隧道監(jiān)控量測實施細則.doc

目 錄一、隧道監(jiān)控量測的目的1二 、編制依據(jù)1三、適用范圍1四、量測項目及要求1五、量測方案3六、量測儀器7七、數(shù)據(jù)處理7八、確保監(jiān)測質量的措施11隧道圍巖監(jiān)控量測監(jiān)理實施細則一、隧道監(jiān)控量測的目的監(jiān)控量測是隧道施工管理的重要組成部分，它不僅能指導施工，預報險情，確保施工安全；而且通過現(xiàn)場監(jiān)測獲得圍巖動態(tài)的信息（數(shù)據(jù)），為修正和確定初期支護參數(shù)，混凝土襯砌支護時間提供信息依據(jù)，確保結構的耐久性，為信息化設計與指導施工提供可靠的數(shù)據(jù)。二 、編制依據(jù)1、已批復的監(jiān)理計劃；2、鐵路隧道監(jiān)控量測技術規(guī)范（TB10201-2007）； 3、鐵建設【2010】120號文件相關要求。三、適用范圍適用于中鐵三局集團敦格鐵路甘肅段DGGSJL-2標兩座隧道施工的監(jiān)控量測：1、闊克薩隧道：DK191+167DK191+473，全長306米；2、長草溝隧道：DK191+925DK194+673，全長2748米。四、量測項目及要求隧道監(jiān)控量測的項目根據(jù)工程特點、規(guī)模大小和設計要求綜合選定。量測項目可分為必測項目和選測項目兩大類。選測項目應根據(jù)工程規(guī)模、地質條件、隧道埋深、開挖方法及其他要求，有選擇地進行。監(jiān)控量測工作必須緊跟開挖、支護作業(yè)。按設計要求布設測點，并根據(jù)具體情況及時調整或增加量測的內容。（一）根據(jù)設計要求，本標段各隧道需做以下監(jiān)測項目:1、洞內外觀察，水平相對凈空變化值的量測，拱頂下沉量測及地表沉降為必須進行的量測項目；2、淺埋暗挖段應進行地表沉降監(jiān)測。3、二次襯砌后凈空變化。4、洞口段與路基過渡段不均勻沉降觀測。5、根據(jù)施工需要，必要時增設地表下沉量測及圍巖內部變形等量測項目。6、其它選測：隧底隆起，圍巖位移等。（二）量測要求：量測項目及方法如下表所示：序號項目名稱方法及工具布置1洞內外觀察巖性、結構面產狀及支護裂縫觀察或描述開挖后及初期支護后進行2拱頂下沉拱部變位觀察計、精密水準尺或精密水平儀每個斷面3個測點3底板隆起精密水準尺或精密水平儀每個斷面3個測點4圍巖位移洞內鉆孔中安設單點、多桿式或鋼絲式位移計每個斷面12個測點5凈空水平收斂各種類型收斂計每臺階設一條水平測線6圍巖及支護間接觸應力各種類型壓力盒、壓力傳感器每個斷面24個測點，初期階段嚴格執(zhí)行7地表下沉精密水準儀淺埋隧道必測注：一般圍巖段只對1、2、5各項進行監(jiān)測，特殊地段視圍巖實際情況增設其它監(jiān)測項目。量測斷面間距：級圍巖不得大于5m，級圍巖不得大于10m，級圍巖地段3050m。施工中根據(jù)實際情況進行調整，（監(jiān)控量測詳細見敦格施隧101）?，F(xiàn)場量測要求：1、噴錨支護施作2h后即埋設測點，進行第一次量測數(shù)據(jù)采集。測試前檢查儀表設備是否完好，如發(fā)現(xiàn)故障及時修理或更換。2、確認測點是否松動或人為損壞，只有測點狀態(tài)良好時方可進行測試工作。3、測試中按各項量測操作規(guī)程安裝好儀器儀表，每測點一般測讀三次；三次讀數(shù)相差不大時，取算術平均值作為觀測值，若讀數(shù)相差過大則檢查儀器表安裝是否正確、測點是否松動，當確認無誤后再按前述監(jiān)控量測要求進行復測。4、每次測試都要認真作好原始數(shù)據(jù)記錄，并記錄掘進里程、支護施工情況以及環(huán)境溫度等，保持原始記錄的準確性。5、量測數(shù)據(jù)在現(xiàn)場進行粗略計算，若發(fā)現(xiàn)變位較大時，及時通知現(xiàn)場施工負責人，以便采取相應的處理措施。6、測試完畢后檢查儀器、儀表，做好養(yǎng)護、保管工作。7、及時進行資料整理。五、量測方案1、地表沉降：隧道洞口及淺埋地段需進行地表沉降觀測，在選定的量測斷面區(qū)域，首先應設一個通視條件較好、測量方便、牢固的基準點。地面測點布置在隧道軸線及其兩側,每個斷面共711個測點，測點間距2-5m，隧道中間附近應適當加密，隧道中線兩側量測范圍不應小于H0+B（見圖1）。測點用全站儀定位到隧道中心位置，應埋設水泥樁，用精密水準儀配銦瓦水準尺進行觀測。隧道開挖距測點前30m處開始測量，隧道開挖超過測點50m、并待沉降穩(wěn)定以后停止測量。作為必測項目，可根據(jù)需要加密沉降觀測點。地表沉降觀測應該注意以下事項：(1)基準點不要選擇隧道經過的山體上，要保證基準點的穩(wěn)固。(2)基準的高度要選擇好，可以使用水準儀一鏡可以測量全部的沉降觀測點，不要頻繁的轉站。(3)測量順序H0B45基準點測量范圍25m圖1：地表沉降觀測點布設示意圖應先讀后視讀數(shù)，然后依次觀測各沉降點，每個點讀一次數(shù)，再讀后視讀數(shù)（必要時應動一下水平儀的位置），如此往復3次，成果取平均值。應該將高程數(shù)據(jù)引測到基準點上，可以對隧道埋深情況進行了解。2、拱頂下沉：拱頂下沉點與凈空變化點應布置在同一斷面上，原則上設置在拱頂軸線附近，當隧道跨度較大時，應結合施工方法在拱部增設測點。數(shù)據(jù)采集使用水準儀與鋼掛尺或全站儀來完成。使用水準儀與鋼掛尺來進行測量時，點應布設成掛鉤形式，以方便懸掛鋼尺（見下圖）。拱頂下沉測量布設示意圖3、周邊收斂：在預埋設點的斷面位置，隧道開挖爆破以后,沿隧道周邊的拱頂、拱腰和邊墻部位分別埋設測樁。測樁埋設深度30cm，鉆孔直徑42，用快凝水泥或錨固劑固定，如果采用螺絲狀測樁頭則需設保護罩，采用掛鉤式測樁則需避免隧道施工人員懸掛風管、電線或雜物等造成破壞或移動。采用收斂儀量測周邊收斂，初始讀數(shù)應在開挖后12h內讀取，最遲不得超過24h，而且在下一循環(huán)開挖前，必須完成初期變形值的讀取。（埋設方式見下圖）收斂點的埋設形式示意圖一收斂點埋設示意圖二收斂儀結構示意圖三4、量測頻率：各項量測項目量測頻率應根據(jù)位移速度和量測斷面距開挖面距離，分別按下表確定。當按表中量測頻率出現(xiàn)較大差異時，宜取量測頻率較高的作為實施的量測頻率。量測頻率（按位移速度）位移速度（mm/d）量測頻率52次/d151次/d0.511次/23d0.20.51次/3d0.21次/7d 量測頻率（按距開挖面距離）量測斷面距開挖面距離（m）量測頻率（01）b2次/d（12）b1次/d（25）b1次/23d5b1次/7d注：b隧道開挖寬度。各項量測作業(yè)均應持續(xù)到變形基本穩(wěn)定后23周結束。對于膨脹性和擠壓性圍巖，位移長期沒有減緩趨勢時，應適當延長量測時間。六、量測儀器1、收斂觀測：JSS30A型數(shù)顯收劍計，精度0.01mm；2、沉降觀測：精密水準儀，精度0.1mm；銦鋼尺。七、數(shù)據(jù)處理每次測得的數(shù)據(jù)應立即進行整理，并把整理結果繪在圖上畫出曲線。這一環(huán)節(jié)的工作應在數(shù)據(jù)采集后立即進行，如果發(fā)現(xiàn)沉降變形量過大，首先要復核量測數(shù)據(jù)是否有誤，發(fā)現(xiàn)問題或異常情況應分析原因，并進行匯報。不能把幾天的工作堆在一起集中處理，這是監(jiān)控量測基本的要求。根據(jù)量測數(shù)據(jù)繪制位移u與時間t的關系曲線，可以較直觀的看出圍巖位移變化的情況，并初步判定圍巖是否趨于穩(wěn)定或出現(xiàn)異常情況。建議在Excel表格中及時輸入量測結果，并利用其圖表功能自動生成曲線圖，能保證量測數(shù)據(jù)與曲線圖同步，更能及時直觀的得到圍巖變化情況。1、回歸分析： 由于量測的偶然誤差所造成的離散性，因此對量測數(shù)據(jù)采用統(tǒng)計學原理進行分析，并以相應的數(shù)學公式進行描述，采用回歸分析對量測數(shù)據(jù)進行處理和計算，得到u、t兩個變量之間的函數(shù)關系，用這個函數(shù)曲線能代表測試點數(shù)據(jù)的散點分布，并能推算出因變量的變化速率和極限值，主要采用以下指數(shù)、對數(shù)和雙曲線三種曲線函數(shù)進行線性回歸分析，三種曲線函數(shù)的原形公式與換算公式如下：指數(shù)函數(shù)： 求導：將其轉化為直線函數(shù)： 極限公式： 對數(shù)函數(shù)： 求導：將其轉化為直線函數(shù)： 極限公式： 雙曲函數(shù)： 求導：將其轉化為直線函數(shù)： 極限公式： 其中：A、B 回歸常數(shù) ； 位移值（mm）； 初讀數(shù)后的時間（天）線性回歸分析需要分別將三種函數(shù)獨立進行回歸計算，將其轉化為直線函數(shù)的形式求出a、b，并通過a、b換算出曲線函數(shù)常數(shù)A、B值，以指數(shù)函數(shù)為例，視為Y，為X，按直線方程進行回歸計算，得到直線方程常數(shù)a、b，并計算其相關系數(shù)r，指數(shù)函數(shù)常數(shù)、，由此可得到指數(shù)函數(shù)方程。對三種曲線函數(shù)進行回歸分析后，根據(jù)三種曲線方程的相關系數(shù)r，取r最趨近于1的曲線方程代表所分析測點數(shù)據(jù)的變化情況，一般情況下所選擇曲線函數(shù)的相關系數(shù)r的絕對值應大于0.9。其a、b、r的計算公式如下： 線性回歸分析數(shù)據(jù)處理量大，計算復雜，一般采用工程計算器進行回歸計算，常用的工程計算器（如：CASIO4500、4800、4850、5800）都具有回歸分析的功能，也可以使用Excel表格的內置函數(shù)方便的進行回歸分析計算。根據(jù)回歸分析結果選定代表測點的曲線方程,并可根據(jù)求導公式計算某一天的位移速率,也可根據(jù)極限公式計算其總位移量,通過代表測點的曲線函數(shù)方程可消除偶然誤差并推斷出圍巖的穩(wěn)定情況，或估計二次襯砌施作的時機。2、圍巖量測數(shù)據(jù)分析：隧道開挖后洞內的變形一般分為三個階段，初期急劇變形階段、中期緩慢變形階段、末期趨于穩(wěn)定階段。這是圍巖調整自穩(wěn)的一個正常的過程。、級圍巖初期急劇變形階段變形量、變形速率較大，達到穩(wěn)定的時間很長；、級圍巖初期迅速變形完成，最終達到穩(wěn)定的時間很短。在分析量測數(shù)據(jù)時，首先關注變形量、變形速率是否過大，可以參照設計及規(guī)范的位移管理等級來進行判斷。位移控制基準類別距離開挖1BU1B距離開挖2BU2B距離開挖距離較遠允許值65%Uo90%Uo100% Uo位移管理等級應對措施管理等級距離開挖斷面1B距離開挖斷面2B應對措施U U1B/3U2 U1B/3U2 U2B/3停工、采取措施注：U實測位移值；U0最大允許位移值。其次要重點關注曲線的異常變化，出現(xiàn)反拐點，無論是變形速率突然增大，還是突然不收斂，都屬于反常情況，一定要查明原因，看是否在可控范圍內。一般情況會出現(xiàn)如下兩種時間位移特征曲線，位移特征曲線見下圖。反常曲線圖表示位移變化異常，出現(xiàn)反彎點，噴錨支護出現(xiàn)嚴重變形。tt(mm)(mm)位移特征曲線圖反常曲線正常曲線正常曲線圖表示絕對位移值逐漸減小，位移、周邊收斂、拱頂下沉量達到預測終極值的80-90%，收斂速度0.5mm/d，拱頂下沉速率0.5-0.3mm/d時，可以認為圍巖基本穩(wěn)定，可施作二次砼襯砌。每天相對的凈空變化15mm時，對支護加強觀測；當初期支護收斂量達到100mm，或鋼筋應力接近其計算抗拉強度時，或位移變化仍超過1mm/d時，對該段支護采取加強措施，確保隧道不坍方；嚴重時施工人員須迅速撤離施工現(xiàn)場，保證人身安全。分析出現(xiàn)每個區(qū)段變化的影響因素，將影響因素分為可控因素和不可控因素，以用于指導施工，消除可控因素影響，減小不可控因素的影響。如調整施工方法，減小對圍巖的擾動，或加強支護參數(shù)，保證施工安全。如下臺階開挖屬不可控因素，但可根據(jù)控制邊墻一次開挖的長度減少圍巖的變形，使圍巖變形在可控范圍內。仰拱開挖對圍巖的影響也可通過施工質量及工序的控制改善，根據(jù)實踐證明，初期支護拱架的鎖腳錨桿可有效減小開挖對圍巖變形的影響，因此在拱架施工時，應嚴格控制鎖腳錨桿的施工質量，此外，如初期支護不及時，一次開挖進尺過長，施工方案不合理等對圍巖的影響都屬于可控因素，可通過調整、改進消除其影響。此外，還可繪制位移與掌子面距離關系曲線圖進行綜合評估，可以反映出開挖進尺對圍巖位移變化的影響，對圍巖位移變化分析有一定的參考價值。隧道的監(jiān)控量測原本就屬于動態(tài)的過程，因此要充分應用動態(tài)控制的原理進行隧道監(jiān)控量測管理，不斷總結和改進，使監(jiān)控量測更好的指導施工，保證隧道安全。八、確保監(jiān)測質量的措施1、為確保施工監(jiān)測質量，真正做到信息化指導施工，確保施工安全，必須嚴格按照以下措施進行操作。2、成立監(jiān)測管理小組，實行監(jiān)測質量專人責任制，由有經驗的專業(yè)監(jiān)測人員組成，制定實施性計劃使監(jiān)測按計劃有步驟地進行;3、工程開工前，充分調查施工現(xiàn)場的地質狀況，匯編成資料，上報監(jiān)理部門審批。施工中，當發(fā)現(xiàn)被測對象接近或超過警戒監(jiān)測值時，應立即報告監(jiān)理，并提出應急補救措施；4、觀測前，對所有儀器設備必須按