监控量测施工方案.docx
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监控量测施工方案
隧道监控量测专项施工方案
1编制依据
根据隧道的围岩条件、支护类型和参数、施工方法以及所确定的量测目的进行编制。
执行规范如下：
（1）《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）
（2）《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）
（3）《高速铁路隧道工程施工技术指南》（铁建设【2010】241号）
（4）《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10753-2010）
（5）《新建铁路成都至兰州线施工图安县隧道设计图》（成兰施隧-01）
（6）《新建铁路成都至兰州线施工图柿子园隧道设计图》（成兰施隧-02）
（7）《新建铁路成都至兰州线参考图隧道施工工法及辅助措施》（成兰隧参（11）19）
2工程概况
安县隧道位于安县-高川区间，为双线隧道，单洞合修。
进口里程D2K73+335，出口里程D2K76+350，全长3015m。
隧道洞身位于半径为3504.525的右偏曲线上，进出口均位于直线上，线路纵坡为17.8‰的单面上坡，内轨顶面高程为674.101～727.768。
隧道进口接路基工程，出口紧邻睢水河双线大桥，隧道最大埋深320m。
柿子园隧道位于安县-高川区间，为双线隧道，高川车站伸入隧道出口端；进口D2K76+696~D3K87+350段10654m为单洞合修隧道，其余段为双洞分修隧道。
除进出口均位于直线上外，隧道洞身有2处左偏曲线和2处右偏曲线，线路纵坡为17.8‰及6‰的单面上坡。
进口里程D2K76+696，左线出口里程D2K90+765，右线出口里程YD2K90+758，单双线分修起点里程D3K87+300=YD3K87+345.59，隧道左线全长14069m，分修段右线全长3412.41m。
轨面高程为733.927~980.048m。
本标段施工里程D2K76+696~D3K85+560，共8864m，单洞合修。
3量测目的
（1）为了掌握隧道施工中围岩和支护的力学动态信息及稳定程度并及时反馈，以指导施工作业，保证施工安全。
（2）经量测数据的分析处理与必要的计算判断后，进行预测和反馈，及时修改支护系统设计，以保证施工安全和隧道稳定。
4作业准备
4.1内业技术准备
编制监控量测作业指导书后，应在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读施工图纸，熟悉监控量测规范和技术标准。
制定监控量测实施细则。
对量测人员进行技术交底，进行上岗前技术培训，熟悉量测方法和技术。
4.2外业技术准备
施工作业层中所涉及的各种外部技术数据收集。
配置监控量测所需要的仪器、设备，满足监控量测人员工作需要。
5技术要求
5.1操作人员要熟练掌握收敛仪、水准仪的使用。
5.2操作人员要熟练对测量数据进行分析，得出结论，及时指导现场施工。
6施工程序与工艺流程
施工程序为：
埋设监控量测点→进行量测并记录数据→对数据进行分析→指导施工
图1监控量测流程图
7监控量测方案
7.1监控量测布点方法
Ⅲ级围岩开挖完后直接在围岩岩面打眼，埋设监控量测点；
Ⅳ级围岩无钢架地段，开挖后在围岩岩面打眼埋设监控量测点；
Ⅳ、Ⅴ级围岩有钢架地段，开挖完成后，在岩体中预埋Φ16倒三角钢筋。
7.2监控量测项目
隧道分为普通段落，洞口段、浅埋段，断层、岩溶发育段，大变形段，根据不同段落的特点，监控量测项目及测点布置方式如下：
1普通段落
监控量测必测项目为洞内外观察，拱顶下沉，净空变化。
②洞口浅埋段
监控量测必测项目为洞内外观察、拱顶下沉、净空变化、地表沉降、爆破振动（当隧道上方有重要建筑物或地下管线时）。
③岩溶、断层发育地段、向斜核部
监控量测必测项目为洞内外观察、拱顶下沉、净空变化、围岩压力、水量、水压力。
④大变形段落
监控量测必测项目为洞内外观察、拱顶下沉、净空变化、围岩压力、水量、水压力、钢架内力、二次衬砌内力、初期支护与二次衬砌间接触压力、隧底隆起、纵向位移、地应力。
⑤活动断裂段落
监控量测必测项目为洞内外观察、拱顶下沉、净空变化、围岩压力、二次衬砌内力、纵向位移、地应力。
根据需要，增加一些必要的选测项目，指导施工，如锚杆轴力、孔隙水压力等。
表1监控量测必测项目表
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
净空变化
隧道净空变化测定仪（收敛仪）、全站仪
0.01mm
3
拱顶下沉
水准测量的方法，水准仪、铟钢尺
1mm
4
地表下沉
水准测量的方法，水准仪、塔尺
1mm
浅埋段
5
爆破振动
振动传感器、记录仪量测。
必要时
6
围岩压力
压力盒量测
7
初期支护与二次衬砌之间的接触压力
压力盒量测
8
水量、水压力
三角堰、流量计、水压计量测
9
隧底隆起
水准仪、铟钢尺或全站仪测定
10
纵向位移
多点位移计、全站仪测定
11
地应力
应变计测定
12
钢架内力
钢筋计、应变计测定
7.3监控量测方法
现场监控量测应根据已批准的监控量测实施细则进行测点埋设、日常量测和数据处理，及时反馈信息，并根据地质条件的变化和施工异常情况，及时调整监控量测计划。
7.3.1洞内外观察
⑴洞内观察包括开挖工作面观察和已施工段观察：
开挖工作面观察应在每次开挖后进行，内容包括围岩岩性、岩质、断层破碎带、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、有无剥落掉块现象、有无渗漏水、工作面稳定状态、围岩变形等；观察后应及时绘制开挖工作面地质素描及数码成像图，填写工作面地质状态记录表及围岩级别判定卡。
⑵对已施工段观察每天至少一次，应记录初期支护状态，包括喷层是否产生裂缝、剥离和剪切破坏、钢架是否变形及二次衬砌效果等。
⑶洞外观察重点在洞口段和洞身浅埋段，记录地表沉陷、开裂、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。
⑷在观察过程中如发现地质条件恶化，初期支护发生异常现象，应及时通知施工负责人采取应急措施，并派专人进行不断观测。
观察手段：
现场观察、数码相机、罗盘仪。
7.3.2拱顶下沉、净空变化收敛量测
拱顶下沉及净空变化收敛量测布置在同一断面。
表2必测项目量测断面间距和每断面测点数量
围岩级别
断面间距（m）
每断面测点数量
净空变化
拱顶下沉
Ⅴ
5-10
采用台阶法开挖时，每台阶布置一条水平测线，在拱腰和边墙部位各设一条水平测线。
全断面开挖时，布置一条水平测线。
原则上布设在拱顶轴线附近1个，隧道跨度较大时，在拱部增设测点。
Ⅳ
10-30
Ⅲ
30-50
拱顶下沉量测测点布置在拱顶,使用仪器：
精密水平仪，铟钢塔尺。
净空量测以量测初期支护上各点的相对位移为目的，采用收敛仪通过水平或斜向收敛量测，量测隧道净空相对位移。
净空量测在隧道最大跨处及以上3m处，左右两侧对称布置4个测点。
净空变化、拱顶下沉量测在每次开挖12h内取得初读数，最迟不得大于24h，且在下一循环开挖前必须完成。
拱顶下沉及水平收敛变形量测点布置图（见下图）：
图2测点布置示意图
7.3.3浅埋地段地表沉降量测
洞口段开挖前，在洞顶浅埋地段纵向沿隧道走向埋设混凝土桩及水平基准点，其断面布置与洞内拱顶下沉、净空水平收敛断面布置一致，每个地表下沉量测断面上测点横向间距为2～5m，隧道中线处适当加密。
横向布点埋设砼桩（见下图），横断面点应充分结合实地地形。
隧道开挖时及时根据量测数据绘制地表下沉位移－时间的关系曲线，绘制地表下沉位移值－距开挖面距离的关系曲线，地表沉降量测用精密水准仪观测。
注：
H0为隧道埋置深度，B为隧道开挖宽度
量测断面间距：
2B＜H0＜2.5B，间距20-50m，
B＜H0＜2B，间距10-20m，
H0＜B，间距10m。
（H0为隧道埋深，隧道B为开挖宽度）
量测范围：
不小于H+B，地表有控制性建筑物时，量测范围适当加宽。
量测点间距：
2-5m，隧道中线附近测点适当加密。
量测仪器：
水准尺、铟钢尺或全站仪。
7.3.4爆破振动观测
在结构物或地表布置传感器，爆破时通过记录仪监测振动数据。
7.3.5围岩压力、二次衬砌与初期支护之间的接触压力
采用能经受支撑屈服强度的压力盒观测。
将压力盒布置在初期支护与围岩、二次衬砌与初期支护之间的部位。
量测围岩压力的主要为压力盒及频率计。
初期测试频率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，直到无变化为止。
测试前检查仪表设备是否完好，如发现故障应及时修理或更换；确认测点是否松动或认为损坏，只有测点状态良好时方可进行测试工作。
测试中按各项量测操作规程安装好仪器仪表，每测点一般测读三次；三次读数相差不大时，取算数平均值作为观测值，若读数相差过大则应先检查仪器仪表安装是否正确、测点是否松动，当确认无误后再按隧道施工监控量测要求进行复测。
每次测试都要认真做好原始数据记录，并记录掘进里程、支护施工情况以及环境温度等，保持原始记录的准确性。
量测数据应在现场进行粗略计算，若发现变位较大时，应及时通知现场施工负责人，以便采取相应的处理措施。
测试完毕后检测仪器、仪表，做好养护、保管工作。
7.3.6水量、水压力观测
用三角堰、流量计、水压计量测。
7.3.7隧底隆起
用水准仪、铟钢尺或全站仪测定。
7.3.8纵向位移
用多点位移计、全站仪测定。
7.3.9地应力
用应变计测定。
7.3.10钢架内力
用应变计、钢筋计测定。
7.4量测频率、位移控制基准
表3拱顶下沉及周边收敛量测频率表
序号
变形速度（mm/d）
量测断面距开挖面距离（m）
量测频率
1
≥5
（0～1）B
2次/天
2
1～5
（1～2）B
1次/天
3
0.5～1
（2～5）B
1次/2～3天
4
0.2～0.5
/
1次/3天
5
＜0.2
＞5B
1次/7天
说明
B表示隧道开挖宽度
表4位移控制基准
序号
距开挖面1B（U1B）
距开挖面2B（U1B）
距开挖面较远
1
65﹪
90﹪U。
100﹪U。
注
B为隧道开挖宽度，U。
为极限相对位移值
7.5结束标准
根据收敛速度判别。
一般地段，收敛速度>5mm/d时，围岩处于急剧变化状态，加强初期支护系统；收敛速度<0.2mm/d时，围岩基本达到稳定。
浅埋地段和断层带，除满足上述要求外，必要时加强初期支护强度和刚度，严格控制过大变形。
各量测项目在持续变形基本稳定2周后结束，软弱围岩大变形地段位移长时间不能稳定时，延长量测时间。
7.6量测数据的处理与应用
7.6.1图形绘制
根据现场量测数据绘制水平相对净空变化时态曲线,拱项下沉时态曲线,净空水平收敛、拱顶下沉收敛、拱顶下沉与距开挖工作面的关系图等。
7.6.2位移变形管理
根据量测结果及《铁道隧道监控量测技术规范》的规定，可根据下表中变形管理等级措导施工。
表5变形管理等级
管理等级
距开挖断面1B
距开挖断面2B
施工状态
Ⅲ
UU可正常施工
Ⅱ
U1B/3≤U≤U1B2/3
U1B/3≤U≤U2B2/3
综合评价设计施工措施，加强监测，必要时采取相应加强支护措施
Ⅰ
U>U1B2/3
U>U2B2/3
暂停施工，采取特殊措施后方可施工
注:
U—实测位移值;U1B，U,2B—位移控制基准
7.6.3根据位移变化速度判别围岩稳定
净空变化速度持续大于5.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护。
水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d，拱顶下沉速度小于0.15mm/d，围岩基本达到稳定。
在浅埋地段和挤压性围岩等情况下，应采用监控量测分析判别。
7.6.4根据位移时态曲线的形态来判别围岩稳定
当围岩位移速率不断下降时（du2/d2t＜0），围岩趋于稳定状态；
当围岩位移速率保持不变时（du2/d2t=0），围岩不稳定，应加强支护；
当围岩位移速率不断上升时（du2/d2t＞0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。
围岩稳定性判别是一项很复杂的也是非常重要的工作，必须结合具体工程情况采用上述几种判别准则进行综合评判。
在取得监测数据后，及时由专业监测人员整理分析监测数据。
结合围岩、支护受力及变形情况，进行分析判断，将实测值与允许值进行比较，及时绘制各种变形或应力～时间关系曲线，预测变形发展趋向及围岩和隧道结构的安全状况，并将结果反馈给设计、监理，从而实现动态设计、动态施工。
目前，回归分析是量测数据数学处理的主要方法，通过对量测数据回归分析预测最终位移值和各阶段的位移速率。
具体方法如下：
（1）将量测记录及时输入计算机系统，根据记录绘制纵横断面地表下沉曲线和洞内各测点的位移u-时间t的关系曲线，见下图。
图4位移u-时间t的关系曲线图
（2）若位移-时间关系曲线如上图中b所示出现反常，表明围岩和支护已呈不稳定状态，加强支护，必要时暂停开挖并进行施工处理。
（3）当位移-时间关系曲线如上图中a所示趋于平缓时，进行数据处理或回归分析，从而推算最终位移值和掌握位移变化规律。
（4）各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定后，进行二次衬砌的施作。
7.7监控量测与信息反馈程序
监控量测与信息反馈程序如图所示：
图5监控量测与信息反馈程序图
7.8监控量测注意事项
①为取得开挖后围岩早期状态变化数据，各项测点应尽量靠近开挖面布置（不大于2m）,在爆破后24h内或下次爆破前，读取初次读数。
②水平净空收敛、拱顶下沉及地表下沉各项测点应尽量集中设在一个断面，以便量测成果的协调分析、综合运用。
③采用台阶法开挖时，当下半断面开挖靠近上半量测断面时，量测频率应适当增加。
8资源配置
8.1劳动力组织方式
采用架子队组织模式。
8.2人员配置
施工人员应结合试验段确定的施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置。
每个作业工点人员配备表
负责人
1人
技术主管
1人
测量工
3人
8.3设备机具配置
主要测量设备配置表
编号
名称
测试精度
主要特点
1
JSS30A型数显收敛仪
0.01mm
可靠、方便、精度高
2
DS3200水准仪
1mm
可靠、方便、稳定
3
50米钢卷尺
1mm
可靠、方便、稳定
9监控量测质量及安全保证措施
9.1质量保证措施
（1）将监测管理及监测实施计划纳入施工生产计划中，作为一个重要的施工工序来抓，并保证监测有确定的时间和空间。
各施工单位应由工程技术管理中心组成专门监测小组，具体负责各项监测工作。
（2）制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施工进度控制计划。
（3）施工监测紧密结合施工步骤，监控每一施工步骤对周围环境、围岩、支护结构、变形的影响，据此优化施工方案。
（4）积极配合监理、设计单位做好对监测工作的检查、监督和指导，及时向监理、设计单位报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录，工程完成后，根据监测资料整理出监测分析总报告纳入竣工资料中。
（5）量测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。
量测仪器专人使用、专业机构保养、专业机构检校。
量测设备、元器件等在使用前均经过检校，合格后方可使用。
（6）测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作，及时进行资料整理及信息反馈。
9.2安全监测预报
采用地质超前和工程类比相结合的方法，对各项数据资料进行综合对比分析，从而对工程的不同位置的稳定性进行分区分类，如分为稳定、基本稳定、暂时稳定、不稳定、危险等。
9.3安全监测反馈
9.3.1反馈优化设计
根据观察和监控量测结果，调整修改支护参数，使之符合工程实际。
9.3.2反馈指导施工
⑴在安全预警和安全警戒阶段，根据监控量测数据和观察资料，对施工项目、支护参数及工序进行调整修改。
⑵正常监控阶段对施工设计方案进行优化调整，减少支护，提高工效，简化施工工艺和施工方法，变更简化支护参数等。
⑶地表及周围（构）建筑物的安全监控及防护措施反馈，确保地表（构）建筑物安全。
9.4安全保证措施
（1）监控量测时观察洞内及掌子面安全状况，确认安全时，采集数据。
（2）安全员陪同监测人员采集数据。
附表A开挖工作面地质状况记录表
附表B隧道净空变化量测记录表
附表C隧道净空变化量测记录表
表A开挖工作面地质状况记录表
编号：
××隧道
开挖工作面里程
埋深
地层
岩性
围岩级别
设计
饱和极限抗压强度Rb（MPa）
极硬岩
硬岩
较软岩
软岩
极软岩
取样编号
试验
编号
实际
施工
＞60
30～60
15～30
5～15
＜5
开挖工作面上围岩岩体结构特征
层理
产状
单层厚度（m）
层面特征
与隧轴夹角
节理裂隙
组次
产状
间距（m）
长度（m）
缝宽（mm）
充填物
与隧轴夹角
结构面与隧道轴线关系图
1
2
3
4
断层
产状
破碎带宽度（m）
破碎带特征
与隧轴夹角
纵波速度（m/s）
侧壁围岩岩体结构特征
左侧壁
右侧壁
层理
产状
单层厚度（m）
层面特征
层理
产状
单层厚度（m）
层面特征
节理裂隙
组次
产状
间距（m）
长度（m）
缝宽（mm）
充填物
与隧轴夹角
节理裂隙
组次
产状
间距（m）
长度（m）
缝宽（mm）
充填物
与隧轴夹角
1
1
2
2
3
3
4
4
断层
产状
破碎带宽度（m）
破碎带特征
与隧轴夹角
断层
产状
破碎带宽度（m）
破碎带特征
与隧轴夹角
地下水
涌水位置
涌水量（L/（min.10m））
无水
滴水
线状
股状
含泥砂情况
侵蚀类型
取水样编号
试验编号
＜10
10-25
25-125
＞125
续表A
稳定性
洞周
稳定
拱部掉块
边墙掉块
拱部坍塌
边墙坍塌
塌方＞10m³
塌方＜10m³
开挖工作面
稳定
拱部坍塌
开挖工作面挤出
开挖后至掉块或坍塌的时间
侧壁素描
开挖工作面素描
工程措施及有关参数
左侧壁
右侧壁
开挖工作面
施工单位：
年月日
监理工程师：
年月日
表B隧道净空变化量测记录表
桩号
施工方法
施工部位
埋设日期
测线编号
量测时间
观测值
平均值
温度修正值
修正后观测制
相对初次变化值（△u）
相对上次变化值
时间间隔
变化速率
备注
年
月
日
时
温度
第一次
第二次
第三次
℃
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
d
Mm/d
测读者：
计算者：
复核者：
表c隧道净空变化量测记录表
桩号
施工方法
施工部位
埋设日期
测线编号
量测时间
观测值
温度修正值
修正后测点高程
相对初次变化值（△u）
相对上次下沉值
时间间隔
下降速度
备注
年
月
日
时
第一次
第二次
第三次
平均值
m
m
m
m
mm
m
mm
mm
mm
mm/d
测读者：
计算者：
复核者：
升级会员 