铁路隧道监控量测方案

0改建铁路南平至龙岩线扩能改造工程4标段DK95+078～DK115+941隧道围岩监控量测方案中铁十六局集团第五工程有限公司南龙铁路NLZQ-4标项目经理部二〇一四年三月1隧道监控量测方案一、概述南龙铁路NLZQ-4标中铁十六局五公司段，起点位于三明市三元区莘口镇，终点位于永安市上坪乡合群村，起讫里程为DK95+087.12~DK115+941，施工长度20.85km。其中本分部隧道工程18.21km，共10座，占管段长度的87.3%。隧道工点分别是竹洲隧道（1237m）、莘口隧道（116m）、下城一号隧道（511m）、下城二号隧道（466m）、柳城隧道（3596m）、黄岗隧道（4149m）、枣岭隧道（2249m）、龙大隧道（452m）、双溪峰隧道（3335m）、廖坑隧道（2102m）。二、技术依据1．《铁路隧道监控量测技术规程》TB10121-20072．南龙隧参01（Y）-403．《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897-20064．《国家三、四等水准测量规范》GB/T12898-20065．《铁路工程测量规范》TB10101-20096．《铁路工程地质勘察规范》（TB10012-2007J124-2007）三、监控量测目的1．掌握围岩和支护动态，进行日常施工管理；2．验证支护结构效果，确认支护参数和施工方法；3．确保隧道工程的安全性、经济性和结构的长期稳定性，确定二次衬砌施做时间；24．将监控量测结果反馈于设计及施工中；5．积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据；四、监控量测体系1．管理机构设置及职责项目总工牵头负责成立监控量测小组，负责本管段内监控量测的全面工作，测量主管负责抓好日常管理和监测工作，并及时将信息反馈施工现场。若存在异常及时报告给分部、局指等相关部门和领导。各架子队管理人员要全力配合监控量测工作，尤其是测点制作、埋点、观测、保护、恢复等工作务必配合完成。2．人员分配及仪器使用监控量测由项目部测量主管负责管理及分配测量工作，每个架子队成立测量小组负责点的埋设、保护及数据的收集工作；仪器均使用不低于2”级全站仪，并鉴定合格在有效期内；仪器由专人保管，并不定期的检校，减少仪器误差，保证测量精度。具体分配见下表：人员及仪器分配表架子队测量队长数据收集与整理工作人员分管隧道仪器型号仪器精度五刘平赵一飞竹洲隧道徕卡TS15A1”莘口隧道下城一号隧道罗平下城二号隧道邹小波柳城隧道进口六余东海陈秀斌胡泽释柳城隧道出口徕卡4022”姚磊黄岗隧道进口七蒋新龙秦金祥宁子云黄岗隧道出口徕纳得352N2”张子雄枣岭隧道进口3八谭明辉陈航郑宣枣岭隧道出口徕纳得352N2”石教志龙大隧道夏波双溪峰隧道进口九徐冰徐亮沈凡凡双溪峰隧道出口索佳SET230RK2”张林廖坑隧道五、隧道监控量测内容隧道监控测量主要包括四个方面内容1．洞内外观察；2．地表沉降量测；3．拱顶下沉量测；4．水平相对净空变化值的量测；6.1洞内外观擦观察工作面状态、围岩变形、围岩风化变质情况、节理裂隙、断层分布和形态、地下水情况以及喷射混凝土的效果。观察后应绘制开挖工作面略图（地质素描），填写工作面状态记录表及围岩类别判定卡。对已施工区段的观察也应每天至少进行一次，观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状况。洞外观察包括对洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定以及地表水渗透等的观察。6.1.1超前地质预报隧道超前地质预报为不良地质和地层岩性的预测预报，采用超前钻孔和地质素描相结合的方式进行预报。主要包括地层岩性预测预报，特别是对软弱夹层、破碎地层、煤气层及特殊岩土的预测预报；地质构造预测预报，特别是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况的预测预报；不良地质预测预报，特别是对岩溶管道及富水断层、富水褶皱轴、富水地层中的裂隙水等发育情况的预测预报。46.1.1.1超前钻孔a断层、节理密集带或其他破碎富水地层每循环只钻一个孔；煤层瓦斯预报超前钻孔或富水岩溶发育区每循环钻孔5～6个。b采用连续钻孔探测，每循环钻孔深度50m，前后两循环钻孔搭接长度不得小于5m。富水岩溶发育区钻孔探测终孔于隧道开挖轮廓线以外不得小于5m。c钻孔孔径为φ89mm。衬砌断面中线50m5、6号探孔1、3、4号探孔2号探孔正洞超前探孔布置示意图6.1.2地质素描a主要描述工作面立面围岩状况，应使用同一表格，并同一编号。b洞身地质素描是对隧道拱顶、左右边墙进行的地质素描，直观反映隧道周围地层的岩性及不良地质的发育规模、在空间上对隧道的影响程度等，通过隧道地质素描图形式表示。c地质素描随隧道开挖及时进行，对地层岩性变化点、构造部位、岩溶发育带附近等复杂、重点地段每开挖循环进行一次地质素描，其他一般地段不超过510m及地质特殊变化地段进行一次地质素描。d隧道地质素描必须现场绘制草图，素描的原始记录、图、表必须当天整理完成。隧道内不良地质体的前兆序号不良地质体类型不良地质前兆标志的主要内容1大型溶洞体或暗河①裂隙、溶隙间出现较多铁锈或黏土；②岩层明显湿化、软化，或出现淋水现象；③小溶洞出现的频率增加，且多有水流、河沙或水流痕迹；④钻孔中的涌水量剧增，且夹有泥沙或小砾石；⑤有哗哗的流水声；⑥钻孔中有凉风冒出。2断层破碎带①节理组数积聚增加；②岩层牵引褶曲的出现；③岩层强度明显降低；④压碎岩、破碎岩、断层角砾岩等现象出现；⑤临近富水断层前断层下盘泥岩、页岩等隔水岩层明显湿化、软化或出现淋水和其他涌水现象。3大规模塌方①拱顶岩石开裂，裂隙旁有岩粉喷出或洞内无故尘土飞扬；②初期支护开裂掉块、支撑钢架变形或发生声响；③拱部岩石掉块或裂缝逐渐扩大；④干燥围岩突然涌水。4煤与瓦斯突出①开挖工作面地层压力增大，鼓壁，深部岩层或煤层的破裂声明显、响煤炮、掉渣、支护严重变形；②瓦斯浓度突然增大或忽高忽低，工作面温度降低，闷人，有异味等；③煤层结构变化明显，层理紊乱，由硬变软，厚度与倾角发生变化，煤由湿变干，光泽暗淡，煤层顶、底板出现断裂、波状起伏等；④钻孔时有顶钻、夹钻、顶水、喷孔等动力现象；⑤工作面发生瓦斯强涌出的嘶嘶声，同时带有粉尘；⑥工作面有移动感。隧道地质素描的主要内容序号项目描述的主要内容一工程地质类1地层岩性地层时代、岩性、层间结合程度、风化程度等。2地质构造褶皱、断层、节理裂隙特征、岩层产状等；断层的位置、产状、性质、破碎带的宽度、物质成分、含水情况以及与隧道的关系；节理裂隙的组数、产状、间距、充填物、延伸长度、张开度及节理面特征、力学性质。3岩溶岩溶规模、形态、位置、所属地层和构造部位，充填物成分、状态，以及岩溶展布的空间关系。4特殊地层煤层、沥青层、含膏盐层、膨胀岩和含黄铁矿层等单独描述。5人为坑洞影响范围内各种坑道和洞穴的分布位置及其与隧道的空间关系。6地应力包括高地应力显示性标志及其发生部位，如岩爆、软弱夹层挤出、探孔饼状岩芯等现象。67塌方记录塌方部位、方式与规模及其随时间变化的特征，并分析产生塌方的地质原因及其对继续掘进的影响。8有害气体天然气等有害气体、放射性危害源存在的情况。二水文地质①地下水的分布、出露形态及围岩的透水性、水量、水压、水温、颜色、泥沙含量测定，以及地下水活动对围岩稳定性的影响，必要时进行长期观察，地下水的出露分为渗水、滴水、滴水成线、股水（涌水）、暗河；②水质分析，判定地下水水结构的腐蚀性；③出水点和地层岩性、地质构造、岩溶、暗河等的关系分析；④必要时进行地表相关气象、水文观测，判断洞内涌水与地表径流、降雨的关系。三围岩稳定性特征及支护情况记录不同工程地质、水文地质条件下隧道围岩稳定性、支护方式以及初期支护后的变形情况。发生围岩失稳或变形较大的地段，详细分析、描述围岩失稳或变形发生的原因、过长、结果。四围岩分级按照《铁路工程地质勘察规范》划分。五影像隧道内重要的和具有代表性的地质现象进行摄影或录像。6.1.3施工程序与工艺流程6.1.3.1施工程序施工准备→架立钻机→钻孔→记录6.1.3.2工艺流程6.1.4施工要求6.1.4.1施工准备a施工前先确定超前钻孔里程和位置。b设备就位。6.1.4.2施工工艺a超前地质预报b钻孔前按钻孔位置准备放线，将开孔孔位用红油漆标注在开挖工作面。7c孔位布好后，设备就位，接通各动力电源和供风、供水管路。d对正孔位，固定钻机。将钻杆对准开挖工作面上的孔位，调整钻机方位，将钻机固定牢固。e开孔、安装孔口管。6.1.4.3地质素描a地质素描随隧道开挖及时进行，对地层岩性变化点、构造部位、岩溶发育带附近等复杂、重点地段每开挖循环进行一次地质素描，其他一般地段不超过10m及地质特殊变化地段进行一次地质素描。b地质素描应包括工程地质（底层构造、地质构造、熔岩、特殊底层、人为坑洞、地应力、塌方有害气体等）、水文地质、围岩稳定性特征及支护情况、围岩分级、影像等。6.1隧道地表沉降浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布设。地表测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。一般条件下，地表沉降测点纵断面间距按下表要求布置。地表沉降测点纵向间距表隧道埋深H(m)量测断面间距(m)2.5B＞H2B20BH≤2B10H≤B5注：无地表建筑物时取表内上限值；H表示隧道埋深、B表示隧道开挖宽度。地表沉降测点横向间距为2米，在隧道中线附近测点应适当加密，隧道中线两侧测量范围不应小于H+B，地表有控制性建筑物时，测量范围应适当加宽。8其测点布置如下图所示。浅埋隧道地表量测测点布置示意图6.2隧道内监控量测隧道内监控量测包括水平净空变化值量测和拱顶下沉测量，在同一断面内进行。其测量断面的间距应根据围岩级别、隧道断而尺寸、埋置深度等确定（具体见下表）。量测频率（具体见下表）根据变形速度和距开挖而距离较高的一个频率选取。当围岩达到基本稳定后，在以1次/7d的量测频率量测2～3周后可结束量测；若位移长期没有收敛趋势，应当适当延长量测时间，直到位移速率小于0.2mm/d时方可结束量测。拱顶下沉及周边收敛量测间距表围岩级别断面间距(m)每断面测点数量水平收敛量测拱顶下沉量测Ⅴ5三条基线一点Ⅳ10二条基线一点Ⅲ30一条基线一点Ⅱ50一条基线一点测点的埋设根据开挖方式、地质条件、量测断面所在位置及隧道埋深等条件9综合确定。若地质条件复杂，下沉量大或偏压明显时应同时测量拱腰下沉及基底隆起量。测点应安装在距开挖工作面1～2m以内，且在开挖后12小时（最迟不超过24小时）内完成，并在下一循环开挖前测取初次读数。测点主要布设方式如下：拱顶下沉量测和净空变化量测的测线布置图备注：（a）全断面法拱顶测点和测线示例；（b）台阶法拱顶测点和测线示例；（c）CD和CRD法拱顶测点和测线示例；（d）双侧壁导坑法拱顶测点和测线示例；6.3监控频率净空水平收敛量测和拱顶下沉量测采用相同的量测频率。实际量测频率应从表中根据变形速度和距开挖工作面距离选择一个较高的量测频率。项目量测频率见下表。10量测频率表变形速度(mm/d)量测断面距开挖工作面距离量测频率≥5(0～1)B2次/dl～5(l～2)B1次/d0.5～1(2～5)B1次/3d＜0.5＞5B1次/7d注：B为隧道开挖宽度。6.4埋点要求采用Φ22钢筋在端部斜切45°，开挖支护后钻孔埋设。测点钢筋应入岩20cm、外露5cm，并在钢筋斜切面贴2cm×2cm的反光片，见下图。挂上量测标识牌（长30cm×宽25cm），注明里程、围岩级别、埋设日期、负责人、示意图。一、测量计划施工管段内隧道18.21km/10座，按照设计资料及规范要求，应埋设拱顶沉降监测点670个，净空变化收敛测线1236条。见下表11洞内监控量测计划表隧道名称长度（m）围岩级别-测点数量备注ⅢⅣⅤ拱顶（个）测线（条）拱顶（个）测线（条）拱顶（个）测线（条）竹洲隧道123726521734918莘口隧道116————241224下城一号隧道5111020361938下城二号隧道4669185101836柳城隧道35967314625502958黄岗隧道4149641288161122枣岭隧道224920409182142龙大隧道452816363744双溪峰隧道33