精品隧道沉降观测.docx
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精品隧道沉降观测
隧道沉降观测
西藏自治区S306线加查至桑日段公路新改建工程
藏嘎隧道
监
控
量
测
计
划
起止桩号：
K364+935—K365+235
合同段：
加桑公路B合同段
施工单位：
西藏天路公司
编制日期：
2010年5月17日
藏嘎隧道监控量测目录
1现场量测方案申报批复单
2藏嘎隧道现场监控量测实施方案
2.1工程概况
2.2监控量测目的
2.3监控量测项目
2.3.1A类量测
2.3.1.1拱顶下沉及内空收敛
2.3.1.2地表沉降
2.3.2B类量测
2.3.2.1围岩接触应力
2.3.2.2锚杆轴力
2.3.2.3初衬应变及钢筋应力
2.4监测数据的分析和预测
2.5主要人员及投入的仪器设备表
2.6安全保障措施
2.7监测质量保证措施
1、加桑公路B合同段
藏嘎隧道现场监控量测实施方案申报批复单
承包单位：
西藏天路公司合同号：
B
监理单位：
福建省交通建设工程监理咨询公司编号：
致（监理工程师）：
丁原明监理工程师
现报上藏嘎隧道现场监控量测方案（见附件），请予审查和批示。
附件：
藏嘎隧道现场监控量测实施方案。
承包单位技术负责人：
年月日
[]审定
[]转报
[]同意附言：
[]修改后再报
[]不同意
专业监理工程师：
年月日
[]审定
[]转报
[]同意附言：
[]修改后再报
[]不同意
高级驻地监理：
年月日
总监办意见：
签名：
年月日
2、加桑公路藏嘎隧道现场监控量测实施方案
2．1、工程概况
藏嘎隧道位于桑日县藏嘎村沃卡电站东侧约2.0km处，仅有人行便道通至隧址区出口处、郎木堆沟右岸，交通不便，隧道里程为：
K364+935～K365+235，总长300m。
为雅鲁藏布江加查~桑日大峡谷上游谷口，属高原河流强烈侵蚀高山峡谷地貌，呈深切“V”型河谷，谷坡陡峻。
谷口上游沃卡电站一带河流宽阔平坦，为高原河流侵蚀堆积宽谷地貌。
隧址区地势陡峭，山体自然边坡坡度约为36-48。
局部陡峭崖地段可达60。
以上，破向为SW227。
。
隧道穿越斜坡上一向南西延伸的山嘴，隧道进口处于一季节性冲沟右岸，边坡较陡。
基岩裸露，零星覆盖0.3-1.0米残坡积碎石土。
洞身穿越段地面标高最高3662.5O米，最大埋深76米。
隧道为曲线隧道，其轴线走向NW323。
。
场地内地下水主要为基岩裂隙水的形式出露，赋存于裂隙间质中，岩体的含水程度，透水性及储水处受构造控制，一般在强风化、强卸荷的岩体、断层破碎带中，地下水相对丰富，受大气降水控制较大。
地下水不丰富，主要以线状排泄或滴水、浸润为主。
工程区环境类别为I类环境水，椐加查大桥桥位处取样分析试验，地下水质类型为HCO3-Ca.Mg,对砼不具腐蚀性，且工程区地下水埋深较大，对拟建工程影响轻微。
2.2、监控量测目的
1、通过监控量测信息反馈，分析施工方法和施工手段的科学性和合理性，以便及时调整施工方法，保证施工安全。
2、对围岩稳定性和支护作出正确的定量评价，验证理论计算结果。
用量测的信息，反馈力学参数、模型，进一步优化设计。
根据监测资料修正原设计和调整支护及整个施工方案。
3、隧道监测为控制工程造价节约工程投资，保证工程质量及安全提供理论依据，是隧道动态设计施工中的一个重要组成部分。
2.3、监控量测项目
根据设计图纸中隧道监控量测基本要求，监测内容主要有：
拱顶下沉及水平净空收敛、浅埋段地表沉降、围岩接触压力、锚杆轴力、初衬应变及构件内力等。
2.3.1A类量测
A类量测是隧道周边围岩稳定确认和对设计施工的反映为目的日常管理量测。
用红外线全站仪或收敛仪、精密水准仪量测拱顶下沉及内空收敛，用精密水准仪量测地表沉降。
A类量测的量测项目及量测目的如表一所示：
表一A类量测项目及目的
量测项目
量测目的
拱顶下沉量测
监测拱顶的绝对下沉量，了解断面的变形状态，判断拱顶的稳定性。
内空收敛量测
根据变位量、变位速度、变位收敛状况、断面变位状态判断：
1）围岩稳定性；2）初衬砌的设计施工合理性；3）二衬的施工最佳时期。
地表沉降量测
把握隧道施工对地面的环境影响。
2.3.1.1、拱顶下沉及内空收敛
1）测点埋设断面
依据藏嘎隧道工程地质条件介绍，藏嘎隧道设计资料及现场实际施工从出口端向进口端掘进等情况，确定测点埋设断面列表，如表二所示：
表二测点埋设断面表
序号
里程
备注
1
K365+225
Ⅳ（深）
2
K365+215
Ⅳ（深）
3
K365+205
Ⅲ（深）
4
K365+180
Ⅲ（深）
5
K365+150
II（深）
6
K365+100
II（深）
7
K365+050
II（深）
8
K365+020
Ⅲ（深）
9
K364+990
Ⅲ（深）
10
K364+970
Ⅳ（深）
11
K364+950
Ⅳ（深）
12
K364+940
Ⅳ（深）
2）埋设断面内测点埋设位置
根据现场情况，对于不同的隧道围岩类别，在施工中采用与围岩类别相对应的施工工艺。
在藏嘎隧道施工中，对II、Ⅲ、Ⅳ类围岩均采用台阶法进行施工。
针对不同的施工工艺，在量测中采用不同的测点埋设形式。
使用收敛仪量测隧道围岩在不同施工阶段下内空收敛状况及其变化规律。
不同围岩类别中的测点埋设情况如下所述：
II、III类围岩：
在隧道拱顶、两侧拱腰及两侧边墙处布置测线，确定具体的埋设测点及测线如图一所示。
在上台阶进行初期支护后，对测点3进行拱顶下沉及测线1、2、3的内空收敛进行量测；在下台阶施工后，再对如图一所示的拱顶下沉及所有测线的内空收敛进行量测。
图一测点及测线布置图
②Ⅳ类围岩：
藏嘎隧道的Ⅳ类围岩中无埋深小于两倍洞径及浅埋地段，从而采用2～3条测线，即图一所示对测点3的拱顶下沉及测线4、5、6的内空收敛进行量测。
3）测点埋设及量测方法
在初支钢拱架立好后，按图一所示位置分别将拱顶下沉及内空收敛的预埋件焊在其上。
在现场焊预埋件时，要保证测点1、2、3、4、5位于同一横断面，要求测点1、5及测点2、4在分别位于同一水平面并保证预埋件水平方向；测点3位于拱顶位置并保证预埋件竖直方向。
并及时对其进行初测。
量测方法如下：
①拱顶下沉
由洞外水准点起测量内空临时水准点高程，再由内空临时水准点起测量拱顶下沉预埋件高程，通过计算前、后两次拱顶下沉预埋件高程的变化值即可算得拱顶下沉值。
②内空收敛
通过测量两个预埋件的距离，计算后、前两次所测距离的差值即为该对测点在这一段时间内净空收敛值，其累计值即为该对测点的净空收敛值。
4）量测频率
拱顶下沉量测与水平收敛量测的量测频率相同，并应根据位移速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率，分别按表三确定。
表三拱顶下沉及内空收敛量测频率
位移速度
距开挖面距离
位移速度（mm/d）
量测频率
量测断面距开挖面距离（m）
量测频率
≥5
2次/d
＜1B
2次/d
1～5
1次/d
（1～2）B
1次/d
0.5～1
1次/（2～3）d
（2～5）B
1次/（2～3）d
0.2～0.5
1次/3d
＞5B
1次/7d
注：
B为隧道宽度。
5）量测资料整理
每次量测后，将原始记录及时整理成正式记录，对每一量测断面内的每一条测线，整理后的量测资料如下：
①原始记录及实际测点布置图；
②位移随时间以及开挖面距离的变化图；
③位移速度、位移加速度随时间以及开挖面距离的变化图。
在上述图表中应同时记入开挖、喷射混凝土、锚杆施工工序和时间，并将位移警戒线和极限值算出来。
每日的记录汇入报表，将整理的图表及时进行数据处理并上报监理工程师，指导施工。
2.3.1.2、地表沉降
地表沉降对于浅埋隧道施工中隧道和周边围岩的安全性及对周边环境影响的确认必不可少。
地表沉降量测还可以有效地把握拱顶附近的先行下沉（开挖到达前发生的沉降），而且它在洞外测量不会给内空施工带来不便。
地表沉降量根据地质、地层、地下水位、埋深、涌水或降水状况、周边结构物有无及施工方法的不同差异非常大。
藏嘎隧道中浅埋地段分别在进口30米和出口25米，为了周边围岩安全稳定，分别在隧道进出口各设置两个断面，进行地表沉降观测。
1）测点埋设断面
根据要求，对本隧道作地表沉降量测断面列表如表四所示：
表四地表沉降量测断面表
序号
里程
备注
1
K365+210
IV（浅埋）
2
K365+190
4
K364+945
IV（浅埋）
5
K154+965
注：
B为隧道宽度。
2）埋设断面内测点布置
地表沉降量测断面内的测点布置时，隧道中线附近密，远离隧道中线处疏。
在每个量测断面内至少布置11个测点，测点间距范围为2～4m。
具体布置如图二所示：
图二地表沉降量测断面测点横断面布置示意图
3）测点埋设及量测方法
在地表钻（或挖）20～50cm深的孔，竖直放入φ22mm左右的钢筋，钢筋和孔壁之间可填充水泥砂浆，钢筋头打磨圆滑，露出地面1cm左右，并用红油漆标记，作为测点。
从水准点起测量测点的高程，通过计算前、后两次地表沉降测点高程的变化值即可算得地表下沉值。
4）量测频率
地表沉降量测频率根据距开挖工作面距离确定，详见表五所示：
表五地表沉降量测频率
距开挖工作面距离（m）
量测频率
前>30
1次/2d
前、后<30
2次/d
后30～80
1次/2d
>80
1次/7d
5）量测资料整理
每次量测后，将原始记录及时整理成正式记录，整理后的地表下沉量测资料如下：
①绘制每一横断面沉降槽随时间的变化关系图；
②绘制每一横断面最大沉降量随时间的变化关系图；
③绘制每一横断面最大沉降量与开挖面距离关系图；
④对横断面沉降槽垂直位移进行回归分析；
⑤对纵断面沉降槽垂直位移进行回归分析；
⑥根据隧道拱部地表沉降及拱顶下沉值对土体垂直位移进行回归分析；
⑦根据回归分析数据求出每一横断面沉降稳定值；
⑧根据回归分析数据求出土体的内摩擦角及内聚力。
随时注重将记录汇入日报表，将整理的图表及时进行数据处理并指导施工。
2.3.2B类量测
B测量是了解支护材料的动态及伴随开挖的周边围岩的动态，反馈于未开挖区间的设计施工。
同时监测对接近建（构）筑物的影响。
B类量测的量测项目及量测目的如表六所示：
表六B类量测项目及目的
量测项目
量测目的
围岩接触应力量测
把握初衬砌背面土压力，
锚杆轴力量测
根据锚杆的变形（伸缩长度）分析锚杆轴力效果，
判断锚杆长度、直径。
初衬应变及钢筋应力量测
把握钢筋的应力状态。
围岩接触应力量测用压力盒及混凝土应力计量测，锚杆轴力量测锚杆轴力计，格栅钢筋应力量测用钢筋应力计量测。
2.3.2.1、围岩接触应力
通过量测围岩与初衬之间的接触压力，可了解隧道开挖后应力重向分布规律及支护系统应力释放特点。
1）测点埋设断面
依据藏嘎隧道工程地质条件介绍，藏嘎隧道设计资料及现场实际施工从出口端向进口端掘进等情况，确定测点埋设断面列表如表七所示：
表七压力盒埋设断面
序号
里程
备注
1
K365+225
Ⅳ（深）
2
K365+180
Ⅲ（深）
3
K365+100
II（深）
4
K364+990
Ⅲ（深）
5
K364+940
Ⅳ（深）
2）埋设断面内测点布置
每一测试断面内，埋设9个压力盒。
压力盒分布的位置是：
在拱顶设1个、左右拱脚各设1个、左右边墙各设1个、拱脚与拱顶间三分点处各设1个，各压力盒的具体埋设位置如图三所示：
图三埋设元件布置图
3）测点埋设及量测方法
在初支钢架架立好后，将待测围岩压力部位的围岩表面或初支表面凿平或用水泥砂浆抹平，以使压力盒能与围岩充分接触，然后用预制的混凝土垫块将压力盒按图三所示位置垫牢、固定，并将导线沿钢架引至边墙距墙脚1.5米高处，线头从预埋的铁盒里引出。
埋设时将压力盒编号与测试点所对应位置记好记录。
将铁盒内线头插入测频仪中，测试读数并作好记录。
每次每个压力盒的测量应不少于3次，力求测量数值可靠、稳定。
4）量测频率
根据距开挖工作面距离关系，围岩接触应力量测频率如表八所示：
表八围岩接触应力测试频率
量测断面距开挖面距离（m）
量测频率
＜1B
2次/d
（1～2）B
1次/d
（2～5）B
1次/（2～3）d
＞5B
1次/7d
注：
B为隧道宽度。
2.3.2.2、锚杆轴力
在隧道拱顶及两侧拱腰处采用锚杆轴力计或钢筋计对锚杆进行轴力测量，对锚杆支护进行优化设计，以节约钢材。
1）测点埋设断面
依据藏嘎隧道工程地质条件介绍，藏嘎隧道设计资料及现场实际施工从出口端向进口端掘进等情况，确定测点埋设断面列表如表九所示：
表九量测锚杆轴力钢筋计埋设断面
序号
里程
备注
1
K365+225
Ⅳ（深）
2
K365+180
Ⅲ（深）
3
K365+100
II（深）
2）埋设断面内测点布置
每一测试断面内，量测3根锚杆，量测的锚杆布置见图三；每根锚杆上布置3个锚杆轴力计，每根锚杆量测布置见图四。
图四每根锚杆量测布置图
3）测点埋设及量测方法
锚杆施作前，在量测锚杆按图五所示位置安装好锚杆轴力计，然后再将安装好锚杆轴力计的量测锚杆按图四所示位置进行布置。
在锚杆安设好后，将钢筋计导线沿钢架引至边墙距墙脚1.5米高处，线头从预埋的铁盒里引出。
埋设时将钢筋计编号与测试点所对应位置记好记录。
将铁盒内线头插入测频仪中，测试读数并作好记录。
每次每个钢筋计的测量应不少于3次，力求测量数值可靠、稳定。
4）量测频率
根据距开挖工作面距离关系，钢筋计量测频率如表十所示：
表十锚杆轴力测试频率
量测断面距开挖面距离（m）
量测频率
＜1B
2次/d
（1～2）B
1次/d
（2～5）B
1次/（2～3）d
＞5B
1次/7d
注：
B为隧道宽度。
2.3.2.3、初衬应变及钢筋应力
通过量测初衬应变及钢筋应力，可了解初衬应变及钢支撑内力在不同施工阶段下的变化特点，优化设计初衬的结构参数。
1）测点埋设断面
依据藏嘎隧道工程地质条件介绍，藏嘎隧道设计资料及现场实际施工从出口端向进口端掘进等情况，确定测点埋设断面列表如表十一所示：
表十一初衬应变计及钢筋应力计埋设断面
序号
里程
备注
1
K365+225
Ⅳ（深）
2
K365+180
Ⅲ（深）
3
K365+100
II（深）
2）埋设断面内测点布置
如图三所示：
对于有钢拱支撑的断面的每一测试断面内，在拱顶、左拱腰、右拱腰、左拱脚及右拱脚5个点分内外层共埋设10个钢筋应力计；在埋设相同位置各埋设1个共5个应变计。
3）测点埋设及量测方法
初支钢架施作前，如图三位置将钢筋应力计按要求焊在钢架上、埋入式应变计绑扎在钢架上，在钢架就位后，将钢筋应力计及应变计的导线沿钢架引至边墙距墙脚1.5米高处，线头从预埋的铁盒里引出。
埋设时将应变计及钢筋计编号与测试点所对应位置作好记录。
将铁盒内线头插入测频仪中，测试读数并作好记录。
每次每个钢筋计和应变计测量应不少于3次，力求测量数值可靠、稳定。
4）量测频率
根据距开挖工作面距离关系，应变计及钢筋计量测频率如表十二所示：
表十二初衬应变及钢筋应力测试频率
量测断面距开挖面距离（m）
量测频率
＜1B
2次/d
（1～2）B
1次/d
（2～5）B
1次/（2～3）d
＞5B
1次/7d
注：
B为隧道宽度。
2.4、监测数据的分析和预测
监测工作进行一段时间或施工某一阶段结束后,都要对量测结果进行总结和分析。
1、数据整理。
把原始数据通过一定的方法，如按大小的排序，用频率分布的形式把一组数据分布情况显示出来，进行数据的数字特征值计算，离群数据的取舍。
2、数据的曲线拟合。
在取得一定监测数据后，应绘制位移或应力时态变化曲线图，如图五所示。
然后寻找一种能够较好反映数据变化规律和趋势的函数关系式，对下一阶段的监测数据进行预测，防患于未然。
图五时态回归曲线示意图
3、插值法。
在实测数据的基础上，采用函数近似的方法，求得符合测量规律而又未实测到的数据。
4、计算沉降及收敛变形的速度、加速度曲线，进行稳定性判断。
5、根据接触压力与支护内力量测，计算分析支护结构的安全度，合理性。
2.5、主要人员及投入的仪器与元器件
（一）主要人员
针对藏嘎隧道实际情况，拟投入本隧道现场监控量测的人员是能熟练对现场进行量测且能及时处理各类数据的专业人员。
现场监控量测人员主要由西藏天路加桑项目部技术员组成。
表十三现场监控量测人员
姓名
主要工作内容
备注
索多
现场量测负责
项目部技术员
李秀坤
负责现场量测
项目部技术员
冯川
负责现场量测
项目部技术员
冯永强
负责现场量测
项目部技术员
吴成斌
负责处理数据
项目部技术员
（二）所用仪器及元器件
藏嘎隧道现场监控量测所用的仪器如表十四所示。
表十四现场量测仪器表
仪器名称
型号
数量（台）
产地
备注
全站仪
莱卡TCR804L
1
瑞士
水准仪
天光AM-24
1
天津
收敛仪
ZW型（数显）
1
无锡
测频仪
JMEX-300
1
长沙
藏嘎隧道现场监控量测所用元器件如表十五所示。
表十五埋设元器件表
元器件名称
数量（个）
备注
压力盒
45
钢筋计
39
应变计
15
2.6、安全保障措施
1、贯彻落实上级安全生产方面的指示、决定、规章；
2、研究、布置项目安全工作，及时解决存在的问题，制定安全措施；
3、组织所有量测人员的安全教育和培训；
4、指导、督促开展组织安全活动；
5、参加定期和不定期安全检查，制定隐患整改措施并实施。
2.7、监测质量保证措施
1、测点布置力求合理，应能反映出隧道施工过程中围岩和支护结构的实际变形情况。
2、监测仪器必须满足精度要求，而且要定期校核。
3、测点埋设应达到设计要求的质量，并做到位置准确，安全稳固，设立醒目的保护标志。
基准点埋设于施工影响范围外，数量为2个。
4、监测工作由专门成立的量测小组负责完成，并由多年从事监测工作及有类似工程监测经验的工程师负责，小组其它成员也是有监测工作经历的助工或测工，并保证监测人员的相对固定。
5、监测数据应及时整理分析，一般情况下，应每周报一次，特殊情况下，每天报送一次。
监测报告应包括阶段变形值、变形速率、累计值，并绘制沉降槽曲线、时态（或时程）曲线等，作必要的回归分析，及对监测结果进行评价。
6、如发现监测数据异常，应立即复测，并检查监测仪器、方法及计算过程，确认无误后，立即上报给甲方、监理及单位主管，以便采取措施。
西藏天路公司
加桑公路B合同段项目部
2010年5月17日
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