圍巖監(jiān)控量測施工作業(yè)指導(dǎo)書.doc

圍巖監(jiān)控量測施工作業(yè)指導(dǎo)書1 目的現(xiàn)場監(jiān)控量測是隧道施工管理的重要組成部分，它不僅能指導(dǎo)施工，預(yù)報(bào)險(xiǎn)情，確保安全，而且通過現(xiàn)場監(jiān)測獲得圍巖動(dòng)態(tài)的信息（數(shù)據(jù)），為修正和確定初期支護(hù)參數(shù)，混凝土襯砌支護(hù)時(shí)間提供信息依據(jù)，為完善隧道工程設(shè)計(jì)與指導(dǎo)施工提供可靠的足夠的數(shù)據(jù)。2 編制依據(jù)客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工指南（TZ214-2005）杭長鐵路客運(yùn)專線江西段8標(biāo)施工圖設(shè)計(jì)文件 鐵四院首次設(shè)計(jì)技術(shù)交底資料鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程。3 適用范圍適用于杭長客專江西段站前工程隧道圍巖監(jiān)控量測。4 量測項(xiàng)目隧道監(jiān)控量測的項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、規(guī)模大小和設(shè)計(jì)要求綜合選定。量測項(xiàng)目可分為必測項(xiàng)目和選測項(xiàng)目兩大類。選測項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、地質(zhì)條件、隧道埋深、開挖方法及其他要求，有選擇地進(jìn)行。監(jiān)控量測工作必須緊跟開挖、支護(hù)作業(yè)。按設(shè)計(jì)要求布設(shè)測點(diǎn)，并根據(jù)具體情況及時(shí)調(diào)整或增加量測的內(nèi)容。根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)和鐵四院首次設(shè)計(jì)技術(shù)交底的要求，隧道監(jiān)控量測將選擇以下項(xiàng)目進(jìn)行：監(jiān)控量測必測項(xiàng)目序號監(jiān)控量測項(xiàng)目常用量測儀器備注1洞內(nèi)、外觀察現(xiàn)場觀察、數(shù)碼相機(jī)、羅盤儀2拱頂下沉萊卡TCRA1201全站儀或精度為1”的全站儀3凈空收斂萊卡TCRA1201全站儀或精度為1”的全站儀4地表沉降DINI03電子水準(zhǔn)儀、銦鋼尺等(困難地區(qū)可采用全TCRA1201站儀)隧道淺埋段監(jiān)控量測選測項(xiàng)目序號監(jiān)控量測項(xiàng)目常用量測儀器備注1圍巖壓力壓力盒2鋼架內(nèi)力鋼筋計(jì)、應(yīng)變計(jì)3噴射混凝土內(nèi)力混凝土應(yīng)變計(jì)4錨桿軸力鋼筋計(jì)5二次襯砌內(nèi)力混凝土應(yīng)變計(jì)、鋼筋計(jì)6初期支護(hù)與二次襯砌間接觸壓力壓力盒7圍巖內(nèi)部位移多點(diǎn)位移計(jì)8隧底隆起水準(zhǔn)儀、銦鋼尺或全站儀9爆破振動(dòng)振動(dòng)傳感器、記錄儀10孔隙水壓力水壓計(jì)11水量三角堰、流量計(jì)12縱向位移多點(diǎn)位移計(jì)、全站儀5 監(jiān)控量測方法、測點(diǎn)布置與量測頻率5.1 洞內(nèi)外觀察洞內(nèi)外觀察分開挖工作面觀察、已施工區(qū)段觀察以及地表觀察。開挖工作面的觀察，在每個(gè)開挖面進(jìn)行。當(dāng)圍巖石質(zhì)較好、地質(zhì)情況基本無變化時(shí)，可每天進(jìn)行一次；但在軟弱圍巖條件下，開挖后應(yīng)立即進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查；若遇特殊不穩(wěn)定情況時(shí)，派專人進(jìn)行不間斷的觀察。觀察后繪制開挖工作面略圖并繪出地質(zhì)素描圖，填寫工作面狀態(tài)記錄及圍巖級別判定卡。觀察內(nèi)容包括：新開挖出的裸巖面節(jié)理裂隙發(fā)育情況、開挖工作面的穩(wěn)定狀態(tài)、涌水情況、圍巖變形等。對已施工區(qū)段的觀察，每天至少一次，觀察內(nèi)容包括：是否發(fā)生錨桿被拉斷或墊板脫離圍巖現(xiàn)象、噴混凝土是否發(fā)生裂隙與剝離或剪切破壞、鋼拱架有無被壓變形情況、初期支護(hù)質(zhì)量情況。洞外觀察每天至少一次，內(nèi)容包括：洞口地表情況、地表沉陷、邊坡及仰坡的穩(wěn)定、地表水滲透情況等。5.2 拱頂相對下沉及水平相對凈空變化量測拱頂下沉及水平相對凈空變化量測在同一斷面進(jìn)行，并采取相同的量測頻率。凈空變形量測在每次開挖后盡早進(jìn)行。測點(diǎn)布置，見下圖。測點(diǎn)應(yīng)牢固可靠，易于識別并妥為保護(hù)。凈空變化量測測線數(shù) 序 號開挖方法一般地段特殊地段全斷面法一條水平測線-臺階法每臺階一條水平測線每臺階一條水平測線，兩條斜測線分部開挖法每分部一條水平測線CD或CRD法上部、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法左右側(cè)部，每分部一條水平測線，兩條斜測線、其余分部一條水平測線洞內(nèi)監(jiān)控量測點(diǎn)不得焊于鋼架上，必須單獨(dú)打孔直接安裝于巖體中，所有測點(diǎn)均采用100cm長22螺紋鋼制作，打入圍巖并外露5cm，并將長5cm的5*5角鋼焊接在鋼筋外露部分，貼反射片，以便觀測?；鶞?zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)與已經(jīng)施工完二襯混凝土結(jié)構(gòu)的邊墻部位，并標(biāo)識保護(hù)。量測斷面間距：圍巖類別洞口附近（m）淺埋地段（m）施工初期階段（m）取得效果后（m）2050510101520101010105555量測頻率：變形速度（mm/d）量測斷面距開挖工作面的距離（m）量測頻率備注5（01）B2次/dB表示隧道開挖寬度15（12）B1次/d0.51（25）B1次/（23）d0.20.55B1次/3d0.25B1次/7d從上表中根據(jù)變形速度和距開挖面的距離，選擇較高的一個(gè)量測頻率。水平相對凈空變化量測使用全站儀量測，由經(jīng)過培訓(xùn)的測量人員實(shí)施。拱頂下沉量測方法：采用全站儀觀測。用于監(jiān)控量測的全站儀精度指標(biāo)必須滿足1”的精度要求。5.3 隧道周壁任意點(diǎn)的實(shí)測相對位移值或用回歸分析推算的總相對位移值均應(yīng)小于下表所列數(shù)值。并根據(jù)實(shí)測值結(jié)合變形管理等級的規(guī)定，確定變形警戒線。當(dāng)實(shí)測值接近或達(dá)到警戒值，而位移速率無明顯下降，或噴層表面出現(xiàn)明顯裂縫時(shí)，應(yīng)立即采取補(bǔ)強(qiáng)措施，并調(diào)整原支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)或開挖方法。隧道初期支護(hù)極限相對位移值(%)圍巖級別隧道埋深h (m)h5050h300300h500拱腳水平相對凈空變化（%）0.010.030.200.600.030.100.080.400.300.600.100.300.200.800.701.200.200.500.402.501.803.00拱頂相對下沉（%）0.030.060.050.120.030.060.040.150.120.300.060.100.080.400.300.800.080.160.141.100.801.40注: 硬巖取下限，軟巖取上限； 拱腳水平相對凈空變化值指兩測點(diǎn)間凈空水平變化值與其距離之比；拱頂相對下沉指拱頂下沉值減去隧道下沉值后與原拱頂至隧底高度之比； 墻腰水平相對凈空變化極限值可按拱腳水平相對凈空變化值乘以1.11.2后采用。5.4 淺埋地段地表下沉量測地表下沉量測的測點(diǎn)應(yīng)與拱頂相對下沉及水平相對凈空變化量測的測點(diǎn)布置在同一橫斷面內(nèi)，沿隧道中線，地表下沉量測斷面的間距按下表：隧道埋深H（m）量測斷面間距（m）備注H2B50B表示隧道開挖寬度BH2B20HB10量測儀器：水準(zhǔn)儀或全站儀。地表下沉量測在橫斷面方向的測點(diǎn)間隔取25m，一個(gè)量測斷面內(nèi)設(shè)711個(gè)測點(diǎn)。地表下沉量測在開挖工作面前方H+h（隧道埋置深度+隧道高度）處開始，直到襯砌結(jié)構(gòu)封閉、下沉基本停止為止。地表下沉量測頻率和拱頂相對下沉及水平相對凈空變化量測的頻率相同。5.5 錨桿軸力量測根據(jù)圍巖條件，每斷面設(shè)置25個(gè)測點(diǎn)，元件埋設(shè)初期測試頻率要每天13次，隨著圍巖漸趨穩(wěn)定，量測次數(shù)逐漸減少。當(dāng)出現(xiàn)不穩(wěn)定征兆時(shí)，增加量測次數(shù)。5.6 鋼架內(nèi)力及所承受的荷載量測初期測試頻率和同一斷面的變形量測頻率相同，當(dāng)量測值變化不大時(shí)，可降低量測頻率，直到無變化為止。5.7 圍巖、噴層、二襯應(yīng)變量測初期測試頻率和同一斷面的變形量測頻率相同，當(dāng)量測值變化不大時(shí)，可降低量測頻率，直到無變化為止。5.8 圍巖對鋼拱架的壓力量測采用能經(jīng)受支撐屈服強(qiáng)度的壓力盒，壓力盒分別放在三個(gè)位置，鋼拱架兩側(cè)拱腳處的底板下和拱頂連接點(diǎn)處兩連接板之間。量測圍巖壓力的主要為壓力盒及頻率計(jì)。初期測試頻率和同一斷面的變形量測頻率相同，當(dāng)量測值變化不大時(shí)，可降低量測頻率，直到無變化為止。6 監(jiān)測資料整理、數(shù)據(jù)分析及反饋現(xiàn)場量測所取得的原始數(shù)據(jù)，不可避免的會(huì)具有一定的離散性，其中包含著測量誤差。因此，應(yīng)對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的數(shù)學(xué)處理。數(shù)學(xué)處理的目的是：將同一量測斷面的各種量測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對比、相互印證，以確定量測數(shù)據(jù)的可靠性；探求圍巖變形或支護(hù)系統(tǒng)的受力隨時(shí)間變化的規(guī)律，判定圍巖和初期支護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)。在取得監(jiān)測數(shù)據(jù)后，及時(shí)由專業(yè)監(jiān)測人員整理分析監(jiān)測數(shù)據(jù)。結(jié)合圍巖、支護(hù)受力及變形情況，進(jìn)行分析判斷，將實(shí)測值與允許值進(jìn)行比較，及時(shí)繪制各種變形或應(yīng)力時(shí)間關(guān)系曲線，預(yù)測變形發(fā)展趨向及圍巖和隧道結(jié)構(gòu)的安全狀況，并將結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)、監(jiān)理，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工。目前，回歸分析是量測數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)處理的主要方法，通過對量測數(shù)據(jù)回歸分析預(yù)測最終位移值和各階段的位移速率。具體方法如下：6.1 將量測記錄及時(shí)輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，根據(jù)記錄繪制縱橫斷面地表下沉曲線和洞內(nèi)各測點(diǎn)的位移u-時(shí)間t的關(guān)系曲線，見下圖。u(mm)u(mm)t(d)t(d)正常曲線反常曲線ab位移u-時(shí)間t的關(guān)系曲線圖6.2 若位移-時(shí)間關(guān)系曲線如上圖中b所示出現(xiàn)反常，表明圍巖和支護(hù)已呈不穩(wěn)定狀態(tài)，加強(qiáng)支護(hù)，必要時(shí)暫停開挖并進(jìn)行施工處理。 6.3 當(dāng)位移-時(shí)間關(guān)系曲線如上圖中a所示趨于平緩時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或回歸分析，從而推算最終位移值和掌握位移變化規(guī)律。6.4 各測試項(xiàng)目的位移速率明顯收斂，圍巖基本穩(wěn)定后，進(jìn)行二次襯砌的施作。7 監(jiān)控量測管理圍巖穩(wěn)定性的綜合判別，應(yīng)根據(jù)量測結(jié)果按以下方法進(jìn)行。7.1 按變形管理等級指導(dǎo)施工，見下表。變形管理等級管理等級據(jù)開挖面1B據(jù)開挖面2B應(yīng)對措施UU1B/3UU2B/3正常施工U1B/3U2U1B/3U2B/3U2U2B/3綜合評價(jià)設(shè)計(jì)施工措施，加強(qiáng)監(jiān)控量測，必要時(shí)采用相應(yīng)工程對策。U2U1B /3U2U2B/3暫停施工，采取相應(yīng)工程對策7.2 根據(jù)位移變化速度判別凈空變化速度持續(xù)大于5.0mm/d時(shí)，圍巖處于急劇變形狀態(tài)，應(yīng)加強(qiáng)初期支護(hù)。水平收斂（拱腳附近）速度小于0.2mm/d，拱頂下沉速度小于0.15mm/d，圍巖基本達(dá)到穩(wěn)定。在淺埋地段以及膨脹性和擠壓性圍巖等情況下，應(yīng)采用監(jiān)控量測分析判別。7.3 根據(jù)位移時(shí)態(tài)曲線的形態(tài)來判別當(dāng)圍巖位移速率不斷下降時(shí)（du2/d2t0），圍巖趨于穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)圍巖位移速率保持不變時(shí)（du2/d2t=0），圍巖不穩(wěn)定，應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)；當(dāng)圍巖位移速率不斷上升時(shí)（du2/d2t0），圍巖進(jìn)入危險(xiǎn)狀態(tài)，必須立即停止掘進(jìn)，加強(qiáng)支護(hù)。圍巖穩(wěn)定性判別是一項(xiàng)很復(fù)雜的也是非常重要的工作，必須結(jié)合具體工程情況采用上述幾種判別準(zhǔn)則進(jìn)行綜合評判。8 監(jiān)控量測質(zhì)量保證措施8.1 將監(jiān)測管理及監(jiān)測實(shí)施計(jì)劃納入施工生產(chǎn)計(jì)劃中，作為一個(gè)重要的施工工序來抓，并保證監(jiān)測有確定的時(shí)間和空間。各施工單位應(yīng)由工程技術(shù)管理中心組成專門監(jiān)測小組，具體負(fù)責(zé)各項(xiàng)監(jiān)測工作。8.2 制定切實(shí)可行的監(jiān)測實(shí)施方案和相應(yīng)的測點(diǎn)埋設(shè)保護(hù)措施，并將其納入工程的施工進(jìn)度控制計(jì)劃。8.3 施工監(jiān)測緊密結(jié)合施工步驟，監(jiān)控每一施工步驟對周圍環(huán)境、圍巖、支護(hù)結(jié)構(gòu)、變形的影響，據(jù)此優(yōu)化施工方案。8.4 積極配合監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位做好對監(jiān)測工作的檢查、監(jiān)督和指導(dǎo)，及時(shí)向監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位報(bào)告情況和問題，并提供有關(guān)切實(shí)可靠的數(shù)據(jù)記錄，工程完成后，根據(jù)監(jiān)測資料整理出標(biāo)段的監(jiān)測