8隧道监控量测方案.docx

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8隧道监控量测方案

XXX隧道工程

隧道工程监控量测方案

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隧道工程监控量测方案

1．工程概况

1）项目简介

本隧位于安顺至黄桶北区间安顺市幺铺镇境内，为单线隧道，全隧设计为10.5‰单面下坡，全隧位于半径R=1700m的右偏曲线上。

白旗屯二号隧道进口里程YDK4+785，出口里程YDK5+310，全长525米。

内轨顶面高程1344.549~1350.054m。

隧道进、出口接路基工程，最大埋深120米。

2）地形地貌

线路位于云贵高原，属云贵高原剥蚀—溶蚀低中山、低山丘陵和高原盆地地貌，总体地势东低西高，地形起伏较大，沿线危岩落实较多。

给测量工作带来很大的困难。

3）气象特征

线路区域属亚热带季风性湿润气候，夏热冬冷，四季分明，降雨量季节性差异大，且雷暴强度较大。

年平均气温在17.4℃，年平均降水量在1553.4毫米，年最大降水量在2447.2毫米，年最小降水量在1132.7毫米，年最大积雪厚度14厘米。

4）地震动参数

根据《中国地震动参数区划图》（1/400万）和《中国地震动反应谱特征周期区划图》（1/400万），隧区地震动峰值加速度小于0.05g。

地震动反应谱特征周期为0.35g。

本工程隧道覆盖层主要为第四系全新统坡洪积层软黏土及破残积层黏土，下伏基岩为三叠中统关岭组第三段白云质灰岩、白云岩夹泥灰岩。

5）地质构造

隧道底层单斜，岩层较为平缓，覆盖层较薄，基岩大面积出露，在隧道右侧80~100m外发育有白旗屯逆断层，断层走向N70~80°E，倾向NW，倾角70~75°。

进口岩层产状为N40°W/5°W，主要节理产状为N35°W/90°、E--W/90°；出口岩层产状为N70°W/3°SW，主要节理产状为N20°E/90°、N70°E/90°。

6）水文地质特征

本段地下水类型主要为第四系孔隙水、基岩裂隙水、岩溶水。

第四系孔隙水赋存于坡残积土层及沟谷中。

分布于地形较缓地带及沟谷中，为透水层，水量较小，受季节影响较大，主要为大气降水及地表水补给。

基岩裂隙水赋存并转于基岩各类结构面内，丰富的降雨为裂隙水提供了良好的补给条件。

因受构造影响程度不同导致裂隙发育程度不同，富水条件差异较大。

主要为大气降水及地表水补给，受季节影响较大。

隧道洞身穿越可熔岩主要为三叠系中统关岭组第三段白云质灰岩、白云岩夹泥灰岩，该地层熔岩发育，地表溶蚀洼地、落水洞、暗河广泛分布。

2．隧道沉降及变形观测组织

2.1监控量测目的

确保施工安全及结构的长期稳定性;

验证支护结构效果，确认支护参数和施工方法的准确性，或为支护参数和施工方法提供依据;

确定二次衬砌的施作时间;

监控工程对周围环境的影响;

积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据。

2.2人员组织

监控量测小组

序号

姓名

职务

职称

专业

施工地点

仪器

水准仪

全站仪

1

2

3

2.3监控量测设备

量测仪器设备一览表

名称

型号

数量

备注

2.4隧道监控量测注意事项

根据地质条件、量测目的、施工进程，由技术主管编制量测计划，组织专门监测队伍，由具体工程技术人员负责实施。

量测点埋设宜尽量靠近开挖工作面，要求不超过2米，能保证爆破24小时内及下一次爆破之前测读初读数。

准确及时做好各项量测原始记录，及时提供给设计人员，不得随意涂改。

要采取措施保护好在施工中各项量测元件工具及仪器。

施工与设计人员必须紧密配合，协调一致，及时研究和解决实施过程中出现的问题，确保施工安全。

隧道主体工程完工后，变形观测期一般不应少于3个月。

观测数据不足或工后沉降评估不能满足设计要求时，应适当延长观测期，直到工后沉降评估满足铺设无砟轨道要求为止；

根据观测结果，分析评价隧道的最终沉降量完成时间，及时调整设计措施使隧道基础达到预定的控制要求。

同时作为竣工验收时控制沉降量的依据。

2.5隧道监控量测工艺流程

见如下流程图：

3.隧道监控量测的具体内容

3.1隧道洞门观测

1）一般要求

隧道洞门开工前，洞门的沉降观测点就要埋设观测初始数据（高程和平面坐标），直到隧道完工后3个月，在施工过程中实时分析观测数据（高程变化数据和平面位移变化数据与时间的关系），根据变化趋势分析确定洞门的稳定性和安全性，指导施工是否需要对洞门的施工方案作调整，分析隧道洞门的最终零沉降时间，同时做为过程控制的依据。

洞门观测还包括洞口地表的情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定、地表水渗透的观察。

2）洞门观测点的布设

一般情况，在洞门顶原地面布设至少两个断面，围岩较差的或者原地面纵断面方向坡度较缓的至少3个断面，每个断面7个观测点，沿隧道中线均匀布置，断面间距5米，点间距5米。

3）隧道洞门沉降观测频次

隧道洞门开挖后每天观测一次，二衬完成后2天观测一次，仰拱及填充完成后一周观测一次，隧道完成后一个月观测一次，直至完工后三个月。

3.2隧道洞内观测

洞内观察分开挖工作面观察、已施工区段观察。

开挖工作面观察应在每次开挖后进行一次，内容包括节理裂隙发育情况，工作面稳定情况、围岩变形等，当地质情况无变化时，可每天进行一次，观察后应绘制开挖工作面略图并做好地质素描，填写工作面状态记录表及围岩级别判定卡。

对已施工区段的观测每天至少一次，观测内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状态，以及施工质量是否符合规定的要求。

3.3拱顶下沉及水平净空变化量测

1）拱顶下沉及水平净空变化量测在同一断面进行量测，并采用相同的量测频率。

如位移出现异常时应加大量测频率。

2）观测点布置详见下图：

测点应牢固可靠，易于识别并妥为保护，拱顶量测观测点必须埋设在稳定的岩面上，并和洞内水准点建立联系。

3）净空变化量测

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，量测断面所在位置、隧道埋置深度等条件确定。

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10～50m。

净空变形量测应在每次开挖后进行，初读数应该开挖后12h内读取，最迟不得大于24h，而且在下一循环开挖前、必须完成读数。

4）拱顶下沉量测

拱顶下沉测量应与水平相对净空量测在同一断面内进行，可采用水准仪测量下沉量。

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，尚应量测拱腰下沉和基底隆起量。

拱顶下沉量测与水平净空相对变化量测的频率相同，应从下表中根据变形速度和距开挖面距离选择较高的一个量测频率。

拱顶下沉监测量测频率

变形速度（mm/d）

量测断面距开挖工作面的距离（m）

量测频率

≥5

（0～1）B

（1～2）次/d

1～5

（1～2）B

1次/d

0.5～1

（1～2）B

1次/（2～3）d

0.2～0.5

（2～5）B

1次/2d

<0.2

>5B

1次/周

5）量测精度符合下表规定：

监控量测必测项目、量测仪器、测试精度表

序号

监控量测项目

常用量测仪器

测试精度

１

洞内、外观测

现场观察、数码相机、罗盘仪

２

拱顶下沉

水准仪、或全站仪

0.5～1.0mm

３

净空变化

收敛计、全站仪

0.1～1.0mm

４

地表沉降

水准仪、全站仪

0.5～1.0mm

3.4地表下沉量测

地表下沉量测根据隧道埋置深度、地质条件、地表有无建筑物、所采用的开挖方式等因素确定。

地表下沉量测的测点应与水平净空相对变化和拱顶下沉量测测点布置在同一个横断面内，地表下沉量测断面的间距见下表：

地表下沉量测断面间距表

隧道埋深H（m）

量测断面距（m）

H>2B

20～50

2B>H>B

10～20

H

10

注：

无地表建筑物时取表内上限值，B表示隧道开挖宽度。

横断面方向地表下沉量测的测点应取2～5m，在一个量测断面内应设7～11个点。

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、直到衬砌结构封闭，下沉基本停止为止。

地表下沉量测频率和拱顶下沉及水平相对净空变化量测频率相同。

各量测作业面应持续到变形基本稳定后1～3周。

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。

拱顶下沉及周边收敛量测频率表

变形速度（mm/d）

量测断面距

开挖断面距离

量测频率

≥5

（0～1）B

1～2次/天

1～5

（1～2）B

1次/天

0.5～1

（1～2）B

1次/2天

0.2～0.5

（2～5）B

1次/2天

＜0.2

＞5B

1次/周

变形管理等级：

以各类围岩允许相对位移值和《锚喷构筑法》变形管理等级做为依据进行稳定性判别。

当实测值大于表列允许值，超过允许管理等级范围时，及时采取补强措施，并调整原支护设计参数或开挖方法。

隧道周边允许相对位移值（％）

围岩类别

覆盖层厚度（M）

＜50

50－300

300－500

Ⅳ

 0.10－0.30 

0.20－0.50

0.40－1.2

Ⅲ

 0.15－0.50

0.40－1.20

0.8－2.0

Ⅱ

 0.20－0.80 

 0.60－1.60 

1.0－3.0

注:

相对位移值系指实测位移与两测点间距离之比,或拱顶位移实测值与隧道宽度之比.脆性围岩取表中较小值,塑性围岩取表中较大值

3.5隧道成型后基础沉降观测

1）一般要求

隧道主体工程完工后，变形观测期一般不应少于3个月。

观测数据不足或工后沉降评估不能满足设计要求时，应适当延长观测期，直到工后沉降评估满足铺设无砟轨道要求为止；

根据观测结果，分析评价隧道的最终沉降量完成时间，及时调整设计措施使隧道基础达到预定的控制要求。

同时作为竣工验收时控制沉降量的依据。

2）隧道观测断面的布设

一般情况下，Ⅲ级围岩每400m，Ⅳ级围岩每300m，Ⅴ级围岩每200m布设一个观测断面，地应力较大，断层破碎带和复杂地质区段适当加密布设；

隧道洞口地段布设一个观测断面；隧道明暗交界处、围岩变化段及变形缝位置应至少布设两个断面。

地应力较大、断层破碎带、冻土等不良和复杂地质区段适当加密布设。

3）隧道观测点的布设

一般情况下，路隧分界点路、隧两侧分别设置至少一组沉降变形观测点，长度大于20m的明洞，每20m设一组观测点。

隧底工程完工后，每个观测断面在相应于两侧边墙处设一对沉降观测点。

观测点的埋设见设计图。

4）隧道基础沉降观测频次

隧道基础沉降观测的频次不低于下表的规定，沉降稳定后可不再进行观测。

隧道基础沉降观测频次

观测阶段

观测频次

观测期限

观测周期

隧底工程完成后

3个月

1次/周

无砟轨道铺设后

3个月

0～1个月

1次/周

1～3个月

1次/2周

3.6量测数据分析和信息反馈

量测后将量测数据进行处理和分析，绘制时间～位移曲线。

一般情况会出现如下两种时间～位移特征曲线，位移特征曲线见下图：

位移特征曲线图

当位移-时间曲线趋于平缓时，进行数据处理、回归分析，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时，表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时增加量测频率、密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。

隧道周边任意点的相对位移值或回归分析推算的总相对位移值均小于允许相对位移表所列数值。

当位移速率无明显下降，而此时实测位移值已接近表列数值，或喷层表面出现明显裂缝时，立即采取补强措施，并调整原支护设计参数或开挖方法。

二次衬砌施做在满足下列要求时进行：

各测试项目的位移速率明显收敛、围岩基本稳定；

已产生的各项位移已达到预计总位移量的80%～90%；

周边位移速率小于0.2mm/d，或拱顶下沉速率小于0.15mm/d。

隧道周边任意点的相对位移值或回归分析推算的总相对位移值均小于允许相对位移表所列数值。

当位移速率无明显下降，而此时实测位移值已接近表列数值，或喷层表面出现明显裂缝时，立即采取补强措施，并调整原支护设计参数或开挖方法。

二次衬砌施做在满足下列要求时进行：

各测试项目的位移速率明显收敛、围岩基本稳定；已产生的各项位移已达到预计总位移量的80%～90%；周边位移速率小于0.1～0.2mm/D，或拱顶下沉速率小于0.07～0.15mm/D。

4.监控量测管理

1）由指挥部成立隧道监控量测领导小组，负责日常量测、数据处理、仪器保养维修工作及数据的信息反馈。

2）量测工作要做到“三勤、一及时”，即量测勤、数据勤、分析勤，并及时将量测信息反馈于施工和设计，指导施工。

3）施工前应据围岩条件、支护类型参数、施工方法及所确定的量测目的专门制定详细的监控量测计划，与实施性施工组织设计同时提交给监理工程师。

计划中包含量测内容、方法、使用仪器、测点布置、量测频率、数据处理、量测人员及其负责人，并经监理工程师批准后执行。

4）施工时要及时埋设测点，下沉测点及收敛测点尽量布置在同一断面上。

各预埋测点要牢固可靠，设置专用标识牌，标明测点的名称、部位、编号、埋设日期等，易于识别并妥善保护，并教育所有进洞人员不得任意撤换和遭到破坏。

5）爆破开挖后立即进行工程地质和水文地质状况的观察记录，并进行地质描述。

地质变化处和重要地段，应有照片记录。

初期支护完成后进行喷层表面的观察和记录，并进行裂缝描述。

6）现场监控量测数据整理与应用

整理写出围岩岩性、结构面产状、裂缝、地下水情况及支护裂缝检查报告。

对监控量测数据做好记录，及时绘制各种相关曲线和图表。

根据周边位移和拱顶下沉监测数据，整理绘制出历时曲线和速率曲线。

根据地表下沉监测数据，整理绘制出地表下沉历时曲线和速率曲线。

根据锚杆轴力监测数据，整理绘制出各测点轴力（应力）-时间和不同时间锚杆轴力（应力）-深度的关系曲线。

及时分析研究量测数据,根据观测所掌握的地面和围岩运动情况,采取相应措施,指导施工及设计。

根据曲线变化情况与趋势，判定围岩的稳定性，及时预报险情，确定施工时应采取的措施，为设计单位修改设计参数提供依据。

当初期支护表面任何部位的实测收敛值达到规范规定的70%，且其速率无明显下降时，应及时根据实测值找出回归方程，绘出回归曲线，预测位移终值。

若终值接近或超过规范要求的允许相对位移值时，应及时采取补强措施，并改变支护设计参数。

7）变形管理等级

根据有关规范、规程、设计资料及类似工程经验，制定本工程监控量测变形管理等级见下表，据此指导施工。

变形管理等级表

管理等级

管理位移

施工状态

Ⅲ

U

可正常施工

Ⅱ

U0/3≤U≤2U0/3

应加强支护

Ⅰ

U>2U0/3

停工，采取特殊措施后方可施工

注：

U为实测位移值；U0为最大允许位移值。

观察及量测发现异常时，应及时修改支护参数。

一般正常状态须同时满足以下条件：

净空变化速度小于0.2mm/d时，喷射混凝土表面无裂缝或仅有少量微裂缝，围岩基本稳定；位移速度除在最初1～2天允许有加速外，应逐渐减少；

净空变化速度持续大于5.0mm/d时，加强初期支护。

8）监控量测管理体系

施工监测管理程序见下图：

施工监测管理程序图

工程施工前，根据现场实际情况及施工进度，编制详细的监测实施计划，并确定监测技术标准，报监理工程师及建设单位批准。

为了真实反映监测结果，本标段施工监测由施工技术部组成专门监测小组，具体负责各项监测工作。

积极配合监理做好对监测工作的检查、监督和指导，工程完成后，根据监测资料整理出本标段的监测分析总报告纳入竣工资料中。

拱顶下沉、收敛量测初读数应在3～6h内完成，其它量测应在每次开挖后12h内取得初读数，最迟不得大于24h，且在下循环开挖前必须完成。

测试前检查仪表设备是否完好，发现故障及时修理或更换；确认测点是否松动或人为损坏，当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，取算术平均值作为观测值；每次测试都要认真做好原始数据记录，并记录开挖里程、支护施工情况以及环境温度等，保持原始记录的准确性。

测试完毕后及时进行资料整理及信息反馈。

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。

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。

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。

监测组与监理工程师密切配合工作，及时向监理工程师报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录。

各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的实施细则，量测数据均要经现场检查、室内两级复核后方可上报。

针对施工各关键问题开展相应的QC小组活动，及时分析、反馈信息，指导设计和施工。

附表隧道沉降观测资料汇总表

安六铁路1标沉降观测

隧道沉降观测汇总表

施工标段：

　　　　　施工单位：

隧道名称：

　　隧道起止里程：

编号：

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时间

年月日

年月日

年月日

标高、沉降值，观测断面点

标高（m）

本次沉降量（mm）

累计沉降量（mm）

标高（m）

本次沉降量（mm）

累计沉降量（mm）

标高（m）

本次沉降量（mm）

累计沉降量（mm）

填表：

复核：

技术负责人：

监理：

　　年　月　日