梅家庄隧道横洞监控量测施工技术方案Word格式文档下载.docx

1、（1）黏土：黄褐灰黄色，硬塑状，含约少量灰岩角砾普遍分布于丘坡面，厚02m，属级普通土。（2）灰岩、燧石灰岩：灰色、深灰色，厚层夹中厚层状，灰岩及燧石灰岩岩质坚硬；该层局部夹深灰色页岩。地表溶蚀作用强烈，溶沟、溶槽、落水洞多见。地表出露均为弱风化带，属V级次坚石。、（3）灰岩夹白云岩：深灰色、浅灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，岩质坚硬、性脆。夹灰白色白云岩，地表岩溶中等发育，地表出露多为弱风化带，属V级次坚石，B组填料。（4）灰岩、白云岩：深灰色、灰白色、浅灰色，隐晶质结构，厚层状构造，岩质坚硬、性脆。地表岩溶中等发育，地表出露多为弱风化带，属V级次坚石，B组填料。（5）灰岩、石英砂岩夹页岩、

2、炭质页岩及煤线：该层颜色杂，岩性也杂，灰岩为灰色，石英砂岩为灰黄色，细粒结构，硅质胶结，中厚层状，岩质坚硬；页岩为灰黄色、浅黄色，炭质页岩及煤线为灰黑色，质软。全风化带呈角砾土状，厚03m，属级硬土，D组或C组填料； 强化风带呈碎石状结构，厚010m，属V级次坚石，D组或C组填料；弱风化带属VI级坚石，B组填料。二、 编制目的依据铁路隧道工程施工技术指南TZ204-2008和铁路隧道监控测量技术规程TB1021-2007规定，为保证施工阶段和运营阶段结构安全，确保隧道工程的安全性、经济性、在隧道修建的过程中必须进行监控量测，以实现信息化施工。监控量测工作是隧道新奥法施工的眼睛，不但可以为隧道的

3、动态设计和信息化施工提供依据，确保施工的安全，还可为隧道设计理论的发展积累经验，因而具有重要的意义。通过施工现场监测掌握围岩和支护在施工过程中的力学动态及稳定程度，为评价和修改初期支护参数、力学分析及二次衬砌施作时间提供信息依据；通过信息反馈及预测预报来优化施工组织设计，指导现场施工，确保隧道施工的安全与质量和工程工程的社会、经济和环境效益。三、 监控量测计划与内容监控量测计划应根据隧道的规模、地形地质条件、支护类型和参数、开挖方式等制定。监控量测作业应根据监控测量流程图所示的监控量测流程进行。监控量测流程图调整设计参数，提出变更建议报监理、业主、设计院变更设计监控量测计划的内容包括：量测工程

4、及方法、量测仪器的选择、测点布置、量测频率、数据处理及量测作业人员的组织等。施工中，当地质条件发生显著变化时，应及时修改量测计划。1、监控量测应符合下列要求：（1）掌握围岩和支护动态，进行日常施工管理；（2）了解支护构件的作用及效果；（3）确保隧道工程的安全性，经济性；（4）将监控量测结果反馈设计及施工中；（5）了解隧道施工对附近建筑物的影响；（6）积累资料，作为以后设计，施工参考。2、监控量测可分为必测工程和选测工程两类。必测工程是隧道工程必须进行的日常监控量测工程；选测工程是为满足隧道设计与施工的特殊要求，根据围岩性质、隧道埋置深度、开挖方式等条件确定进行的监控量测工程。（1）必测工程应包

5、括下表所列工程：序号监控量测工程常用量测仪器备注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净空变化熟练计、全站仪4地表沉降隧道浅埋段（2）选测工程应包括下表所列工程：围岩压力压力盒钢架内力钢筋计、应变计混凝土内力混凝土应变计二次衬砌内力混凝土应变计、钢筋计5初期支护与二次衬砌间接触压力6锚杆轴力钢筋计7围岩内部位移多点位移计8隧底隆起水准仪、铟钢尺或全站仪9爆破振动振动传感器，记录仪10孔隙水压力水压计11水量三角堰、流量计12纵向位移多点位移计、全站仪（3）隧道开挖后应及时进行地质素描及数码成像，必要时进行物理力学实验，（4）初期支护完成后应进行喷层表面裂缝及

6、其发展、渗水、变形观测和记录。（5）为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、锚杆拉拔实验等进行量测。（8）对一般硬岩质、软岩认为可以优化设计，减少支护结构数量时，可对锚杆轴力，围岩压力，初期支护与二次衬砌间接触压力等进行量测。3、当浅埋隧道上方有地面建筑物、地下管线等，而且需要采用钻爆法开挖时，应进行爆破振动监测。四、 监测方法及测点埋设 1、地质及支护状况观察描述观察并描述隧道围岩地质、地下水情况，衬砌支护情况。 使用仪器、材料、工具：地质罗盘、地质锤、钢卷尺、放大镜、秒表、手电、照相机或摄像机。 2、净空收敛1）、测点布设: 收敛量测是最基本的主要量测工程之一。与拱顶下沉

7、点布置在同一断面。埋设测点时，先在测点处用人工挖孔或凿岩机开挖孔径为4080mm，深为25mm的孔。在孔中填满水泥砂浆后插入收敛预埋件，尽量使两预埋件轴线在基线方向上，并使预埋件销孔轴线处于铅垂位置，上好保护帽，待砂浆凝固后即可量测。2）、量测。采用高精度全站仪或BJSD-2型激光隧道限界检测仪进行自动数据采集。 3、拱顶下沉 拱顶下沉主要用于确认围岩的稳定性。在每个量测断面的拱顶中心埋设一自制的钢筋预埋件。埋设前，先用小型钻机在待测部位成孔，然后将预埋件放入，并用混凝土填塞，待混凝土凝固后即可量测。 4、地表下沉1）基点布设：埋设在隧道开挖纵横向各（35）倍洞径外的区域，埋设5个基点，以便互

8、相校核，参照标准水准点埋设，所有基点应和附近水准点联测取得原始高程。2）测点布设：在测点位置挖长、宽、深均为200mm的坑，然后放入地表测点预埋件（自制），测点一般采用2030mm、200300mm的平圆头钢筋制成。测点四周用砼填实，待砼固结后即可量测。3）量测：用高精度全站仪进行观测。要求a）观测应在仪器检验合格后方可进行，且避免在测站和标尺有振动时进行；b）尽量选择在每一天同一时间内进行观测；观测坚持四固定原则，即：施测人员固定，测站位置固定，测量延续时间固定，施测顺序固定，且应每隔30天用精密水准测量的方法进行基点与水准点的联测，其误差不得超过0.5 mm（n为测站数）。4）数据简要分析

9、：可绘制时间-位移与距离位移图，曲线正常则说明位移随施工的进行渐趋稳定。如果出现反常，出现反弯点，说明地表下沉出现点骤增加现象，表明围岩和支护已呈不稳状况，应立即采取措施。 5、锚杆拉拔力1）使用前，在具有一定资质的实验室对仪器进行标定；2）测试前，现场加工一块铁（或钢）垫板，中间孔径不小于锚杆直径，一侧带有凹槽，凹槽长、宽及厚度稍大于锚杆垫板的相应尺寸；3）测试时，将预先加工的垫板放在锚杆垫板上，其带有凹槽的一面朝向岩石墙面；4）将锚杆拉拔计的接口与待测锚杆的外露端连接紧固；5）拉拔计百分表归零，然后人工摇动油泵手柄，使油泵压力逐渐升高；6）油泵压力达到15吨，可停止继续加压，记录锚杆位置及

10、油泵压力值，油泵卸压，如果油泵压力未达到15吨，锚杆破坏，则该锚杆可认为安装质量不合格； 7）量测结束，填写锚杆拉拔测试报表，检查核实后，上报主管部门。8）根据锚杆拉拔实验的油泵压力与实验标定数据或曲线即可换算出锚杆拉拔力。 6、围岩内部位移（洞内埋设）用于监测隧道围岩的径向位移分布和松弛区域范围，获得决定锚杆长度的判断资料、隧道每一量测断面布设5组测点。1）仪器设备 多点位移使用4点钻孔伸长计进行量测。它由四个钻孔锚头、四根量测钢丝、一个测筒、四个电感式传感器和它的量测仪器数字位移计组成。2）测点安装a在预定量测部位，用特制直径140mm钻头，钻一深40cm的钻孔，然后再在此钻孔内钻一同心的

11、直径为48mm的小孔，孔深由实验要求确定，钻孔要求平直，并用水冲洗干净。b矫直钢丝，并截成预定长度，将钢丝连接在钻孔锚头上。c把锚头末端插入安装杆，然后将锚头推进到预定深度，在操作时要注意定向，避免安装杆旋转，千万不能将安装杆后退，以免安装杆和锚头脱落。d紧固锚头，若用楔形弹簧式锚头，则用3050公斤力拉钢丝，如果锚头不滑动，即可认为锚头已经锁紧；若用压缩木锚头，则等待压缩木吸水膨胀后，亦用3050公斤力拉钢丝，若拉不动，则可认为锚头已经紧固。e重复以上2、3、4操作步骤，安装剩余锚头，每根钢丝必须穿过楔形弹簧式锚头上的环或压缩木锚头中间的铁管，要注意避免钢丝互相缠绕。f把与各锚头连接的钢丝分

12、别穿过测筒上的各个导杆，并把测筒的上筒用固定螺丝、木楔及水泥砂浆固定在孔内，然后拉紧钢丝，并用螺母夹紧在各个导杆上，这时要注意调整导杆距离，使之有15mm的伸长量。g把下筒与上筒相接，并用木楔塞紧，若是电测下筒，还需仔细安装，调整电感式位移传感器的量程，并引出电缆，盖上盖板。当实验点离开挖面很近时，必须采取防护措施，以防止爆破飞石损坏电缆及测筒。h开始初读数（如果用百分表测读，应每次打开盖板）。为保证读数的稳定性，第一次读数的建立应不小于24小时。i开始阶段，每天应至少进行一次测度测读，随着开挖面的远离，测读间隔时间可以酌情延长。3）量测与计算将钻孔伸缩计测筒上的电感式位移传感器与数字位移计连

13、接，并打开位移计电源开关，即可进行读数。然后根据实际位移与读数的标定数字回归方程，即可算出钻孔伸缩计四个测点的实际位移。 7、围岩内部位移（地表埋设）测试原理与多点位移监测（地表埋设）完全相同，只不过钻孔和设备埋设由地表进行。 8、接触压力测点布设应把测点布设在具有代表性的断面的关键部位上（如拱顶、拱腰、拱脚、边墙仰拱等），每一断面宜布置8个测点，并对各测点逐一进行编号。分别埋设于围岩和初衬之间以及初衬和二衬之间。埋设压力盒时，要使压力盒的受压面向着围岩。在隧道壁面，当测围岩施加给喷砼层的径向压力时，先用水泥砂浆或石膏把压力盒固定在岩面上，再谨慎施作喷砼层，不要使喷砼与压力盒之间有间隙，保证围

14、岩与压力盒受压面贴紧。 9、钢拱架应力和围岩应力布设在同一量测断面上，每环格栅钢拱架布设8组钢筋计，分别沿钢架的内外边缘成对布设。安装前，在钢拱架待测部位并联焊接钢弦式钢筋计，在焊接过程中注意对钢筋计淋水降温，然后将钢拱架由工人搬至洞内立好，记下钢筋计型号，并将钢筋计编号，用透明胶布将写在纸上的编号紧密粘贴在导线上。注意将导线集结成束保护好，避免在洞内被施工所破坏。根据钢筋计的频率轴力标定曲线可将量测数据来直接换算出相应的轴力值，然后根据钢筋混凝土结构有关计算方法可算出钢筋轴力计所在的拱架断面的弯矩，并在隧道横断面上按一定的比例把轴力、弯矩值点画在各轴力计分布位置，并将各点连接形成隧道钢拱架轴

15、力及弯矩分布图。 10、衬砌内力和围岩应力布设在同一量测断面上，每环二衬钢筋布设8组钢筋计，分别沿主筋的内外边缘成对布设。安装前，在主筋待测部位并联焊接钢弦式钢筋计，在焊接过程中注意对钢筋计淋水降温，记下钢筋计型号，并将钢筋计编号，用透明胶布将写在纸上的编号紧密粘贴在导线上。根据钢筋计的频率轴力标定曲线可将量测数据来直接换算出相应的轴力值，然后根据钢筋混凝土结构有关计算方法可算出钢筋轴力计所在的主筋断面的弯矩，并在隧道横断面上按一定的比例把轴力、弯矩值点画在各轴力计分布位置，并将各点连接形成隧道主筋轴力及弯矩分布图。 11、锚杆轴力锚杆轴力计安装如与拱架应力基本安装相同，在锚杆待测部位并联焊接

16、钢筋计，焊接时应对轴力计采取降温措施。 12、中墙内力和衬砌内力的安装与测试基本相同，每断面布设4组，布设于中墙主筋上。 13、拱与中墙的相对变位拱与中墙相对变位量测用于监测隧道中隔墙不均匀受力时拱脚和中隔墙顶夹角的变化。1）仪器设备 采用测缝计及频率计。数量根据工程需要确定。2）测点安装与测量埋设测点时，先在待测裂缝量端用凿岩机开挖孔径为4080mm，深为25mm的孔。在孔中填满水泥砂浆后插入测缝计固定预埋件，尽量使两预埋件轴线与中隔墙-拱脚交线或裂缝斜交，安装测缝计，保护好引线，待砂浆凝固后即可量测。 14、中墙和衬砌裂缝裂缝量测用于监测隧道施工过程中出现的控制性裂缝及其发展趋势。1）仪器

17、设备 衬砌裂缝简易测量使用水泥钢钉和游标卡尺，测点数量初步定为20个。裂缝一维监测采用钢弦式测缝计，二维、三维裂缝监测采用自制的组合钢板式测缝计及游标卡尺，数量根据工程需要确定。a钢弦式测缝计安装b钢钉简易测缝计安装在待测裂缝关键点的两侧各打入一个水泥钢钉，采用游标卡尺初测读数后，通过测量两钉间距离的变化来监测裂缝的变化规律。c二维、三维组合钢板测缝计安装按照裂缝宽度及可能变化趋势设计好测缝计后，用凿岩机在裂缝两侧开孔，用水泥砂浆固定测缝计钢板，采用游标卡尺初测读数后，通过测量各钢板间距离的变化来监测裂缝的二维、三维变化规律。 15、边坡稳定监测根据边坡的具体情况，埋设在隧道洞门边坡立面横向（

18、35）倍洞径外的区域，埋设9个基点，以便互相校核，参照标准水准点埋设，所有基点应和附近水准点联测取得原始高程。用全站仪进行观测。要求a）观测应在全站仪检验合格后方可进行，且避免在测站和标尺有振动时进行；如果出现反常，出现反弯点，说明边坡的位移出现骤然增加现象，表明边坡已呈不稳状况，应立即采取措施。五、 监控量测作业1、洞内观测可分为开挖工作面观察和已施工区段观察两部分。开挖工作面观察应在每次开挖后进行一次。当地质情况基本无变化时，可每天进行一次。观察后应绘制开挖工作面略图（地质素描），填写工作面状态记录表及围岩级别判定卡。在观察中如发现条件恶化，应立即通知施工负责人采取应急措施。对已施工区段的

19、观察也应每天至少进行一次，观察内容包括喷射混凝土、锚杆、干钢架的状况。洞外观察包括对洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定、地表水渗透的观察。2、净空变形量测断面的间距应根据围岩级别、隧道断面尺寸、埋置深度及工程重要性等确定，宜为1015m，在I、II级围岩的隧道中可根据需要酌情设置测点，在洞口段应适当减少。3、净空变形量测应在每次开挖后尽早进行，初读数应在开挖后12h内读取，最迟不得大于24h，而且在下一循环开挖前。必须完成初期变形值的读数。4、测点应牢固可靠，易于识别并妥为保护。拱顶量测后视测量点必须埋设在稳定岩面上，并和洞内水准点建立联系。5、量测应选择精度适当、性能可靠、使用及携带方

20、便的仪器。如拱顶下沉测量，每断面宜布置13点，应采用水准仪、水准尺和挂钩钢尺等，有条件时周边位移非接触监测仪进行量测。锚杆或围岩内部变形量测可采用单点或多点式锚头和传递杆，配以机械式或分表式点测位移计。变形量测可选用电阻或电感应器，仪器使用前必须经过严格标定。6、水平相对净空变化量测线的布置应根据施工方法、地质条件、测量断面所在位置、隧道埋置深度等条件确定。在地质条件良好，采用全断面开挖方式时，可设一条水平测线。当采用台阶开挖方式时，可在拱腰和边墙部位各设一条水平测线。净空收敛量测测线数 地段 开挖方法一般地段特殊地段全断面法一条水平测线台阶法每台阶一条水平测线每台阶一条水平测线，两条斜线7、

21、拱顶下沉量测应与水平相对净空量测的同一量测断面内进行，可采用水准仪等测定下沉量。当地质条件复杂，下沉量大或偏压明显时，除量测拱顶下沉外，尚应量测拱腰下沉及基底隆起量。拱顶下沉点和净空收敛点应布置在同一断面上。监控量测断面按下表要求布置。围岩级别断面间距（m）V510IV1030III3050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，参照下图布置。断面测量测点，测线示意8、必测工程的监控量测频率应根据点距开挖面的距离及位移速度分别按下表确定。由位移速度决定的监控量测频率和有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。出现异常情况和不良

22、地质时，应增大监控量测频率。表中B为隧道开挖宽度。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）量测频率（01）B2次/d（12）B1次/d（25）B1次/23d大于5B1次/7d按位移速度确定的监控量测频率位移速度（mm/d）不小于5150.510.20.51次/3d小于0.29、地表下沉量测应根据隧道埋置深度、地质条件、地表有无建筑物、所采用的开挖方式等因素确定。地表下沉量侧断面的间距可按下表采用。地表下沉量测测点纵向间距埋置深度H地表下沉量测断面间距（m）H2B2050BH2B1020HB注：（1）无地表建筑物时取表中上限值； （2）B表示开挖宽度。横断面方向地表下沉量

23、测的测点间隔应取25m，在一个量测断面内应设711个测点。地表下沉量测应在开挖工作面前方H+h（隧道埋置深度+隧道高度）处开始，知道衬砌结构封闭、下沉基本停止为止。地表下沉的量测频率应和拱顶下沉及水平相对净空变化的量测频率相同。10、各项量测作业均应持续到变形基本稳定后13周。11、锚杆轴力、围岩压力、衬砌应力等的量测，开始时应和同一断面的变形量测频率相同，当量测值变化不大时，可降低量测频率，从每周一次到每月一次，直到无变化为止。六、 监控量测控制基准及位移管理等级监控量测控制基准应根据地质条件、隧道施工安全性、隧道结构的长期稳定性以及周围建筑物特点和重要性等因素制定，包括隧道内位移、地表沉降

24、、爆破振动等。位移控制基准根据测点距开挖面的距离，由初期支护极限相对位移按下表要求确定：表8 位移控制基准类别据开挖断面1B（U1B）据开挖断面2B（U2B）据开挖断面较远允许值65% U090% U0100% U0 注： B隧道开挖宽度； U0极限相对位移值，在缺乏实测资料时，可先按本图预留变形量作为U0控制，在施工中加以调整。根据位移控制基准，位移管理按下表分为三个等级：位移管理等级及应对措施管理等级距开挖断面1B据开挖断面2B对应措施UU1B/3UU2B/3正常施工IIU1B/3U2 U1B/3U2B/3U2 U2B/3综合评价设计施工措施，加强监测，必要时采取相应工程措施IU2U1B/

25、3U2U2B/3暂停施工，采取相应工程措施，如补强支护等U实测位移值。地表沉降控制基准根据地层稳定性、周围建筑物的安全要求分别确定，取最小值。钢架内力、喷混凝土内力、二次衬砌内力、围岩压力（换算成内力），初期支护与二次衬砌间接触压力（换算成内力），锚杆轴力等控制基准应满足铁路隧道设计规范相关规定：1、根据控制基准及时态曲线形态综合判别围岩与支护结构稳定性。2、一般情况下，二次衬砌的施做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想对位移量的90%以上。对浅埋、软弱围岩等特殊地质，应视现场具体情况确定二次衬砌施做时间。七、 资料

26、的整理与反馈1、掌子面地质状况表、周边收敛、拱顶下沉测试数据按铁路隧道监控量测设计规程附表A、B、C格式记录。2、应及时根据量测数据绘制水平相对净空变化、拱顶下沉时态曲线及水平相对净空变化、拱顶下沉、拱顶下沉与距开挖工作面的关系图等。根据现场量测数据绘制位移时间曲线或散点图，在位移时间曲线趋平缓时应进行回归分析，选择与实测数据拟合好的函数进行回归，预测可能出现的最大拱顶下沉及水平相对净空变化值，并推算最终位移和掌握位移变化规律。当位移时间曲线出现反弯点，即位移出现反常的急剧增加现象，表明围岩和支护已呈不稳定状态，应及时加强支护必要时停止掘进，采用取必要的安全措施。3、根据位移变化速率判断围岩稳定状况，