鐵路隧道監(jiān)控量測要點

鐵路隧道監(jiān)控量測要點一.監(jiān)控量測是噴錨構筑法施工的重要內(nèi)容1．巖體是隧道結構體系中的主要承載單元，在施工中必須充分保護巖體，盡量減少對它的擾動，避免過度破壞巖體的強度。2．充分發(fā)揮巖體的承載能力，允許并控制巖體的變形。3．改善支護結構的受力性能，施工中盡快閉合，而成為封閉的環(huán)形結構。（隧道斷面形狀應盡可能圓順，以避免拐角處的應力集中。）第2頁,共68頁，2024年2月25日，星期天4．量測工作的特殊性5．二次襯砌原則上是在圍巖與初期支護變形基本穩(wěn)定的條件下修筑的，圍巖和支護結構形成一個整體，因而提高了支護體系的安全度。

由上所述，可總結：圍巖是載物體，是承載結構；圍巖承載圈和支護體組成巷道的統(tǒng)一體，是一個力學體系；隧道的開挖和支護是為保持改善與提高圍巖的自身支撐能力服務?；疽c可概括為：“少擾動、早噴錨，勤量測、緊封閉”。第3頁,共68頁，2024年2月25日，星期天設計、施工、監(jiān)測一條龍作業(yè)方式工程地質(zhì)調(diào)查與相關實驗工程開挖與支護設計施工與監(jiān)測是否穩(wěn)定返回第4頁,共68頁，2024年2月25日，星期天支護中的幾個現(xiàn)象每一個開挖步驟都可引起圍巖中的一次調(diào)整，所以每一個步驟的影響是好是壞，要作評估；洞形可以影響一開挖就形成的自承體系的形態(tài)，自承體系形態(tài)好，調(diào)整得就快，所以開挖的洞形是能促進圍巖自承體系的手段之一；開挖速度體現(xiàn)在4維中的t這一坐標，要考慮到圍巖自承體系產(chǎn)生和調(diào)整需要時間；第5頁,共68頁，2024年2月25日，星期天開挖斷面附近，在剛開挖時松弛帶一般還有自穩(wěn)能力，此時還有掌子面的支撐，產(chǎn)生橋跨作用，此時如及時支護對鞏固松弛帶的作用很大；對于中小跨度的隧道和地下工程，加固松弛帶，尤其是加固松弛帶的最外層，能起到保護自承體系的作用；淺埋情況，自承體系不完整。淺埋土質(zhì)隧道，由于自承體系不完整，拱部以上土體靠原生結構，靠土、砂的粘滯性和摩擦維持。第6頁,共68頁，2024年2月25日，星期天二、監(jiān)控量測目的與作用目的：確保施工安全及結構的長期穩(wěn)定性;驗證支護結構效果，確認支護參數(shù)和施工方法的準確性或為調(diào)整支護參數(shù)和施工方法提供依據(jù);確定二次襯砌施做時間;監(jiān)控工程對周圍環(huán)境影響;積累量測數(shù)據(jù)，為信息化設計與施工提供依據(jù)。第7頁,共68頁，2024年2月25日，星期天作用：監(jiān)控量測是保證施工安全的主要方法監(jiān)控量測是設計施工優(yōu)化的主要依據(jù)。監(jiān)控量測是應對隧道工程不確定性的重要方法。監(jiān)控量測是積累工程資料的重要手段。第8頁,共68頁，2024年2月25日，星期天初始調(diào)查編制實施性監(jiān)控計劃。應按規(guī)程要求，結合隧道設計、工程地質(zhì)條件編制實施性監(jiān)測計劃，必須經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理審查批準后方可實施。測點布設及取得初始監(jiān)測值現(xiàn)場監(jiān)測提交監(jiān)測結果資料報送編寫總結報告三、監(jiān)控量測的一般程序

第9頁,共68頁，2024年2月25日，星期天測點埋設及初始數(shù)據(jù)采集取現(xiàn)場量測及數(shù)據(jù)處理分析監(jiān)測方案制定環(huán)境及工程安全性評價環(huán)境及工程安全是否滿足要求建議調(diào)整設計參數(shù)，并報相關部門是否判定基準經(jīng)驗類比理論分析特殊要求變更設計現(xiàn)場情況的調(diào)查隧道施工

監(jiān)控量測一般流程圖

第10頁,共68頁，2024年2月25日，星期天1、現(xiàn)場情況的調(diào)查施工前對隧道工程的地質(zhì)條件、地下水狀況及施工影響區(qū)域內(nèi)的周邊環(huán)境進行初始調(diào)查，掌握工程特點和難點，為監(jiān)控量工作的順利開展做好準備。第11頁,共68頁，2024年2月25日，星期天2、監(jiān)測方案制定（1）現(xiàn)場監(jiān)控量測小組按照監(jiān)控量測設計的要求，結合初始調(diào)查結果編制實施方案，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理審查批準后實施。（2）確定監(jiān)測項目、儀器、測點布置原則、量測頻率、數(shù)據(jù)處理、反饋方法、組織機構及管理體系，并在施工的全過程中認真實施。第12頁,共68頁，2024年2月25日，星期天3、監(jiān)控量測項目

（1）監(jiān)控量測必測項目

第13頁,共68頁，2024年2月25日，星期天（2）監(jiān)控量測選測項目第14頁,共68頁，2024年2月25日，星期天（1）淺埋隧道地表沉降測點應在隧道開挖前布設。地表沉降測點和隧道內(nèi)測點應布置在同一斷面里程。一般條件下，地表沉降測點縱向間距應按表4.1的要求布置。（2）

地表沉降測點橫向間距為2～5m。在隧道中線附近測點應適當加密，隧道中線兩側量測范圍不應小于H0+B，地表有控制性建(構)筑物時.量測范圍應適當加寬。其測點布置如圖4.1所示。4、監(jiān)控量測斷面及測點布置原則第15頁,共68頁，2024年2月25日，星期天表4.1地表沉降測點縱向間距

注:H。為隧道埋深，B為隧道開挖寬度。

第16頁,共68頁，2024年2月25日，星期天地表沉降橫向測點布置示意圖

第17頁,共68頁，2024年2月25日，星期天(3)水平相對凈空變化及拱頂下沉量測

拱頂下沉測點和凈空變化測點應布置在同一斷面上。監(jiān)控量測斷面按表4.2的要求布置。拱頂下沉測點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，參照圖4.2布置。凈空變化量測測線數(shù)，可參照表4.3、圖4.2布置第18頁,共68頁，2024年2月25日，星期天水平相對凈空變化量測測線的布置應根據(jù)施工方法、地質(zhì)條件、量測斷面所在位置、隧道埋置深度的條件確定。在地質(zhì)條件良好，采用全斷面開挖方式時，可設一條水平測線（軌頂面上3.0m左右）。當采用臺階開挖方式時，可在拱腰和邊墻部位各設一條水平測線（俗稱兩線5點法），三臺階七步法應沿上臺階面、中臺階面、軌頂標高處各設一條水平測線（俗稱三線7點法）；拱頂量測，前視測點必須埋設在穩(wěn)定巖面上，并和洞內(nèi)水準基點建立聯(lián)系

第19頁,共68頁，2024年2月25日，星期天表4.2拱頂下沉量測斷面間距

拱頂下沉測點和凈空變化測點應布置在同一斷面上。拱頂下沉測點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。圍巖級別斷面間距(m)Ⅲ30～50Ⅳ≯10V～VI≯5注:Ⅱ級圍巖視具體情況確定間距。第20頁,共68頁，2024年2月25日，星期天表4.3凈空變化量測測線數(shù)

地段開挖方法一般地段特殊地段全斷面法一條水平測線臺階法每臺階一條水平測線每臺階一條水平測線，兩條斜測線分部開挖法每分部一條水平測線CD或CRD法上部、雙側壁導坑法左右側部，每分部一條水平測線，兩條斜測線、其余分部一條水平測線第21頁,共68頁，2024年2月25日，星期天圖4.2拱頂下沉量測和凈空變化量測的測線布置示意圖（（a）拱頂測點和1條水平線示例；（b）拱頂測點和2條水平線、2條斜測線示例；（c）CD或CRD法拱頂測點和測線示例；（d）雙側壁導坑法拱頂測點和測線示例）第22頁,共68頁，2024年2月25日，星期天5監(jiān)控量測頻率

必測項目的監(jiān)控量測頻率應根據(jù)測點距開挖面的距離及位移速度分別按表5.1和表5.2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。出現(xiàn)異常情況或不良地質(zhì)時，應增大監(jiān)控量測頻率。第23頁,共68頁，2024年2月25日，星期天表5.1按距開挖面距離確定的監(jiān)控量測頻率

注:B為隧道開挖寬度

第24頁,共68頁，2024年2月25日，星期天表5.2按位移速度確定的監(jiān)控量測頻率

按位移速度確定的監(jiān)控量測頻率位移速度（mm/d）監(jiān)控量測頻率≥52次/d1～51次/d0.5～11次/2～3d＜0.51次/7d第25頁,共68頁，2024年2月25日，星期天6監(jiān)控量測控制基準

(1)最大位移判斷法位移控制基準及管理等級劃分見表6.1，表6.2“位移控制基準表”、“變形管理等級表”。通過對監(jiān)測結果的比較和分析來判定支護結構的穩(wěn)定性和安全性，并指導施工。隧道初期支護極限相對位移可參照表6.3、表6.4和表6.5選用。

第26頁,共68頁，2024年2月25日，星期天表6.1位移控制基準

注:B為隧道開挖寬度，U。為極限相對位移值。第27頁,共68頁，2024年2月25日，星期天表6.2位移管理等級

注:U為實測位移值。

第28頁,共68頁，2024年2月25日，星期天表6.3跨度B≤7m隧道初期支護極限相對位移

第29頁,共68頁，2024年2月25日，星期天注：①本表適用于復合式襯砌的初期支護，硬質(zhì)圍巖隧道取表中較小值，軟質(zhì)圍巖隧道取表中較大值。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。③墻腰水平相對凈空變化極限值可按拱腳水平相對凈空變化極限值乘以1.2～1.3后采用。第30頁,共68頁，2024年2月25日，星期天表6.4跨度7m<B≤12m隧道初期支護極限相對位移

第31頁,共68頁，2024年2月25日，星期天注:①本表適用于復合式襯砌的初期支護，硬質(zhì)圍巖隧道取表中較小值，軟質(zhì)圍巖隧道取表中較大值。表列數(shù)值可以在施工中通過實測資料積累作適當?shù)男拚?。②拱腳水平相對凈空變化指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。③初期支護墻腰水平相對凈空變化極限值可按拱腳水平相對凈空變化極限值乘以1.1－1.2后采用。第32頁,共68頁，2024年2月25日，星期天表6.5跨度＞12m隧道周邊允許位移相對值參考表（%）注:①周邊位移相對值系指兩測點間實測位移累計值與兩測點距離比，兩測點間的位移值也稱為變化值。②脆性圍巖取表中較小值，塑性圍巖取表中較大值。③對于跨度大于12m的鐵路隧道，目前還沒有統(tǒng)一的位移判定基準。表4.3取自《錨桿噴混凝土支護技術規(guī)范》(GB50086-2001)對隧道周邊允許位移相對值的規(guī)定。

第33頁,共68頁，2024年2月25日，星期天在隧道開挖過程中，如果隧道的實測最大位移超過極限位移，隧道很可能發(fā)生失穩(wěn)破壞。事實上，由于隧道及地下工程地質(zhì)條件、環(huán)境條件、開挖方式、支護形式復雜多變，極限位移的精確確定是十分困難的，因此采用實測最大位移和極限位移比較就難以操作。一般情況下，設計圖紙或有關規(guī)范給出了隧道初期支護的預留變形量，為了確保圍巖和初期支護不侵入二次襯砌空間，并保證二次襯砌以后，隧道建筑限界準確，可將隧道的設計預留變形量作為極限位移進行控制。同時，設計預留變形量應根據(jù)前期的監(jiān)測成果，在施工過程中不斷修正。第34頁,共68頁，2024年2月25日，星期天故表6.22B范圍內(nèi)可簡化為下表：注：U—實測位移值；U0—隧道的極限相對位移第35頁,共68頁，2024年2月25日，星期天（2）位移變化速率判斷法凈空變化速率持續(xù)大于1.0mm/d時，圍巖處于急劇變形狀態(tài)，應加強初期支護系統(tǒng)；凈空變化速率持續(xù)在0.2～1.0mm/d時，應加強觀察，做好加固圍巖的準備；當凈空變化速率小于0.2mm/d時，圍巖達到基本穩(wěn)定。在高地應力、巖溶地層和擠壓性圍巖等不良地質(zhì)中，應根據(jù)具體情況制訂判斷標準，防止結構突然失穩(wěn)或破壞。第36頁,共68頁，2024年2月25日，星期天通過國內(nèi)下坑、金家?guī)r、大瑤山、軍都山、云臺山、五指山、圓梁山等幾十座隧道的位移觀測表明：變形速率是由大變小的遞減過程，變形時程曲線可分為三個階段：變形急劇增長階段：變形速率大于1.0mm/d時；變形緩慢增長階段：變形速率1～0.2mm/d時；基本穩(wěn)定階段：變形速率小于0.2mm/d時。上述變形速率標準是針對一般隧道凈空變形和拱頂下沉量測，對于高地應力、巖溶、膨脹性、擠壓性圍巖等，應根據(jù)具體情況制訂專門標準進行判定。第37頁,共68頁，2024年2月25日，星期天（3）位移速率變化趨勢來判斷當圍巖位移速率不斷下降時，圍巖趨于穩(wěn)定狀態(tài)；當圍巖位移速率保持不變時，圍巖不穩(wěn)定，應加強支護；當圍巖位移速率不斷上升時，圍巖進入危險狀態(tài)，必須立即停止掘進，采取措施。第38頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第39頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第40頁,共68頁，2024年2月25日，星期天7監(jiān)控量測方法

現(xiàn)場監(jiān)控量測應由施工單位負責組織實施?，F(xiàn)場監(jiān)控量測應根據(jù)已批準的監(jiān)控量測實施細則進行測點埋設、日常量測和數(shù)據(jù)處理，及時反饋信息，并根據(jù)地質(zhì)條件的變化和施工異常情況，及時調(diào)整監(jiān)控量測計劃。現(xiàn)場監(jiān)控量測方法應簡單、可靠、經(jīng)濟、實用。第41頁,共68頁，2024年2月25日，星期天（1）監(jiān)控量測項目的精度、方法及儀器

第42頁,共68頁，2024年2月25日，星期天（2）量測點的制作、埋設

測點的制作應根據(jù)施測工具和儀器的配置選擇適當?shù)姆椒?。點的制作和埋設分兩種：一種為圍巖內(nèi)預埋?20的球形元鋼頭（或鋼筋頭留十字鋸縫），鋼筋頭外露噴射混凝土面30-50mm；另一種為：圍巖內(nèi)預埋三角形支架（?6鋼筋焊制），外露噴射混凝土面100-150mm。第43頁,共68頁，2024年2月25日，星期天點的埋設鋼筋頭或鋼筋三角形支架采用風鉆打孔，水泥砂漿注漿后直接埋入，深度以埋入圍巖內(nèi)不小于0.5m左右為宜，測點不得與初支鋼架焊接。測點應牢固可靠，易于識別并妥善保護。第44頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第45頁,共68頁，2024年2月25日，星期天點的標識：除測點周圍混凝土表面用反光紅油漆圓圈標注（全站儀量測時，應設專用反光靶標）外，每一預埋測點處應統(tǒng)一標識，并且固定牢固，嚴格按建設方的要求懸掛標識牌。第46頁,共68頁，2024年2月25日，星期天（3）洞內(nèi)、外觀察施工過程中應進行洞內(nèi)、外觀察。洞內(nèi)觀察可分開挖工作面觀察和已施工地段觀察兩部分。開挖工作面觀察應在每次開挖后進行，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，并與勘查資料進行對比。已施工地段觀察，應記錄噴射混凝土、錨桿、鋼架變形和二次襯砌等的工作狀態(tài)。洞外觀察重點應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，同時還應對地面建(構)筑物進行觀察。第47頁,共68頁，2024年2月25日，星期天（4）變形監(jiān)控量測

變形監(jiān)控量測可采用接觸量測或非接觸量測方法。隧道凈空變化量測可采用收斂計或全站儀進行。采用收斂計量測時，測點采用焊接或鉆孔預埋。采用全站儀量測時，測點應采用膜片式回復反射器作為測點靶標，靶標粘附在預埋件上。量測方法包括自由設站和固定設站兩種。第48頁,共68頁，2024年2月25日，星期天用收斂計進行隧道凈空變化量測方法相對比較簡單，即通過布設于洞室周邊上兩固定點，每次測出兩點的凈長L，求出兩次量測的增量(或減量)△L，即為此處凈空變化值。讀數(shù)時應該讀三次，然后取其平均值，具體記錄表格附錄B（規(guī)程）.第49頁,共68頁，2024年2月25日，星期天馬家山隧道正洞收斂數(shù)據(jù)回歸分析圖

項目名稱新建蘭渝鐵路LYS-3標工程項目馬家山隧道上羅斜井施工單位中鐵隧道集團監(jiān)理單位北京鐵城監(jiān)理有限公司樁號DK241+620.7圍巖級別IV+測線編號DK241+620.7-A量測起訖時期2010-9-7量測時間(dt)(天)12345678910111213141516171819實測下沉值(△u)(mm)13.8221.5333.4537.0244.9346.7348.0248.9559.8476.884.1690.2197.8698.9106.28110.78113.47128.2157.33測讀：計算：復核：現(xiàn)場監(jiān)理：

第50頁,共68頁，2024年2月25日，星期天

第51頁,共68頁，2024年2月25日，星期天馬家山隧道拱項下沉數(shù)據(jù)回歸分析圖項目名稱新建蘭渝鐵路LYS-3標工程名稱馬家山隧道上羅斜井施工單位中鐵隧道集團監(jiān)理單位北京鐵城監(jiān)理有限公司樁號DK241+620.7圍巖級別IV+測線編號DK241+620.7量測起訖時期2010.9.7量測時間(dt)(天)12345678910111213141516實測下沉值(△u)(mm)-12.00-20.00-23.00-27.00-28.00-32.00-34.00-37.00-42.00-49.00-59.00-59.00-62.00-65.00-65.00-67.00第52頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第53頁,共68頁，2024年2月25日，星期天用全站儀進行隧道凈空變化量測方法包括自由設站和固定設站兩種。與傳統(tǒng)的接觸量測的主要區(qū)別在于，非接觸量測的測點采用一種膜片式回復反射器作為測點靶標，以取代價格昂貴的圓棱鏡反射器。具有回復反射性能的膜片形如塑料膠片，其正面由均勻分布的微型棱鏡和透明塑料薄膜構成，反面涂有壓敏不干膠，它可以牢固地粘附在構件表面上。這種反射膜片，大小可以任意剪裁，價格低廉。第54頁,共68頁，2024年2月25日，星期天反射模片貼在隧道測點處的預埋件上，在開挖面附近的反射模片，應采取一定的措施對其進行保護，以免施工時反射模片表面被覆蓋或污染，同時施工單位應和監(jiān)控量測一單位加強協(xié)調(diào)工作，保證預埋件不被碰歪和碰掉。通過對比不同時刻測點的三維坐標［x(t),y(t)，z(t)］，可獲得該測點在該時段的三維位移變化量(相對于某一初始狀態(tài))。在三維位移矢量監(jiān)控量測時，必須保證后視基準點位置固定不動，并定期校核，以保證測量精度。與傳統(tǒng)接觸式監(jiān)控量測方法相比，該方法能夠獲取測點更全面的三維位移數(shù)據(jù)，有利于結合現(xiàn)行的數(shù)值計算方法進行監(jiān)控量測信息的反饋，同時具有快速、省力、數(shù)據(jù)處理自動化程度高等特點。第55頁,共68頁，2024年2月25日，星期天全站儀非接觸量測方法示意圖第56頁,共68頁，2024年2月25日，星期天拱頂下沉量測可采用精密水準儀和銦鋼掛尺或全站儀進行。在隧道拱頂軸線附近通過焊接或鉆孔預埋測點。測點應與隧道外監(jiān)控量測基準點進行聯(lián)測。采用全站儀量測時，測點及量測方法應滿足要求。地表沉降監(jiān)控量測可采用精密水準儀、銦鋼尺進行，基準點應設置在地表沉降影響范圍之外。測點采用地表鉆孔埋設，測點四周用水泥砂漿固定。當采用常規(guī)水準測量手段出現(xiàn)困難時，可采用全站儀量測。第57頁,共68頁，2024年2月25日，星期天拱頂下沉量測同位移變化量測一樣，都是隧道監(jiān)控量測的必測項目，最能直接反映圍巖和初期支護的工作狀態(tài)。目前拱頂下沉量測大多數(shù)采用精密水準儀和銦鋼掛尺等。拱頂下沉監(jiān)控量測測點的埋設，一般在隧道拱頂軸線處設1個帶鉤的測樁(為了保證量測精度，常常在左右各增加一個測點，即埋設三個測點)，吊掛銦鋼掛尺，用精密水準儀量測隧道拱頂絕對下沉量?？捎忙?mm鋼筋彎成三角形鉤，用砂漿固定在圍巖或混凝土表層。測點的大小要適中。過小，測量時不易找到;過大，爆破易被破壞。支護結構施工時要注意保護測點，一旦發(fā)現(xiàn)測點被埋掉，要盡快重新設置，以保證數(shù)據(jù)不中斷。拱頂下沉量測示意圖如下圖：第58頁,共68頁，2024年2月25日，星期天拱頂下沉量測示意圖拱頂下沉量的確定比較簡單，即通過測點不同時刻相對標高h，求出兩次量測的差值△h，即為該點的下沉值。讀數(shù)時應該讀三次，然后取其平均值。拱頂下沉量測也可以用全站儀進行非接觸量測，特別對于斷面高度比較高的隧道，非接觸量測更方便，其具體量測方法與三維位移量測方法類似第59頁,共68頁，2024年2月25日，星期天（5）接觸壓力量測接觸壓力量測包括圍巖與初期支護之間接觸壓力、初期支護與二次襯砌之間接觸壓力的量測。接觸壓力量測可采用振弦式傳感器。傳感器與接觸面要求緊密接觸，傳感器類型的選擇應與圍巖和支護相適應。第60頁,共68頁，2024年2月25日，星期天8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)取得后，應及時進行校對和整理，同時應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