隧道监控量测实施方案

新建兰新铁路(甘青段)LXS-3标项目经理部一工区隧道监控量测实施方案编制：复核：审核：2010年3月26日目录1.工程地质及水文地质特征..................................-1-2.监控量测目的............................................-1-3.监控依据................................................-2-4.监控量测组织机构及监控量测仪器的配置....................-2-4.1监控量测组织机构......................................-2-4.2监控量测仪器的配置.....................................-3-5.监测量测的内容及方法....................................-3-5.1洞内外观测............................................-4-5.2隧道洞口段、浅埋和偏压段地表沉降监测...................-4-5.3拱顶下沉及收敛量测.....................................-6-6.量测频率及控制基准......................................-9-6.1量测频率..............................................-9-6.2监控量测控制基准......................................-10-7.监控量测数据的统计分析与信息反馈.......................-12-7.1量测数据的整理、分析..................................-12-7.2建立监测管理等级基准..................................-14-7.3建立快速信息反馈渠道..................................-14-7.4监测信息反馈程序......................................-15-7.5信息反馈设计的主要内容................................-15-8.监控量测管理...........................................-16-9.安全保证措施...........................................-16-10.考核、奖罚措施........................................-16-1.工程地质及水文地质特征⑴地层岩性新建兰新铁路第二双线兰州至西宁段站前工程LXS-3标段(DK104+066～DK122+625)，线路正线总长18.559km。沿线地层有有第四系（Q）、上第三系（N）、震旦系下统（Z）等。沿线出露的侵入岩为元古代侵入岩。各种地层出露范围、规模及特征各异。⑵地质构造本区位于祁连地槽褶皱系和松（松潘）甘（甘孜）地槽褶皱系两个构造单元间的结合地带，为祁连山“中间隆起带”、拉脊山加里东地向斜褶皱带单元的一部分。地史上各期构造运动对本区均有影响，其中以加里东期和燕山期构造形迹为明显，褶皱和断裂发育。晚第三纪以来，区内新构造运动极为活跃，表现为河谷阶地上升显著，现代河流侵蚀、下切明显，湟水河两岸六级阶地发育，高差达100-150m，构成颇为典型的河谷阶地地貌。对工程而言本段线路范围内地质构造主要为震旦系的次级褶皱和节理裂隙发育，并伴随有元古代不规则的中酸性侵入体，地表未发现有明显的断裂构造。⑶地震动参数根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），结合线路工程地质条件及水文地质条件和工程实际情况，该区地震动峰值加速度0.1g（相当于地震基本烈度七度），地震动反应谱特征周期0.45S。（4）水文地质通过地质调查综合分析认为，本区的基岩裂隙水应主要以局部脉状或窝水的形式存在，该段地下水补给不畅，径流缓慢，富水性总体较贫乏。2.监控量测目的监控量测作为隧道施工的重要环节，可为评价施工方法的可行性、设计参数的合理性以及了解围岩及支护结构的受力和变形特性等提供准确及时的依据，对隧道二次衬砌的施作时间具有决定性意义，因此，它是保障隧道建设成功的关键因素。在隧道施工中，监控量测工作必不可少，必须按照《铁路隧道施工规范》TB10204-2002和《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）的有关规定进行地质素描、隧道周边位移收敛和拱顶下沉等必测项目以及其它一些选测项目的量测工作。监控量测的主要任务是确保安全、指导施工、修正设计、积累资料，可以及时提供拱顶下沉、周边收敛信息，判断设计参数的合理性，提出更加恰当的施工方法和合理的支护措施，实现隧道信息化动态施工控制，达到既能安全快速施工，又能节省工程造价的目的。通过隧道开挖目测围岩地质状况和实测的有关变位信息，为判断隧道空间的稳定性提供可靠的依据；利用量测信息的反馈修改设计、指导施工；根据量测结果，提供围岩收敛趋势情况，判断围岩的稳定性与安全性，提供施工建议，以便采取措施防患于未然；根据变位速度判断隧道围岩稳定程度，并为二次衬砌提供合理的支护时机，确保施工安全并保证工程施工质量。3.监控依据施工时按照《铁路隧道施工规范》TB10204-2002和《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）等的有关规定必须进行隧道周边位移和拱顶下沉以及其它一些必要项目的量测工作。监测执行的主要技术指标和依据是：（1）《铁路隧道施工规范》TB10204-2002（2）《铁路隧道设计规范》TB10003-2005/J449-2005、（3）《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417-2003（4）《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）（5）《工程测量规范》（GB50026-93）4.监控量测组织机构及监控量测仪器的配置4.1监控量测组织机构针对本工程监测项目的特点，成立以工区总工为第一负责人、工区技术负责人、测量主管为主要负责人的施工监测机构,每个隧道施工工作面配置2-3人组成监控量测及信息反馈小组，成员由现场技术人员、工区测量人员组成，在监测主管的组织下负责地面和地下的日常监测工作及资料整理工作。施工监测组织机构见下图1。图1施工监测机构图4.2监控量测仪器的配置根据本工程特点，每个隧道工作面配置相应数量量测仪器如表2，并通过质量检定中心检定，附有相关检定证书，符合高速铁路建设相关规范要求并能满足现场正常使用。表2监控量测仪器配置表序号名称单位数量1收敛计台22电子水准仪台14全站仪台25.监测量测的内容及方法表3监控量测项目内容、方法及仪器序号监测项目测试方法和仪器测试精度备注1洞内、外观察现场观察、数码相机、罗盘仪2地表下沉电子水准仪、全站仪1mm浅埋隧道必测（H0≤2b）对监测方案及施工措施作出决策工区总工制定监测方案，提供监测报告工区技术负责人、监测主管日常监控量测工作并处理反馈监控数据处理监测人员3拱顶下沉全站仪测量1mm用反贴片进行量测4二次衬砌前净空变化收敛计、全站仪0.1mm全站仪采用免棱镜观测法5二次衬砌后净空变化收敛计、全站仪0.1mm5.1洞内外观测5.1.1洞内观察a.开挖工作面观察应在每次开挖后进行。观察中发现围岩条件恶化时，采取相应处理措施；观察后及时绘制开挖工作面地质素描图、填写开挖工作面地质状态记录表；b.在节理、裂隙发育的镶嵌状、块状脆性硬岩地段应重视观察围岩的节理、裂隙走向及发育程度，对易引起坍塌的岩埠及时进行锚杆支护或喷射混凝土封闭；c.对已施工地段的观察每天至少应进行一次，主要观察喷射混凝土、锚杆、钢架和二次衬砌等的工作状态。5.1.2洞外观察重点在洞口段和洞身埋置深度较浅地段，其观察内容应包括地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗透情况等。5.2隧道洞口段、浅埋和偏压段地表沉降监测隧道洞口段覆盖层薄，开挖后围岩难以自稳成拱，地表易沉陷，为了确保洞口浅埋段的施工安全，按相关规定要求，进行地表沉降监测，量测频率与拱顶下沉和净空变化的量测频率相同。地表下沉的量测与洞内净空变化和拱顶下沉量测在同一断面内。布点原则为：横断面方向应在隧道中线两侧每隔2～5m布设地表下沉测点，每个断面7～11点，监测范围在隧道开挖影响范围以内，如图4所示。地表下沉量测断面间距见表5。监测仪器为：全站仪、电子水准仪、水准尺等。图4：地表沉降观测点布设示意图表5地表下沉量测断面间距埋置深度H与开挖深度量测断面间距（m）2B＜H0＜2.5B20～50B＜H0≤2B10～20H0≤B5～10注：地表无建筑物时取表中上限值，H0为隧道埋深，B表示隧道开挖宽度。使用电子水准仪观测地表沉降应该注意以下事项：(1)基准点不要选择隧道经过的山体上，要保证基准点的稳固。(2)基准的高度要选择好，可以使用水准仪一镜可以测量全部的沉降观测点，不要频繁的转站。(3)测量顺序应先读后视读数，然后依次观测各沉降点，每个点读一次数，再读后视读数（必要时应动一下水平仪的位置），如此往复3次，成果取平均值。应该将高程数据引测到基准点上，可以对隧道埋深情况进行了解。5.3拱顶下沉及收敛量测拱顶下沉及净空变位收敛量测,根据围岩类别、隧道尺寸和埋深等，沿隧道纵向在拱顶和墙中布设测点，其间距见表6，拱顶下沉、收敛量测起始读数要在3～6h内完成，其他量测应在每次开挖后12小时内且在下一循环开挖前取得起始读数。拱顶下沉及收敛量测断面间距见表6。监测仪器：全站仪，收敛计。表6拱顶下沉及周边收敛量测断面间距表围岩级别量测断面间距（m）Ⅴ5～10Ⅳ10～30Ⅲ30～50Ⅱ50～100（视具体围岩情况确定）由于我工区管段正洞隧道断面大，拱顶的高度较高，如果使用水准仪进行测量，悬挂钢尺时非常不方便，所以为有效地提高监控两侧的效率，现场实测中使用全站仪免棱镜方式测量，拱顶沉降点的布设应预埋Φ22钢筋外露支护面2cm，外露的钢筋头应打磨平整并贴上反光贴片。观测时可以自由建站，后视至少有2个高程点，采用不量取仪器高的方法。如下图所示：图7：拱顶下沉测点（反贴片）图8：使用全站仪进行拱顶下沉观测图9：使用全站仪进行拱顶下沉观测在预埋设点的断面位置，隧道开挖爆破以后,沿隧道周边的拱顶、拱腰和边墙部位分别埋设测桩。测桩埋设深度30cm，钻孔直径φ22，用速凝水泥或锚固剂固定，如果采用螺丝状测桩头则需设保护罩，采用挂钩式测桩则需避免隧道施工人员悬挂风管、电线或杂物等造成破坏或移动。采用收敛仪量测周边收敛，初始读数应在开挖后12h内读取，最迟不得超过24h而且在下一循环开挖前，必须完成初期变形值的读取。图10：收敛点的埋设形式示意图图11：收敛点埋设示意图图12：收敛仪结构示意图图13：量测人员使用收敛仪进行周边收敛量测使用收敛仪应注意如下事项：(1)仪器螺旋旋到最紧处为归零位置，由于测量人员的手劲不同，每个人使用时归零的位置都是不同的，所以经过初次归零后，不要频繁的归零，如果产生偏差后需要归零，则需要同一人来进行。(2)仪器在测量时，钢尺是处于悬空的状态，为了降低钢尺自重产生的误差，要给予钢尺足够的拉力，要特别注意的是，每次测量时钢尺使用的拉力必须是固定值，千万不可变换钢尺的拉力。(3)读数时，不要用手扶着钢尺，要使尺处于自然悬空的状态。(4)如果收敛仪在使用过程中损坏，换了新的收敛仪，不能用两台收敛仪的读数相减求收敛值，但是收敛值可以叠加。6.量测频率及控制基准6.1量测频率量测频率根据测点距开挖面的距离及位移速度分别按表14和表15确定。由位移速度决定的监控量测频率和由开挖面的距离决定的监控量测频率之中，原则上采用较高的频率值，出现异常情况或不良地质时，应增大量测频率。表14按距开挖面距离确定的监控量测频率量测断面距开挖面距