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向莆铁路FJ-1B标宝台山隧道进口段监控量测方案中国中铁编制：刘国栋审核：刘念坡批准：陈鹏中铁隧道股份有限公司隧道六公司（向莆铁路FJ-1B标二工区）二00八年十一月二十日-1-隧道监控量测方案一、编制依据及原则1.1编制依据1.1.1向莆铁路FJ-1标宝台山隧道招标图及咨询图；1.1.2混凝土结构设计规范（GB50010-2002）；1.1.3客货共线铁路工程施工质量验收暂行标准；1.1.4福建省气候特征。1.2编制原则1.2.1确保工程质量及合同工期；1.2.2遵循施工规范和外加剂技术性能；1.2.3遵循经济、有效、可行的原则。二、工程概况新建向塘至莆田铁路XPFJ-2标段位于福建省沙县及尤溪县内，其施工范围为：土建工程：全长62.828KM，包括：⑴向莆铁路正线：DK309+385～DK339+931、DK348+191～DK375+856，长54.241KM；⑵新三明至万能联络线(LDK0+000～LDK4+228.68)，长4.229KM；⑶鹰厦与外福联络线(LDK0+000～LDK2+675.07)，长2.675KM；⑷南平既有外福线改线(WFGDK24+270～WFGDK26+350)，长1.683KM；其中，包含23座隧道，主要工程项目包括开挖支护、衬砌、沟槽及整体道床施工。三、监控量测方案监控量测是信息化设计与施工的重要内容。通过施工现场的监控量测，为判断围岩稳定性，支护、衬砌可靠性，二次衬砌合理施作时间，以及修改施工方法、调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据，指导日常施工管理，确保施工安全和质量。监控量测主要包括洞内外观察、拱顶位-2-移量测、隧道净空水平收敛等监测项目。3.1.隧道洞口段、浅埋段地表沉降监测覆盖层薄开挖后地表易沉陷，为了确保洞口段、浅埋段的施工安全，进行地表沉降监测。布点原则为：在Ⅴ级围岩且埋深小于40M的地段沿隧道轴向每隔5～10M布设。同时在横向依据实际情况，选定主断面，沿主断面布设测点，以了解地表沉降的横向影响范围。监测仪器为：电子水准仪，铟钢尺等。3.2.围岩及支护状态观察根据工作面的工程地质与水文地质情况，作地质素描，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、剥落掉块现象、有无渗漏水等；观察开挖面附近初期支护状况包括喷层是否产生裂缝、剥离和剪切破坏、钢架支撑是否弯屈，判断围岩、隧道的稳定性和初期支护的可靠性，并进行评估作为支护参数选择的参考及量测等级选择的依据。范围：工作面及初期支护后的地段进行观察。监测仪器：地质罗盘仪等。3.3.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，测点间距一般Ⅴ级围岩为10M，Ⅳ级围岩为20M，Ⅲ级围岩为30M，Ⅱ级围岩为50M。净空变位收敛量测在开挖后尽早进行，初始读数在开挖12小时内且在下一循环开挖前读取，大断面采用无尺量测法。浅埋地段洞内外量测点布设在同一横断面内。拱顶下沉及收敛量测测点布置见下图3-6-1“拱顶下沉及收敛量测测点布置示意图”。监测仪器：莱卡系列全站仪、收敛计、精密水准仪等。-3-3.4.底部上鼓Ⅴ级围岩开挖地段在底部设上鼓测点，每10M设一点与拱顶下沉量测点同断面布设、水平仪测量。3.5.选测项目根据实际情况和要求，选测规范规定的项目。3.6.量测频率与结束标准3.6.1.量测频率量测频率根据监测数据的变化情况而定，一般按表3-6-1“量测频率表”进行。3.6.2.监测结束标准图3-6-1拱顶下沉及收敛量测测点布置示意图说明：上图量测布置点为示意图，实际过程中根据现场实际情况可酌情进行增减；浅埋和明洞量测未列入，在现场根据规范和实际情况进行布设；明暗洞交界面设变形缝，并设量测点，在必要时加底板上拱量测点。图中未示底板上拱量测点布置。-4-表3-6-1量测频率表项目量测仪器设备量测时间间隔1～15天16～30天1～3月3月以上围岩及支护状态观察目测、数码相机、地质罗盘等开挖面每次开挖后进行已施工地段喷混凝土、锚杆、钢架1次/天地表沉降精密水准仪，铟钢尺开挖面离量测面2B时，2次/天开挖面离量测面5B，1次/2天开挖面离量测面＞5B时，1次/周拱顶下沉，底部上鼓水准仪，挂尺，水准尺2次/天1次/2天1～2次/周2次/月周边收敛坑道收敛计或全站仪同上房屋爆破振动系数监测爆破振动监测仪根据实际情况和要求进行结构混凝土裂缝观察读数显微镜，钢尺根据需要进行选测项目根据实际情况和要求进行根据收敛速度判别：一般地段：收敛速度＞5MM/D时，围岩处于急剧变化状态，加强初期支护系统；收敛速度＜0.2MM/D时，围岩基本达到稳定。特殊地质地段：加强初期支护强度和刚度，严格控制过大变形。各量测项目持续到变形基本稳定后2周结束，断层破碎带地段位移长时间不能稳定时，延长量测时间并采取加强措施。3.7.监测数据的统计分析与信息反馈工程监控量测作为施工组织的核心内容之一，置于动态管理体系之中，具体包括监测、数据的整理分析和信息反馈等几个主要方面。3.7.1.量测数据的整理、分析数据整理：把原始数据通过一定的方法，如大小顺序，用频率分布的形式把一组数据分布情况显示出来，进行数据的数字特征计算以及离群数据的取舍。回归分析和曲线拟合：-5-0时间(t).位移值绘制量测数据的时态变化曲线图如图3-7-1“时态散点图”所示。在取得足够的数据后，还应根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最大位移值或应力值，预测结构和建筑物的安全状况，防患于未然。还可通过插值法，在实测数据的基础上，采用函数近似的方法，求得符合测量规律而又未实测到的数据。图3-7-1时态散点示意图常用的回归函数有：对数函数U=ALG(1+T)+B0lntBTBAU指数函数U=AE-B/TU=A(E-BT-E-BT0).双曲函数BtAtU2201111BTBtAU式中：U—变形值(或应力值).；A、B—回归系数；T、T0—测点的观测时间（DAY）；T—量测时距开挖时的时间（DAY）。-6-3.7.2.建立监测管理等级基准建立监测变形管理等级标准，管理等级分三等，其等级划分及相应基准值见表3-7-1和表3-7-2。通过对监测结果的比较和分析来判定支护结构的稳定性和安全性，并指导施工。表3-7-1变形管理等级标准表管理等级管理位移施工状态ⅠU0＜UN／3正常施工ⅡUN／3≤U0≤2UN／3加强支护ⅢU0＞2UN／3采取特殊措施注：U0为实测变形值，UN允许变形值。UN的确定：UN的确定应考虑围岩类别、隧道埋置深度等因素并结合现场条件选择。表3-7-2结构允许相对位移表（%）围岩类别埋深备注50M50～300M300MⅡ、Ⅲ0.1～0.300.20～0.500.40～1.20相对位移指实测位移值与两点间距离之比或拱顶下沉实测值与隧道宽度之比。Ⅳ0.15～0.500.40～1.200.80～2.00Ⅴ0.20～0.800.60～1.601.00～3.003.7.3.建立快速信息反馈渠道为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，建立快速信息反馈平台。监控量测设置洞内和地表两个监测小组，每个小组的监测数据均由计算机管理，并与项目总工计算机通过局域网进行内部快速传递，从而做到每日监测结果及时上报。如有变形超过管理标准，则由总工根据相关要求制定对策，通过调度命令直接传达到各项目部执行，并同时通过电话及其它方式通知监理及设计单位。周报、月报则通过书面形式上报项目总工，由项目部按期向施工监理、设计单位和业主单位提交监测报告，并附上相对应的测点位移或应力时态曲线图，和对施工情况进行评价并提出施工建议。-7-3.7.4.监测信息反馈程序监控量测与信息反馈程序见图3-7-2“监控量测与信息反馈程序图”。3.7.5.信息反馈设计的主要内容施工方法变更的建议；施工工序的更改；预留变形量的修改或确认；设计参数的修改或确认；辅助施工措施的选择与变更；周边环境的影响评估及辅助施工措施建议。3.8.初期支护监测结果异常的处理隧道监控量测结果出现异常时，按以下方法处理：如果是由于基底下沉引起的，尽快将仰拱封闭，如仍然下沉，在墙角处加设锚杆，复喷混凝土并在基底钻孔注浆加固、换填或桩基。如果是由于围岩压力引起的，可多次复喷并用锚杆加固围岩，补强初期支护。在下一循环施工时，修改支护参数，增强初期支护，同时增大观测频率；必要时通过监理同意施作二次衬砌，如果需加强衬砌则由设计单位同意。如出现变形速率突然增大出现不稳定征兆时，应进行适时监测观察，委派专职观察员对初支进行监视；如伴有响声及新生裂缝，应立即暂停正常施工，加强支护和采取可能的抢救性措施。-8-施工设计监控量测现场施工监测设计资料调研量测结果的计算机信息分析处理必测项目的回归分析监测结果的综合评价量测结果的形象化、具体化报送设计和监理单位结构安全性、经济性判断经济类比理论分析甲方、规范要求选测项目的动态分析量测结果的综合处理及反馈分析“围岩—结构”体系动态及现状分析说明、提交修正设计意见、建议反馈设计施工是否改变设计、施工方法新设计方案调整设计参数、改变施工方法或辅助施工措施图3-7-2监控量测与信息反馈程序图遇下列情况之一，应立即采取补强措施，改变施工方法或设计参数，增强初期支护：隧道开挖后，工程地质和水文地质、围岩类别比预计的要差；喷射混凝土层裂缝多、裂缝大或不断发展；位移速率长期无明显下降，实测位移值已接近规定的允许值，位移量可能超过预留变形量。遇到下列情况之一，应改变设计参数，适当降低初期支护：确认围岩-9-类别、工程地质及水文地质条件比预计有明显好转或有具体工程类比；初期支护未全部完成，位移收敛已达到施作二次衬砌的指标。