新岭隧道非接触测量监控量测实施细则.doc
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新岭隧道非接触测量
监控量测实施细则
沈丹客专本溪枢纽工程
新岭隧道非接触测量
监控量测实施细则
中铁九局沈丹客专本溪枢纽工程项目经理部
二O一二年四月
新建沈阳至丹东客运专线
隧道非接触测量
监控量测实施细则
编 制：
年月日
校核：
年月日
审 核：
年月日
批准：
年月日
中铁九局沈丹客专本溪枢纽项目经理部
第一分部
2012年4月
目录
一、总则 4
二、编制依据 4
三、工程概况 4
四、监控量测项目 4
五、人员组织及工作流程 5
六、非接触测量方法 6
七、监控量测断面及测点布置 8
八、监控量测频率 10
九、监控量测基准及位移管理等级 11
十、数据处理及分析预测 12
十一、信息反馈及对策 14
新岭隧道非接触测量
监控量测实施细则
一、总则
根据建设单位、监理单位要求，新岭隧道至2012年开工后采用非接触测量方法进行隧道监控量测，为准确合理的实施监控量测工作，正确有效的指导隧道施工，结合新岭隧道现场实际情况及特点编制本细则。
二、编制依据
《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）
《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）
《本溪枢纽DK43+635.2-DK68+460精测网复测技术成果报告》
新岭隧道设计施工图纸
三、工程概况
新岭隧道穿越本溪市北中低山区，地貌形态复杂，沿线所经之处山峦叠嶂，沟谷纵横地形起伏较大，局部山体基岩裸露。
进口里程为DK44+255，出口里程为DK45+794.91，全长1539.91m,为单洞双线隧道。
隧道最大埋深103m。
隧道全长位于直线上，隧道内线间距4.6m,隧道内纵坡为单子破，隧道出口坡度为17.380488‰的下坡。
四、监控量测项目
隧道监控量测的项目应根据工程特点、规模大小和设计要求综合选定。
量测项目分为必测项目和选测项目两大类。
选测项目应根据工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其他要求，按照设计规定有选择地进行。
本标段隧道目前只进行必测项目的量测，监控量测工作必须紧跟开挖、支护作业。
按设计要求布设测点，并根据具体情况及时调整或增加量测的内容。
监控量测必测项目
序号
监测项目
常用量测仪器
精度
备注
1
洞内、外观察
现场观察、数码相机、罗盘仪
2
拱顶下沉
全站仪
1mm
3
净空变化
收敛仪、全站仪
0.1mm
4
地表沉降
水准仪、钢尺
0.5mm
隧道浅埋段
五、人员组织及工作流程
1人员组织
在项目分部设置监控量测大队，办公室设在分部工程部测量队，负责组织3个隧道有关人员进行监控量测培训和学习工作、围岩监控量测实施情况监督检查。
3个隧道分别成立监控量测实施小组，负责现场监控量测工作具体实施和资料收集整理。
监控量测机构见下图“
监控量测测量队队长：
张东阳
副队长：
杨宝彬
新岭隧道监控量测实施小组
组长：
刘春辉
成员：
张志超、王一博、杨东敖
唐家堡子隧道监控量测实施小组
组长：
曲锐
成员：
付鹏、郑柏春、苑兴飚
赵地沟隧道监控量测实施小组
组长：
徐文斌
成员：
薛润大、兴隆、刘春利
监控量测组织机构图
2工作流程
隧道监控量测流程图见下图。
分析研究地质勘查资料
制定监控量测计划
施工
监控量测
开挖工作面状态评价
数据处理
安全否
否
已施工区段的支护加强
施工方法变更支护加强
经济否
是
施工完成否
是
结束
是
否
施工方法变更支护减弱
否
隧道监控量测流程图
六、非接触测量方法
所谓非接触测量方法，就是测量待测点时不通过直接接触方式进行测量。
隧道监控量测采用该方法可将量测精度提高，同时降低了量测的难度，防止测量时监控量测点因多次量测而松动，避免量测结果不具备指导性意义的现象发生。
新岭隧道非接触测量监控量测采用TS06全站仪及配套棱镜杆、棱镜进行测量，见下表
新岭隧道非接触测量设备一览表
序号
设备名称
出厂编号
仪器型号
仪器精度
数量（台）
备注
1
全站仪
1324970
徕卡TS06
2mm+2ppm
1
已检定
量测方法：
1拱顶下沉
拱顶下沉量测方法示意图见下图：
拱顶下沉量测方法示意图
根据图中所示，在拱顶下沉点A处设置反光片，并在反光片中心设置十字丝，利用全站仪红外线无棱镜反射方法进行量测，利用全站仪自身携带测量程序可测得水准点与A点之间的高差h，从而测得拱顶标高H。
2水平收敛
水平收敛方法见下图（以L2基线为例）：
水平收敛量测方法示意图
根据图中所示，在水平收敛点B、C处设置反光片，并在反光片中心设置十字丝，利用全站仪红外线无棱镜反射方法进行量测，利用全站仪自身携带测量程序首先对B点进行测量，将角度置零，测得水平距离a1，然后将仪器逆时针旋转对C点进行测量，测得水平角α和水平距离a2，然后在CAD软件中进行计算可得L2。
七、监控量测断面及测点布置
1、浅埋隧道地表沉降点应在隧道开挖前布设。
地表沉降观测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。
地表沉降测点纵向间距按下表要求布置。
地表沉降观测点纵向间距
隧道埋深与开挖宽度
纵向测点间距（m）
2B＜H0＜2.5B
20～50
B＜H0≤2B
10～20
H0≤B
5～10
注：
H0为隧道埋深，B为隧道开挖宽度
地表沉降测点横向间距为2-5m。
在隧道中线附近测点应适当加密，隧道中线两侧量测范围不应小于H0+B，测点布置如下图
地表沉降横向测点布置示意图
2、拱顶下沉测点和净空变化测点应布置在同一断面上，监控量测断面按下表要求布置，拱顶下沉量测点和净空变化测点应布置在同一断面上
拱顶下沉和净空变化监控量测断面间距
围岩级别
断面间距（m）
Ⅴ
5～10
Ⅳ
10～30
Ⅲ
30～50
注：
二级围岩视具体情况确定间距
净空变化量测测线数按照下表布置
净空变化量测测线数
开挖方法地段
一般地段
特殊地段
全断面法
一条水平测线
－
台阶法
每台阶一条水平测线
每台阶一条水平测线，两条斜测线
新岭隧道开挖方法一览表
围岩等级
开挖方法
水平测线数量（条）
Ⅱ
全断面法
1
Ⅲ
台阶法
2
Ⅳ
三台阶七步开挖法
3
Ⅴ
三台阶七步开挖法
3
如图所示：
每个监控量测点在线路右侧统一挂监控量测点标示牌，上面注明里程、初始值、责任人、埋设时间。
标识牌由指挥部统一制作。
监控量测点制作及安装说明附图。
八、监控量测频率
必测项目的监控量测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度分别按表1和表2确定。
由位移速度决定监控量测频率和由距开挖面的距离决定的监控量测频率之中，原则上采用较高的频率值，出现异常或不良地质时应增大监控量测频率。
表1量测频率（按位移速度）
位移速度（mm/d）
监控量测频率
≥5
2次/d
1~5
1次/d
0.5~1
1次/2~3d
0.2~0.5
1次/3d
＜0.2
1次/7d
表2量测频率（按距开挖面距离）
监控量测断面距开挖距离（m）
监控量测频率
（0~1）B
2次/d
（1~2）B
1次/d
（2~5）B
1次/2~3d
＞5B
1次/7d
九、监控量测基准及位移管理等级
围岩稳定性的综合判别，应根据量测结果按以下方法进行。
1、按变形管理等级指导施工，见下表。
变形管理等级
管理等级
管理位移
施工状态
Ⅲ
U可正常施工
Ⅱ
（Uo/3）≤U≤（2Uo/3）
加强支护
Ⅰ
U>2Uo/3
采取特殊措施后方可施工
注：
U—实测位移值；
U0-极限相对位移值，
2、根据位移变化速度判别：
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。
在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应用监控量测分析判别。
3、极限相对位移值的取值
跨度B≤7m隧道初期支护极限相对位移
围岩级别
隧道埋深h（m）
h≤50
50＜h≤300
300＜h≤500
拱脚水平相对净空变化（%）
Ⅲ
0.10～0.50
0.40～0.70
0.60～1.50
Ⅳ
0.20～0.70
0.50～2.60
2.40～3.50
Ⅴ
0.30～1.00
0.80～3.50
3.00～5.00
拱顶相对下沉（%）
Ⅲ
0.01～0.04
0.03～0.11
0.10～0.25
Ⅳ
0.03～0.07
0.06～0.15
0.10～0.25
Ⅳ
0.06～0.12
0.10～0.60
0.50～1.20
跨度7m＜B≤12m隧道初期支护极限相对位移
围岩级别
隧道埋深h（m）
h≤50
50＜h≤300
300＜h≤500
拱脚水平相对净空变化（%）
Ⅲ
0.03～0.10
0.08～0.40
0.30～0.60
Ⅳ
0.10～0.30
0.20～0.80
0.70～1.20
Ⅴ
0.20～0.50
0.40～2.00
1.80～3.00
拱顶相对下沉（%）
Ⅲ
0.03～0.046
0.04～0.15
0.12～0.30
Ⅳ
0.06～0.10
0.08～0.40
0.30～0.80
Ⅳ
0.08～0.16
0.14～1.10
0.80～1.40
注：
1本表适用于复合式衬砌的初期支护，硬质围岩隧道取表中较小值，软质围岩隧道取表中较大值。
2拱脚水皮相对净空变化指两拱脚测点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道底高度之比。
3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极限值乘以1.2～1
十、数据处理及分析预测
1、监控量测数据的分析处理应包括数据校核、数据整理及数据分析。
2、每次观测后应立即对观测数据进行校核，监测结果分析采用散点图（时态曲线）和回归分析法，依据时态曲线的形态结合围岩稳定性、支护结构的工件状态安全性评价，并提出实施意见指导施工。
如有异常应及时补测。
3、每次观测后应及时对观测数据进行整理，包括观测数据计算、填表制图、误差处理等。
4、监控量测数据的分析应包括以下主要内容：
ａ、根据量测值绘制时态曲线；
ｂ、选择回归曲线，预测最终值，并与控制基准进行比较；
ｃ、对支护及围岩状态、工法、工序进行评价；
ｄ、及时反馈评价结论，并提出相应工程对策建议。
5、监控量测数据可采用指数模型、对数模型、双曲线模型、分段函数、经验公式等进行分析，并预测最终值（应选取应采用与实测数据散点图最相近的模型进行分析预测）。
6、对实际测得的数据，利用计算机进行，指数、对数、双曲线其中最合适的一种形式进行计算分析，并进行预测。
如上图实测数据在正常预测曲线附近分部时则说明隧道围岩变形正常，当实测数据曲线出现反弯点时，则说明围岩变形出现异常性速率开始变大，需采取加强支护措施。
十一、信息反馈及对策
监控量测信息反馈应根据监控量测数据分析结果，对工程安全性进行评价，并提出相应工程对策与建议。
根据位移管理等级，将工程性评价相应分三级进行，并采取相应的应对措施，位移管理等级见上表
位移（应力）是否超过超级Ⅲ管理
位移（应力）是否超过超级Ⅱ管理
综合评价设计施工措施，加强监控量测
监控量测结果
位移（应力）是否超过超级Ⅰ管理
暂停施工
继续施工
工程对策
否
是
是
安全
是
不安全
1、工程安全性评价流程
施工过程中应进行监控量测数据的实时分析和阶段分析。
a、实时分析：
每天根据监控量测数据及时进行分析，发现安全隐患应分析原因并提交异常报告；
ｂ、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。
c.各个洞口值班室必须保留近30天的量测数据资料，便于施工、技术负责人每天查阅。
监控量测分析结果必须每天报技术负责人签字确认。
2、工程对策主要应包括下列内容：
ａ、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。
ｂ、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。
附图：
围岩量测挂钩加工及安装示意图（以Ⅱ级围岩为例）
围岩量测挂钩加工及安装示意图
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