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第1页共20页一、工程概况中铁七局承建兰渝铁路3标DK192+403.95~DK233+000管段工程,工程位于岷县、宕昌县境内,线路长度:40.597km。包括4座隧道:古子山隧道、纸坊隧道、下阿阳隧道和哈达铺隧道。古子山隧道起讫里程为DK193+151~DK195+668,全长2517m的双线隧道。隧道进口至DK193+151、出口段DK195+668位于R=4000m的曲线上,其余段落位于直线上,隧道内线为12.8‰的单面坡。纸坊隧道起讫里程为DK201+820~DK206+955,全长5135m的双线隧道。隧道DK201+820~DK202+854.809和DK206+154.144~+955位于R=4000m的曲线上,其余段落位于直线上。下阿阳隧道起讫里程为DK208+415~DK209+057,为双线隧道,全长642m,是一座大断面湿陷性黄土浅埋偏压隧道。整座隧道为6.5‰的上坡,均位于R=4000的曲线上。哈达铺隧道起迄里程:DK220+496~DK237+086(右线里程DyK220+486~DyK237+086),全长16590m,两座单线分离式特长隧道,隧道出口为双连拱隧道,含5座无轨斜井:阿坞斜井(665m)、哈达斜井(590m)、西迭斜井(400)、西固斜井(312m)和邓家磨斜井(380m)。兰州端洞口DK220+496~DK221+300段线间距由28m渐变为40m,出口DK236+300~DK237+086段线间距由40m渐变为5m,其余地段线间距为40m。隧道进口段位于R=3500m的曲线上,约1290m位于R=6000m的曲线上,出口段约631m位于R=7000m的曲线上,其余地段均位于直线上。二、监控量测的技术要求1、监控量测目的第2页共20页⑴确保施工安全及结构的长期稳定性;⑵监控工程对周围环境影响;⑶研究监测工程状况的累计记录,积累量测数据,有助于修正工程设计,并通过观测数据与理论上的工程特性指标进行比较,以便了解设计的合理程度,为信息化设计和施工提供依据;⑷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;⑸隧洞支护结构和周围岩体的变形及应力状态及其稳定情况密切相关,隧道支护结构和周围岩体的各种破坏形式产生之前通常有大的位移、变形、受力异常等,通过观测结果来验证施工方案的正确性;⑹确定二次衬砌合理的施作时间。⑺验证支护结构效果,确定支护参数和施工方法的准确性或为调整支护参数和施工方法提供依据。2、编制依据⑴《铁路隧道监控量测技术规程》(TB10121-2007)⑵《铁路隧道工程施工技术指南》(TZ204-2008)⑶《兰渝铁路施工图设计文件》⑷《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》(铁建设[2010]120号)⑸《兰渝铁路隧道围岩监控量测管理实施细则》(兰渝铁安质[2009]50号)3、编制监控量测实施方案主要内容第3页共20页⑴监控量测项目;⑵监控量测管理工作流程;监控量测管理工作流程图⑶人员组织、元器件及设备;⑷监控量测断面、测点布置、监控量测频率及监控量测基准;⑸数据记录格式;⑹数据处理及预测方法;结束安全分析测点埋设初期支护施工量测数据采集人员、仪器设备隧道开挖已施工段支护加强措施项目制定管理基准的设定监测总结施工建议量测数据分析修改支护设计参数修改管理基准值不满足第4页共20页⑺信息反馈及对策等。4、监控量测项目监控量测分为必测项目和选测项目两类。必测项目是隧道工程应进行的日常监控量测项目。选测项目应根据隧道建设规模、围岩的性质、隧道埋置深度、开挖方式等特殊要求进行的监控量测项目。监控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1洞内、外观察现场观察、数码相机、罗盘仪2净空变化收敛计、全站仪0.1mm全站仪采用非接触观测法3地表沉降水准仪、铟钢尺或全站仪1mm浅埋隧道必测(Ho≤2B)4拱顶下沉水准仪、钢挂尺或全站仪1mm注:Ho为隧道埋深;B为隧道最大开挖宽度监控量测选测项目序号监测项目测试方法和仪表测试精度备注1围岩压力压力盒0.001Mpa2钢架内力钢筋计、应变计0.1Mpa3喷混凝土内力混凝土应变计10µε4二次衬砌内力混凝土应变计、钢筋计0.1Mpa5初期支护与二次衬砌接触压力压力盒0.001Mpa6锚杆轴力钢筋计0.1Mpa7围岩内部位移多点位移计0.1mm8隧底隆起水准仪、铟钢尺或全站仪1mm9爆破振动振动传感器、记录仪临近建筑物10孔隙水压力水压计第5页共20页11水量三角堰、流量计0.1mm12纵向位移多点位移计、全站仪0.1Mpa5、监控量测断面及测点布置原则(1)隧道浅埋、下穿建筑物地段,地表必须设置监测网点并实施监测。浅埋隧道地表沉降观测点应在隧道开挖前布设。地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。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)2B<Ho<2.5B20~50B<Ho≤2B10~20Ho≤B5~10注:Ho为隧道埋深;B为隧道最大开挖宽度⑵不同断面的测点应布置在相同部位,测点应尽量对称布置,以便数据的相互验证。拱顶下沉测点原则上设置在拱顶轴线附近。当隧道跨度较大时,应结合施工方法在拱部增设测点。必测项目监控量测断面间距围岩级别断面间距(m)Ⅲ30~50Ⅳ10Ⅴ~Ⅵ5注:Ⅱ级围岩视具体情况确定间距。拱顶点不设符号标记,采用断面里程代替。收敛点不设符号标记,自拱顶下上台阶使用测线A表示,下台阶使用测线B表示。对于偏压隧道需要量测左或右收敛点至中心线距离的,仍使用现有的标记方式。量测点必须挂牌标识,收敛点挂牌只挂一侧,另一侧及拱顶点要求使第6页共20页用红漆明显标识。标示牌要明确断面里程,其规格及材质不做要求。测点布置示意图净空变化量测测线数地段开挖方法一般地段特殊地段全断面法一条水平测线-第7页共20页台阶法每台阶一条水平测线每台阶一条水平测线,两条斜测线分部开挖法每分部一条水平测线CD或CRD法上部,双侧壁导坑法左右侧部,每分部一条水平测线,两条斜测线、其余分布一条水平测线。6、监控量测频率按距开挖面距离确定的监控量测频率量测断面距开挖工作面的距离(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按按位移速度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/7d注:Ⅰ、B为隧道开挖宽度;Ⅱ、当监测项目的累计变化值接近或超过报警值时,应加大监测频率;Ⅲ、当变形曲线趋于平缓时,在有充足的数据判断变化趋于稳定,可以停止相应项目的监测工作,并经工程师批准。⑴观测仪器设备的安装及埋设A、地表观测点的埋设:地表沉降点埋设宜与洞内观测点位置对应,地表观测点横向埋设时沿斜井中心线向两侧埋设。横向每排点位埋设7个观测点。点位横向间距为2~5m,纵向间距10~20m。点位采用Φ16圆钢制作。第8页共20页竖向钢筋端头应制作成球形,顶端锯成“十”字线,线深不小于1mm,线宽不能超过1.5mm。竖向钢筋长度为25cm,下部5cm处焊接长度10cm的横向钢筋。如图所示:B、洞内观测桩的制作及埋设:洞内观测桩采用长度45cmφ22mm螺纹钢筋端部焊接φ6mm的钢筋挂钩,挂钩必须制作成闭合三角形。测点埋设采用锚固剂锚固。埋设钻孔深度不小于15cm。观测桩在埋设时应控制好埋设深度,要保持钢筋挂钩外露在喷射混凝土面外,且观测桩在围岩外部分(喷射混凝土中部分)应采用套管进行隔离。在埋设时,环孔的方向应与里程方向一致,便于收敛量测。如下图所示:第9页共20页⑵各项监控量测作业均应持续到变形基本稳定后。7、监控量测控制基准⑴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、隧道施工安全性、隧道结构的长期稳定性,以及周围建(构)筑物特点和重要性等因素制定。跨度B≤7m隧道初期支护极限相对位移围岩级别隧道埋深h(m)h≤5050h≤300300h≤500拱脚水平相对净空变化(%)Ⅱ——0.20~0.60Ⅲ0.10~0.500.40~0.700.60~1.50Ⅳ0.20~0.700.50~2.602.40~3.50Ⅴ0.30~1.000.80~3.503.00~5.00拱顶相对下沉(%)Ⅱ—0.01~0.050.04~0.08第10页共20页Ⅲ0.01~0.040.03~0.110.10~0.25Ⅳ0.03~0.070.06~0.150.10~0.60Ⅴ0.06~0.120.10~0.600.50~1.20注:Ⅰ、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。表列数值可在放工中通过实测资料积累作适当修正。Ⅱ、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去隧道下沉值后与的拱顶至隧底高度之比。Ⅲ、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1.2~1.3后采用。跨度7mB≤12m隧道初期支护极限相对位移围岩级别隧道埋深h(m)h≤5050h≤300300h≤500拱脚水平相对净空变化(%)Ⅱ—0.01~0.030.20~0.60Ⅲ0.03~0.100.08~0.400.30~0.60Ⅳ0.10~0.300.20~0.800.70~1.20Ⅴ0.20~0.500.40~2.501.80~3.00拱顶相对下沉(%)Ⅱ—0.03~0.060.05~0.12Ⅲ0.03~0.060.04~0.150.12~0.30Ⅳ0.06~0.100.08~0.400.30~0.80Ⅴ0.08~0.160.14~1.100.80~1.40注:Ⅰ、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。表列数值可以在施工中通过实测资料积累作适当的修正。Ⅱ、拱脚水平相对净空变化指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。Ⅲ、初期支护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第11页共20页值乘以1.1~1.2后采用。⑵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要求确定。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。⑶根据位移变化速度,当拱顶下沉、水平收敛速率大于5.0mm/d或位移累计达100mm时,表明围岩处于急剧变化状态,应暂停掘进,并及时分析原因,采取处理措施;水平收敛(拱脚附近)速度小于0.2mm/d,拱部下沉速度小于0.15mm/d,围岩基本达到稳定。⑷根据围岩回归位移时态曲线的形态来判别,当围岩位移速率不断下降(du2/d2t<0)时围岩趋于稳定状态;当位移速率保持不变(du2/d2t=0)时围岩不稳定,应加强支护;当位移速率不断上升(du2/d2t>0)时围岩进入危险状态,必须立即停止掘进,加强支护。⑸根据量测结果可按变形管理等级指导施工。位移管理等级管理等级距开挖面1B距开挖面2B(U2B)施工状态ⅢUU1B/3UU2B/3可正常施工ⅡU2B/3≤U≤2U1B/3U2B/3≤U≤2U2B/3应加强支护ⅠU≤2U1B/3U≤2U2B/3应采取特殊措施⑹采用分部分开挖法施工的隧道应每分部分别建立位移控制基准,同时可考虑各分部的相互影响。⑺一般情况下,二次衬砌的施做应在满足下列要求时进行:a、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;第12页共20页b、隧道位移相对值已达到总相对位移量的90%以上。8、监控量测设备监控量测设备配置表序号监测项目监测仪器1地表沉降精密水准仪、铟钢尺等2隧道拱顶下沉全站仪3隧道净空收敛全站仪、收敛计4地质和支护状况观察地质罗盘仪及规尺等5数据处理电脑2台9、监控量测系统及元器件的技术要求⑴监控量系统的测试精度应满足设计要求。拱顶下
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