隧道施工監(jiān)控量測方案

1、編制目的依據(jù)1.1編制目的為確保監(jiān)控量測工作順利正常開展，了解圍巖狀態(tài)，及時反饋信息于設(shè)計和指導(dǎo)施工，調(diào)整支護參數(shù)和二襯施作時間，確保施工安全和結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性，有效保護周邊環(huán)境，盡量降低監(jiān)控量測費用，減少對工程施工的干擾，同時為加強監(jiān)控量測實施人員規(guī)范操作，全面掌握監(jiān)控量測實施全過程，結(jié)合隧道工程特點，制定本方案。1.2編制依據(jù)1、《鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程》（TB10121-2007）；2、《鐵路大斷面隧道三臺階七步開挖法施工作業(yè)指南》（試行）2007；3、《高速鐵路工程測量規(guī)范》（TB10601-2009）；4、鐵路隧道工程施工技術(shù)指南TZ204-20085、施工圖紙、設(shè)計要求和環(huán)境、地質(zhì)條件；6、工程特點、施工方法、工程狀態(tài)和可操作性。2、工程概況及地質(zhì)情況說明新建山西中南部鐵路通道燕莊2號隧道位于山西省古縣石壁鄉(xiāng)附近全長877米，為單洞雙線有碴隧道，隧道處于中低山區(qū)，進口位于強風(fēng)化砂巖，洞身為后層砂巖和泥巖為主，局部夾薄層泥巖，出口段主要為黃土邊坡，穩(wěn)定性差。隧道最大埋深72米，最淺埋深僅為米，設(shè)計最大出水量1284m3/d。3、組織機構(gòu)及作業(yè)程序3.1組織機構(gòu)為保證監(jiān)控量測工作正常有序開展，隊部建立以總工程師負(fù)責(zé)的管理體系，技術(shù)室和安質(zhì)室負(fù)責(zé)對燕莊2號隧道監(jiān)控量測進行日常檢查、指導(dǎo)和重大問題上報工作。并成立監(jiān)控量測小組，制定各崗位職責(zé)，明確分工，責(zé)任到人?？傌?fù)責(zé)人：隊部總工程師，負(fù)責(zé)監(jiān)控量測工作組織安排和重大問題的處理。主管部門：隊部技術(shù)室、質(zhì)檢室，負(fù)責(zé)監(jiān)控量測全面管理，日常檢查、指導(dǎo)和重大問題上報工作，并參與重大問題的處理。監(jiān)控量測負(fù)責(zé)人：測量隊負(fù)責(zé)主管監(jiān)控量測組工作，掌握監(jiān)控量測工作狀態(tài)，分析和上報有關(guān)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)和情況，制定處理措施，下達技術(shù)交底資料。及時組織相關(guān)人員開展監(jiān)控量測工作，并對監(jiān)控量測結(jié)果負(fù)責(zé)，分析監(jiān)控量測數(shù)據(jù)和上報監(jiān)控量測動態(tài)。現(xiàn)場監(jiān)控量測實施人：各工區(qū)監(jiān)控量測組員（操作人員和資料員），操作人員負(fù)責(zé)現(xiàn)場監(jiān)控量測具體實施，負(fù)責(zé)測點的布設(shè)和保護，及時取得監(jiān)控量測數(shù)據(jù)；資料員負(fù)責(zé)監(jiān)控量測資料的收集、整理、簽認(rèn)、匯總和歸檔等資料管理工作。（1）熟悉資料（施工圖紙、規(guī)范和作業(yè)指導(dǎo)書等）;（2）布點量測;（3）取得數(shù)據(jù);（4）整理簽認(rèn);（5）分析處理;（6）位移管理;（7）信息反饋;（8）工程對策;（9）資料歸檔。4、技術(shù)要求量測儀器配備：數(shù)碼相機、收斂儀、全站儀、水準(zhǔn)儀、塔尺、鋼尺等。輔助工具：爬梯、手電筒及其它輔助工具。根據(jù)設(shè)計要求，結(jié)合燕莊2號隧道具體情況，確定圍巖量測必測項目（見表4-1）。凈空變化測點和拱頂下沉測點量測儀器、測試精度、量測斷面、間距測點數(shù)量按表4-2進行。凈空變化測點和拱頂下沉測點應(yīng)布置在同一斷面上，測點布置時應(yīng)避開鋼架和脫空回填處，將測點布置在兩榀鋼架之間。凈空變化、拱頂下沉和地表下沉（淺埋地段）等必測項目必須設(shè)置在同一斷面。表4-1圍巖量測必測項目序號監(jiān)測項目測試方法和儀表測試精度備注1凈空變化隧道凈空變化測定儀（收斂計）一般進行水平收斂量測2拱頂下沉水準(zhǔn)測量的方法、水準(zhǔn)儀、鋼尺3地表下沉水準(zhǔn)測量的方法、水準(zhǔn)儀、塔尺隧道淺埋段必測（H0≤2b）4洞內(nèi)外觀察現(xiàn)場觀察、數(shù)碼相機、羅盤儀全斷面開挖時，收斂量測點應(yīng)布置在起拱線以下1m左右位置；臺階法開挖時，上臺階收斂量測點應(yīng)布置在上下臺階界面以上1m左右位置，下臺階收斂量測點應(yīng)布置在上下臺階界面1m左右位置。淺埋隧道（H0≤2b，H0—隧道埋深，b—隧道最大開挖寬度）應(yīng)在隧道開挖前布設(shè)地表沉降測點，地表沉降測點縱向間距應(yīng)符合表4-3要求。地表沉降測點橫向間距為2～5m。在隧道中線附近測點應(yīng)適當(dāng)加密，隧道中線兩側(cè)量測范圍不應(yīng)小于H0+B，地表有控制性建（構(gòu)）筑物時，量測范圍應(yīng)適當(dāng)加寬。其測點布置如圖4-4所示。表4-2量測儀器、測試精度、斷面間距、測點數(shù)量圍巖級別斷面間距（m）水平凈空變化拱頂下沉每斷面測點數(shù)量量測儀器測試精度每斷面測點數(shù)量量測儀器測試精度Ⅲ30～501條水平測線收斂計1個測點水準(zhǔn)儀、鋼尺或全站儀Ⅳ10～30每臺階1條水平測線1個測點Ⅴ～Ⅵ5～10每臺階1條水平測線1-3個測點注：洞口及淺埋地段斷面間距取小值；三臺階法施工特殊地段要求布設(shè)兩條斜測線。表4-3地表沉降測點縱向間距隧道埋深與開挖寬度縱向測點間距（m）20～50B<H0≤2B10～20H0≤B5～10注：H0為隧道埋深，B為隧道開挖寬度。監(jiān)控量測的頻率應(yīng)根據(jù)測點距開挖面的距離及位移速度按表4-5確定。由位移速度決定的監(jiān)控量測頻率和由距開挖面的距離決定的監(jiān)控量測頻率之中，原則上采用較高的頻率值。當(dāng)出現(xiàn)異常情況或不良地質(zhì)時，應(yīng)增大監(jiān)控量測頻率。在塑性流變巖體中，位移長期（開挖后兩個月以上）不能變化時，量測要繼續(xù)到每月為1mm為止。圖4-4地表沉降橫向測點布置示意圖表4-5量測頻率表位移速度（mm/d）量測斷面距開挖工作面的距離量測頻率≥5（0～1）B2次/d1～5（1～2）B1次/d（2～5）B1次/2～3d（2～5）B1次/3d＞5B1次/7d注：B表示隧道開挖寬度地表下沉量測測頻率與拱頂下沉和凈空變化的量測頻率相同；地表下沉量測在開挖面前方隧道埋置深度與隧道開挖高度之和處開始，直到襯砌結(jié)構(gòu)封閉、下沉基本停止時為止。隧道開挖后應(yīng)及時進行地質(zhì)素描及數(shù)碼成像，必要時應(yīng)進行物理力學(xué)試驗。開挖面地質(zhì)素描、支護狀態(tài)、影響范圍內(nèi)的建（構(gòu)）筑物的描述應(yīng)每施工循環(huán)記錄一次。特殊情況下應(yīng)增大描述頻率。在沒有特殊要求的情況下，選測項目可以采用和必測項目相同的量測頻率。監(jiān)控量測控制基準(zhǔn)包括隧道內(nèi)位移、地表沉降、爆破振動等，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、隧道結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性、隧道施工安全性，以及周圍建（構(gòu)）筑物特點和重要性等因素制定。隧道初期支護極限相對位移可參照表4-6選用。表4-6跨度7m≤B≤12m隧道初期支護極限相對位移圍巖級別隧道埋深h（m）h≤5050＜h≤300300＜h≤500拱腳水平相對凈空變化（%）ⅢⅣⅤ拱頂相對下沉（%）ⅢⅣⅤ注：1.本表適用于燕莊2號隧道復(fù)合式襯砌的初期支護，圍巖為硬質(zhì)時取表中較小值，圍巖為軟質(zhì)時取表中較大值。表列數(shù)值可在施工中通過實測資料積累作適當(dāng)修正。2.拱腳水平相對凈空變化指兩拱腳測點間凈空水平變化值與其距離之比，拱頂相對下沉指拱頂下沉值減去隧道下沉值后與原拱頂至隧底高度之比。位移控制基準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)測點距開挖面的距離，由初期支護極限相對位移按表4-7要求確定。地表沉降控制基準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)地層穩(wěn)定性、周圍建（構(gòu)）筑物的安全要求分別確定，取小值。表4-7位移控制基準(zhǔn)類別距開挖面1B（U1B）距開挖面2B（U2B）距開挖面較遠(yuǎn)允許值65%U090%U0100%U0注：B為隧道開挖寬度，U0為極限相對位移值。4根據(jù)位移控制基準(zhǔn)，可按表4-8分為三個管理等級。表4-8位移管理等級管理等級距開挖面1B距開挖面2BⅢU＜U1B/3U＜U2B/3ⅡU1B/3≤U≤2U1B/3U2B/3≤U≤2U2B/3ⅠU＞2U1B/3U＞2U2B/3注：U為實測位移值圍巖與支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性應(yīng)根據(jù)控制基準(zhǔn)，結(jié)合時態(tài)曲線形態(tài)判別。當(dāng)隧道采用分部開挖法施工時應(yīng)每分部分別建立位移控制基準(zhǔn)，同時應(yīng)考慮各分部的相互影響。一般情況下，二次襯砌的施作應(yīng)在滿足下列要求時進行：①隧道水平凈空變化速度及拱頂或底板垂直位移速度明顯下降；②隧道位移相對值已達到總相對位移量的90%以上；③對淺埋、軟弱圍巖等特殊地段，應(yīng)視現(xiàn)場具體情況確定二次襯砌施作時間。地質(zhì)和初期支護觀察地質(zhì)和初期支護觀察分開挖工作面觀察、已施工區(qū)段初期支護觀察及地表觀察。.1開挖工作面觀察在每次開挖后進行一次,內(nèi)容包括節(jié)理裂隙發(fā)育情況、工作面穩(wěn)定狀況、圍巖變形等。當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況無變化時，可每天進行一次，觀察應(yīng)繪制開挖工作面略圖并作好地質(zhì)素描，填寫工作面狀態(tài)記錄表及圍巖級別判定。對已施工區(qū)段初期支護的觀察每天一次，觀察內(nèi)容包括噴砼、錨桿、鋼架的狀況，以及施工質(zhì)量是否符合規(guī)定的要求。洞外觀察包括洞口地表情況、地表沉陷、邊仰坡的穩(wěn)定、地表水滲透的觀察。5.監(jiān)控量測方法洞內(nèi)、外觀察和地表沉降觀測根據(jù)本方案要求進行。凈空變化和拱頂下沉量測布點應(yīng)在開挖后至初噴前進行，若圍巖出現(xiàn)變化異常應(yīng)盡早布設(shè);初始讀數(shù)在每次開挖后12小時內(nèi)取得，最晚不得遲于24小時。洞內(nèi)觀察可分為開挖工作面觀察和已施工地段觀察兩部分。其中，開挖工作面觀察應(yīng)在每次開挖后進行，及時繪制開挖工作面地質(zhì)素描圖、數(shù)碼成像，填寫開挖工作面地質(zhì)狀況記錄表，并與勘察資料進行對比；已施工地段觀察，應(yīng)記錄噴射混凝土、錨桿、鋼架變形和二次襯砌等工作狀態(tài)。洞外觀察重點應(yīng)在洞口段和洞身淺埋段，記錄地表開裂、地表變形、邊坡及仰坡穩(wěn)定狀態(tài)、地表水滲漏情況等，同時還應(yīng)對地面建（構(gòu)）筑物進行觀察。根據(jù)圍巖條件確定量測間距埋設(shè)測點，并按規(guī)定量測頻率進行量測。主要原理：每次測出兩點間凈長，求出兩次量測的增量（或減量），即為此處凈空變化值。讀數(shù)時讀三次，然后取其平均值，并按附表記錄。預(yù)埋測點由鋼筋加工而成，采用沖擊電錘或風(fēng)鉆鉆孔，埋入鋼筋采用直徑不小于20mm的螺紋鋼，前端外露鋼筋與埋入鋼筋焊接，直徑不小于6mm，加工成180°彎鉤或三角形鉤。測點用快凝水泥或錨固劑與圍巖錨固穩(wěn)定，埋入圍巖深度不小于20cm，若圍巖破碎松軟，應(yīng)適當(dāng)增加測點埋入深度。量測方法①檢查預(yù)埋測點有無損壞、松動，并將測點灰塵擦凈。②把凈空收斂儀的尺頭及尺架掛鉤分別固定在預(yù)埋測點孔內(nèi)，選擇合適的尺孔，將尺孔銷插入，用尺卡將尺與聯(lián)尺架固定。④測試過程中，若數(shù)顯讀數(shù)已超過25mm，則應(yīng)將鋼尺收攏（換尺孔）重新測試，兩組平均值相減，即為兩尺孔的實際間距，以消除鋼尺重孔距離不精確造成的測量誤差。⑤一條基線測完后，應(yīng)及時逆時針轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺母，摘下收斂儀，打開尺卡收攏鋼尺，為下一次使用作好準(zhǔn)備。采用精密水準(zhǔn)儀和銦鋼掛尺進行。主要原理：通過測點不同時刻相對標(biāo)高，求出兩次量測的差值，即為該點的下沉值。讀數(shù)時應(yīng)該讀三次，取平均值，并按附表記錄。按規(guī)定量測頻率進行量測。在隧道拱頂軸線附近通過焊接或鉆孔預(yù)埋測點，測點應(yīng)與隧道外監(jiān)控量測基準(zhǔn)點進行聯(lián)測。拱頂下沉量測測點布置在拱中，每斷面布置一點，布設(shè)原則和間距按規(guī)定進行。預(yù)埋測點由鋼筋加工而成，鋼筋直徑不小于6mm，前端加工成180°彎鉤或三角形鉤。測點用快凝水泥或錨固劑固定在拱頂選定位置，埋入圍巖深度不小于20cm，若圍巖破碎松軟，應(yīng)適當(dāng)增加測點埋入深度。量測方法：設(shè)置水準(zhǔn)基點（水準(zhǔn)基點選擇在圍巖穩(wěn)定地段設(shè)置）。量測時采用水準(zhǔn)儀、塔尺及鋼卷尺，測出該點相對標(biāo)高即可。每次開挖后12h內(nèi)取得初讀數(shù)。同一測點每次量測必須采用同一基點。采用精密水準(zhǔn)儀、銦鋼尺進行，主要原理：通過測點不同時刻標(biāo)高，求出兩次量測的差值，即為該點的下沉值。其量測精度為±1mm。當(dāng)隧道埋深小于3倍洞徑時進行量測，小于2倍洞徑時必須進行量測?；鶞?zhǔn)點應(yīng)設(shè)置在地表沉降影響范圍之外。測點采用地表鉆孔埋設(shè)，測點四周采用水泥砂漿固定。布點原則和量測頻率按規(guī)定執(zhí)行。當(dāng)?shù)乇碛薪ㄖ飼r，應(yīng)在建筑物周圍增設(shè)地表下沉觀測點。監(jiān)控量測布點應(yīng)在噴砼前預(yù)埋，測點布置時應(yīng)避開鋼架和脫空回填處，并保證布點打入圍巖，嚴(yán)禁將測點布在鋼架上。及時進行測點的布設(shè)，并做好保護，可采用樁點沿初支邊墻向內(nèi)凹陷，防止破壞。如果測點被破壞，應(yīng)在被破壞測點附近補埋，重新進行數(shù)據(jù)采集；如果測點出現(xiàn)松動，則應(yīng)及時加固，當(dāng)天的量測數(shù)據(jù)無效，待測點加固后重新讀取初讀數(shù)。測點布設(shè)以后，在測點位置用紅色油漆做醒目標(biāo)識。監(jiān)控量測樁點上嚴(yán)禁懸掛重物。拱頂下沉和地表下沉量測基點應(yīng)與洞內(nèi)、外水準(zhǔn)基點建立聯(lián)系。各監(jiān)控量測小組須保證量測數(shù)據(jù)的真實性、準(zhǔn)確性和及時性，如實的反應(yīng)實際變化情況，不得弄虛作假?，F(xiàn)場監(jiān)控量測與施工易發(fā)生干擾，必須緊密配合。施工現(xiàn)場應(yīng)及時提供工作面，創(chuàng)造條件保證監(jiān)控量測工作的正常進行；監(jiān)控量測工作也要盡量減少對施工工序的影響。監(jiān)控量測元件的埋設(shè)計劃應(yīng)列入工程施工進度控制計劃中。量測儀器設(shè)備在使用前和使用過程中必須進行定期的檢查、校對和率定。收斂儀使用時調(diào)節(jié)螺母逆時針轉(zhuǎn)動最大范圍不得露出螺紋。在收斂儀使用一段時間后應(yīng)進行對零校正，檢查數(shù)顯讀數(shù)是否為零，若存在偏差，必須進行對零。收斂儀量測完成后，用棉紗擦除灰塵并定期對鋼尺擦涂機油，以防生銹。6.監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析及信息反饋監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的分析處理包括數(shù)據(jù)校核、數(shù)據(jù)整理及數(shù)據(jù)分析。同時應(yīng)注明開挖方法和施工工序以及開挖面距監(jiān)控量測點距離等信息。數(shù)據(jù)校核量測數(shù)據(jù)校核主要是對數(shù)據(jù)進行可靠性分析，排除各種誤差影響，保證量測數(shù)據(jù)的可靠性和完整性。每次觀測后應(yīng)立即對觀測數(shù)據(jù)進行校核和整理，包括對觀測數(shù)據(jù)的計算、填表制圖、誤差處理等，如有異常應(yīng)及時補測。數(shù)據(jù)整理量測數(shù)據(jù)整理包括各種物理量計算和圖表制作，打印相關(guān)監(jiān)控量測報表，并根據(jù)數(shù)據(jù)繪制位移時態(tài)曲線圖或散點圖，以便于分析監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的變化規(guī)律和趨勢。數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析通常采用比較法、作圖法和數(shù)值計算等，一般采用散點圖和回歸分析方法，分析各監(jiān)控量測物理量值大小、變化規(guī)律和發(fā)展趨勢，預(yù)測該測點可能出現(xiàn)的最終值及影響范圍，評估安全狀況。繪制時間-位移和距離-位移散點圖，根據(jù)散點圖的數(shù)據(jù)分布狀況，選擇合適的函數(shù)進行回歸分析，對最大值（最終值）進行預(yù)測，并與控制基準(zhǔn)值進行比較，結(jié)合施工工況綜合分析圍巖和支護結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)。監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的分析包括以下主要內(nèi)容：①根據(jù)量測值繪制時態(tài)曲線；②選擇回歸曲線，預(yù)測最終值，并與控制基準(zhǔn)進行比較；③對支護及圍巖狀態(tài)、工法、工序進行評價；④及時反饋評價結(jié)論，并提出相應(yīng)工程對策建議。監(jiān)控量測信息反饋應(yīng)根據(jù)量測數(shù)據(jù)分析結(jié)果，對工程安全性進行評價，并提出相應(yīng)工程對策與建議，目前以經(jīng)驗方法為主。信息反饋應(yīng)以位移反饋為主，主要依據(jù)時態(tài)曲線的形態(tài)對圍巖穩(wěn)定性、支護結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)、對周圍環(huán)境的影響程度進行判定，驗證和優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，指導(dǎo)施工。由于施工的連續(xù)性和循環(huán)進行，施工中應(yīng)保證信息反饋渠道的暢通，確保信息反饋的及時性和有效性。監(jiān)控量測反饋程序應(yīng)貫穿于整個施工全過程，可按圖6-1規(guī)定的程序進行。圖6-1監(jiān)控量測信息反饋程序框圖圖6-1監(jiān)控量測信息反饋程序框圖施工過程中應(yīng)進行監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的實時分析和階段分析。實時分析：每天根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)及時進行分析，發(fā)現(xiàn)安全隱患應(yīng)分析原因并提交異常報告，及時采取措施，一般采用日報表形式。階段分析：按周、月進行階段分析，總結(jié)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，對施工情況進行評價，提交階段分析報告，指導(dǎo)后續(xù)施工，一般采用周報、月報形式。工程安全性評價應(yīng)根據(jù)位移管理等級分三級進行，并采用表6-1相應(yīng)的工程對策。當(dāng)監(jiān)控量測位移管理達到Ⅲ級時，應(yīng)上報監(jiān)控量測組長、技術(shù)主管和現(xiàn)場監(jiān)理工程師；當(dāng)達到Ⅱ級時，上報一分部工程部長、總工程師和現(xiàn)場施工負(fù)責(zé)人，同時總工程師根據(jù)綜合情況上報設(shè)計單位、業(yè)主單位和監(jiān)理單位采取相應(yīng)工程措施；當(dāng)達到Ⅰ級時，立即暫停施工，上報各方，請業(yè)主單位召集各方分析原因，研究工程對策。分部應(yīng)對位移管理等級根據(jù)每個隧道情況進行量化指標(biāo)，以便于現(xiàn)場監(jiān)控量測人員操作和匯報。6工程安全性評價流程圖見圖6-2。根據(jù)工程安全性評價的結(jié)果,需要變更設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)有關(guān)鐵路工程變更管理辦法及時進行變更設(shè)計。表6-1工程安全性評價分級及相應(yīng)對策措施管理等級應(yīng)對措施Ⅲ正常施工Ⅱ綜合評價設(shè)計施工措施，加強監(jiān)控量測，必要時采取相應(yīng)工程對策護Ⅰ暫停施工，采取相應(yīng)工程對策注：U—實測位移值；U0—最大允許位移值。監(jiān)控量測結(jié)果監(jiān)控量測結(jié)果位移（應(yīng)力）是否超過Ⅲ級管理位移（應(yīng)力）是否超過Ⅱ級管理位移（應(yīng)力）是否達