沪昆铁路某标段隧道围岩监控量测方案.docx
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沪昆铁路某标段隧道围岩监控量测方案
中铁大桥局沪昆铁路客运专线CKTJ-1标
苞谷垄隧道监控量测方案
中国中铁
中铁大桥局沪昆客专长昆湖南段项目经理部
二0一一年一月
中铁大桥局沪昆铁路客运专线CKTJ-1标
苞谷垄隧道监控量测方案
编制：
审核：
审批：
中铁大桥局集团有限公司
中铁大桥局沪昆客专长昆湖南段项目经理部
2011．1
目录
1编制依据3
2编制范围3
3工程概况3
3.1工程简述3
4监控量测的概念和必要性3
5监控量测的目的4
6监控量测组织机构4
7量测项目及仪器设备5
7.1监控量测工作流程图5
7.2监控量测必测项目及主要仪器6
7.3监控量测选测项目及主要仪器6
8监控量测测点布置、量测断面、监控量测频率6
8.1监控量测点布置和量测断面6
8.1.1地表沉降监测点6
8.1.2洞内监控量测8
8.2监控量测频率11
9数据分析及反馈12
10监测成果资料17
11安全技术措施19
12监控量测质量保证措施19
苞谷垄隧道监控量测方案
1编制依据
1铁路隧道监控量测技术规程（TB1021-2007）
2铁路隧道工程施工安全技术规程
3沪昆铁路客运专线湖南有限责任公司隧道施工监控量测实施细则
4客运专线铁路隧道工程施工技术指南
5客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准（修订）铁建设【2007】号。
2编制范围
新建沪昆铁路客运专线长沙至昆明段（湖南段）工程CKTJ-1标段苞谷垄隧道，起讫里程DK24+480～DK24+900。
3工程概况
3.1工程简述
苞谷垄隧道位于湖南省湘潭市境内，为单洞双线隧道，全长420m，起讫里程为DK24+480～DK24+900，全线位于直线上。
隧道最大埋深约29.86m，地貌属低山丘陵区，测区内山体未见基岩出露，进出口山坡相对自然坡度为30度到40度，隧道进口和出口分别设置明洞开挖，进口明洞长6米，出口明洞长81米。
本隧道除明洞、洞门段外，其余均采用复合式衬砌，明洞采用对称路堑式明洞，洞门采用帽檐式洞门，DK24+505～+800段采用Vc型复合式衬砌。
4监控量测的概念和必要性
4.1监控量测的概念
隧道施工中对围岩、地表、支护结构的变形和稳定状态，以及周边环境动态进行的经常性观察和量测工作。
它是保证工程质量的重要措施，也是判断围岩和衬砌是否稳定，保证施工安全，指导施工顺序，进行施工管理，提供设计信息的主要手段。
4.2监控量的必要性
1隧道工程作为工程建筑物，受力特点与地面工程有很大的差别。
由于隧道处于千变万化的岩体之中，其所受外力是不明确的，施工过程中应采用量测手段掌握受力情况。
2隧道在开挖、支护、成形、运营的过程中，自始自终都存在受力状态变化这一特性，监控量测可以了解变化情况。
3隧道监控量测是隧道施工安全的哨兵，是确保隧道安全施工的前提条件。
5监控量测的目的
1确保施工安全及结构的长期稳定性；
2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；
3确定二次衬砌施做时间；
4监控工程对周围环境影响；
5积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据；
6通过监控量测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些隧道工程规律和特点，为今后类似工程发展提供借鉴、依据和指导作用。
6监控量测组织机构
项目部成立监控量测领导小组，隧道施工现场成立监控量测小组，配备专业监控量测人员和监控量测设备，由项目部统一管理。
监控量测管理领导小组
现场监控量测小组
7量测项目及仪器设备
结合本隧道工程特点、规模大小和设计要求综合选定监测项目。
确定的监控量测的项目分为必测项目和选测项目。
必测项目在施工中必须进行，选测项目根据隧道地质条件、开挖方法及其它特殊要求有选择地进行。
另外根据现场施工具体情况及时调整或增加量测内容。
7.1监控量测工作流程图
施工中将现场监控量测作为工序引入作业循环，并结合地质预报作出评价，优化设计参数，实施动态管理。
按照图“监控量测工作流程图”
分析、研究地质勘查资料
7.2监控量测必测项目及主要仪器
必测项目表
序号
监测项目
测试方法和仪器
测试精度
备注
1
洞内外观察
现场观察、数码相机
2
洞内净空收敛
全站仪、电子水准仪和收敛仪
0.1mm
3
拱顶下沉
电子水准仪
0.5～1mm
4
地表下沉
电子水准仪
0.5～1mm
浅埋隧道必测（H0≤2b）
7.3监控量测选测项目及主要仪器
选测项目表
序号
监控量测项目
常用量测仪器
1
初期支护与二次衬砌间接触压力
压力盒
2
围岩内部位移
多点位移计
3
隧底隆起
水准仪、铟钢尺或全站仪
4
纵向位移
多点位移计、全站仪
8监控量测测点布置、量测断面、监控量测频率
8.1监控量测点布置和量测断面
8.1.1地表沉降监测点
地表监测点宜与拱顶下沉、净空收敛监测点设在同一断面上。
为掌握地表沉降范围，在与隧道中线垂直的横断面上布置测点,间距2～5m，在一个断面上布置7～11个点，靠近中线位置测点适当加密，量测范围为中线两侧不小于HO+B,地表有控制性建（构）筑物时，测量范围应适当加宽。
明挖段量测范围为基坑开挖边线两侧不小于3倍开挖深度。
地表有控制性建筑物时，测量范围应适当加宽。
其测点布置如下图所示。
测点埋设：
在地表开挖90cm深基坑，浇筑混凝土基础，同时放入长300mm，直径22mm的圆头钢筋，外露5mm，四周填实。
在开挖影响范围以外设置水平基准点2～3个,水平基准点埋设方法见"基准点布置示意图"。
基准点布置示意图（单位cm）
8.1.2洞内监控量测
1洞内观察
开挖后及初支后及时采用肉眼观察和地质罗盘仪对开挖面揭示的地质情况进行描述，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、剥落掉块现象、有无渗漏水等；初期支护状态包括喷层是否产生裂隙、剥离和剪切破坏、钢支撑是否压屈进行观察分析。
详细描述、记录、并予以评估，作为支护参数选择的参考及量测等级选择的依据。
2洞内净空收敛监测点
净空收敛点量测断面间距根据围岩级别、隧道断面尺寸、埋置深度及工程重要性确定，参考下表确定。
必测项目监控量测断面间距表
围岩级别
断面间距（m）
Ⅴ
5
净空收敛量测点距开挖面应小于1～2m，在每次开挖后尽早埋设读数，初始读数应在开挖后12h内读取，最迟不得大于24h，而且在下一循环前必须完成初期支护变形的读数。
测线布置和数量与地质条件、开挖方法、位移速度等因素有关，本隧道主要采用三台阶法、及双侧壁导坑法施工，其主要布置形式见图“拱顶下沉和净空收敛测线布置图”
测点尽量采用非接触式量测，当采用接触式量测时，测点挂钩应做成闭合三角形，测点钢筋必须伸入围岩不小于20cm。
3拱顶下沉监测点
洞内监测点不得焊于钢架上，必须单独打孔直接安装于岩体中，预埋测点由钢筋加工而成，采用冲击电锤或风钻钻孔，埋入钢筋采用直径不小于20mm的螺纹钢，前端外露钢筋与埋入钢筋焊接，直径不小于6mm，
加工成三角形钩。
测点用快凝水泥或锚固剂与围岩锚固稳定，埋入围岩深度不小于20cm，若围岩破碎松软，应适当增加测点埋入深度。
主要布置形式见图“拱顶下沉和净空收敛测线布置图”
由于隧道内作业机械、设备、人员较多，若不注意很容易碰撞或损坏监测点，现场应对作业人员进行相关保护的教育，同时监控量测点埋设后，应及时进行标识，标识牌长30cm,宽20cm,红底黄字。
标识内容例：
8.2监控量测频率
隧道拱顶下沉及周边收敛量测频率、地表下沉量测断面间距、变形管理等级见下表：
地表下沉、拱顶下沉及周边收敛量测频率表（按位移速度确定）
地表下沉、拱顶下沉及周边收敛量测频率表（按距开挖面距离确定）
注：
B—隧道开挖宽度
必测项目量测频率一般根据测点距开挖面的距离及位移速度分别确定，然后取两者中较高者作为实际量测频率。
在没有特殊要求的情况下，选测项目可以采用和必测项目相同的量测频率。
苞谷垄隧道为Ⅴ级围岩，量测断面间距拟采用5m。
9数据分析及反馈
9.1数据分析
为了真实、及时、准确的反映施工现场信息，在数据采集及收集后，应立即对观测数据进行分析处理，并将结果反馈给设计、监理、第三方监测单位、业主等，实现动态施工。
1监控量测数据的分析处理包括数据校核、数据整理及数据分析。
每次观测后立即对观测数据进行校核，如有异常及时补测。
同时及时对数据进行整理，包括数据计算、填表制图、误差处理等。
2监控量测数据的分析：
.根据量测值绘制时态曲线（或散点图）和空间关系曲线。
如下图：
位移—时间曲线图
.选择回归曲线，预测最终值，并与控制基准进行比较；对支护及围岩状态、工法、工序进行评价；
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。
隧道位移任意监测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位移控制基准值。
（基准值根据测点距开挖面的距离，由初期支护极限相对位移（表1）按表2要求确定。
并根据实测值结合变形管理等级的规定，确定变形警戒线。
表1隧道初期支护极限相对位移值（%）
Ⅴ
0.20～0.50
0.40～2.50
1.80～3.00
拱顶相对下沉（%）
Ⅴ
0.08～0.16
0.14～1.10
0.80～1.40
注:
硬岩取下限，软岩取上限；
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；
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。
表2位移控制基准
类别
距开挖面1B（U,B）
距开挖面2B（U2B）
据开挖面较远
允许值
65%U0
90%U0
100%U0
注：
B为隧道开挖宽度，U0为极限相对位移值。
根据量测结果进行综合判断，结合表3确定变形管理等级据以指导施工。
变形管理等级见表3。
表3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
U1B/3U2U1B/3
应加强支护
Ⅰ
U0>2U1B/3
应采取特殊措施
注:
U—实测变形值
3实施过程中进行监控量测数据的实时分析和阶段分析。
实时分析：
每天根据监控量测数据及时进行分析，发现安全隐患分析原因并提交异常报告；
阶段分析：
按周、月进行阶段分析，总结监控量测数据的变化规律，对施工情况进行评价，提交阶段分析报告，指导后续施工。
9.2监测量测信息反馈及工程对策
1监控量测信息反馈根据监控量测数据分析结果，对工程安全性进行评价，并提出相应的工程对策与建议。
监控量测信息反馈程序框图见附图
量测小组在规定的时间内完成数据采集和分析，根据分析结果，对工程安全性提出评价意见，评价应根据位移管理等级分三级进行，并按规定采取相应的工程对策，并报项目部总工程师。
监控量测所有原始资料和分析判释结论须随施工日志放置在隧道口备查。
当监控量测位移管理达到Ⅲ级时，由现场监控量测组长将量测原始资料和分析结果通报现场技术主管和现场监理工程师正常施工。
当监控量测位移管理达到Ⅱ级时，由现场监控量测组长将量测原始资料和分析结果通报现场技术主管和现场监理工程师，同时于2小时内上报局项目部总工程师、专业监控量测评估单位、现场指挥部。
施工单位总工程师组织研究提出具体意见，指挥部8小时内组织参建各方对设计施工措施进行综合评价。
监控量测信息反馈程序框图
当监控量测位移管理达到Ⅰ级管理值以及拱顶下沉、水平收敛达5mm/d或位移累计达100mm时，由现场监控量测组长及时通知现场技术主管、现场监理工程师暂停施工，并将量测原始资料和分析结果于2小时内上报局项目部项目经理、总工程师、现场指挥部、公司工程部（可先传电子版，后报纸质文档）。
施工单位项目经理组织研究提出具体意见，指挥部指挥长、公司工程部部长8小时内到施工现场盯控，并组织参建各方研究相应工程措施，必要时由公司组织专家组研究工程措施。
总工程师应每天收集隧道监控量测的成果分析资料，对分析意见进行确认，对超过II级管理值的由项目经理同时履行该检查确认程序，相关资料签认后建帐管理备查。
2工程安全性评价根据位移管理等级分三级进行（见附表），并采用相应的工程对策。
工程安全性评价流程见附图。
管理等级
应对措施
Ⅲ
正常施工
Ⅱ
综合评价设计施工措施，加强监控量测，必要时采取相应工程对策
Ⅰ
暂停施工，采取相应工程对策
根据工程安全性评价的结果，需要变更设计时，根据有关铁路工程和沪昆公司设计变更管理办法及时进行设计变更。
工程对策主要包括以下及方面内容：
一般措施：
稳定开挖工作面措施；
调整开挖方法；
调整初期支护强度和刚度并及时支护；
降低爆破振动影响；
围岩与支护结构间回填注浆。
辅助施工措施
地层预处理，包括注浆加固、降水、冻结等方法；
超前支护，包括超前锚杆（管）、管棚、超前插板、水平高压旋喷法等。
10监测成果资料
在监控量测过程中，实时对监测结果进行整理，按监理工程师及业主的要求以日报或周报的形式送达有关各方（业主、设计、监理）。
工程结束时，提交完整的监控量测工作总结报告。
主要包括日（周、月）报、巡查报告、专题报告以及监测总报告。
1日报
在遇到沉降或其它观测值变化速率加快（达到5%控制值/天），或者遇到自然灾害如暴雨、地震等情况时，为使相关各方能及时掌握各监测对象实时状态，将以监测日报的形式报送。
日报重点集中反应近日受关注程度较高的部分监测对象，主要包括施工面附近、变形异常及重要建（构）筑物测点的变化值及其变化速率，并根据工况提出有效控制变形发展的建议。
2月（周）报
监测成果以周报、月报的形式提交监测管理单位，月（周）报中的表格形式按照相应的规范表格制作，报告中具体包括以下几方面的内容：
监测项目及测点布置。
包括本月（周）所开展监测项目及随施工进展进行测点布置的情况，提出下月（周）计划。
施工进度。
当月（周）工程施工进展及周边临近工程施工情况（施工内容、方法、进度等），以及监测工作进展情况（监测点变更情况和理由，监测频率变动情况的说明，监测工作存在的问题等）。
监测值的时程变化曲线。
通过监测数据，绘制监测结果时程变化曲线，并根据曲线发展趋势进行理论分析。
根据实际情况，作出相应监测项目的预报分析。
根据监测曲线及理论分析结果，再结合实际情况对变形较大的点作出当月（周）的综合分析，指出“变化趋势”，根据工况和地质条件分析产生较大变形的原因，作出该点变形对周围环境的影响是否安全的评价及预报。
指出达到或超过报警值的测点位置，并初步分析其原因。
对各项监测数据进行统计，指出累积值较大并达到或超过报警值的测点，并结合施工情况对其原因进行重点分析，预测施工中是否存在危险，提出可行性建议。
监测成果表汇总。
要求按规定的格式分项归类、汇总，各测点的监测数据要按监测日期顺序准确填报，表格中观测、制表、校核、审核者必须签名，确保表中内容正确真实。
监测测点布设图。
初始月（周）报必须附有现场监测测点布设图，图上监测点号必须与监测成果表中的点号相对应并一致，如有新增点或变更点，应在新增或变更当月（周）报中及时更新并附图。
若是地面监测点，图上要标注测点的里程。
3专题报告
异常情况或重点项目的监测专题分析报告等。
4监控量测工作总结报告
监测工作结束后，需进行整个项目的总结工作，并最终形成监控量测工作总结报告。
报告应包括以下几部分内容：
工程概况及监测目的；
监测项目及测点布置；
采用的仪器型号、规格及标定资料；
数据采集和观测方法
监测资料的分析处理；
监测值全时程变化曲线；
超前预报效果评述；
监测结果评述。
上述报告等监测成果资料按照要求及时提交给业主和监测管理单位。
11安全技术措施
1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。
2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。
3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。
12监控量测质量保证措施
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标段的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。
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