监控量测施工方案

厦深铁路（广东段）XSGZQ-12标红棉隧道监控量测施工方案编制：复核：批准：中铁二十五局集团有限公司厦深铁路惠深段XSGZQ-12标工程指挥部二○一一年三月红棉隧道监控量测施工方案1.工程概况红棉隧道为新建厦深铁路12标重点控制性工程，位于广东省深圳市龙岗区横岗镇境内，隧道全长1410m，进出口里程为：DK490+810～DK492+220。该隧道地貌单元属剥蚀丘陵区，自然坡度20°～40°，植被较发育，岩层主要由砂岩、页岩、白垩系岩、填筑土，洞身位于全风化层中，较为破碎，隧道洞身全部处于Ⅴ级围岩，且埋深浅，下穿构造物复杂，为铁道部一级高风险隧道。2．作业准备2.1内业技术准备作业指导书编制后，应在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。制定施工安全保证措施，提出应急预案。对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。2.2外业技术准备施工作业层中所涉及的各种外部技术数据收集。修建生活房屋，配齐生活、办公设施，满足主要管理、技术人员进场生活、办公需要。3．技术要求3.1操作人员要熟练掌握收敛仪、水准仪的使用。3.2操作人员要熟练对测量数据进行分析，得出结论，及时指导现场施工。4．施工程序与工艺流程4.1施工程序施工程序为：埋设监控量测点→进行量测并记录数据→对数据进行分析→指导施工监控量测流程图地质超前探测预报拱顶下沉和净空收敛按设计频率量测数据整理和回归分析变形曲线出现反常采取措施围岩变形趋于稳定施作二次衬砌开挖开挖面岩性的判定初期支护支护状态观察埋入观测元件初读数5、监控量测量测的项目、方法及工具5.1监控量测布点5.1.1Ⅲ级围岩开挖完后直接在围岩岩面打眼，埋设监控量测点；5.1.2Ⅳ级围岩无钢架地段，开挖后在围岩岩面打眼埋设监控量测点；5.1.3Ⅳ、Ⅴ级围岩有钢架地段，开挖完成后，在岩体中预埋Φ16倒三角钢筋。5.2监控量测项目5.2.1必测项目是在才喷锚构筑法修建的隧道中必须进行的监控量测的项目。它包括：⑴洞内外观察；⑵水平相对净空变化值的量测；⑶拱顶下沉量测。5.2.2选测项目是根据围岩性质、隧道埋置深度、开挖方式等条件自行确定的监控量测项目，作为必测项目的验证和补充。它包括：⑴地表下沉量测；⑵围岩内部变形量测；⑶锚杆轴力量测；⑷围岩压力量测；⑸支护、衬砌应力量测；⑹钢架内力及所承受的荷载量测；现阶段洞内外观察、净空水平收敛量测和拱顶下沉量测、洞口段与浅埋段地表下沉量测为现场施工中必测项目。监控量测必测项目表序号监测项目测试方法和仪表测试精度备注1洞内、外观察现场观察、地质罗盘，数码相机/2净空变化隧道净空变化测定仪（收敛仪）、全站仪0.01mm3拱顶下沉水准测量的方法，水准仪、铟钢尺1mm4地表下沉水准测量的方法，水准仪、塔尺1mm浅埋段5.3监控量测方法现场监控量测应根据已批准的监控量测实施细则进行测点埋设、日常量测和数据处理，及时反馈信息，并根据地质条件的变化和施工异常情况，及时调整监控量测计划。5.3.1洞内外观察⑴洞内观察包括开挖工作面观察和已施工段观察：开挖工作面观察应在每次开挖后进行，内容包括围岩岩性、岩质、断层破碎带、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、有无剥落掉块现象、有无渗漏水、工作面稳定状态、围岩变形等；观察后应及时绘制开挖工作面地质素描及数码成像图，填写工作面地质状态记录表及围岩级别判定卡。⑵对已施工段观察每天至少一次，应记录初期支护状态，包括喷层是否产生裂缝、剥离和剪切破坏、钢架是否变形及二次衬砌效果等。⑶洞外观察重点在洞口段和洞身浅埋段，记录地表沉陷、开裂、变形、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等，同时还应对地面建（构）筑物进行观察。⑷在观察过程中如发现地质条件恶化，初期支护发生异常现象，应及时通知施工负责人采取应急措施，并派专人进行不断观测。5.3.2拱顶下沉、周边位移及收敛量测原则上将拱顶下沉及周边收敛位移量测布置在同一断面。必测项目量测断面间距和每断面测点数量围岩级别断面间距（m）每断面测点数量净空变化拱顶下沉Ⅴ51～2条基线1～3点Ⅳ101条基线1点Ⅲ201条基线1点拱顶下沉量测测点布置在拱顶,使用仪器：精密水平仪，铟钢塔尺。净空量测以量测初期支护上各点的相对位移为目的，采用收敛仪通过水平或斜向收敛量测，量测隧道净空相对位移。净空量测在隧道最大跨处及以上3m处，左右两侧对称布置4个测点。净空变化、拱顶下沉量测在每次开挖12h内取得初读数，最迟不得大于24h，且在下一循环开挖前必须完成。拱顶下沉及水平收敛变形量测点布置图（见下图）台阶法测点布置示意图全断面法测点布置示意图约4.0m内轨顶面约1.6m约1.6m内轨顶面5.3.3浅埋地段地表沉降量测洞口段开挖前，在洞顶浅埋地段纵向沿隧道走向埋设混凝土桩及水平基准点，其断面布置与洞内拱顶下沉、净空水平收敛断面布置一致，每个地表下沉量测断面上测点横向间距为2～5m。横向布点埋设砼桩（见下图），横断面点应充分结合实地地形。隧道开挖时及时根据量测数据绘制地表下沉位移－时间的关系曲线，绘制地表下沉位移值－距开挖面距离的关系曲线，地表沉降量测用精密水准仪观测。注：H0为隧道埋置深度，B为隧道开挖宽度6、量测频率、量测断面间距、位移管理、数据处理及应用6.1量测频率、量测断面间距、位移控制基准详见下表地表沉降横向测点布置示意图45°H0基准点B45°H0基准点B45°H0基准点B45°H基准点B2～5m量测范围拱顶下沉及周边收敛量测频率表序号变形速度（mm/d）量测断面距开挖面距离（m）量测频率1≥5（0～1）B2次/天21～5（1～2）B1次/天30.5～1（2～5）B1次/2～3天40.2～0.5/1次/3天5＜0.2＞5B1次/7天说明B表示隧道开挖宽度地表下沉量测断面间距表序号埋置深度H量测断面间距（m）12B＜H＜2.5B20～502B＜H≤2B10～203H≤B5～10注地表无建筑物时取表中上限值，B表示隧道开挖宽度位移控制基准序号距开挖面1B（U1B）距开挖面2B（U1B）距开挖面较远165﹪90﹪U。100﹪U。注B为隧道开挖宽度，U。为极限相对位移值6.2量测数据的处理与应用6.2.1根据现场量测数据绘制水平相对净空变化,拱顶下沉时态曲线,拱项下沉时态曲线,净空水平收敛、拱顶下沉收敛、拱顶下沉与距开挖工作面的关系图等。6.2.2根据量测结果及《铁道隧道喷锚构筑法技术规范》的规定可根据下表中变形管理等级措导施工。变形管理等级管理等级管理位移施工状态ⅢUo﹤Un/3可正常施工ⅡUn/3≤Uo≤2Un/3应加强支护ⅠUo﹥2Un/3考虑采取特殊措施注:Uo—实测位移值;Un—允许位移值6.2.3根据位移变化速度判别净空变化速度持续大于5.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护。水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d，拱顶下沉速度小于0.15mm/d，围岩基本达到稳定。在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用监控量测分析判别。6.2.4根据位移时态曲线的形态来判别当围岩位移速率不断下降时（du2/d2t＜0），围岩趋于稳定状态；当围岩位移速率保持不变时（du2/d2t=0），围岩不稳定，应加强支护；当围岩位移速率不断上升时（du2/d2t＞0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。围岩稳定性判别是一项很复杂的也是非常重要的工作，必须结合具体工程情况采用上述几种判别准则进行综合评判。在取得监测数据后，及时由专业监测人员整理分析监测数据。结合围岩、支护受力及变形情况，进行分析判断，将实测值与允许值进行比较，及时绘制各种变形或应力～时间关系曲线，预测变形发展趋向及围岩和隧道结构的安全状况，并将结果反馈给设计、监理，从而实现动态设计、动态施工。目前，回归分析是量测数据数学处理的主要方法，通过对量测数据回归分析预测最终位移值和各阶段的位移速率。具体方法如下：(1)将量测记录及时输入计算机系统，根据记录绘制纵横断面地表下沉曲线和洞内各测点的位移u-时间t的关系曲线，见下图4。位移u-时间t的关系曲线图(2)若位移-时间关系曲线如上图中b所示出现反常，表明围岩和支护已呈不稳定状态，加强支护，必要时暂停开挖并进行施工处理。(3)当位移-时间关系曲线如上图中a所示趋于平缓时，进行数据处理或回归分析，从而推算最终位移值和掌握位移变化规律。u(mm)u(mm)t(d)t(d)正常曲线反常曲线ab(4)各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定后，进行二次衬砌的施作。7、劳动组织7.1劳动力组织方式：采用架子队组织模式。7.2施工人员应结合试验段确定的施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置。每个作业工点人员配备表负责人1人技术主管1人测量工3人8、设备机具配置主要测量设备配置表编号名称测试精度主要特点1JSS30A型数显收敛仪0.01mm可靠、方便、精度高2DS3200水准仪1mm可靠、方便、稳定350米钢卷尺1mm可靠、方便、稳定9、监控量测质量及安全保证措施9.1质量保证措施9.1.1将监测管理及监测实施计划纳入施工生产计划中，作为一个重要的施工工序来抓，并保证监测有确定的时间和空间。各施工单位应由工程技术管理中心组成专门监测小组，具体负责各项监测工作。9.1.2制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施工进度控制计划。9.1.3施工监测紧密结合施工步骤，监控每一施工步骤对周围环境、围岩、支护结构、变形的影响，据此优化施工方案。9.1.4积极配合监理、设计单位做好对监测工作的检查、监督和指导，及时向监理、设计单位报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录，工程完成后，根据监测资料整理出标段的监测分析总报告纳入竣工资料中。9.1.5量测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。量测仪器专人使用、专业机构保养、专业机构检校。量测设备、元器件等在使用前均经过检校，合格后方可使用。9.1.6测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作，及时进行资料整理及信息反馈。9.2安全监测预报采用地质超前和工程类比相结合的方法，对各项数据资料进行综合对比分析，从而对工程的不同位置的稳定性进行分区分类，如分为稳定、基本稳定、暂时稳定、不稳定、危险等。9.3安全监测反馈9.3.1反馈优化设计根据观察和监控量测结果，调整修改支护参数，使之符合工程实际。9.3.2反馈指导施工⑴在安全预警和安全警戒阶段，根据监控量测数据和观察资料，对施工项目、支护参数及工序进行调整修改。⑵正常监控阶段对施工设计方案进行优化调整，减少支护，提高工效，简化施工工艺和施工方法，变更简化支护参数等。⑶地表及周围（构）建筑物的安全监控及防护措施反馈，确保地表（构）建筑物安全。