《監(jiān)控量測培訓(xùn)資料》

1、 新建蒙西至華中鐵路煤運(yùn)通道 MHTJ-16標(biāo)三工區(qū)中鐵上海工程局集團(tuán)有限公司第四工程公司中鐵上海工程局集團(tuán)有限公司第四工程公司2015年11月25日.一 監(jiān)控量測的目的及必要性 1.監(jiān)控量測的目的 1）掌握初支變形，指導(dǎo)現(xiàn)場處置，保障 施工安全； 2）為調(diào)整施工方法提供參考; 3）為二襯施作時(shí)機(jī)提供指導(dǎo)；.2.監(jiān)控量測的必要性1)隧道工程作為工程建筑物，受力特點(diǎn)與地面工程有很大的差別。由于隧道處于千變?nèi)f化的巖體中，其所受外力是不明確的，施工過程中應(yīng)采用量測手段掌握受力情況。2)隧道在開挖、支護(hù)、形成、運(yùn)營的過程中，自始至終都存在受力狀態(tài)變化這一特征，監(jiān)控量測可以了解變化情況。3)隧道監(jiān)控量測

2、是隧道施工安全的哨兵，是確保隧道安全施工的前提條件。.二 監(jiān)控量測實(shí)施計(jì)劃1.監(jiān)測項(xiàng)目 蒙華鐵路隧道施工監(jiān)測項(xiàng)目分必測項(xiàng)目和選測項(xiàng)目。一般地段原則上只做必測項(xiàng)目。蒙華鐵路隧道施工監(jiān)測必測項(xiàng)目蒙華鐵路隧道施工監(jiān)測必測項(xiàng)目序號監(jiān)測項(xiàng)目監(jiān)測范圍常用儀器1洞內(nèi)、外觀察全線隧道現(xiàn)場觀察、羅盤儀等2拱頂下沉（正洞和輔助導(dǎo)坑）全站儀3水平收斂全站儀4地表沉降隧道淺埋段全站儀或電子水準(zhǔn)儀.2.斷面及測點(diǎn)布設(shè)原則斷面布設(shè)原則拱頂下沉和周邊收斂斷面拱頂下沉和周邊收斂監(jiān)測斷面間距拱頂下沉和周邊收斂監(jiān)測斷面間距圍巖級別斷面間距（m）單雙線正洞單雙車道輔助坑道5102030（軟質(zhì)巖）50（硬質(zhì)巖）在特殊地段布設(shè)監(jiān)測斷面

3、在特殊地段布設(shè)監(jiān)測斷面.2.1.2 地表沉降斷面地表沉降監(jiān)測斷面間距地表沉降監(jiān)測斷面間距 備注： 1）H0為隧道埋深，H為隧道開挖高度，B為隧道開挖寬度； 2）地表沉降測點(diǎn)應(yīng)在隧道開挖前布設(shè)； 3）地表沉降斷面與洞內(nèi)監(jiān)測斷面應(yīng)盡量布置在同一斷面。隧道埋深與開挖寬度斷面間距（m）2BH0 2（H+B）20BH0 2B10H0 B5.測點(diǎn)布設(shè)原則拱頂下沉和水平收斂測點(diǎn)1）測點(diǎn)布設(shè)應(yīng)按施工方法區(qū)分，全斷面、兩臺階、三臺階法。全斷面法 兩臺階法 三臺階法. 2）拱頂下沉和水平收斂測點(diǎn)應(yīng)布置在同一斷面上。 3）初支應(yīng)與圍巖密貼，測點(diǎn)埋設(shè)在鋼架、格柵等初期支護(hù)上。 4）測點(diǎn)應(yīng)在初支支護(hù)后立即埋設(shè)。 5）初

4、始讀數(shù)應(yīng)在測點(diǎn)埋設(shè)12h內(nèi)讀取。 6）拱頂下沉測點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在拱頂軸線附近，數(shù)值采用絕對高程，周期性復(fù)核后視點(diǎn)，保證其數(shù)據(jù)可靠性。地表沉降測點(diǎn) 1）測點(diǎn)應(yīng)在隧道開挖前布設(shè)，橫向間距為25m，按圖所示進(jìn)行布置，在隧道中線附近測點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)加密。地表沉降橫向測點(diǎn)布置示意圖地表沉降橫向測點(diǎn)布置示意圖.2）隧道中線兩側(cè)監(jiān)測范圍不應(yīng)小于H0 +B。當(dāng)對地表沉降有特殊要求時(shí)， 監(jiān)測間距應(yīng)適當(dāng)加密，范圍應(yīng)適當(dāng)加寬。3）基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在隧道施工影響范圍以外穩(wěn)定處，并設(shè)置復(fù)核性測點(diǎn)，保證其數(shù)據(jù)可靠性。.3、測點(diǎn)埋設(shè)方法及編號地表下沉測點(diǎn)埋設(shè) 選定監(jiān)測斷面后，地表下沉測點(diǎn)采用預(yù)制C15鋼筋混凝土觀測樁，觀測樁內(nèi)置直徑16m

5、m鋼筋，長約20cm，頂部刻十字絲，并露出混凝土表面5mm10mm。埋設(shè)觀測樁在測點(diǎn)部位挖長、寬、高均為20cm的坑，埋入觀測樁；樁身周圍用混凝土回填密實(shí)，保證測樁牢固、可靠。并做好標(biāo)記。. 開挖完成后，在待測圍巖表面部位用電鉆或風(fēng)鉆鉆一孔徑為3040mm、深度10cm的孔，在孔中填塞水泥砂漿或?qū)Ｓ缅^固劑后插入預(yù)埋桿件。 預(yù)埋桿件外露部分做成斜面并焊接長、寬3cm，厚度2mm鋼板；上粘貼回復(fù)式反射膜片待預(yù)埋件穩(wěn)定后立即進(jìn)行第一組數(shù)據(jù)的量測；在進(jìn)行初期支護(hù)時(shí)，應(yīng)做好預(yù)埋件的保護(hù)工作，采用PVC管或套筒對預(yù)埋件進(jìn)行保護(hù)。 預(yù)埋桿件長度48cm（此處48cm按測點(diǎn)埋入圍巖內(nèi)10cm、V級圍巖預(yù)留變形

6、量12cm、初支厚度25cm、外露1cm進(jìn)行考慮；其他圍巖桿件長度，根據(jù)支護(hù)參數(shù)可做相應(yīng)調(diào)整；保證初期支護(hù)施做后預(yù)埋桿件能外漏5cm左右）。預(yù)埋桿件規(guī)格及詳圖見圖。預(yù)埋桿件規(guī)格及詳圖預(yù)埋桿件規(guī)格及詳圖拱頂下沉、凈空變化觀測點(diǎn)埋設(shè).邊仰坡測點(diǎn)埋設(shè) 進(jìn)出口明挖段邊仰坡坡面上每隔3m5m設(shè)置一個(gè)監(jiān)控量測點(diǎn)進(jìn)行不間斷監(jiān)控量測。地表沉降點(diǎn)的順序號編號規(guī)則 沿鐵路里程增大方向，線路中線位置的測點(diǎn)順序?yàn)?0，左側(cè)順序號為奇數(shù)（01,03,05,07,09），右側(cè)順序號為偶數(shù)（02,04,06,08,10），由中心線向外依次增大。書寫地表沉降點(diǎn)編號時(shí)在里程前加字母“DB”，例如：DBDK758+300-01,

7、斷面編號方式見圖。隧道地表沉降測點(diǎn)順序編號示意圖隧道地表沉降測點(diǎn)順序編號示意圖.拱頂下沉及周邊收斂測點(diǎn)的順序號編號規(guī)則 拱頂下沉測點(diǎn)的順序編號，沿鐵路里程增大方向，線路中線位置的測點(diǎn)編號為00，周邊收斂測點(diǎn)的順序號編碼規(guī)則，沿鐵路里程前進(jìn)方向，中線左側(cè)測點(diǎn)編號為奇數(shù)（01,03），右側(cè)為偶數(shù)（02,04），成對編號，由中心線向外依次增大。書寫拱頂下沉測點(diǎn)編號時(shí)在里程前加字母“GD”， 書寫周邊收斂測點(diǎn)編號時(shí)在里程前加字母“ZB”， 例如：GDDK758+300-01,斷面編號方式見圖。拱頂下沉測點(diǎn)的順序編號示意圖拱頂下沉測點(diǎn)的順序編號示意圖.監(jiān)控方法1）洞內(nèi)、外觀察 洞內(nèi)開挖面觀察：開挖工作面

8、觀察應(yīng)在每次開挖后進(jìn)行，及時(shí)繪制開挖工作面地質(zhì)素描圖、填寫開挖工作面地質(zhì)狀況記錄表，并與勘查資料進(jìn)行對比，此項(xiàng)工作由地質(zhì)預(yù)報(bào)單位或?qū)I(yè)地質(zhì)工程師進(jìn)行整理。 洞內(nèi)已施工地段觀察：噴射混凝土、鋼拱架或格柵鋼架變形等工作狀態(tài)。2）拱頂下沉和水平收斂監(jiān)測 拱頂下沉和水平收斂監(jiān)測采用全站儀配合反射膜片進(jìn)行。標(biāo)識要求：測點(diǎn)布設(shè)以后，在測點(diǎn)位置用紅色油漆做醒目標(biāo)識，通常情況下每個(gè)斷面不掛設(shè)標(biāo)示牌，但在測點(diǎn)外圍需用醒目的紅油漆進(jìn)行標(biāo)識，并且保持反光片在手電筒照射時(shí)能清晰反光，必要時(shí)需按圖掛設(shè)標(biāo)示牌及時(shí)記錄展示相關(guān)信息，監(jiān)測點(diǎn)上嚴(yán)禁懸掛物品。量測標(biāo)示牌量測標(biāo)示牌XXX隧道進(jìn)（出）口測點(diǎn)類型：（拱頂下沉/周邊收斂

9、）斷面里程：圍巖等級：埋設(shè)時(shí)間：責(zé)任人：.保護(hù)要求：測點(diǎn)及時(shí)進(jìn)行布設(shè)，并做好保護(hù)，防止破壞?，F(xiàn)場監(jiān)測與施工必須緊密配合，施工現(xiàn)場應(yīng)提供監(jiān)測工作時(shí)間，保證監(jiān)測工作的正常進(jìn)行，監(jiān)測測點(diǎn)的埋設(shè)計(jì)劃應(yīng)列入工程施工進(jìn)度控制計(jì)劃中。 破壞與松動(dòng)處理要求：如果測點(diǎn)被破壞，應(yīng)在被破壞測點(diǎn)附近補(bǔ)埋，重新進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；如果測點(diǎn)出現(xiàn)松動(dòng)，則應(yīng)及時(shí)加固，重新讀取初讀數(shù)。4、監(jiān)測頻率和周期洞內(nèi)、外觀察 每施工循環(huán)記錄一次，必要時(shí)加大觀察頻率。 4.2 拱頂下沉和水平收斂監(jiān)測 1）一般為1次/天。 2）臺階法施工，下部開挖過程中，頻率為2次/天。 3）出現(xiàn)異常情況時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場管理要求，加大監(jiān)測頻率。 4）當(dāng)變形趨于穩(wěn)定時(shí)

10、，監(jiān)測頻率按表進(jìn)行。. 變形趨于穩(wěn)定時(shí)的監(jiān)測頻率變形趨于穩(wěn)定時(shí)的監(jiān)測頻率5）在初期支護(hù)穩(wěn)定后，可停止該斷面的監(jiān)測。初期支護(hù)穩(wěn)定須同時(shí)滿足以下條件：初期支護(hù)表觀現(xiàn)象正常；拱頂下沉和水平收斂平均變形速率小于1mm/d，且持續(xù)1個(gè)月以上；變形時(shí)態(tài)曲線已經(jīng)收斂。地表沉降監(jiān)測1）一般為1次/天。2）出現(xiàn)異常情況時(shí)，應(yīng)加大監(jiān)測頻率。3）在二次襯砌施工通過監(jiān)測斷面 H0 +B距離后（H0為該斷面隧道埋深，B為該斷面隧道開挖寬度），且地表沉降變形時(shí)態(tài)曲線已經(jīng)收斂，可停止該斷面監(jiān)測。支護(hù)狀態(tài)平均變形速率持續(xù)時(shí)間監(jiān)控頻率初支全環(huán)封閉2mm/d3天1次/3天初支全環(huán)封閉1mm/d7天1次/7天初支全環(huán)封閉1mm/d

11、15天1次/15天.5、監(jiān)測管理值 采用變形總量、變形速率、初期支護(hù)表觀現(xiàn)象和變形時(shí)態(tài)曲線等4項(xiàng)對隧道施工安全進(jìn)行綜合等級管理。變形總量與變形速率應(yīng)控制在管理等級范圍內(nèi)，及時(shí)巡視觀察初支表觀有無異常，同時(shí)結(jié)合變形時(shí)態(tài)曲線形態(tài)進(jìn)行綜合分析處理。管理等級及對應(yīng)措施管理等級對應(yīng)措施正常（綠色）正常施工預(yù)警二級（黃色）加強(qiáng)監(jiān)測，密切關(guān)注發(fā)展情況, 分析原因，調(diào)整施工，使隧道變形趨穩(wěn),并制定應(yīng)急方案和對策預(yù)警一級（紅色）暫停施工，加強(qiáng)監(jiān)測，啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，采取相應(yīng)工程措施.變形總量管理值變形總量/（mm）管理等級正常（綠色）預(yù)警二級（黃色）預(yù)警一級（紅色）拱頂下沉單線正洞單車道輔助坑道2020252548

12、48646460608080雙線正洞雙車道輔助坑道25253535727296969090120120水平收斂單線正洞單車道輔助坑道101015153030454540405555雙線正洞雙車道輔助坑道101015153535505045456060.臺階法開挖時(shí)拱頂下沉和水平收斂變形總量管理值分配臺階法開挖時(shí)拱頂下沉和水平收斂變形總量管理值分配黃土地段變形總量管理等級黃土地段變形總量管理等級 基準(zhǔn)值工法分部1分部2分部3臺階法40%70%三臺階法30%50%70%變形總量/（mm）管理等級正常（綠色）預(yù)警二級（黃色）預(yù)警一級（紅色）拱頂下沉9090120120110110150150水平收斂

13、3535505045456060.變形速率管理值一般地段變形速率管理等級一般地段變形速率管理等級 變形速率/（mm/d）管理等級正常（綠色）預(yù)警二級（黃色）預(yù)警一級（紅色）開挖過程中拱頂下沉單線正洞單車道輔助坑道4.04.08.08.0雙線正洞雙車道輔助坑道5.05.010.010.0水平收斂單、雙線正洞單、雙車道輔助坑道3.03.06.06.0仰拱封閉后拱頂下沉水平收斂單、雙線正洞單、雙車道輔助坑道2.02.04.04.0.黃土地段變形速率管理等級黃土地段變形速率管理等級 變形速率/（mm/d）管理等級正常（綠色）預(yù)警二級（黃色）預(yù)警一級（紅色）開挖過程中拱頂下沉10.010.020.020

14、.015.015.030.030.0水平收斂、5.05.010.010.0仰拱封閉后拱頂下沉水平收斂、2.02.04.04.0.初期支護(hù)表觀現(xiàn)象隧道施工過程中應(yīng)對隧道初期支護(hù)表觀進(jìn)行觀察，當(dāng)初期支護(hù)出現(xiàn)下表所述現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行信息反饋，并采取相應(yīng)工程措施。需要采取工程措施的初期支護(hù)表觀現(xiàn)象需要采取工程措施的初期支護(hù)表觀現(xiàn)象序號初期支護(hù)表觀現(xiàn)象1噴混凝土初期支護(hù)混凝土出現(xiàn)開裂、剝落、掉塊等現(xiàn)象縱向開裂超過3榀鋼支撐間距；環(huán)向開裂超過已施工支護(hù)周長的1/3；裂縫寬度超過1mm 。2鋼拱架等扭曲、異響、拱腳下沉等。.變形時(shí)態(tài)曲線特征 （a）正常 （b）預(yù)警二級 （c）預(yù)警一級變形時(shí)態(tài)曲線在管理等級

15、中的體現(xiàn)變形時(shí)態(tài)曲線在管理等級中的體現(xiàn)tututu序號管理等級體現(xiàn)1正常（綠色）無變形異常加速，變形特征曲線趨于收斂2預(yù)警二級（黃色）變形異常加速，變形特征曲線無收斂跡象，日均變形速率差值連續(xù)2天增大，且均大于2mm/d時(shí)。3預(yù)警一級（紅色）變形異常加速，變形特征曲線無收斂跡象，日均變形速率差值連續(xù)3天增大，且均大于2mm/d時(shí)。.三三 監(jiān)測儀器設(shè)備及管理監(jiān)測儀器設(shè)備及管理1、儀器設(shè)備精度要求 儀器設(shè)備的精度應(yīng)符合監(jiān)控量則操作規(guī)程。每套量測儀器設(shè)備管理明確到人，操作者由經(jīng)過培訓(xùn)合格后的技術(shù)人員擔(dān)任。見（實(shí)）習(xí)生不得單獨(dú)操作儀器，必須在量測小組組長指導(dǎo)下進(jìn)行。2、監(jiān)測儀器必須定人保管，對貴重精密

16、監(jiān)測儀器（如全站儀、電子水準(zhǔn)儀）應(yīng) 規(guī)定專人保管，專人專用，專機(jī)專線，專人送檢，他人不得隨意動(dòng)用，以防損壞，降低精度。3、儀器設(shè)備管理 儀器設(shè)備按計(jì)量法規(guī)的要求進(jìn)行定期強(qiáng)制送檢，交具有計(jì)量檢測資質(zhì)的專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行全面的檢定，檢定合格后在其檢定有效期內(nèi)使用，其檢定證書原件由分部工程部登記存檔。未經(jīng)檢定合格的儀器不得用于監(jiān)控量測，用于工程項(xiàng)目的測量設(shè)備由分部工程部以及各作業(yè)隊(duì)分別建立臺帳，儀器的型號、精度指標(biāo)、使用狀態(tài)、檢校情況應(yīng)作好記錄，確保測量儀器處于受控狀態(tài)。 儀器設(shè)備保管場所保持干凈整潔，儀器設(shè)備擺放整齊。測量儀器應(yīng)指定專人負(fù)責(zé)保管和維護(hù)，在潮濕和煙塵環(huán)境中作業(yè)過后，要把儀器擦拭干凈，并臵于

17、通風(fēng)干燥處將水汽晾干。在測量過程中儀器操作者不得遠(yuǎn)離儀器，使儀器設(shè)備的安全處于可控狀態(tài)。 對于要求在測前測后也應(yīng)進(jìn)行檢校的儀器、量具，如水準(zhǔn)儀在使用前須檢校i角，并做好檢校記錄。.四 監(jiān)控量測工作內(nèi)容及流程現(xiàn)場監(jiān)控量測工作應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：(1).現(xiàn)場情況的初始調(diào)查；(2).編制實(shí)施細(xì)則；(3).布設(shè)測點(diǎn)并取得初始監(jiān)測值；(4).現(xiàn)場監(jiān)控量測及分析；(5).提交監(jiān)控量測成果。監(jiān)控量測工作流程見下圖：.隧道設(shè)計(jì)監(jiān)控量測實(shí)施細(xì)則軟件測試隧道施工按設(shè)計(jì)、規(guī)范要求布點(diǎn)數(shù)據(jù)采集上傳數(shù)據(jù)專用軟件自動(dòng)分析數(shù)據(jù)并發(fā)布預(yù)警信息現(xiàn)場按紅、黃預(yù)警采取不同處理措施信息處理并指導(dǎo)施工現(xiàn)場調(diào)查與資料調(diào)研位移管理達(dá)到II

18、級，反饋至現(xiàn)場技術(shù)主管、監(jiān)理工程師以及工區(qū)領(lǐng)導(dǎo)，2小時(shí)內(nèi)同時(shí)報(bào)經(jīng)理部總工及質(zhì)量總監(jiān)位移管理達(dá)到III級，反饋至現(xiàn)場技術(shù)主管和監(jiān)理工程師位移管理達(dá)到I級，反饋至現(xiàn)場技術(shù)主管和監(jiān)理工程師，同時(shí)報(bào)項(xiàng)目經(jīng)理、總工以及質(zhì)量總監(jiān)加強(qiáng)支護(hù)及采取應(yīng)急措施并上報(bào)進(jìn)行變更設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)不符與設(shè)計(jì)相符按設(shè)計(jì)施工.五 監(jiān)控量測數(shù)據(jù)及結(jié)果展示 為了便于在作業(yè)人員每天進(jìn)洞施工時(shí)能及時(shí)了解洞內(nèi)的監(jiān)測情況，避免事故的發(fā)生和確保安全生產(chǎn)，在每次進(jìn)行監(jiān)控量測后及時(shí)上傳至軟件分析，分析出的結(jié)果由專人負(fù)責(zé)顯示在洞口的電子屏幕上。.六 數(shù)據(jù)處理與分析 現(xiàn)場量測的原始數(shù)據(jù)具有一定的離散性，其中包含量測誤差甚至測試錯(cuò)誤。為確認(rèn)量測結(jié)果的可靠程

19、度，獲得圍巖變形、支護(hù)受力等隨時(shí)間、空間變化的規(guī)律，需進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)控量測，取得量測數(shù)據(jù)后，監(jiān)測人員及時(shí)整理分析量測數(shù)據(jù)，并結(jié)合施工步驟、支護(hù)等進(jìn)行分析判斷，將實(shí)測數(shù)據(jù)與允許值進(jìn)行比較，具體的處理方法為：（1）根據(jù)儀器特點(diǎn)進(jìn)行溫度校正后，計(jì)算位移值；（2）繪制位移-時(shí)間曲線；u（mm)u(mm)t(d) t(d)正常曲線反常曲線ab位移位移u時(shí)間時(shí)間t的關(guān)系曲線圖的關(guān)系曲線圖.位移位移u時(shí)間時(shí)間t的關(guān)系曲線圖的關(guān)系曲線圖當(dāng)圍巖位移速率不斷下降時(shí)（du/dt0），圍巖趨于穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)圍巖位移速率保持不變時(shí)（du/dt0），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)（du/dt0）

20、，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)。（3）在位移-時(shí)間曲線趨于平緩時(shí)，用回歸分析推算位移趨勢。擬采用指數(shù)函數(shù)模型或采用專用軟件分析。指數(shù)函數(shù)模型如下：U=A(e-B/t- e-B/t0)式中U-變形值；A、B-回歸系數(shù)；t0-測點(diǎn)的初始觀測（d）；t-測點(diǎn)的觀測時(shí)間（d）（4）回歸分析和曲線擬合：繪制量測數(shù)據(jù)的時(shí)態(tài)變化曲線圖（即“時(shí)態(tài)散點(diǎn)圖”所示）和距開挖面關(guān)系圖。時(shí)間（t）U時(shí)態(tài)散點(diǎn)示意圖時(shí)態(tài)散點(diǎn)示意圖.（5）對量測數(shù)據(jù)處理結(jié)果分析判斷，及時(shí)提交量測結(jié)果。（6）監(jiān)控量測資料的整理分析完成現(xiàn)場量測和數(shù)據(jù)采集后，應(yīng)及時(shí)對現(xiàn)場觀測所得的資料加以整理，編制成圖表和說明，使它成為便于使用的成果;量測資料保存在施工現(xiàn)場,以便于核查。具體步驟和內(nèi)容如下：核查各項(xiàng)原始記錄，檢查監(jiān)測值的正確性；對各種觀測值按時(shí)間逐點(diǎn)填寫觀測數(shù)值表；繪制各種變形過程線或變形分布圖； 根據(jù)數(shù)據(jù)整理結(jié)果對初期支護(hù)的時(shí)態(tài)曲線應(yīng)進(jìn)行回歸分析，預(yù)測可能出現(xiàn)的最大值和變化速度；當(dāng)曲線出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)及時(shí)分析原因，根據(jù)具體情