隧道量測方案

1、隧道監(jiān)控量測實施方案第一章 工程概況1、線路概況*隧道位于*與*之間，隧道起訖里程為*2、地形地貌隧道通過部位為低山丘陵區(qū)。地勢為中部高，南、北低，地形起伏較大，山坡自然坡度多為 10-30° 。3、地層巖性沿隧道洞身出露地層主要為第四系全新統(tǒng)坡殘積粉質(zhì)粘土、厚1.0m8.5m，溝谷地段厚達15.1m；下為中元古界龜山組石英絹云母片巖，強風(fēng)化層厚大于7.95m，隧道進出口未見弱風(fēng)化。4、地質(zhì)構(gòu)造（1）隧道位于桐柏大別山造山帶中段，區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造有翟家溝韌性剪切帶，其順層流劈理化發(fā)育，傾向線路右側(cè)，節(jié)理產(chǎn)狀較雜亂。隧道左側(cè)約500m處有一性質(zhì)不明斷層，走向北東向，對隧址區(qū)開挖有一定的影響

2、，可能會有涌水現(xiàn)象。5、不良地質(zhì)及特殊巖土隧址區(qū)未見特殊巖土，山體斜坡風(fēng)化的巖碎石易松動形成落石。6、巖爆本隧道的最大埋深100多米，未超過發(fā)生巖爆的經(jīng)驗臨界深度，預(yù)測巖爆的可能性較小。7、地溫沿?zé)岣浇鼰o溫泉出露和地溫異常區(qū)，預(yù)測圍巖原始溫度不會超過19。8、水文地質(zhì)條件地下水主要為基巖裂隙水，主要補給來源為大氣降水及坳溝中季節(jié)性地表水。由于隧道巖性為石英絹云母片巖，富水性較弱。預(yù)測每延米涌水量為0.86(T/m.d)，應(yīng)加強排水防滲及堵漏處理。第二章 監(jiān)控量測目的及依據(jù)一、監(jiān)控量測目的1、確保施工安全及結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性;2、驗證支護結(jié)構(gòu)效果，確認支護參數(shù)和施工方法的準確性或為調(diào)整支護參數(shù)和施

3、工方法提供依據(jù); 3、確認二次襯砌施做時間; 4、監(jiān)控工程對周圍環(huán)境影響；5、積累量測數(shù)據(jù)，為信息化設(shè)計與施工提供依據(jù)。二、監(jiān)控量測依據(jù)1、鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)范（TB10108-2002 J159-2002）；2、鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程（TB10121-2007 J721-2007）;3、精密工程測量規(guī)范（GB/T 15314-94）4、工程測量規(guī)范（GB002693）5、*隧道施工圖及參考圖;6、既有鐵路客運專線的監(jiān)控量測實施經(jīng)驗。第三章 監(jiān)控量測工作思路一、量測組織成立由總工程師任組長，工程部、安質(zhì)部、測量班及作業(yè)層共同組成的監(jiān)控量測小組，全面負責(zé)隧道的監(jiān)控量測工作。具體人員名單及

4、分工見表3.1。表3.1 隧道監(jiān)控量測小組成員名單序號姓名職位人員分工聯(lián)系方式1總工程師組長，全面領(lǐng)導(dǎo)監(jiān)控量測工作2工程部長副組長，數(shù)據(jù)分析、結(jié)果評價3安質(zhì)部長副組長，數(shù)據(jù)分析、結(jié)果評價4隧道工程師資料復(fù)核、數(shù)據(jù)分析5隧道工程師資料復(fù)核、數(shù)據(jù)分析6測量工程師現(xiàn)場量測、資料整理7測量工程師現(xiàn)場量測、資料整理8技術(shù)員（進口）現(xiàn)場量測9技術(shù)員（出口）現(xiàn)場量測二、成員職責(zé)現(xiàn)場量測工作是隧道施工管理中的一個重要環(huán)節(jié)，是施工安全和工程質(zhì)量保障措施之一，量測小組成員的職責(zé)如下：負責(zé)量測計劃安排；負責(zé)量測資料的整理；及時向施工技術(shù)負責(zé)人匯報隧道內(nèi)圍巖穩(wěn)定狀態(tài)，并定期提出圍巖穩(wěn)定性和支護可靠性的書面報告；當(dāng)量測

5、結(jié)果危險信號時，應(yīng)及時向施工技術(shù)負責(zé)人報告，并積極協(xié)作施工技術(shù)負責(zé)人進行緊急處理。三、工作流程隧道監(jiān)控量測工作流程見圖3.1原施工設(shè)計現(xiàn)場施工監(jiān)控量測量測結(jié)果的微機信息處理系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)果的綜合評價量測結(jié)果的綜合處理及反分析量測結(jié)果的形象化，具體化監(jiān)控量測實施細則資料調(diào)研報送設(shè)計，監(jiān)理單位結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定經(jīng)濟性判斷經(jīng)驗類比理論分析設(shè)計/規(guī)范要求等“圍巖結(jié)構(gòu)”體系動態(tài)及現(xiàn)狀分析說明，提交修正設(shè)計，施工建議反饋設(shè)計施工是否改變設(shè)計，施工方法新設(shè)計施工方法是調(diào)整設(shè)計參數(shù)，改變施工方法或輔助施工措施否A項量測的回歸分析圖3.1 監(jiān)控量測工作程序圖四、主要工作量測組負責(zé)制定監(jiān)控量測實施方案。經(jīng)監(jiān)理工程師認可后，

6、按照隧道監(jiān)控量測工作流程進行量測段、量測斷面的選擇，儀器設(shè)備保養(yǎng)維修，布置測點埋設(shè)、日常量測，進行量測值的計算、數(shù)據(jù)處理和繪制圖表，并及時進行信息反饋，將量測資料及結(jié)論向監(jiān)理工程師、設(shè)計代表報告，并實施施工管理。第四章 監(jiān)控量測總體方案一、監(jiān)控量測項目及儀器配置監(jiān)控量測一般分為必測項目和選測項目兩類。必測項目包括洞內(nèi)外觀察、拱頂下沉、凈空變化和地表沉降共四項，必測項目在采用新奧法原理施工的隧道中必須進行。選測項目包括各承載體壓力、圍巖位移等十二項內(nèi)容，是否進行選測項目的監(jiān)控量測，可根據(jù)圍巖性質(zhì)、隧道埋置深度、開挖方式等條件具體確定。本隧道僅對必測項目進行監(jiān)控量測。具體儀器配置見下表。表4.1

7、隧道監(jiān)控量測儀器配置表序號監(jiān)控量測項目儀器配置主要功能備注1洞、內(nèi)外觀察地質(zhì)羅盤儀測定巖層產(chǎn)狀三要素2數(shù)碼相機數(shù)碼成像，記錄圍巖狀況3拱頂下沉水準儀鋼掛尺測量觀測點標高4地表沉降銦鋼尺適用于淺埋段5凈空變化鋼尺收斂計量測隧道周邊收斂變形注：拱頂下沉、地表沉降精度要求0.51mm，凈空變化精度要求為0.1mm二、監(jiān)控量測斷面布置（一）縱向布置1、拱頂下沉和凈空收斂拱頂下沉測點和凈空收斂應(yīng)布置在同一斷面上，監(jiān)控量測斷面按下表要求布置：表4.2 必測項目監(jiān)控測量測斷面間距圍巖級別斷面間距(m)設(shè)計方案51010103030305050視具體情況確定預(yù)測無級2、洞頂?shù)乇沓两诞?dāng)?shù)孛嫠交蚪咏?，且隧?/p>

8、覆蓋層厚度小于下表所列數(shù)值時，開挖的影響會傳至地面并發(fā)生地表下沉等事故，因而有必要對隧道上方地表狀況進行觀察和調(diào)查。而為了正確判斷隧道開挖對地表的影響及防止下沉對策的效果，推定作用在隧道上的荷載范圍，施工前要在預(yù)計受影響的范圍內(nèi)進行充分的調(diào)查，并進行淺埋段地表下沉量測。如有不利于山體穩(wěn)定的地質(zhì)條件時，覆蓋厚度值應(yīng)適當(dāng)加大。表4.3 淺埋隧道覆蓋厚度值圍巖級別覆蓋厚度(m)81015203035地表沉降測點和隧道內(nèi)測點應(yīng)布置在同一斷面里程。一般條件下地表沉降觀測點縱向間距應(yīng)按下表要求布置：表4.4 地表沉降觀測點縱向間距隧道埋深與開挖寬度縱向測點間距(m)設(shè)計方案2B<H0<2.5B

9、205050B<H02B102020H0B51010注：H0-隧道埋深；B-隧道開挖寬度（二）橫向布置1、拱頂下沉拱頂下沉測點至少設(shè)置在拱軸線附近。由于鐵路客運專線隧道跨度較大，當(dāng)V級圍巖采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖時，應(yīng)在兩側(cè)壁拱部增設(shè)拱頂下沉測點。2、凈空收斂采取全斷面法開挖時，布置一條水平測線；采用臺階法開挖時，每個臺階布置一條水平測線；采用分部法開挖時，每個分部布置一條測線。如有臨時支護，則在臨時支護上增加測點。圖4.1洞內(nèi)監(jiān)控量測觀測點橫向布置示意圖3、洞頂?shù)乇沓两邓淼乐芯€兩側(cè)地表沉降量測范圍應(yīng)延伸布置至隧道開挖影響范圍以外且不小于H0+B，測點橫向間距為25m，在隧道中線附近測點應(yīng)適

10、當(dāng)加密。*隧道洞頂?shù)乇沓两盗繙y點橫向布置見下圖。圖4.2 淺埋段地表沉降觀測點橫向布置示意圖三、監(jiān)控量測頻率1、沉降、位移量測頻率沉降、位移項目的量測頻率應(yīng)根據(jù)測點距開挖面的距離及位移速度分別按表確定。由位移速度決定的監(jiān)控量測頻率和由距開挖面的距離決定的監(jiān)控量測頻率之中，原則上采用較高的頻率值。出現(xiàn)異常情況或不良地質(zhì)時，應(yīng)增大監(jiān)控量測頻率。表4.6 按距開挖面距離確定的監(jiān)控量測頻率監(jiān)控量測斷面距開挖面的距離監(jiān)控量測頻率（01）B2次/d（12）B1次/d（25）B1次/23d>5B1次/7d注： B-隧道開挖寬度，取14.86m（V級圍巖）表4.7 按位移速度確定的監(jiān)控量測頻率位移速度（

11、mm/d）監(jiān)控量測頻率52次/d151次/d0.511次/23d0.20.51次/3d<0.21次/7d2、洞內(nèi)、外觀察開挖面地質(zhì)素描、支護狀態(tài)、影響范圍內(nèi)的建（構(gòu)）筑物的描述應(yīng)每施工記錄一次，必要時，影響范圍內(nèi)的建（構(gòu)）筑物的描述頻率應(yīng)加大。四、監(jiān)控量測控制基準及位移管理等級（一）控制基準監(jiān)控量測控制基準應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、隧道施工安全性、隧道結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性以及周圍建（構(gòu)）筑物特點和重要性等因素制定，主要包括隧道內(nèi)位移和地表沉降。根據(jù)控制基準，結(jié)合時態(tài)曲線形態(tài)判別圍巖與支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。1、地表沉降控制基準地表沉降控制基準根據(jù)地層穩(wěn)定性，周圍建（構(gòu)）筑物的安全要求具體確定。2、位移控制基準

12、位移控制基準根據(jù)測點距開挖面的距離，由初期支護極限位移按表4.8要求確定：表4.8 位移控制基準類別距開挖面1B(U1B)距開挖面2B(U2B)距開挖面較遠允許值65%U090%U0100%U0注：B-隧道開挖寬度，U0-極限相對位移值對于跨度大于12m的隧道，由于目前還沒有統(tǒng)一的位移判定基準，初期支護極限相對位移值暫參照表4.9計算確定。表4.9 隧道周邊允許位移值(UO)圍巖級別開挖寬度(m)埋深h(m)h<5050h300位移相對值（%）位移絕對值（mm）位移相對值（%）位移絕對值（cm）14.340.2290.355014.70.33490.811815.060.50741.11

13、63注：周邊位移相對值系指兩測點間實測位移累計值與兩測點距離之比，兩測點之間的位移值也稱為變化值。（二）位移管理等級根據(jù)位移控制基準，位移管理按表4.10分為三個等級：表4.10 位移管理等級管理等級距開挖面1B(U1B)距開挖面2B(U2B)距開挖面較遠U0<(U1B/3)U0<(U2B/3)可正常施工(U1B/3)U0(2U1B/3)(U2B/3)U0(2U2B/3)綜合評價設(shè)計施工措施，加強監(jiān)控量測，必要時采取相應(yīng)工程對策U0>(2U1B/3)U0>(2U2B/3)暫停施工，采取相應(yīng)工程對策注：U0-實測位移值；U0-極限相對位移值第五章 監(jiān)控量測具體方案一、洞內(nèi)

14、、外觀察（一）洞外觀察洞外觀察的重點部位為洞口段和洞身淺埋段、山間洼地、巖堆、破碎帶、巖溶漏斗區(qū)域。觀察的主要內(nèi)容包括：1、地表開裂、下沉、滑移狀況；2、洞口邊、仰坡的穩(wěn)定狀況；3、地表建（構(gòu)）筑物安全狀況；4、地表滲、流水水文地質(zhì)監(jiān)測主要監(jiān)測水的流量、水文、水質(zhì)（主要是混濁度）；5、氣象觀測主要觀測天氣狀況（晴、陰、雨、雪）、氣溫（Co）、降雨量（mm）。（二）洞內(nèi)觀察洞內(nèi)觀察分為開挖工作面觀察和已施工地段觀察。1、隧道開挖工作面的觀測（1）對開挖后沒有支護的圍巖進行觀察，主要是了解開挖工作面下列的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件：巖石種類和分布狀態(tài)，結(jié)構(gòu)面位置的狀態(tài)；巖石的顏色、成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造；地

15、層時代歸屬及產(chǎn)狀； 節(jié)理性質(zhì)、組數(shù)、間距、規(guī)模、節(jié)理裂隙的發(fā)育程度和方向性，結(jié)構(gòu)面狀態(tài)特征，充填物的類型和產(chǎn)狀等；斷層的性質(zhì)、產(chǎn)狀、破碎帶寬度、特征等；地下水類型、涌水量大小、涌水位置、涌水壓力、濕度等；開挖工作面的穩(wěn)定狀態(tài)、有無剝落現(xiàn)象。2、對已施工地段的觀察每天至少應(yīng)進行一次，其目測內(nèi)容如下：初期支護完成后對噴層表面的觀察以及裂縫狀況的描述和記錄，要特別注意噴砼是否發(fā)生剪切破壞；有無錨桿脫落或墊板陷入圍巖內(nèi)部的現(xiàn)象；鋼拱架有無被壓屈、壓彎現(xiàn)象；是否有底鼓現(xiàn)象； 若遇特殊不穩(wěn)定情況時，派專人進行不間斷觀察。觀察到的有關(guān)情況和現(xiàn)象，應(yīng)詳細記錄，并繪制隧道開挖工作面及兩側(cè)素描圖，要求每個斷面至少

16、繪制1張，同時進行數(shù)碼成像。觀察中如果發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，要詳細記錄發(fā)現(xiàn)時間、距開挖工作面的距離等。二、洞頂?shù)乇硐鲁亮繙y1、測點埋設(shè)隧道淺埋段地表沉降觀測點應(yīng)在隧道開挖前埋設(shè)。在埋設(shè)點挖長、寬、高均為200mm的坑，然后放入沉陷測點，測點一般采用2030mm，長200300mm半圓頭鋼筋制成。測點四周用混凝土填實。在開挖影響范圍以外設(shè)置水平基點23個。水平基點埋設(shè)方法同上。2、沉陷量量測地表下沉量測采用精密水準儀和銦鋼尺進行測量，量測精度為±1mm。一般在距離開挖面前方H+h處（H為隧道埋深，h為隧道開挖高度）就應(yīng)對相應(yīng)測點進行超前監(jiān)控量測，然后隨著工程的進展按規(guī)定的頻率進行監(jiān)控量測，然后

17、按下式計算沉陷量：un=Ao-( A基R后-R前)（mm）式中，un第n次量測累計下沉量（mm）; Ao測點初始標高（mm）；A基測點初始標高（mm）；R后第n次量測后視讀數(shù)（mm）；R前第n次量測前視讀數(shù)（mm）。在讀數(shù)時各項限差嚴格控制，每個測點讀數(shù)誤差不得超過0.3mm，超過時應(yīng)重讀后視點讀數(shù)，以作核對。首次觀測時，對測點進行連續(xù)三次觀測，三次高程之差應(yīng)小于±1.0mm，取平均值作為初始值。三、洞內(nèi)位移量測（一）測點埋設(shè)洞內(nèi)測點應(yīng)在距開挖面2m的范圍內(nèi)盡快安設(shè)，并應(yīng)保證爆破后24h內(nèi)或下一次爆破前測讀初次讀數(shù)。在觀測點將長度為2030cm的盤條鋼筋彎成三角形鉤，錨固于

18、巖壁或噴射砼內(nèi)，并用早強水泥砂漿將其固定，測頭的位移即可代表巖壁表面該點的位移。（二）位移量測1、拱頂下沉使用水準儀和鋼掛尺，測出各拱頂測點的標高，然后按下式計算下沉量：un=Ao-( A基+R后+R前)（mm）式中，un第n次量測累計下沉量（mm）; Ao測點初始標高（mm）；A基測點初始標高（mm）；R后第n次量測后視讀數(shù)（mm）；R前第n次量測前視倒尺讀數(shù)（mm）。拱頂下沉量測示意圖如下：圖5.1 拱頂下沉量測示意圖2、凈空收斂采用收斂儀量測時先將收斂儀的掛鉤掛到量測點的預(yù)埋掛鉤上，調(diào)節(jié)收斂儀上的拉力調(diào)整螺旋，待儀表上的兩刻畫線重合后方可讀數(shù)。每條測線應(yīng)重復(fù)讀數(shù)三次，取平均值作

19、為初始觀測值。由于鋼尺受溫度變化的影響會產(chǎn)生熱脹冷縮，故需要將溫度變化對測微讀數(shù)的影響加以修正。按下式計算修正值。式中：因溫度變化引起的讀數(shù)的變化值（mm）第次量測時的鋼尺掛孔長度鋼尺線膨脹系數(shù)，取值0.000012 四、量測間隔時間的計算為了使收斂量測值與相應(yīng)的量測時刻準確對應(yīng)，以適應(yīng)現(xiàn)場條件及量測具體情況的變化，也便于準確計算收斂速率，故將量測間隔時間按量測時讀取的準確時刻用下式計算：式中：第次量測與第次量測的間隔時間（天）第次量測時的小時數(shù)（小時）第次量測時的小時數(shù)（小時）第次量測時的分鐘數(shù)（分）第次量測時的分鐘數(shù)（分）第次量測與第次量測的間隔天數(shù)（天）第1次量測到第次量測的總累計間隔時

20、間（天）1440每天折算出的分鐘數(shù)（分/天）第六章 監(jiān)控量測數(shù)據(jù)處理與回歸分析一、數(shù)據(jù)收錄1、對每個觀察量測項目都要按規(guī)定的頻率進行量測，并由兩個人復(fù)式記錄，對每次記錄數(shù)據(jù)在現(xiàn)場進行簡單分析，對可疑數(shù)據(jù)要進行核查。2、每次量測要記錄量測的里程、測點編號、測點的環(huán)境溫度等相關(guān)數(shù)據(jù)。二、量測數(shù)據(jù)整理（一）資料整理內(nèi)容首先對現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)資料進行認真檢查和計算，每次量測后，在2小時內(nèi)進行資料整理工作；每次量測后，對每一個量測斷面內(nèi)每一種量測項目，均應(yīng)進行以下資料整理1、原始記錄表及實際測點布置圖。2、位移值隨時間及隨開挖面距離的變化圖。3、位移速度、位移加速度隨時間以及隨開挖面變化圖。（二）圖表填制及

21、時將量測資料填入有關(guān)圖表，以便了解量測數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，便于各量測斷面和相同與不相同測量手段之間的對比、驗證。三、量測數(shù)據(jù)回歸分析將原始觀測記錄進行整理，計算出某一測點在不同時間距掌子面不同距離時的位移值，并繪制出位移-時間散點圖。由于量測的偶然誤差所造成的離散性，繪制的散點圖總是上下波動和不規(guī)則的，難以進行分析。因此有必要應(yīng)用數(shù)學(xué)方法對凈空收斂數(shù)據(jù)進行處理，找出被測物理量隨時間變化的規(guī)律?；貧w分析是對一系列具有內(nèi)在規(guī)律的測試數(shù)據(jù)通過處理和計算，得到兩個變量之間的函數(shù)關(guān)系，用這個函數(shù)式繪出的曲線代表測試數(shù)據(jù)的散點分布，并能推算出因變量的極限值。 根據(jù)量測處理數(shù)據(jù)，選用雙曲線函數(shù)、指數(shù)函數(shù) 及對數(shù)

22、函數(shù) 對其凈空收斂值進行回歸，選擇精度最高的作為預(yù)測最終位移量的回歸方程。式中：A、B回歸常數(shù)；t 初讀數(shù)后的時間（d）；u 位移值（）。（一）非線性方程的線性化1、雙曲線函數(shù)式（1）對其兩邊取倒數(shù)，得：令，則式（2）2、指數(shù)函數(shù)式（1）對其兩邊取自然對數(shù)，得：令，則式（2）3、對數(shù)函數(shù)式（1）令，則式（2）（二）回歸常數(shù)的確定式（2）則是式（1）線性化的直線方程，其參數(shù)的確定可利用Excel對觀測數(shù)據(jù)進行回歸分析的方法確定。1、要使用Excel的數(shù)據(jù)分析工具，首先要確認“分析工具庫”處于加載狀態(tài)；2、依據(jù)量測數(shù)據(jù)計算出、；3、點擊Excel菜單中的“工具”“數(shù)據(jù)分析”，出現(xiàn)數(shù)據(jù)分析窗口后，選擇“回歸”，選擇計算區(qū)域后，得到回歸分析結(jié)果；4、反推計算出回歸常數(shù)A、B。（三）最終位移值的確定依據(jù)回歸分析結(jié)果，若1、雙曲線函數(shù)相關(guān)系數(shù)r最接近1，則當(dāng)時，最終位移值為；2、指數(shù)函數(shù)或?qū)?shù)函數(shù)相關(guān)系數(shù)r最接近1，則當(dāng)時，最終位移值為A。第