铁路隧道监控量测实施方案

监控量测实施方案1. 工程概况广通至大理铁路扩能改造工程东端接既有成昆线，并通过成昆与 贵昆、南昆、昆玉铁路及规划建设的中越通道相连；中部与规划建设 的祥云临沧景洪磨憨铁路相连；西端通过大理向北与大丽铁 路、规划建设的丽香铁路和滇藏铁路相连，向西与中缅通道大瑞铁路 相连接。线路自广昆段新建双线起点广通北站成都端引出，沿既有线 折向南行，于楚雄市西北侧约7km处新设楚雄北站，出站后下穿既有 线和楚大高速公路行至南华南侧新建南华南站。尔后向西穿越全线最 长的普棚隧道后设普棚车站，继续向西经云南驿坝子于神官村新设祥 云东站。出站后穿越祥云及祥和隧道至大理东。沿途经过楚雄州禄丰 县广通镇、楚雄市、楚雄州南华县、沙桥镇、大理州祥云县下庄镇、 前所、普棚、祥云县、弥渡县象鼻乡、大理市凤仪镇、大理市。广通至大理铁路扩能改造工程站前工程施工总价承包站前一标段：起止里程DK0+000D2K23+606.06，线路长度23.633km。施工范 围内包含隧道7座/12.193km。2. 编制依据铁路隧道监控量测技术规程TB0121-2007、J721-2007;中铁二院改建铁路广通至大理线扩能改造工程施工图纸及相 关定型图、参考图等。； 我单位对当地环境及现场踏勘资料。国家及铁道部现行施工规范、施工质量验收标准、技术指南、 试验规程、安全规程等。为完成本合同段工程拟投入的专业技术人员、测量仪器等资 源。3. 适用范围适用于改建铁路广大线扩能改造工程站前一标合同范围内所有隧 道工程施工。4. 监控量测的目的把量测结果反映到设计施工中的目的，确保施工及结构安全、指 导施工顺序、便利施工管理的重要手段。 确保施工安全及结构的长期稳定性； 验证支护结构效果，确认支护参数和施工方法的准确性或为调整支护参数和施工方法提供依据； 确定二次衬砌施做时间； 监控工程对周围环境影响； 积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据。5. 监控量测项目及布置原则5.1 监控量测分为必测项目和选测项目两类5.1.1 必测项目应包括下列项目 隧道洞内外观察 拱顶下沉 净空变化 隧道浅埋段的地表沉降5.1.2 选测项目 支护、衬砌内应力表面应力及裂隙量测 围岩内部位移 二次衬砌内力 爆破震动 钢支撑内力及外力 喷射混凝土应力5.1.3 量测仪器监控量测内容、方法和仪器量测项目量测仪器量测内容及方法围岩地质 描述及支 护状态观察目测、地质罗 盘、水压计等地质描述包括围岩岩性、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；是否有底板隆起现象等；是否发生锚 杆松动、拉断或垫板脱离围岩的现象；喷射砼是否发 生裂纹、剥离或剪切破坏现象以及钢架支护工作状态 是否正常，有无压屈等。地表 沉降精密水准仪,铟 钢尺在洞口埋深小于（13倍的洞径）的地段沿隧道轴线 每隔25m布设，测点与周边位移量测和拱顶下沉量 测的测点布置在同一断面上，每断面至少五个点。周边位移 收敛QJ-85型坑道 周边收敛计周边位移量测以量测初期支护上各点的绝对位移为目 的，通过水平及斜向收敛量测，验证周边位移结果。 初读数应在开挖后12h内读取，最迟不得大于24h,而 且在下一循环开挖前获取初读数。断面间距为II级80 100m, III级 30 50m, IV级 10 30m, V级 5 10m。 在围岩变化处（断层地带）要加设断面。拱顶 下沉精密水准仪,铟 钢尺拱顶下沉量测与周边位移量测在同一量测断面进行。 若有障碍物影响，拱顶下沉量测测点可适当移动位置。此外，还必须每天对已开挖地段至少进行一次观察，并详细记录观测资料：如岩层或喷射混凝土有无开裂、剥落，钢支承有无变形， 有无渗漏水，已衬砌地段有无开裂等。每天观察后，对资料及时整理， 上交资料室，以便及时编汇地质素描图及对施工进行反馈。5.2 测点和测线布置原则5.2.1 浅埋隧道地表沉降监测应在隧道开挖前布设，地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一 断面里程。一般按照下表的要求布置。表 1 地表沉降监测点纵向间距隧道埋深(h)与开挖宽度(B)纵向测点间距(m)2B<h<2.5B20 50B<h<2B10 20H<B5105.2.2 断面间距拱顶下沉测点和净空变化测点应布置在同一断面上。断面间距按 照下表要求布置。表 2 必测项目量测断面间距围岩级别断面间距(m)III30 50IV10 30VVI510注：11级围岩视具体情况确定间距。5.2.3 净空变化量测测线和测点数的确定 参照下表和示意图。表 3 净空变化量测测线数地段 开挖方法、一般地段特殊地段全断面法一条水平测线台阶法每台阶一条水平测线每台阶一条水平、两条斜测线分部开挖 法每分部一条水平侧线CD或CRD法左侧部、双侧壁 导坑法左右侧部，每分部一条 水平、其余分部一条水平测线测点布置见下图。聂大跨度线心内轨顶面/拱顶沉降点蝕图2全断面开挖隧道拱顶沉降及周边收敛测点布置图250cm_250cm左左戈最大跨度线右£内轨顶面k右1隧道起拱线 中线Z 周边收敛点拱顶沉降点图3 I台阶及二台阶法开挖拱顶沉降及周边收敛测点布置图6. 监控量测的频率必测项目的监控量测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速 度确定，原则上采用较高的频率值，出现异常情况或不良地质时增大 频率。表 4 按距开挖面距离确定的量测频率测点距开挖面的距离(m)监控量测频率（0 1 ）B2次/d（1 2）B1次/d（2 5）B1次/23d>5B1 次/7d表 5 按位移速度确定的量测频率位移速度(mm/d)监控量测频率三52次/d151次/d0.5 11次/23d0.2 0.51 次/3d<0.21 次/7d开挖面地质素描、支护状态的记录工作应每施工循环一次，必要时加大频率。 选测项目监控量测频率应根据设计和施工要求以及必测项目反馈信息的结果确定7. 监控量测的控制基准监控量测基准包括隧道内位移、地表沉降等，应根据地质条件 隧道施工安全要求、隧道结构的长期稳定性等因素综合确定。 7.1 极限相对位移监控量测管理中各种相对位移参考值见下表：表6跨度7m<B<12m隧道初期支护结构允许相对位移( )埋深围岩级V50m50300m>300m拱脚水平相对净空变化()II一0.01 0.030.01 0.08III0.03 0.100.08 0.400.3 0 0.60W0.10 0.300.2 0 0.800.7 0 1.20V0.2 0 0.500.40 2.001.8 0 3.00拱顶相对下沉(%)II一0.03 0.060.05 0.12III0.03 0.060.04 0.150.12 0.30W0.06 0.100.08 0.400.3 0 0.80V0.08 0.160.14 1.100.8 0 1.40注：a、周边位移相对值指两测点间实测净空变化值与其距离之比，两测点间 的位移值也称为变化值；b、硬质围岩的隧道取表中较小值，软质围岩塑性大则取较大值；c、拱脚水平相对净空变化指拱脚测点间净空水平变化值与其距离之比， 拱顶相对下沉是指拱顶下沉值与原拱顶至隧底高度之比。d、初期支护墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化极 限乘以1.11.2后采用。7.2 位移控制基准位移控制基准应根据测点距开挖面的距离由初期支护极限相对 位移按下表要求确定。表 7 位移控制基准表类别距开挖面1B(U1B)距开挖面2B(U2B)距开挖面较远允许值65%U090%U0100%U0注：B为开挖宽度，U0为极限相对位移值7.3 位移管理等级表 8 位移管理等级表管理等级管理位移施工状态IIIUoVUn/3可正常施工II(Un/3)WUoW (2Un/3)应加强支护IUo>2Un/3暂停施工，应采取特殊措施注：Uo实测位移值；Un根据与掌子面距离得出的允许位移值7.4 位移速率控制基准表 9 位移速率控制基准表序号监测项目位移速率（mm/d）施工情况1拱顶下沉 周边收敛V5可正常施工510施工中应注意监测，必要时加强支护>10暂停施工或米取特殊措施7.5 一般情况下，二衬应在满足下列要求时进行 隧道水平净空变化速度及拱顶或垂直位移速度明显下降 隧道位移相对值已经达到总相对位移量的 90%以上； 对浅埋、软弱围岩等特殊地段，应视具体情况确定。7.6 工程安全性评价流程8. 数据处理、分析及应用流程8.1 数据分析及误差处理绘制位移时间关系曲线，根据曲线形态判断围岩的稳定情况。当位移时间关系曲线趋于平缓时（如图4），变形速率不断下降， 表明围岩趋于稳定，支护是安全的，应进行数据处理或回归分析，推 算最终位移掌握位移变化规律。当位移曲线出现反弯点时（如图 5），则表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时应密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。现场监控量测数据误差会影响对围岩和支糊系统的安全评判，工 作中应对误差进行科学分析，减小系统误差，剔除偶然误差，避免人 为错误。具体方法如下： 减小系统误差的方法 根据监控量测精度要求选择稳定性好、耐久性好的仪器。如果监 控量测仪器产生的系统误差不能满足监控量测精度要求，根据系统误 差产生的原因进行修正。 控制偶然误差的方法 引起偶然误差的原因很多，如电源电压波动、仪表末位读数估读 不准、环境因素干扰等。因此，对不同的监控量测项目，应具体分析产生偶然误差的原因，并通过加强管理，提高操作人员的技术水平来 控制偶然误差。偶然误差一般服从正态分析，在数据处理过程中，应 进行数据统计检验。 避免人为误差的方法 由于测试人员的工作过失所引起的误差，如读错仪表刻度、测点 与测读数据混淆、记录错误等，都应避免。避免人为误差的措施主要 有加强监控量测管理，规范监控量测工作，提高人员素质。8.2 回归分析由于量测的偶然误差所造成的离散性，绘制的散点图是上下波动 和不规则的， 因此必须对量测采集的数据进行数字处理 -回归分 析，采用最小二乘法拟合数据获得合理的典型曲线，并以相应的数字对数函数，如u=a . lg(l+t)u=a+b/lg(1+t) 指数函数，如 u=ae-b/t u=a(1-e-bt)系：双曲函数，如：u=t/a+bt u=a1-1/(1+bt)2 其中：a、b回归常数t初读数后的时