隧道监控量测施工方案

1改建铁路西安安康线建第二线某某某隧道监控量测方案中铁十九局西康二线一工区2010年1月2编制人：审核人：审批人：3某某某隧道监控量测方案一、工程概况某某某隧道位于陕西省商洛市镇安县，属秦岭南部中低山河谷区。本隧道起讫里程DK174+746~DK178+878，全长4132米。进口处山势陡峭毗邻西康高速及西康1线铁路，出口处紧邻西康1线铁路。根据勘测资料，某某某隧道地层岩性复杂，隧道洞身主要通过地层岩性为泥盆系中统千枚岩局部夹灰岩，遇水易软化坍塌，以III、Ⅳ类围岩为主。二、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。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，本工区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至六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：工区总工程师，负责监控量测工作组织安排和重大问题的处理。主管部门：工程部、安质部，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。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4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，结合王家岭隧道具体情况，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）54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0.5～1mmⅣ10～30每台阶1条水平测线1~2个测点Ⅴ～Ⅵ5～10每台阶1条水平测线2-3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6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。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。2~5mH0基准点45°B量测范围7表4-5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≥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（%）Ⅱ0.01～0.030.01～0.08Ⅲ0.03～0.100.08～0.400.30～0.60Ⅳ0.10～0.300.20～0.800.70～1.20Ⅴ0.20～0.500.40～2.001.80～3.008拱顶相对下沉（%）Ⅱ0.03～0.060.05～0.12Ⅲ0.03～0.060.04～0.150.12～0.30Ⅳ0.06～0.100.08～0.400.30～0.80Ⅴ0.08～0.160.14～1.100.80～1.40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9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10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根据围岩条件确定量测间距埋设测点，并按规定量测频率进行量测。主要原理：每次测出两点间净长，求出两次量测的增量（或减量），即为此处净空变化值。读数时读三次，然后取其平均值，并按附表记录。5.3.2预埋测点由钢筋加工而成，采用冲击电锤或风钻钻孔，埋入钢筋采用直径不小于20mm的螺纹钢，前端外露钢筋与埋入钢筋焊接，直径不小于6mm，加工成180°弯钩或三角形钩。测点用快凝水泥或锚固剂与围岩锚固稳定，埋入围岩深度不小于20cm，若围岩破碎松软，应适当增加测点埋入深度。5.3.3量测方法①检查预埋测点有无损坏、松动，并将测点灰尘擦净。②把净空收敛仪的尺头及尺架挂钩分别固定在预埋测点孔内，选择合适的尺孔，将尺孔销插入，用尺卡将尺与联尺架固定。③调整调节螺母，记下钢尺在联尺架端时的基线长度与数显读数。为提高量测精度，每条基线应重复测三次取平均值。当三次读数极差大于0.05mm时，应重新测试。每次开挖后12h内取得初读数。④测试过程中，若数显读数已超过25mm，则应将钢尺收拢（换尺孔）重新测试，两组平均值相减，即为两尺孔的实际间距，以消除钢尺重孔距离不精确造成的测量误差。⑤一条基线测完后，应及时逆时针转动调节螺母，摘下收敛仪，打开尺卡收拢钢尺，为下一次使用作好准备。5.4拱顶下沉量测5.4.1采用精密水准仪和铟钢挂尺进行。主要原理：通过测点不同时刻11相对标高，求出两次量测的差值，即为该点的下沉值。读数时应该读三次，取平均值，并按附表记录。按规定量测频率进行量测。5.4.2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联测。拱顶下沉量测测点布置在拱中，每断面布置一点，布设原则和间距按规定进行。预埋测点由钢筋加工而成，钢筋直径不小于6mm，前端加工成180°弯钩或三角形钩。测点用快凝水泥或锚固剂固定在拱顶选定位置，埋入围岩深度不小于20cm，若围岩破碎松软，应适当增加测点埋入深度。5.4.3量测方法：设置水准基点（水准基点选择在围岩稳定地段设置）。量测时采用水准仪、塔尺及钢卷尺，测出该点相对标高即可。每次开挖后12h内取得初读数。同一测点每次量测必须采用同一基点。5.5地表沉降量测5