隧道监控量测培训

二零一四年四月一日一、监控量测目的和作用目的1、确保施工安全及结构的长期稳定性;2、验证支护结构效果，确认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;3、确定二次衬砌施做时间;4、监控工程对周围环境影响;5、积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据。监控量测作为新奥法施工的基础工作必须高度重视。作用1、监控量测是保证施工安全的主要方法2、监控量测是设计施工优化的主要依据。3、监控量测是应对隧道工程不确定性的重要方法。4、监控量测是积累工程资料的重要手段。二、规范、文件及要求1、规范、文件：《铁路隧道监控量测技术规程》TB10121-2007《基坑工程施工监测规程》（DG/TJ08-2001-2006）《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）《中铁上海工程局有限公司地下工程监控量测管理办法》2、主要要求1）监控量测应纳入施工工序，并贯穿施工的全过程；2）项目部应编制监控量测工作实施方案（细则），并根据《中铁上海工程局有限公司危险性较大的分部分项工程安全管理办法》要求完成报批手续；3）项目经理为监控量测工作实施的第一责任人，项目部应成立监控量测小组，并配备至少一名组长和两名技术人员，及满足量测精度要求的仪器。4）监控量测组长或负责人必须出具监控量测日报，报送项目经理和项目总工签字，并按要求编制周报、月报，报送上级管理部门。5）监控量测数据必须采用绝对值（以便对量测点位进行后期的分析），并进行现场闭合测量，确保数据真实可靠，严禁弄虚作假。项目总工或监控量测负责人必须及时对原始数据进行分析，确定围岩变化趋势。（原始记录表见后）三、监控量测实施1、成立监控量测小组，人员至少一名组长和两名技术员，组长应熟悉隧道施工、监控量测等相关技术规范并熟练使用电脑进行数据分析处理。负责监控量测点的布设、数据采集、数据分析、结果上报等日常工作。2、现场情况的初始调查：监控量测工作实施前需对隧道工程的结构形式及尺寸、地勘结果、附近水系及地下水发育情况、工程范围的地形、周边构（建）筑物状况（建筑年代、基础及结构形式等）、周边构（建）筑物及有关设施的现状、周边工程施工情况、地方或业主管理部门的相关要求等，为编制监控量测实施细则提供支撑。3、编制实施细则（方案）：1）根据设计及相关规范要求，结合现场调查结果，编制监控量测实施细则，并报监理和业主审批后实施。如需变更必须经项目技术负责人审核，报监理工程师审批。（实施细则附后）4、确定监控量测项目根据隧道的施工环境，测量项目分为必测项目和选测项目。必测项目是隧道工程应进行的日常监控量测项目，其直接关系隧道的施工安全和支护参数的评定时所有隧道必须进行的工作。设计有要求的根据设计确定，无要求的根据表4.1和4.2确定。是否需要进行地表沉降量测根据设计要求和现场实际情况，如隧道地表有建筑物、地表有过塌陷后修补过的、隧道上部有地下设施的、及隧道埋深较浅的，根据隧道埋深确定是否需要进行地表观测的确定原则依据表4.2进行。表4.1表4.2地表沉降量测确定原则选测项目是根据隧道建设规模、围岩的性质、隧道埋置深度、开挖方式及设计需要等特殊要求进行的监控量测项目，其作用是能更深入的掌握围岩稳定状态和支护效果及对隧道周围环境的影响，（例如我们项目有靠近既有线的实施爆破的，需对既有线的震动、位移等进行监测）选测项目见表4.3。表4.3是否进行选测项目的监测，应依据以下原则确定如。1)当围岩为土砂质时可对围岩内部位移、锚杆轴力、初期支护内力、锚杆拉拔试验进行测量，以此确定锚杆的锚固作用。2）对地下水发育断层破碎带等地质构造带可进行水量、空隙水压力测量。3）对一般硬质岩、软岩认为可以优化设计，减少支护数量时，可对锚杆轴力、围岩压力、初支压力与二衬之间的接触压力进行量测。4）如隧道爆破震动影响范围内有重要建筑物时应进行爆破震动监测等。5）设计要求等。5、量测断面和量测点的布置1）地表沉降观测点布置浅埋隧道地表沉降观测点应在隧道开挖前布设。地表沉降测点应设置在特殊地段如浅埋超浅埋、隧道影响范围内的地表有建筑物以及隧道与地表之间村地下构筑物的地段。地表沉降量测点横向布置应按照间距为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Ho+B（隧道埋深+隧道宽度），地表有控制性建(构)筑物时，量测范围应活当加宽。如图5.15.1地表沉降观测点位横向布置图如地表围岩性质较均匀时测点间距取大值，围岩性质变化较大时测点间距取小值地表沉降量测点纵向间距布置应符合表5.1的要求，且地表沉降量测点应与隧道内位移量测点布设在同一里程断面，已遍量测数据相互印证分析。表5.1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2）洞内拱顶沉降量测点和边墙收敛量测点布置在同一个断面上，布设纵向间距除遵循下表5.2外还应在围岩级别变化较大，有断层、节理、岩溶等发育地段适当加密，加密点位应布置在具有代表性的地段。表5.2围岩级别断面间距（m）Ⅲ30～50Ⅳ10～30Ⅴ～Ⅵ5～10注：Ⅱ级围岩视具体情况确定间距。3）净空变化测线数量隧道净空变化以水平测线和，隧道中线处垂直测线为主，如隧道工法改变可根据工法不同适当增加，以每个小断面内有一组水平和垂直测线为准。当工法相同，但同一断面内发育有明显节理、裂隙时应在节理裂隙两侧分别布置测点，增加测线数量，拱顶岩层未水平层且厚度较小时，应在拱顶增加沉降量测点，以便准确掌握围岩变形。不同里程量测断面的量测点应布置在断面相同位置，以便各点数据相互印证。一般测线布置参考表5.3表5.34）选测项目的量测断面及测点布置一般考虑围岩具有代表性、围岩变化、支护参数变化等条件，并尽量与必测项目断面接近。5）量测点位的安装及保护项目部应安排专人负责量测点位的安装于管理，加强日常保护工作，保证量测数据的联系性和可靠性。目前量测均采用无尺量测方法，量测点采用反光贴片，为保证量测点的稳固应采用不小于φ22mm的钢筋，将其端头切成斜面，将反光片粘贴在斜面上。如下图5.2所示图5.2无尺量测点制作图监控量测点必须安装牢固可靠，易于识别并妥善保护。拱顶下沉量测点的后视基准点必须埋设在稳固的基岩上，并和洞内水准点建立联系。监控量测点应埋入围岩内，严禁直接焊接与钢架上，量测点露出初支表面5cm左右，已方便测量和立于保护为准。量测点周围用反光油漆或反光标牌标识点位里程、编号、埋设日期等。6、监控量测频率1）必测项目的监控量测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度分别按表6.1和表6.2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。出现异常情况或不良地质时，应增大监控量测频率。（异常情况主要根据位移—时间曲线图确定）表6.1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•B为断面宽度表6.2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地质素描、围岩数码成像、初期支护观察、和裂缝发育情况描述，对反映围岩的稳定性和预判掌子面前方的围岩情况具有重要意义，所以洞内外观察及掌子面地质素描应纳入监控量测管理，每循环进行一次。2）选测项目监控量测频率应根据设计和施工要求以及必测项目反馈信息的结果确定。7、监控量测仪器及精度1）隧道监控量测应配齐以下仪器及元件序号监测项目监测仪器1地表沉降（陆域）及仰拱隆起全站仪2隧道拱顶下沉3隧道净空收敛4锚杆抗拔力锚杆拉拔计5钢架内力VW-1型频率接收仪，钢筋应力计、应变计、压力盒等6二衬钢筋应力7围岩与接触压力8地质和支护状况观察地质罗盘仪及规尺等9数据处理电脑2）量测系统和元器件精度要求监控量测系统的测试精度应满足设计要求。拱顶下沉、净空变化、地表沉降、纵向位移、隧底隆起测试精度为0.5～1mm，围岩内部位移测试精度为0.1mm。其他监控量测项目的测试精度结合元器件的精度确定。元器件的精度应满足要求，元器件的量程应满足设计要求，并具有良好的防震、防水、防腐性能。精度要求如下表序号元器件测试精度1压力盒≤0.5%F.S.2应变计±0.1%F.S.3钢筋计拉伸≤0.5%F.S.，压缩≤1.0%F.S.注：F.S为元器件满量程。8、监控量测基准值确定1）监控量测控制基准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。必测项目中的隧道位移控制基准值根据隧道位移极限值确定，选测项目中钢架内力、喷砼内力、二次衬砌内力、围岩内力、初期支护与二次衬砌的接触压力、锚杆轴力的控制基准值以《铁路隧道设计规范》要求值为准。爆破震动控制基准值符合下表8.1，监控量测基准值应根据隧道施工的环境变化不断调整完善。表8.1爆破震动安全允许值位移作为隧道监控量测的重点量测项目，其基准控制值是我们需掌握的重点。目前我国只对跨度小于12m的隧道的位移控制基准值有统一计算标准，但跨度大于12m的隧道尚无统一计算标准，其基准控制值在参考表“隧道周边允许位移相对值”的基础上根据现场实际量测结果和围岩稳定情况进行判定。位移控制基准值的计算采用其位移极限位移值为基础考虑量测点与掌子面的距离关系确定。围岩极限位移值根据下表8.2、8.3、8.4计算确定。表8.1跨度≤7m的隧道初期支护极限相对位移值表8.3跨度7m＜12m≤隧道初期支护极限相对位移以上两表中数据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。表中数值应在施工中通过实测资料积累做是的那个修正。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。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值乘以1.1～1.2后采用。表8.4跨度≥12m隧道周边允许位移值根据隧道极限位移值确定位移基准值，如下表类别距开挖面1B（U1B）距开挖面2B（U2B）距开挖面较远允许值65%U090%U0100%U0表8.5位移控制基准注：B为隧道开挖宽度，U0为极限相对位移值。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，同时可考虑各分部的相互影响。在隧道开挖过程中，如果隧道的实测最大位移超过极限位移，隧道很可能发生失稳破坏。事实上，由于隧道及地下工程地质条件、环境条件、开挖方式、支护形式复杂多变，极限位移的精确确定是十分困难的，因此采用实测最大位移和极限位移比较就难以操作。一般情况下，设计图纸或有关规范给出了隧道初期支护的预留变形量，为了确保围岩和初期支护不侵入二次衬砌空间，并保证二次衬砌以后，隧道建筑限界准确，可将隧道的设计预留变形量作为极限位移进行控制。同时，设计预留变形量应根据前期的监测成果，在施工过程中不断修正。故表8.5隧道位移基准值可简化为下表：管理等级管理位移（mm）施工状态ⅢU＜U0/3可正常施工ⅡU0/3≤U≤2U0/3应加强支护ⅠU＞(2U0/3)应采取特殊措施注：U—实测位移值；U0—隧道的极限相对位移监控量测项目的使用的仪器及其精度9、监控量测方法施工过程中应进行洞内、外观察。洞内观察可分开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。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，并与勘查资料进行对比。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的工作状态。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。1）洞内、外观察变形监控量测可采用接触量测或非接触量测方法。隧道净空变化量测可采用收敛计或全站仪进行。采用收敛计量测时，测点采用