度，喷射混凝土的整体性，防水效果等，以表格和素描形式记录下来。（2）、洞外观察重点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，同时还应对地面建筑进行观察。2、变形及应力监控观测：隧道净空收敛监测是隧道施工中一项必不可少的监测内容。由于地下工程自身固有的错综复杂性和变异性质，仅凭力学分析和强度验算难以全面、适时地反映出各种情况下支护系统的受力变化情况。围岩应力及环境条件发生变化，周边围岩及支护随之产生位移，该位移是围岩和支护力学行为变化最直接的综合反映因此，隧道围岩位移观测具有十分重要的作用。隧道净空变化量测可采用收敛计或全站仪进行。⑴、采用收敛计量测时，测点采用焊接或钻孔预埋。⑵、采用全站仪量测时，测点应采用膜片式回复反射器作为测点靶标，靶标黏附在预埋件上。量测方法包括自由设站和固定设站两种。（3）、拱顶下沉量测可采用精密水准仪和铟钢挂尺或全站仪进行。在隧道拱顶轴线附近通过焊接或钻孔预埋测点。测点应与隧道外监控量测基准点进行中铁二十三局集团有限公司大瑞项目部·10·联测。采用全站仪量测时，测点及量测方法同上。(4)、地表沉降监控量测采用精密水准仪、铟钢尺进行。当用常规水准量测出现困难时，采用全站仪量测。（5）、围岩内变形量测采用多点位移计。多点位移计钻孔埋设，通过专用设备读数。（6）、钢架应力量测可采用振炫式传感器、光纤光栅传感器。振炫式传感器通过频率接收仪获得频率读数，依据频率一量测参数率定曲线换算出相应量测参量值。传感器应成对埋设在钢架内、外侧。采用振炫式钢筋计或应变计进行型钢应力或应变量测时，应把传感器焊接在钢架翼缘内测点位置。采用振炫式钢筋计进行格栅钢架应力量测时，应将格栅主筋截断并把钢筋计对焊在截断部位。采用光纤光栅传感器进行型钢或格栅钢架应力量测时，应把光纤光栅传感器焊接或黏贴在相应测点位置。（7）、混凝土、喷混凝土应变量测可采用振炫式传感器、光纤光栅传感器，传感器应固定于混凝土结构内的相应测点位置。（8）、接触压力量测包括围岩与初期支护之间接触压力、初期支护与二次衬砌之间接触压力的量测。接触压力量测可采用振炫式传感器。传感器与接触面要求紧密接触，传感器类型的选择应与围岩和支护相适应。（9）、爆破振动速度和加速度可采用振动速度和加速度传感器，一级相应的数据采集设备。传感器应固定在预埋件上，通过爆破振动记录仪自动记录爆破振动速度和加速度，分析振动波形和振动衰减规律。（10）、空隙水压监控量测可采用空隙水压进行。水压计监控量测刻槽的测点位置，采取措施确保水压计直接与谁接触。通过数据采集获得各测点读数，并会算出相应空隙水压值。中铁二十三局集团有限