客专线隧道监控量测实施细则方案.docx

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客专线隧道监控量测实施细则方案

目录

1.编制依据1

2.工程概况1

3.监控量测组织机构与管理1

3.1组织机构1

3.2监测管理2

3.3监测流程2

4.监控量测的目的3

5.监控量测内容4

6.监控量测主要设备5

7.监控量测测点布置、量测断面、监控量测频率5

7.1监控量测测点布置5

7.1.1洞外5

7.1.2洞内6

7.1.3测点标识7

7.2监控量测断面间距8

7.2.1地表沉降8

7.2.2洞内拱顶下沉及净空收敛8

7.3监控量测监测频率8

7.3.1洞内外观察8

7.3.2地表沉降9

7.3.3洞内拱顶下沉和净空收敛9

8.监控量测方法9

8.1地质和初期支护观察9

8.2变形监控观测：

10

9.隧道监测数据分析及处理10

10.安全技术措施13

附表13

隧道工程监控量测实施方案

1.编制依据

（1）宝兰客专隧道施工图及参考图；

（2）《客运专线铁路隧道施工技术指南》；

（3）《客运专线铁路隧道施工质量验收暂行标准》；

（4）《铁路隧道监控量测技术规程》；

（5）铁建设[2010]120号文；

（6）建技[20103]52号文

（7）兰新铁路工[2010]35号文《兰新铁路甘青有限公司隧道监控量测管理实施细则》。

2.工程概况

宝兰铁路客运专线甘肃段站前工程XXXX标管段全长33.604km，起讫里程为：

DKXXX+XXX～DKXXX+XXX，管段共有隧道X座，总长XXXXXm。

地质情况为:

本段地层主要为第四系全新统冲积砂（黏）质黄土、砂类土及碎石类土，上更新统风积砂质黄土，底部为上第三系泥岩。

不良地质主要为滑坡与黄土陷穴。

特殊岩土主要为湿陷性黄土、松软土及膨胀岩。

第四系砂（黏）质黄土属于Ⅱ～Ⅳ级自重湿陷性黄土场地，湿陷土层10～20m；砂（黏）质黄土属松软土，层厚为10～20m；上第三系泥岩具弱膨胀性。

围岩分级：

Ⅴ级围岩XXXXm，Ⅳ级XXXXXm，Ⅲ级XXXXXm，Ⅱ级XXXXm。

开挖方法：

明挖、全断面、台阶、三台阶、三台阶临时仰拱、三台阶临时横撑、双侧壁导坑开挖。

3.监控量测组织机构与管理

3.1组织机构

监控量测工作是专业化较强的工作，为了确保监控量测数据的准确可靠，达到应有的精度，成立以项目总工程师为组长，各工区总工程师为副组长的监控量测小组，组员由熟悉监控量测工作的工区技术人员组成。

图3-1监控量测组织机构

3.2监测管理

为保证量测数据的真实可靠及连续性，采取以下措施：

⑴每个隧道口成立不少于三人的监控量测小组，责任落实到人，专项负责现场监控量测点位的埋设、标示、数据的采集和分析。

⑵量测设备，传感器等各种元器件在使用前均经检查校准合格后方投入使用，仪器的管理使用、保养、检验及资料整理由专人负责；

⑶隧道围岩监控量测应按规程和细则认真组织实施。

每次现场量测的原始记录应及时统计分析，并向现场施工、技术负责人提供变化情况，为指导施工提供参考数据。

⑷洞口技术负责人应根据隧道围岩位移管理等级和量测结果采取相应的施工措施，报施工负责人审批后执行。

并按照位移管理等级及时调整施工方案。

⑸隧道值班室应保留一份近一个月的量测数据资料，便于施工、技术负责人每天查阅、分析量测结果，阅审后签字确认。

⑹如现场量测中发现异常情况，应及时通知现场施工、技术负责人、现场设计配合人员及监理，并及时研究处理方案，同时将处理情况上报项目部工程部和安质部。

⑺在施工过程中，除按规定及时提交观测成果外，还应实时综合分析量测数据，结合量测成果对隧道设计、施工提出合理的建议。

3.3监测流程

监测数据分析为达到预定的监测目的，要进行科学合理的组织安排，监测需严格按照流程进行。

见图3-2监控量测流程。

图3-2监测流程图

4.监控量测的目的

⑴确保施工安全及结构的长期稳定性；

⑵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；

⑶确定二次衬砌施做时间；

⑷监控工程对周围环境影响；

⑸积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据；

⑹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。

5.监控量测内容

按设计要求及甘青公司文件要求，隧道的必测项目为：

表5-1隧道必测项目表

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、地质罗盘、数码相机

2

衬砌前净空变化

全站仪、收敛计

0.5～1mm

3

拱顶下沉

全站仪或水准仪

0.5～1mm

4

地表下沉

全站仪或水准仪

0.5～1mm

浅埋隧道必测（H0≤2b）

5

二次衬砌后净空变化

隧道净空变化测定仪（收敛计、隧道激光断面仪）

0.5～1mm

注：

①H0—隧道埋深；b—隧道最大开挖宽度。

隧道选测项目为：

表5-2隧道选测项目表

序号

监控量测项目

测试方法和仪表

备注

1

地表下沉

水准测量的方法，水准仪、铟钢尺或全站仪

H0＞2b时

2

隧底隆起

水准测量的方法，水准仪、铟钢尺或全站仪

3

围岩内部位移

多点位移计

4

围岩压力

压力盒

5

二次衬砌接触压力

压力盒

6

钢架受力

钢筋计、应变计

7

喷混凝土内力

混凝土应变计

8

锚杆轴力

钢筋计

9

二次衬砌内力

混凝土应变计、钢筋计

10

爆破振动速度

振动传感器、记录仪

临近建筑物

11

围岩弹性波速度

弹性波测试仪

12

孔隙水压力

水压计

13

水量

三角堰、流量计

14

纵向位移

多点位移计、全站仪

注：

H0—隧道埋深；b—隧道最大开挖宽度

6.监控量测主要设备

表6-1监控量测设备配置表

序号

监测项目

监测仪器

1

洞内、外观察

数码相机及规尺等

2

地表沉降

DINI03电子水准仪、铟钢尺等

（困难地区可采用全TCRA1201站仪）

3

隧道拱顶下沉

莱卡全站仪

4

隧道净空收敛

莱卡全站仪、收敛仪

5

数据处理

电脑

7.监控量测测点布置、量测断面、监控量测频率

7.1监控量测测点布置

7.1.1洞外

⑴监控量测范围：

洞口、隧道浅埋段、下穿公路、建筑物地段。

⑵监控量测断面间距：

测点在开挖前埋设，与洞内测点布置在同一里程断面，且垂直线路方向布置，断面间距同洞内间距，横向间距，洞顶16m范围内间距2m，布点9个，左右两侧超出洞身宽度范围内的为4m，左右侧各4个。

图7-1地表沉降测点布置示意图

⑶下穿公路及建筑物地段，埋设范围为自隧道开挖最外缘边线45°范围并适当加宽，并在建筑物周围增设地表下沉观测点。

⑷测点埋设采用长55cm,φ22螺纹钢筋埋设，埋深不小于50cm，端头加工成圆顶，出露地面高度不小于3cm，并涂红色油漆做标识，现场并防护，明显位置挂设标志牌，损坏的点位及时按规定恢复。

7.1.2洞内

⑴测点采用膜片式回复反射器作为测点靶标，靶标粘附在预埋件上。

测点预埋件如

图7-2测点预埋件示意图

⑵测点在开挖面施工后及时安设，净空变化和拱顶下沉点布置在同一断面上，并在开挖支护后2小时内取得初始读数。

⑶洞内测点用明显的红色油漆，手工喷绘直径150mm，线宽50mm的圆形标记。

⑷斜井台阶法施工布置5个点。

拱顶中线处一个，起拱线处一对，隧底上150一对，全断面开挖布置三个点。

布点如下图。

图7-3辅助坑道监控量测点布置图

图7-4台阶法观测点布置示意图图7-5全断面开挖法观测点布置示意图

图7-6双侧壁导坑法测点布置示意图图7-7三台阶开挖法测点布置示意图

表7-1拱顶下沉测点数

辅助坑道

正洞

拱顶1个

拱顶1个，左右2.5m处各1个

表7-2净空变化量测测线数

地段

开挖方法

一般地一段

特殊地段

辅助坑道全断面

一条水平测线

－

辅助坑道台阶法

每台阶一条水平测线

每台阶一条水平测线，两条斜测线

正洞全断面法

一条水平测线

－

正洞台阶法

每台阶一条水平测线

每台阶一条水平测线，两条斜测线

正洞三台阶开挖法

每分部一条水平测线

每台阶一条水平测线，两条斜测线

正洞双侧壁导坑法

每分部一条水平测线

左右侧每分部一条水平测线，两条斜测线、其余分布一条水平测线。

7.1.3测点标识

⑴标识牌采用集中制作，尺寸为320（长）×260（宽）mm白底红字，填写内容采用红色；

⑵标识牌材质使用白色塑胶板，或白铁皮；

⑶“量测标志牌”使用加粗黑体60号字，“（下沉/收敛）”使用黑体24号字，其它使用黑体42号字。

表格线采用黄色线，线宽3.5mm。

标识牌样式如下图。

图7-8标识牌样式图

7.2监控量测断面间距

7.2.1地表沉降

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按洞内监测断面间距要求布置。

7.2.2洞内拱顶下沉及净空收敛

洞内拱顶下沉及净空收敛监测断面布置见下表

表7-3洞内拱顶下沉及净空收敛监测断面间距表

围岩级别

断面间距（m）

Ⅴ

5

Ⅳ

10

Ⅲ

30

Ⅱ

50

7.3监控量测监测频率

7.3.1洞内外观察

洞内观察分为开挖工作面观察和已施工段观察两部分。

开挖工作观察在每次开挖后进行，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，并与勘察资料进行对比；已施工段观察，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，每天最少观察1次，必要时增大观察频率。

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。

每天最少观察1次，必要时增大观察频率。

7.3.2地表沉降

地表沉降监测点在仰坡开挖后，立即布设，正常情况下每天观测1次，出现异常时，必须加大监测频率，一天必须观测2次以上。

7.3.3洞内拱顶下沉和净空收敛

洞内拱顶下沉和净空收敛监测频率按照测距点距开挖面的距离和位移速度确定。

由位移速度决定的监控量测频率和由开挖面的距离决定的监控量测频率之中，原则上采用较高频率值。

出现异常情况或不良地质时，应增大监控量测频率。

具体参照下表：

表7-4按距开挖面距离确定的监控量测频率表

监控量测断面距开挖面距离（m）

监控量测频率

（0～1）B

2次/d

（1～2）B

1次/d

（2～5）B

1次/2～3d

＞5B

1次/7d

注：

B为隧道开挖宽度

表7-5按位移速度确定的监控量测频率表

位移速度（mm/d）

监控量测频率

≥5

2次/d

1～5

1次/d

0.5～1

1次/2～3d

0.2～0.5

1次/3d

＜0.2

1次/7d

8.监控量测方法

8.1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。

⑴开挖工作面观察在每次开挖后进行，观察内容：

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。

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。

⑵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。

8.2变形监控观测：

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。

⑶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联测。

采用全站仪量测时，测点及量测方法同上。

⑷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。

9.隧道监测数据分析及处理

为了真实、及时、准确的反映施工现场信息，监测数据历经以下过程：

①测点埋设→②数据采集→③数据收集→④数据输入→⑤绘制曲线→⑥输入计算机→⑦生成图表→⑧信息反馈。

在监测点埋设、数据采集及收集后，应立即对观测数据进行分析，绘制曲线，具体有如下几个步骤：

（1）应及时对现场量测数据绘制时态曲线（或散点图）和空间关系曲线。

如下图：

图8-1位移—时间曲线图

（2）当位移-时间曲线趋于平缓时，应进行数据处理或回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。

根据现场量测的位移－时间曲线对围岩稳定性进行如下判断：

A:

当

时，说明变形速率不断下降，位移趋于稳定；

B:

当

时，说明变形速率保持不变，应发出警告，及时加强支护系统；

C:

当

时，则表示变形速率不断增大，围岩稳定情况已进入危险状态，须立即停工，采取有效的工程措施进行加固。

当位移-时间曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护已发生了突变，呈不稳定状态，此时应密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。

（3）隧道周壁任意点的实测相对位移值或用回归分析推算的总相对位移值均应小于表1所列数值。

并根据实测值结合变形管理等级的规定，确定变形警戒线。

当实测值接近或达到警戒值，而位移速率无明显下降，或喷层表面出现明显裂缝时，应立即采取补强措施，并调整原支护设计参数或开挖方法。

表8-1隧道初期支护极限相对位移值（%）

围岩级别

隧道埋深h（m）

h≤50

50

300

拱脚水平相对净空变化（%）

Ⅱ

—

0.01～0.03

0.20～0.60

Ⅲ

0.03～0.10

0.08～0.40

0.30～0.60

Ⅳ

0.10～0.30

0.20～0.80

0.70～1.20

Ⅴ

0.20～0.50

0.40～2.50

1.80～3.00

拱顶相对下沉（%）

Ⅱ

—

0.03～0.06

0.05～0.12

Ⅲ

0.03～0.06

0.04～0.15

0.12～0.30

Ⅳ

0.06～0.10

0.08～0.40

0.30～0.80

Ⅴ

0.08～0.16

0.14～1.10

0.80～1.40

注:

（1）硬岩取下限，软岩取上限；

（2）拱脚水平相对净空变化值指两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值乘以1.1～1.2后采用。

（4）根据量测结果进行综合判断，结合表2确定变形管理等级，根据工程安全性评价流程对工程安全性进行评价，据以指导施工。

变形管理等级见表8-2

表8-2变形管理等级

管理等级

管理位移（mm）

施工状态

Ⅲ

U

可正常施工

Ⅱ

（U0/3）U（2U0/3）

应加强支护

Ⅰ

U0>（2U0/3）

应采取特殊措施

注:

U—实测变形值，U0—允许变形值

工程安全性评价流程如下图：

图8-2工程安全性评价流程

工区经理和总工作为第一责任人，要每天早晨检查量测日报，并就监测结果和当日工作安排作出批示，当出现异常时，应及时通知主管领导和现场负责人，并采取应急措施，每天的监测结果要以手机短信方式发至工区主要负责人。

监测组每周编制监测周报，每月编制月报，监测周报报项目部工程部，并有工区总工程师、经理签字。

10.安全技术措施

⑴隧道开挖时要及时对工作面地质变化和围岩稳定情况观察，察看喷射混凝土、锚杆和钢架等的工作状态，发现异常时立即采取相应处理措施。

⑵进行量测作业时，应做好监测仪器及测量人员的安全防护，量测断面两侧应摆放警示标记，并专人指挥洞内车辆及人员通行，当监控量测与其它工序出现干扰时，应优先进行量测作业。

⑶所有参与监控量测的人员，应遵守安全操作规程和规章制度，佩戴齐备劳动防护用品。

观测者：

计算者：

复核者：

工区技术负责人：

监理工程师：

观测者：

计算者：

复核者：

工区技术负责人：

监理工程师：

观测者：

计算者：

复核者：

工区技术负责人：

监理工程师：

观测者：

计算者：

复核者：

工区技术负责人：

监理工程师：

观测者：

计算者：

复核者：

工区技术负责人：

监理工程师：

观测者：

计算者：

复核者：

工区技术负责人：

监理工程师：

记录：

计算：

工区技术负责人：

监理工程师：