铁路隧道工程监控量测实施方案.docx
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铁路隧道工程监控量测实施方案
新建重庆至万州铁路YWZQ-1标
隧道工程
监控量测实施方案
编制：
审核：
监理：
单位：
二○年月
监控量测施工方案
一、适用范围
本施工方案用于指导隧道监控量测作业。
二、作业预备
内业技术预备
了解监控量测的目的：
监测围岩变形和压力情形，验证支护衬砌的设计成效，保证围岩稳固和施工平安，把握围岩和支护的状态，依照监测数据和分析结果进行日常施工治理；提供判定围岩和支护系统大体稳固的依据，通过监测数据的持续转变，分析支护结构的作用及成效，确信二衬和仰拱的施做时刻；通过对量测数据的分析处置，把握地层稳固情形转变规律，预见事故和险情，为大变形进展情形及研究、决策提供基础资料，作为调整和修正支护设计参数及施工方式的依据，提供围岩和支护衬砌最终稳固的信息；将监控量测结果及时反馈于随到设计、施工、建设治理中，确信施工治理品级；积存资料，提供以后工程设计、施工参考。
外业技术预备
成立测量操纵网，布置监控量测点。
成立监控量测组织机构
渝万客运专线（D1K06+～D1K44+）土建工程1标段项目领导部下设四个工区。
为确保隧道施工平安和质量，为隧道施工、治理、决策提供基础数据，局指各工区成立专门量测机构，由工区总工程师负责，组织机构逐级分工负责。
1负责人
1）负责转达上级和作业队有关量测的要求和指示；
2）组织编制、优化量测实施方案，审查通事后组织实施；
3）确保量测中的人员、资源配置知足量测工作需要；
4）对监控量测的报表和分析报告审核把关，对现场量测中显现的异样问题及时处置，重大异样情形向工区总工程师和要紧领导汇报，负责会同作业队队长依照量测分析资料制定内部量测施工治理品级并指导施工；
5）天天必需对量测共作进行很多于一次的催促和指导。
2数据分析处置小组
1）负责编制量测断面实施打算，并按批准的量测打算组织实施，进行动态优化调整，编制作业指导书并负责量测指导书的交底和组织实施；
2）检查指导书量测断面及测点的埋设，确保测量项目、测点数量、量测频率符合设计、标准及有关要求；
3）负责量测数据的分析处置，并对初期支护和二次衬砌结构的稳固性作出评判，提出
治理品级建议；
4）天天将签认后的量测报告和分析报告向工区总工程师提交，并汇报分析结论。
3现场量测小组
1）负责按量测打算进行断面的现场设置、埋点布设，按规定的量测方式和量测频率组织量测，负责提交原始量测数据。
量测原始记录不得涂改，并将资料维持完好；
2）对量测原始数据做初步计算，将天天变形数据以规定的表格形式提交给监控数据分析人员，对数据的真实性和完整性负责。
三、工作内容和流程
隧道开挖支护监控量测项目包括：
洞内外观看、水平相对净空转变量测、拱顶下沉量测、浅埋地段地表下沉量测。
监控量测打算内容应包括：
量测项目及方式、测量仪器的选择、测点布、量测频率、数据处置及量测作业人员的组织等。
洞内外观看
洞内外观看分开挖工作面观看、已施工区段观看和地表观看，开挖工作面观看应在天天开挖后进行一次，内容包括节理裂隙发育情形、工作面稳固状态、围岩变形等。
本地质情形大体无转变时，可天天进行一次，观看后应绘制开挖工作面略图并作好地质素描，填写工作面状态记录表及围岩级别判定卡。
对已施工区段的观看天天至少一次，观看内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状况和施工质量是不是符合标准要求。
洞外观看包括洞口地表情形、地表深陷、边坡及仰坡的稳固、地表水渗透的观看。
在观看进程中如发觉地质条件恶化，初期支护发生异样现象，应当即通知施工负责人采取应急方法，并派专人进行不中断观看。
拱顶下沉及水平相对净空转变量测
拱顶下沉及水平相对净空转变量测应在同一断面进行，依照围岩级别、隧道尺寸和埋深等，沿隧道纵向在拱顶和边墙中部布设测点。
拱顶下沉及收敛量测在整个隧道进行。
拱顶下沉及净空变形量测断面的间距应依照围岩级别、隧道断面尺寸、埋置深度及工程重要性等确信，宜为10~15m，在Ⅰ~Ⅱ级围岩的隧道中可适当加大测点间距，在地质转变处应加密量测断面。
量测断面间距及测点数量可参考表选定。
表量测断面间距及测点数量表
围岩级别
断面间距（m）
每断面测点数量
水平收敛量测
拱顶下沉量测
Ⅴ、Ⅵ
05~10
二条基线
一点
Ⅳ
10~30
二条基线
一点
Ⅲ
30~50
一条基线
一点
Ⅱ
80~100
一条基线
一点
净空断面量测应在每次开挖后及早进行。
初读数应在开挖后12h内读取，最迟不得大于24h，而且在下一循环开挖前必需完成初读数。
测点应牢固靠得住，易于识别，用红油漆标明里程和测点的编号，妥帖爱惜，避免爆破和其他情形的破坏，量测点上不悬挂其他任何物品。
拱顶量测后视测点必需埋设在稳固岩面上，并和洞内水准点成立联系。
依照收敛仪挂钩的要求，水平收敛和拱顶下沉量测点采纳φ8mm的膨胀螺栓加工焊于拱架上或打在岩石上。
量测应选择精度适当，性能靠得住、利用及携带方便的仪器。
变形量测可选用电阻式或电感式仪器，仪器利用前必需通过严格标定。
水平相对净空转变量测线的布置应依照施工方式、地质条件、量测面所在位置、隧道埋置深度等条件确信。
在地质条件良好，采纳全断面开挖方式时，可设一条水平测线。
当采纳台阶开挖方式时，可在拱腰和边墙部位各设一条水平线。
拱顶下沉量测应与水平相对净空转变量测在同一量测断面内进行，可采纳水准仪等测定下沉量。
本地质条件复杂、下沉量大或偏压明显时，除量测拱顶下沉外，尚应量测拱腰下沉及基地隆起量。
拱顶下沉量测与水平净空相对转变量测宜用相同的量测频率，应从表中依照变形速度和开挖工作面的距离选择较高的一个量测频率。
表量测频率表
变形速度（mm∕d）
量测断面距开挖工作的距离（m）
量测频率
≧5
（0~1）B
（1~2）次∕d
1~5
（1~2）B
1次∕d
~1
（1~2）B
1次（2~3d）
~
（2~5）B
1次∕2d
＜
＞5B
1次∕周
注：
B表示隧道开挖宽度。
浅埋地段地表下沉量测
隧道浅埋段开挖后围岩难以自稳成拱，地表易沉陷，为了确保浅埋段施工平安，进行地表沉降监测。
布点原那么：
在1~3倍的洞径范围进行，量测断面布置与洞内一致，每一个断面上的测点间距为2~5m。
同时在横向依据实际情形选定主断面，沿主断面布设测点，以了解地表沉降的横向阻碍范围。
地表下沉量测应依照隧道埋置深度、地质条件、地表有无建筑物、所采纳的开挖方式等因素确信。
地表下沉量测得测点应与水平净空相对转变和拱顶下沉量测的测点布置在同一断面内，沿隧道中线，地表下沉量测断面的间距可按表采纳。
表地表下沉量测断面间距表
隧道埋深H（m）
量测断面间距（m）
H＞2B
20~50
B＜H＜2B
10~20
H＜B
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距离2~5m，在同一量测断面内应设7~11各测点。
地表下沉量测应在开挖工作眼前方H+h（隧道埋置深度+隧道高度）处开始，直至衬砌结构封锁，下沉大体停止为止。
地表下沉的量测频率应和拱顶下沉及水平相对净空转变的量测频率相同。
各项量测作业均应持续到变形大体稳固后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，当量测值转变不大时，可降低量测频率，从每周一次到一月一次，直到无转变为止。
四、量测项目及方式
洞内外观看、净空水平收敛量测、拱顶下沉量测和浅埋隧道地表下沉量测四个必测项目，为日常施工治理提供有关数据资料。
必测项目的监控量测方式与要求见表4-1，选测项目的监控量测方式与要求见表4-2。
表4-1必测项目的监控量测方式与要求表
量测项目
测点布置
量测方法与要求
必测
项目
洞内外观察
1.洞外观察包括地表情况、地表沉边、仰坡稳定、地表水渗透的观察
2.洞内观察：
a.掌子面观察，b.支护结构观察
目测观察方法，对围岩的支护作以下观察：
1地质观察：
隧道在爆破后一次喷混凝土前进行，每次开挖后均应绘制地质素描图，用以核对围岩级别及判断支护的稳定性
2检查喷射混凝土有无裂损及发展，锚杆有无松动，并做好相应记录
净空
水平
收敛
量测
隧道最大跨处及以上左右两侧对称布置量测桩，每个量测断面设4个收敛桩，量测断面间距要据围岩类别确定；Ⅳ级围岩地段20m
采用坑道收敛计进行量测，开挖后按要求迅速安装收敛桩并编号，初读数应在开放后12h内读取，最迟不得大于24h，而且在下一循环开挖前获取初读数，测点应牢固可靠，易于识别并妥为保护。
量测频率详见“监控量测设计图
（一）”
拱顶下沉量测
正洞拱顶设一个下沉桩，量测断面面间距与净空水平收敛量测一致
喷射混凝土后应迅速在量测点处设固定桩，采用精密水准仪和收敛计钢尺进行量测。
在两端洞外各设一水准基点供洞内拱顶下沉量测用，量测频率用其他要求同净空水平收敛测要求
浅埋
隧道
地表
下沉
量测
断面布置宜与洞内水平净空变化和拱顶下沉在同一横断面内，在一个量测断面内应设3个测点
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，直至衬砌结构封闭，下沉基本停止为止。
表4-2选测项目的监控测量方式与要求表
量测项目
测点布置
测量方法与要求
选测
项目
围岩与支护间的接触应力
单点、多点杆式或钢丝式位移计
在软弱围岩中进行，断面间距10~20m，测点对称布置，每个标准单线断面可设约24个测点
格栅、钢架主筋应力量测
压力传感器、钢筋计
在软弱围岩中进行，测点和围岩与支护间接触应力同一断面。
每个断面上布置约15~20个测点，对称布置
锚杆抗拔力
ML-150B型锚杆拉拔仪
一般每10m一个断面，每个断面至少做三根锚杆
围岩内位移
单点、多点杆式或钢丝式位移计
每隔10~20m一个断面，每个断面1~2测点
地表监控量测依照浅埋隧道段的情形，横断面上测点为2~5m。
横断面量测间距见表4-3。
表4-3横断面量测间距
围岩级别
量测断面间距（m）
V（浅埋）
5
V（深埋）
10
IV（浅埋）
10~15
IV（深埋）
20~30
Ⅲ
50
Ⅱ
80
在隧道中线周围测点应适当加密，隧道中线双侧范围不该小于H。
+B（H。
为埋深，B为洞宽），地表有操纵性建（构）筑物时，量测范围应适当加宽。
其测点布置如下图。
全断面测点布置台阶测点布置
五、项目量测频率
洞内观看分为开挖工作面观看和初期支护状况观看两部份。
开挖工作面观看应在每次开挖后进行，地质情形大体无转变时，可天天进行一次。
对初期支护观看也应天天至少进行一次，观看内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的支护情形。
洞外观看包括地表情形、沉陷、边仰坡稳固、地表水渗透等观看。
净空水平收敛量测和拱顶下沉量测采取相同量测频率。
实际量测频率应从表中依照变形速度和距开挖工作面距离选择一个较高的量测频率。
项目量测频率见表5。
表5量测频率表
变形速度（mm∕d）
量测断面距开挖工作面距离
量测频率
≥5
﹙0~1﹚B
2次∕d
1~5
﹙0~1﹚B
1次∕d
~1
﹙0~1﹚B
1次∕2d
~
﹙0~1﹚B
1次∕2d
＜
＞5B
1次∕7d
注:
B为隧道开挖宽度。
六、量测治理
各预埋测点牢固靠得住，易于识别并妥帖爱惜，不得任意撤换和破坏，并成立量测点埋设的记录资料。
量测工作按打算实施，不得中断。
依照量测资料进行回归分析得出围岩总位移及转变规律后，将其值与标准定值进行比较：
当计算值小于或等于标准规定值时，可将回归分析值作为围岩变形操纵依据。
量测数据要及时、准确，量测结果及时报告，以便把握动态信息。
记录要正规，资料要齐全，计算要正确，以便为完工文件积存资料。
七、量测资料的处置及应用
绘制图表，指导施工
依照现场监控量测数据，及时绘制水平相对净空转变、拱顶下沉时态曲线和净空水平收敛、拱顶下沉与距开挖工作面距离的关系图等。
依照量测结果及《铁路隧道喷锚构筑法技术标准》的规定，依照变形治理品级指导施工。
具体量测品级见表。
表量测治理品级表
管理等级
管理位移
施工状态
Ⅲ
U＜U0／3
可正常施工
Ⅱ
U0／3≤U≤2U0／3
应加强支护
Ⅰ
U＞2U0／3
应采取特殊措施
及时反馈，确保施工方法平安合理
观看及量测以现异样时，应及时修改支护参数。
一样正常状态必需同时知足以下条件：
喷射混凝土表面无裂痕或仅有少量微裂痕、位移速度除在最初1~2d许诺有加速外，应速度减少、位移专门快达到稳固，且围岩状况比预期要好时，应适当减弱设计参数。
复合式衬砌施工的监控测量，应在隧道周边变形速度有明显减缓趋势，初期支护表面裂痕再也不继续进展；拱脚水平相对净空转变速度小于∕d，拱顶相对下沉速度小于mm∕d，累计位移值不超过极限位移值的80%~90%等情形下，选定围岩和喷锚支护大体稳固的最正确机会施做二次衬砌，浅埋地段应及早施做二次衬砌，并依照监控量测信息反馈，及时修正衬砌参数，确保施工和运营平安及更经济合理。
八、监控量测资料的整理与反馈
依照现场量测数据绘制位移－时刻曲线或散点图，在位移－时刻曲线趋平缓时应进行回归分析，以推算最终位移和把握位移转变规律。
当位移－时刻曲线出项反弯点，即位移显现反常的急剧增加现象，说明围岩和支护已呈不稳固状态，应增强支护，必要时应停止掘进，采取必要的平安方法。
把原始数据通过必然的方式（如大小顺序），用频率散布的形式把一组数据散布情形显示出来，进行数据的数字特点计算及离群数据的取舍。
数据分析和曲线拟合
在取得足够的数据后，还应依照散点图的数据散布状况，选择适合的函数，对监测结构和建筑物的平安状况，防患于未然。
还可通过插值法，在实测数据的基础上采纳函数近似的方式，求得符合测量规律而又未实测到的数据。
经常使用的回归函数有：
对数函数U=Alg（1+t）+B
U=ln（
）
指数函数U=A
U=A（
-
）
双曲函数U=
U=A
式中U―变形值（或应力值）；
A,B―回归系数;
t，
―测点的观测时刻（d）；
T―量测时距开挖时的时刻（d）。
以上三种回归系数，双曲函数的相关系数的绝对值最接近1，回归精度较高，应选用双曲函数来预测最终收敛情形。
为确保监测结果的质量，加速信息反馈的速度，全数监测数据均由运算机治理，每次监测必需有监测结果，及时上报监测日报表，并附上相对应的测点位移或应力时态曲线图，对施工情形进行评判并提出施工建议。
量测进程中如发觉异样现象或与设计不符时，应及时提出，以便修改支护参数。
九、监控量测仪器
表9监控量测仪器设备
序号
监测项目
测试方法和仪器
测试精度
1
水平收敛量测
收敛仪、全站仪
2
拱顶下沉量测
铟钢尺、精密水准仪、钢尺
3
围岩及支护状态
观察、罗盘
/
4
浅埋地表下沉量测
全站仪、水准仪
十、变形治理方法
一样地段
收敛速度大于5mm/d时，围岩处于急剧转变状态，增强初期支护系统；收敛速度小于d时，围岩大体达到稳固。
浅埋地段
应注意增强初期支护强度和刚度，严格操纵过大变形。
各量测项目持续到变形大体稳固后1~2周终止。
当位移、周边收敛、拱顶下沉量达到预测量最终值的80%~90%，收敛速度小于~d，拱顶下沉速度小于~d时，能够以为围岩大体稳固，可施做二次衬砌。
当位移——时刻曲线显现反弯点，且支护开裂或掉块时，应尽快采取增强方法以防塌方。
若是是由于基底下沉引发的，复喷混凝土，加设锚杆。
若是是由于围岩压力引发的，可多次复喷混凝土并用锚杆加固围岩，补强初期支护。
在下一循环施工时，修改支护参数，增强初期支护，同时增大观测频率；及时施做二次衬砌，必要时应采取增强衬砌。
断层破碎带不良地质段
当位移急剧增加，天天的水平相对净空转变超过15mm时，重点增强观测，并紧密注意支护结构的转变；尤其初期支护收敛达到10cm（即吃进预留变形量10cm）后或监测的钢筋应力接近钢筋承载力要求时，且相对转变仍超过1mm/d时，应增强支护，可采纳增加混凝土厚度，补喷5cm厚的网喷钢筋混凝土或增加注浆锚杆的长度、数量；其他的变形治理方法与上述一样地段的变形治理方法相同。
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