隧道監(jiān)控量測方案

1、新建鐵路蘭州至烏魯木齊第二雙線西寧至大通段隧道監(jiān)控量測實施細(xì)則編 制 人： 陳西強(qiáng)審 核 人： 劉德安技術(shù)負(fù)責(zé)人： 張治國單位負(fù)責(zé)人： 楊益合中鐵五局蘭新第二雙線工程指揮部第一項目經(jīng)理部2010年5月 目錄1、監(jiān)控量測的目的32、監(jiān)控量測的項目33、量測斷面的間距和頻率44、測點設(shè)置要求及測設(shè)工具55、量測方法及數(shù)據(jù)處理55.1、水平收斂量測55.2、拱頂下沉量測75.3、量測數(shù)據(jù)的處理與應(yīng)用86、量測數(shù)據(jù)整理、分析與反饋的要求97、監(jiān)控量測規(guī)范要求108監(jiān)控量測儀器及量測作業(yè)要求118.1量測儀器118.2量測作業(yè)要點139、量測的管理及人員配備139.1、量測的管理139.2、量測人員配備

2、1310、監(jiān)控量測與信息反饋程序圖14隧道監(jiān)控量測實施細(xì)則1、監(jiān)控量測的目的監(jiān)控量測是隧道在施工過程中，對圍巖支護(hù)體系的穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，為初期支護(hù)和二次襯砌設(shè)計參數(shù)的調(diào)整提出依據(jù)，是確保施工及結(jié)構(gòu)運(yùn)營安全、指導(dǎo)施工過程、便利施工管理的重要手段，采用新奧法原理設(shè)計、施工的隧道，監(jiān)控量測是施工中不可缺少的施工程序。2、監(jiān)控量測的項目2.1、必測項目是施工中必須作為一道工序進(jìn)行的監(jiān)控量測項目。它包括：(1)洞內(nèi)外觀察(2)水平相對凈空變化值的量測(3)拱頂下沉的量測。(4)地表沉降2.2、選測項目是根據(jù)圍巖性質(zhì)、隧道埋置深度、開挖方式等條件自行確定的監(jiān)控量測項目，作為必測項目的驗證和補(bǔ)充。它包括：

3、(1)圍巖壓力量測(2)鋼架內(nèi)力量測(3)噴混凝土內(nèi)力量測(4)二次襯砌內(nèi)力量測(5)初期支護(hù)與二次襯砌間接觸壓力量測，(6)錨桿軸力量側(cè)(7)隧底隆起(8)圍巖內(nèi)部位移(9)爆破振動(10)孔隙水壓力(11)水量(12)縱向位移3、量測斷面的間距和頻率 3.1、地質(zhì)及支護(hù)狀況的觀察，對判斷圍巖的穩(wěn)定性、進(jìn)行開挖前方的地質(zhì)預(yù)報等十分重要，所以地質(zhì)觀察和記錄對開挖后的每一個工作面都應(yīng)進(jìn)行，必要時還要進(jìn)行地質(zhì)描述。對初期支護(hù)應(yīng)進(jìn)行噴射混凝土、錨桿、鋼架等的狀況描述。 3.2、凈空變形量測斷面的間距應(yīng)根據(jù)圍巖級別、隧道斷面尺寸、埋置深度等確定，其間距按表1采用。拱頂下沉量測與凈空水平收斂量測應(yīng)在同一

4、斷面內(nèi)進(jìn)行，并用相同的量測頻率，應(yīng)從表2根據(jù)變形速度和距開挖工作面距離較高的一個量測頻率。拱頂下沉及周邊收斂量測間距表拱頂下沉及周邊收斂量測頻率表表 表圍巖級別量測斷面間距(m)51010303050位移速度(mm/d)量測斷面間距開挖面距離(m)量測頻率5(01)B2次/d15(12)B1次/d0.51(25)B1次/23d0.55B1次/7d 注：-隧道最大開挖寬度3.3、地表下沉量測應(yīng)根據(jù)隧道埋置深度、地質(zhì)條件、地表有無建筑物、所采用的開挖方式等因素確定是否進(jìn)行。地表下沉量測的測點應(yīng)與凈空水平收斂及拱頂下沉量測的測點布置在同一斷面內(nèi)，沿隧道中線，地表下沉量測斷面的間距可按表3采用。 地表

5、下沉量測斷面間距表表3 隧道深度H量測斷面間距(m)2BH02.5B2050 BH02B1020H0B10注：H0隧道埋深；B隧道最大開挖寬度3.4、需要進(jìn)行橫斷面方向地表下沉量測時，其測點間距應(yīng)采取25米，在同一量測斷面內(nèi)應(yīng)取711個測點。地表下沉的量測頻率應(yīng)和拱頂下沉及凈空水平收斂的量測頻率相同。地表下沉量測應(yīng)在開挖工作面前方H0+B(隧道埋置深度+隧道最大開挖寬度)處開始，直至襯砌結(jié)構(gòu)封閉，下沉基本停止時為止。4、測點設(shè)置要求及測設(shè)工具周邊位移量測以水平相對凈空變化值的量測為主，水平凈空變化量測線的布置應(yīng)根據(jù)施工方法、地質(zhì)條件、量測斷面所在位置、隧道埋置深度等條件確定。拱頂下沉量測斷面的

6、位置在每一斷面宜布置13個點。若地質(zhì)條件復(fù)雜，下沉量大或偏壓明顯時，應(yīng)同時量測拱腰下沉及基底隆起量。測點的安裝應(yīng)能保證在開挖后12小時 (最遲不超過24小時)內(nèi)和在下一循環(huán)開挖前測到初次讀數(shù)?？拥乐苓吺諗坑嬁蛇x鉸彈簧式或重錘式，拱頂下沉量測采用水平儀、水準(zhǔn)儀和掛鉤鋼尺等，有條件時可采用激光隧道斷面監(jiān)測儀進(jìn)行量測。變形量測可采用單點或多點式錨頭和傳力桿，配以機(jī)械式百分表或點測位移計。不同工法測點布設(shè)參見示意圖。5、量測方法及數(shù)據(jù)處理5.1、水平收斂量測5.1.1、量測方法水平相對凈空變化的量測首先要求將預(yù)埋件按要求的時間及方法埋設(shè)，然后進(jìn)行儀器的安裝(如下圖所示)。當(dāng)儀器安裝完成后，利用彈簧秤、

7、鋼絲繩、滑管給鋼尺施加固定的水平張力(彈簧秤拉力90N)，并在百分表讀得初始數(shù)值X0；因第一次量測的初始讀數(shù)是關(guān)鍵性讀數(shù)，應(yīng)反復(fù)測讀；當(dāng)連續(xù)量測3次的誤差R0.18mm(R值根據(jù)收斂計不同而異)時才能繼續(xù)爆破掘進(jìn)作業(yè)。用同樣方法可讀得間隔時間t后的t時刻的Xi值，則t時刻的周邊收斂值Ut即為百分表兩次讀數(shù)差：Ut=L0-Lt+Xtl-Xto 式中：L0初讀數(shù)時所用尺孔刻度值； Ltt時刻時所用尺孔刻度值；Xtlt時刻時經(jīng)溫度修正后的百分表讀數(shù)值， Xtl= Xt+tXto初讀數(shù)時經(jīng)溫度修正后的百分表讀數(shù)值， Xt0= X0+t0Xtt時刻量測時百分表讀數(shù)值；X0初始時刻百分表讀數(shù)值；溫度修正值

8、， t=(T0-T)L鋼尺線膨脹系數(shù)；T0鑒定鋼尺的標(biāo)準(zhǔn)溫度，T0=20；T每次測量時的平均氣溫；L鋼尺長度。5.1.2、數(shù)據(jù)處理每次測量時要做好詳細(xì)的量測記錄，記錄內(nèi)容包括日期、時間、里程編號、環(huán)境溫度、量測數(shù)據(jù)等，并及時根據(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)繪制時態(tài)曲線和空間關(guān)系曲線。當(dāng)位移時間曲線趨于平緩時，及時進(jìn)行量測數(shù)據(jù)的回歸分析，以推求最終位移和掌握位移變化的規(guī)律。目前，常采用的回歸函數(shù)有：對數(shù)函數(shù) U=A+Bln(t+1) U=Aln()指數(shù)函數(shù) U=Ae-B/t U=A(e-Bt0-e-BT)雙曲函數(shù) U=A 式中：U變形值(mm)； A、B回歸系數(shù)； t量測時間(d)； t0測點初讀數(shù)時距開挖時的

9、時間(d)； T量測時距開挖時的時間(d)。5.2、拱頂下沉量測5.2.1、拱頂下沉量測方法拱頂下沉量測采用水準(zhǔn)測量法進(jìn)行，后視點可設(shè)在穩(wěn)定襯砌上，用水平儀進(jìn)行觀測(如下圖所示)。將拱頂初始相對高差與t時刻相對高差相減變得拱頂下沉量，即：Ut=(Q0+P0)-(Q+P)=(Q0-Q)+(P0-P)。若Ut為正值，則表示拱頂下沉；若Ut為負(fù)值，則表示拱頂向上位移。5.2.2、拱頂下沉量測數(shù)據(jù)的處理拱頂下沉量測數(shù)據(jù)的處理方法同水平相對凈空變化量測。5.3、量測數(shù)據(jù)的處理與應(yīng)用5.3.1根據(jù)現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)繪制水平相對凈空變化、拱頂下沉?xí)r態(tài)曲線，凈空水平收斂、拱頂下沉與距開挖工作面的關(guān)系圖等。5.3.2

10、根據(jù)量測結(jié)果及客運(yùn)專線鐵路隧道施工技術(shù)指南的規(guī)定可根據(jù)表4中變形管理等級指導(dǎo)施工。表4變形管理等級管理等級管理位移施工狀態(tài)UU1B/2B/3正常施工U1B/2B/3U2U1B/2B/3加強(qiáng)監(jiān)測U2U1B/2B/3采取相應(yīng)工程措施并加強(qiáng)監(jiān)測位移控制基準(zhǔn)(U1B/U2B取值) 表5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：U0極限相對位移值(結(jié)構(gòu)允許相對位移，見下表)，U實測位移值 B隧道最大開挖寬度 結(jié)構(gòu)允許相對位移表(%) 埋深圍巖級別<50m50300m300m500m拱腳水平相對靜空變化值0.290.720.582.882.

11、594.320.140.430.291.151.001.73拱腳水平相對靜空變化值0.120.230.201.581.152.020.090.140.060.120.431.15注：硬巖取下限，軟巖取上限。拱腳水平相對凈空變化指兩側(cè)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。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值乘以1.21.3后采用。5.3.3、根據(jù)位移變化速度判別：1)、凈空變化速度持續(xù)大于5.0mm/d時，圍巖處于急刷變形狀態(tài)，應(yīng)加強(qiáng)初期支護(hù)系統(tǒng)。2)、凈空變化速度小于0.2mm/d，圍巖達(dá)到基本穩(wěn)定。3)、在淺埋地段以及

12、膨脹性和擠壓性圍巖等情況下，應(yīng)采用其它指標(biāo)判別。5.3.4、根據(jù)位移時態(tài)曲線的形態(tài)來判別：1)、當(dāng)圍巖位移速率不斷下降時(du2/d2t<0)，圍巖趨于穩(wěn)定狀態(tài)；2)、當(dāng)圍巖位移速率保持不變時(du2/d2t=0)，圍巖不穩(wěn)定，應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)；3)、當(dāng)圍巖位移速率不斷上升時(du2/d2t0)，圍巖進(jìn)入危險狀態(tài)，必須立即停止掘進(jìn)，加強(qiáng)支護(hù)。6、量測數(shù)據(jù)整理、分析與反饋的要求6.1、每次量測后應(yīng)及時對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并繪制量測數(shù)據(jù)時態(tài)曲線和距開挖面關(guān)系圖，以尋求數(shù)據(jù)之間的規(guī)律，通過數(shù)據(jù)反饋信息了解隧道變形規(guī)律；6.2、對初期的時態(tài)曲線進(jìn)行回歸分析，對數(shù)據(jù)最終位移、變形速率的變化、時空變化等進(jìn)

13、行預(yù)測預(yù)報； 6.3、數(shù)據(jù)異常時，應(yīng)根據(jù)具體情況及時采取加厚噴層、加密或加長錨桿、增加鋼架等加固措施。 測點布設(shè)示意圖7、監(jiān)控量測規(guī)范要求 7.1、監(jiān)控量測工作必須緊接開挖、支護(hù)作業(yè)，按設(shè)計要求進(jìn)行布點和監(jiān)測，并根據(jù)現(xiàn)場情況及時進(jìn)行調(diào)整或增加量測的項目和內(nèi)容。量測數(shù)據(jù)應(yīng)及時分析處理，并將結(jié)果反饋到施工過程中。7.2、隧道施工過程中應(yīng)進(jìn)行洞內(nèi)、外觀察，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 。7.3、開挖工作面觀察應(yīng)在每次開挖后進(jìn)行。觀察中發(fā)現(xiàn)圍巖條件惡化時，應(yīng)立即采取相應(yīng)處理措施；觀察后應(yīng)及時繪制開挖工作面的地質(zhì)描述圖、填寫開挖工作面地質(zhì)狀態(tài)記錄表和施工階段圍巖級別判定卡。7.4、

14、對已施工地段的觀察每天應(yīng)至少觀察一次，主要觀察噴射混凝土、錨桿和鋼架等的工作狀態(tài)。7.5洞外觀察重點應(yīng)在洞口段和洞身埋置深度較淺地段，其觀察內(nèi)容應(yīng)包括地表開裂、地表沉陷、邊坡及仰坡穩(wěn)定狀態(tài)、地表水滲透情況等。7.6凈空變化、拱頂下沉量測宜在36h內(nèi)完成，其它量測應(yīng)在每次開挖后12h內(nèi)取得起始讀數(shù)，最遲不大于24h，且在下一循環(huán)開挖前必須完成。7.7、測點應(yīng)牢固可靠、易于識別，并注意保護(hù)、嚴(yán)防爆破損壞。7.8、 拱頂下沉和地表下沉量測基點應(yīng)在洞內(nèi)、外水準(zhǔn)基點建立聯(lián)系。7.9、凈空變化、拱頂下沉和地表下沉(淺埋地段)等必測項目應(yīng)設(shè)置在同一斷面，其量測斷面間距及測點數(shù)量應(yīng)根據(jù)圍巖級別、隧道埋深、開挖

15、方法等按規(guī)定進(jìn)行。8監(jiān)控量測儀器及量測作業(yè)要求8.1量測儀器隧道監(jiān)控量測的項目應(yīng)根據(jù)工程特點、規(guī)模大小和設(shè)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，量測項目、方法及精度要求如下表：監(jiān)控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1洞內(nèi)、外觀察現(xiàn)場觀察、地質(zhì)羅盤、數(shù)碼相機(jī)2襯砌前凈空變化隧道凈空變化測定儀(收斂計、隧道激光斷面儀、全站儀)0.1mm全站儀采用非接觸觀測法一般進(jìn)行水平收斂量測3拱頂下沉水準(zhǔn)測量的方法，水準(zhǔn)儀、鋼尺0.51mm4地表下沉水準(zhǔn)測量的方法，水準(zhǔn)儀、塔尺0.51mm淺埋隧道必測(H02b)5二次襯砌后凈空變化隧道凈空變化測定儀(收斂計)0.01mm6沉降

16、縫兩側(cè)底板不均勻沉降三等水準(zhǔn)測量1mm沉降縫兩側(cè)底板(或仰拱填充層面)沉降7洞口段與路基過渡段不均勻沉降觀測三等水準(zhǔn)測量1mm洞口底板(或仰拱填充層面)與洞口過渡段的沉降注：1、H0隧道埋深；b隧道最大開挖寬度。 2、必測項目在采用噴錨構(gòu)筑法施工時必須進(jìn)行監(jiān)控量測選測項目序號監(jiān)測項目測試方法和儀表測試精度1圍巖與初期支護(hù)接觸壓力壓力盒0.5%F.S.2噴混凝土應(yīng)變混凝土應(yīng)變計±0.1%F.S3鋼架應(yīng)力鋼筋計、應(yīng)變計拉伸0.5%F.S. 壓縮1.0%F.S.4初期支護(hù)與二次襯砌接觸壓力壓力盒0.5%F.S.5二次襯砌內(nèi)應(yīng)力混凝土應(yīng)變計、鋼筋計±0.1%F.S6圍巖內(nèi)部位移多點

17、位移計0.1mm7隧底隆起水準(zhǔn)儀、銦鋼尺或全站儀0.51mm8爆破振動速度振動傳感器、記錄儀1mm/s注：1、H0隧道埋深；b隧道最大開挖寬度。 2、選測項目應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、地質(zhì)條件、隧道埋深、開挖方法及其它特殊要求，有選擇地進(jìn)行3、F.S儀器滿量程8.2量測作業(yè)要點8.2.1、高效的組織是完成量測作業(yè)的前提條件，必須在組織建設(shè)上、組織人員搭配上根據(jù)工作目標(biāo)建設(shè)好作業(yè)團(tuán)隊。8.2.2、本標(biāo)段隧道由于開挖跨度、開挖斷面加大后，相應(yīng)的變形規(guī)律、變形特點可以借鑒的經(jīng)驗不多，因此必須認(rèn)真進(jìn)行量測，并通過綜合分析掌握大跨度隧道的變形規(guī)律。8.2.3、軟巖中由于隧道斷面加大后開挖跨度較大，因此圍巖變形規(guī)律

18、、特點、變形管理等級等必須通過具體量測數(shù)據(jù)分析并結(jié)合有關(guān)設(shè)計、規(guī)范及以往施工經(jīng)驗來總結(jié)、提煉出適用于指導(dǎo)該隧道施工的有關(guān)控制參數(shù)，才能保證量測有效指導(dǎo)施工生產(chǎn)。8.2.4、由于大斷面軟巖隧道必然采用分部開挖，因此量測的布點、數(shù)據(jù)分析等都應(yīng)根據(jù)開挖方法來綜合處理。8.2.5、數(shù)據(jù)分析中，需采用數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)分析結(jié)合現(xiàn)場初期支護(hù)變形情況等進(jìn)行相互驗證、綜合判定，從而提高分析的準(zhǔn)確、可靠性。9、量測的管理及人員配備9.1、量測的管理本標(biāo)段各項目部成立監(jiān)控量測小組負(fù)責(zé)管段內(nèi)隧道的監(jiān)控量測工作?，F(xiàn)場測點的埋設(shè)和保護(hù)工作由各隧道所屬的施工隊負(fù)責(zé)。量測工作由監(jiān)控量測組長負(fù)責(zé)，各隧道技術(shù)人員配合。每次量測結(jié)果要記錄詳細(xì)，并及時將量測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，以及時指導(dǎo)施工生產(chǎn)。9.2、量測人員