宁西二线NXZQ-2标隧道监控量测实施方案

1、目目 录录 1 1、概述、概述.1 1.11.1、编制依据、编制依据.1 1.21.2、工程概况、工程概况.1 1.31.3、标段隧道概况、标段隧道概况 .1 2 2、监控量测的目的监控量测的目的.2 3 3、监控量测人员机构及仪器的配置监控量测人员机构及仪器的配置.2 3.13.1、人员配置、人员配置.2 3.23.2、仪器配置、仪器配置.3 4 4、监控量测方法与原则、监控量测方法与原则.4 4.14.1、监控量测项目、监控量测项目 .4 4.24.2、监控量测断面及测点布置原则、监控量测断面及测点布置原则.5 4.34.3、监控量测的方法、监控量测的方法.8 5 5、监控量测数据分析及信

2、息反馈、监控量测数据分析及信息反馈.10 6 6、围岩量测的综合判定、围岩量测的综合判定.12 7 7、监控量测上报制度、监控量测上报制度.13 8 8、监控量测安全预警措施、监控量测安全预警措施.13 附录附录 A A 开挖工作面地质状况记录表开挖工作面地质状况记录表.14 附录附录 B B 拱顶下沉量测记录表拱顶下沉量测记录表 .14 附录附录 C C 隧道净空变化记录表隧道净空变化记录表 .14 附录附录 D D 隧道沉降观测点布置示意图隧道沉降观测点布置示意图.14 附录附录 E E 收敛沉降收敛沉降时间曲线图时间曲线图.14 隧道监控量测专项施工方案隧道监控量测专项施工方案 1 1、

3、概述、概述 1.11.1、编制依据、编制依据 1.铁路隧道监控量测技术规程 （TB10121-2007） 2.铁路隧道施工质量验收标准 （TB10417-2003） 3.铁路工程测量规范 （TB10101-2009） 4. 依据设计图纸说明及其它相关设计文件 5. 指导性施工组织设计 1.21.2、工程概况、工程概况 宁西铁路西安至合肥段增建二线（西安局管段）NXZQ-2 标段起讫里程为：砚川（含） 孝义乡（含） （K113+400K163+196.15） ，正线长 49.796km。隧道共 11408 延长米/9 座，主要 控制工期工程为新黄沙岭隧道（6901m） ，除此之外还有新陈家涧隧道

4、（372m） ，新石涧川一号 隧道（136m） ，新石涧川二号隧道（1569m） ，新两岔河隧道（214m） ，胭脂岭隧道（789m） ，新 东龙山隧道（572m） ，新夜村隧道（438m）新戴街隧道（417m） 。其中级围岩 1989m，级 围岩 4846m，级围岩 4464m，明洞 97m。 砚川至商州段线路通过秦岭中山区，地形陡峻，岸坡高陡。主要的特殊岩土有湿陷性黄土、膨 胀岩土等。存在断层破碎带、突泥涌水等不良地质。为了隧道安全正常顺利施工,有效地采取针 对性措施,确定并选择有效的施工方案,为动态设计提供理论性指导,特制定隧道监控量测方案， 监控量测作为隧道施工的关键工序，贯穿于整个隧

5、道施工的全过程中。 1.31.3、标段隧道概况、标段隧道概况 表表 1-11-1 隧道概况统计表隧道概况统计表 序 号 隧道名称进口里程出口里程长度(m)不良地质、特殊岩土 1 新陈家涧隧道 DyK119+082DyK119+454372 无不良地质 2 新石涧川一号隧道 DyK119+522DyK119+658136 粉质粘土、岩体破碎、节理发育 3 新石涧川二号隧道 DyK119+906DyK121+4751569 无不良地质 4 新两岔河隧道 DyK123+808DyK124+022214 无不良地质 5 胭脂岭隧道 DzK128+442DzK129+231789 膨胀土，具有弱膨胀性

6、6 新黄沙岭隧道 DzK129+344DzK136+2456901 碎裂岩、F4、F9 断层、膨胀土 7 新东龙山隧道 DyK139+080DyK139+652572 无不良地质 8 新夜村隧道 DzK157+347DzK157+785438 无不良地质 序 号 隧道名称进口里程出口里程长度(m)不良地质、特殊岩土 9 新戴街隧道 DzK160+481DzK160+898417 膨胀土 2 2、监控量测的目的监控量测的目的 监控量测是隧道在施工过程中，对围岩支护体系的稳定状态进行监测，为初期支护和二次 衬砌设计参数的调整提供依据，是确保隧道施工安全性和结构的长期稳定性、指导施工程序、 便利施工

7、管理的重要手段。 （1） 、监视围岩应力和变形情况，掌握围岩的支护动态，了解支护构件的作用及效果，验 证支护衬砌的设计参数，保证支护结构稳定。 （2） 、提供判断围岩和初期支护基本稳定的依据，确定二次衬砌的施作时间。 （3） 、通过对量测数据的分析处理，掌握地层稳定性变化规律，预见事故和险情，将监控 量测结果反馈于设计及施工中，作为调整和修正支护设计及施工方法的依据，提供和支护衬砌 最终稳定的信息。 （4） 、了解隧道施工对周围建筑物的影响。 （5） 、确保隧道工程安全与经济。 （6） 、积累量测数据及资料，为今后同类隧道设计与施工提供工程类比依据。 3 3、监控量测人员机构及仪器的配置监控量

8、测人员机构及仪器的配置 3.13.1、人员配置、人员配置 鉴于本标段内隧道施工的特殊性，指挥部成立专门的监控量测督察组，由指挥部总工程师 任组长，工程部长、安质部长及专业工程师任组员，定期对隧道监控量测工作进行检查监督， 落实施工过程中本道工序的运行情况并给予指导。 各分部监控量测小组人员见下表 3-1： 表 3-1 监控量测小组人员配备表 分部组长组员负责工点 一分部赵博 荣瑞勇、阴安化、 杨俊超、周鲲 新陈家涧隧道、新石涧川 1#隧道、新石涧川 2#隧道、 两岔河隧道、胭脂岭隧道、新黄沙岭隧道进口 二分部李云王强波、宋佳林新黄沙岭隧道斜井、出口，新东龙山隧道 四分部贺海峰李吉华、石浩新戴街

9、隧道、新夜村隧道 各分部应组建变形量测小组，必须配备一名专业工程师负责监控量测工作，实施整个施 工过程中的量测工作及数据分析。各分部监控量测小组以分部技术负责人为组长，测量工程师 及专业隧道工程师任组员，并抽调对隧道监控量测有丰富经验的人员组成量测小组。针对具体 工点制定量测计划及量测具体实施工艺及步骤。 (2)分部技术负责人负责现场监控量测的实施管理，并定期组织召开相关会议，负责指导、 监督、检查现场监控量测工作进行情况，测量小组负责组织监控量测工作的现场实施和数据处 理。 图 3-1 隧道监控量测监督检查组织机构图 3.23.2、仪器配置、仪器配置 表 3-2 监控量测仪器设备配置表 根据

10、项目特点，隧道监控量测仪器设备，由各项目部根据实施性量测计划，经监控量测小 序 号 设备名 称 型号 规格 数 量 主要技术性能监测项目生产地 1 断面仪 BJSD -4 4 检测半径 0.260；检测精 度1mm;检测时间：每个断 面 23 分钟；检测方位角： 30330；一次测量记录 断面不少于 100 组。 隧道断面的快速精确检测， 获得断面数据，具备防潮抗 烟尘功能；具备围岩变形量 测（收敛量测）；光点（炮 眼）指示功能，隧道轮廓放 样；土石方计算。 北京光 电技术 研究所 2 高精度 水准仪 DZS3 -1 4 最短视距，标准偏差 ；放大倍数 ； 地表沉降及拱顶下沉量 3 收敛仪 S

11、WJ- IV（ 20mm ） 5 重锤式，最小读数 0.01mm,量 测精度0.02mm；倾斜量测 范围：垂直面 8518； 水平面 20；采用 LCD 电子 数字显示，可在滴水条件下 使用。 断面净空相对位移北京 4 地质罗 盘 DQY- 1 型 4 磁针阻尼时间为 3060 秒 用于地质勘测，岩层产状 （走向、倾向、倾角等）、 地形草测。 哈尔滨 5 红外线 探水仪 HW- 304 3 红外激光瞄准，LCD 液晶显示 预报掘进前方、两边墙外方 及顶板上方 30m 范围内有无 含水断层和溶洞；底板下方 有无含水构造，预防滞后突 水。 北京 6 全站仪 TS084 精度 2mm； 用于困难地段

12、地表沉降测量瑞士 组长 杨斌 副组长 裴志明副组长 亢亚峰副组长 杨积财 一分部测量小组二分部测量小组三分部测量小组 组 评审提出“隧道监控量测仪器设备配置申请” ，经指挥部总工程师审核批准，由指挥部物设部按 采购程序进行统一招标采购，划归各项目经理部隧道量测使用。在使用前，由指挥部统一组织 集中培训。所有量测仪器使用前必须经过具有相关资质的单位标定，量测仪器必须有专人保管 使用。 测量仪器配置见表 3-2 测量仪器配置表。 4 4、监控量测方法与原则、监控量测方法与原则 4.14.1、监控量测项目、监控量测项目 监控量测项目分为必测项目和选测项目。必测项目在采用新奥法施工隧道中必须进行，选

13、测项目应根据围岩性质、隧道埋置深度、开挖方式等条件确定。 （1） 、必测项目包括：洞内、洞外观察；水平相对净空变化量测；拱顶相对下沉量测；浅 埋地段地表下沉量测。 （2） 、选测项目包括：围岩压力；钢架内力；围岩压力量测；支护、衬砌应力量测；钢架 内力及所承受的荷载量测；围岩弹性波动速度测试。 根据宁西铁路增建二线工程特点结合我单位隧道变形量测工作实施的情况、技术人员的配 备，选择只实施隧道监控量测中必测项目。具体见下表 4-1。 表 4-1 隧道现场监控量测项目及量测方法 序 号 项目名 称 方法及工具布置量测间隔时间 1 洞内、 洞外观 察 岩性、结构面产状 及支护裂缝观察或 描述，地质罗

14、盘等 开挖后及初期 支护后进行 每次爆破后进行 2 净空变 化 收敛计（断面仪、 收敛仪） 每 1050m 一 个断面，每断 面 23 观测点 12 次/ 天 1 次/2 天12 次/周 13 次/ 月 3 拱顶下 沉 精密水准仪、水准 尺、钢尺或测杆 每 1050m 一 个断面 12 次/ 天 1 次/2 天12 次/周 13 次/ 月 4 地表下 沉 精密水准仪、铟钢 尺、全站仪 每 550m 一个 断面，每断面 至少 7 个测点， 每隧道至少 2 个断面。中线 每 520m 一个 测点 开面距量测断面前后2B 时，12 次/天； 开挖面距量测断面前后5B 时，1 次/2 开； 开挖面距量

15、测断面前后5B 时，1 次/周 必测项目是隧道工程应进行的日常监控量测项目，具体监控量测项目见下表 4-2。 表 4-2 监控量测必测项目 序号监控量测项目常用量测仪器备注 1 洞内、外观察 现场观察、数码相机罗盘 仪 2 拱顶下沉水准仪、钢挂尺或全站仪 3 净空变化收敛计、全站仪 4 地表沉降水准仪、铟钢尺或全站仪隧道浅埋段 选测项目是满足隧道设计与施工的特殊要求进行的监控量测项目，具体监控量测项目见下 表 4-3 选择。 表 4-3 监控量测选测项目 序号监控量测项目常用量测仪器适用情况 1 围岩内部位移多点位移计软岩变形段 2 隧底隆起水准仪、铟钢尺或全站仪膨胀性围岩段 3 爆破震动震动

16、传感器、记录仪滑坡、下穿段或临近既有线段 4 孔隙水压力水压计饱和黄土段 5 水量三角堰、流量计可能出现涌水地段 6 围岩压力压力盒 7 钢架内力钢筋计、应变计 8 喷混凝土内力混凝土应变计 9 二次衬砌内力混凝土应变计、钢筋计 10 初期支护与二次衬砌间 接触力 压力盒 11 锚杆轴力钢筋计 12 纵向位移多点位移计、全站仪 4.24.2、监控量测断面及测点布置原则、监控量测断面及测点布置原则 浅埋段地表沉降观测浅埋段地表沉降观测 浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布设。地表沉降观测点和隧道内测量内测点在同一 断面里程。地表沉降监控量测采用精密水准仪、铟钢尺进行，基准点应设置在地表沉降影响范

17、 围以外。测点埋设采用地表挖孔 40*40*80cm，测标采用 16mm 钢筋四周用混凝土固定。测标顶 端高于混凝土面 2cm 并低于地平面 5cm，不易碰触到的地方。当采用常规测量困难的地段用全站 仪测量。地表沉降观测点纵向间距布置要求如下表。在施工中隧道埋深 HB 时纵向测点间距取 5m，当 Bh2B 时，地表沉降纵向测点间距取 10m，当 2Bh 时，隧道纵向测点间距取 20m； 表 4-4 地表下沉量测断面间距表 埋深 h 与隧道开挖宽度 B测点间距备注 2Bh 2050mH 为隧道埋深 Bh2B 1020mB 为隧道开挖宽度 HB 510m 表 4-5 浅埋及地表沉降观测部位统计表

18、序号 隧道名称进口里程出口里程长度(m)浅埋、地表下沉沉降观测部位 1 新陈家涧隧道 DyK119+082DyK119+454372 隧道进、出口 2 新石涧川一号隧道 DyK119+522DyK119+658136 隧道进、出口 3 新石涧川二号隧道 DyK119+906DyK121+4751569 隧道进、出口 4 新两岔河隧道 DyK123+808DyK124+022214 隧道进、出口 5 胭脂岭隧道 DzK128+442DzK129+231789 隧道进、出口 6 新黄沙岭隧道 DzK129+344DzK136+2456901 隧道进、出口，隧道进口下穿公路段 隧道中线量测各 30m

19、，DzK133+569- 904，DzK135+210- DzK136+200 7 新东龙山隧道 DyK139+080DyK139+652572 无不良地质 8 新夜村隧道 DzK157+347DzK157+785438 无不良地质 9 新戴街隧道 DzK160+481DzK160+898417 膨胀土 地表沉降测点横向间距为 25m。在隧道中线附近测点应适当加密，隧道中线两侧量测范围 不应小于 h+B，地表有控制建筑物时，量测范围应适当加宽。在中线左右各 10m 范围呢，沉降观 测点间距为 3m，其余范围测点间距设为为 5m。地表下沉的测点布置图； 表 4-6 地表下沉测点布置示意图 拱顶下

20、沉与净空变形量测拱顶下沉与净空变形量测 拱顶下沉测点和净空变形测点应布置在同一断面上，监控量测断面与测线按照下表要求布置： 表 4-7 拱顶下沉及水平收断面间距表 围岩级别量测断面间距（m） 3050 1030 510 表 4-8 净空收敛量测测线数 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测线，两条斜线 净空变形量测测线的布置如下图: 图 4-1 隧道净空变形量测线布置示意图 监控量测频率监控量测频率 拱顶下沉量测与水平净空相对变化量测宜用相同的测量频率，根据变形速度和距开挖工作 面距离从下表选择一个较高的量测频率。 地表下沉的量测频率应和拱顶下

21、沉及水平相对净空变化的量测频率相同。地表下沉量测应 在开挖工作面前方 H+h（隧道埋置深度+隧道高度）处开始，直到衬砌结构封闭，下沉基本停止 为止。 表 4-9 拱顶下沉及周边收敛量测频率表 变形速度（mm/d）量测断面距开挖面距离（m）量测频率 5 （01）B12 次/天 15（12）B1 次/天 0.51（12）B1 次/2 天 0.20.5（25）B1 次/2 天 0.2 5B 1 次/周 注：表中 B 表示隧道开挖宽度 量测点的埋设与保护量测点的埋设与保护 A、量测点埋设时间的要求 .量测布点要及时，净空收敛、拱顶下沉量测要在初喷混凝土后或在每次开挖后 12 小时 内（最迟不超过 24

22、 小时）取得初读数，且在下一循环开挖前必须完成。 .已衬砌地段要在衬砌脱模后 24 小时内进行设点，并进行初始读数。 B、测点的构造加工要求根据收敛挂钩的要求，水平收敛和拱顶下沉量测点采用 8mm 的光 圆钢筋加工成右图形状。 C、地表下沉测点布设要求量测点采用 16mm 钢筋，周围采用砼包裹，量测标准高出砼 2cm 左右，地表下沉测点布设应超前于暗洞施工掌子面 距离 1020m，并加强监测。 D、测点的标示与保护 .初期支护测点：测点不得焊接在钢格栅上， 一定要埋设在土体或围岩内。埋设要牢固可靠、易 于识别，用量测里程牌标明里程和测点的编号。 .衬砌测点：采用反光材料在混凝土上做出统 一标识

23、，并注明里程； 施工中注意保护，防止爆破和其他情况的破坏， 量测点上不得悬挂其他任何物品。 图 4-2 二次衬砌监控量测点埋设示意图 4.34.3、监控量测的方法、监控量测的方法 各分部在人员、仪器配备齐全及量测计划制定的前提下，严格按照设计及规范要求进行定 期的监控量测工作，定期对观测数据分析处理，及时反馈，指导施工。 （1）洞内外观察 洞内外观察分开挖工作面观察、已施工区段观察以及地表观察。开挖工作面观察应在每次 开挖后进行一次，内容包括节理裂隙发育情况、工作面稳定状态、围岩变形等，当地质情况基 本无变化时，可每天进行一次，观察后应绘制开挖工作面略图并做好地质描述、数码成像，填 6cm 2

24、5cm 4cm 写好工作面地质状况记录表并与勘查资料进行对比。 对已施工地段的观察每天至少一次，观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状况，以及 施工质量是否符合规定要求。在观察过程中如果发现地质条件恶化，初期支护发生异常现象， 应立即通知施工负责人采取应急措施，并派专人进行不间断观察。 洞外观察重点在洞口段和洞身浅埋段，详细记录地表开裂、地表变形、边坡及仰坡的稳定 状态、地表渗漏情况。 拱顶下沉及水平相对净空变化量测 净空变化量测在同一断面进行，每次开挖后尽早进行、初读数应在开挖后 12h 内读取，最 迟不超过 24h，而且在下一循环开挖前，必须完成初读数。并采取相同的量测频率。如位移出现 异

25、常情况，应加大量测频率。隧道净空变化量测采用收敛剂或全站仪进行，采用全站仪量测时 测点 图 4-3 监控量测作业工序流程图 不满足 满足 监控量测项目制定 人员、仪器设备隧道开挖 修改管理基准值 初期支护施工 修改设计支护参数 测点埋设 监测数据分析 施工建议对照基准值 施工建议 监测总结 安全分析 管理基准的设定 监测数据采集 采用膜片式回复反射器作为测点靶标，靶标粘在测勾上。量测方法采用自由设站或固定设站。 拱顶下沉量测采用精密水准仪和铟钢尺或全站仪进行。测点埋设在拱顶轴线附近的基岩内，并 与隧道外监控量测基准点进行联测。采用全站仪量测时测点采用膜片式回复反射器作为测点靶 标，靶标粘在测勾

26、上。量测方法采用自由设站或固定设。 地表沉降监控量测采用精密水准仪、铟钢尺进行。基准点设在地表沉降影响范围以外。如 果常规水准测量手段困难时，采用全站仪三角高程测量。 （3）选测项目 混凝土、喷射混凝土应变量测采用混凝土应变计。 围岩与期支护间的接触压力、初期支护与二次衬砌间的接触压力用压力盒量测。 爆破震动监控量测采用震动传感器、记录仪进行量测。将传感器固定在预埋件上，通过爆 破震动记录仪自动记录爆破震动速度和加速度，分析振动波形和震动衰减规律。 孔隙水压力监控量测采用孔隙水压计进行量测，水压计埋入带刻槽的测点位置，保证水压 计与水直接接触。通过数据采集各测点的读数换算出相应的孔隙水压力值。

27、水量监控量测采用 三角堰、流量计进行量测。 5 5、监控量测数据分析及信息反馈、监控量测数据分析及信息反馈 监控量测数据取得后，及时进行校对和整理，同时注明开挖方法和施工工序以及开挖面 距监控量测点距离等信息。 监控量测数据分析采用散点图和回归分析方法。 信息反馈以位移反馈为主，主要依据时态曲线的形态对围岩稳定性、支护结构的工作状 态、对周围环境的影响程度进行判定，验证和优化设计参数，指导施工。 监控量测数据的分析处理包括数据校核、数据整理及数据分析。每次观测后立即对观测 数据进行校核，如有异常及时补测。每次观测后及时对观测数据进行整理，包括观测数据计算、 填表制图、误差处理等。 监控量测数据

28、的分析包括以下主要内容： 根据量测值绘制时态曲线； 选择回归曲线，预测最终值，并与控制基准进行比较； 对支护及围岩状态、工法、工序进行评价； 及时反馈评价结论，并提出相应工程对策建议。 监控量测信息反馈根据监控量测数据分析结果，对工程安全性进行评价，并提出相应工 程对策建议。 结束 监控量测信息反馈按下图 4-3 规定的程序进行。 施工过程中进行监控量测数据的实时分析和阶段分析。 实时分析：每天根据监控量测数据及时进行分析，发现安全隐患应分析原因并提交异常 报告。 阶段分析：按周、月进行阶段分析，总结监控量测数据的变化规律，对施工情况进行评 价，提交阶段分析报告，指导后续施工。 工程安全性评价

29、后采用表 13 相应的工程对策。工程安全性评价流程见下图 4-4 所示。 根据工程安全性评价的结果，需要变更设计时，根据有关铁路工程变更管理办法及时进 行设计变更。 工程对策主要应包括下列内容： 一般措施 a、稳定开挖工作面措施； b、调整开挖方法； c、调整初期支护强度和刚度并及时支护； d、降低爆破振动影响； e、围岩与支护结构间回填注浆。 图 5-1 监控量测信息反馈图 是 否 隧道设计 现场调查与资料调研监控量测实施细则 隧道施工 监控量测 环境及工程安全性评价 环境及安全是否满 足要求 调整设计参数，提出变更设计建 议 报监理、设计、建设单位 变更设计 判定基准 特殊要求 经验类别

30、理论分析 辅助施工措施 a、地层预处理，包括注浆加固、降水、冻结等方法； b、超前支护，包括超前锚杆（管） 、大管棚等。 图 5-2 工程安全性评价流程图 表 5-1 工程安全性评价分级及相应应对措施 管理等级应 对 措 施 正常施工 综合评价设计施工措施，加强监控量测，必要时采取相应的工程对策 暂停施工，采取相应工程对策 6 6、围岩量测的综合判定、围岩量测的综合判定 根据量测结果按下列指标进行: 变形管理等级见下表 表 6-1 变形管理等级表 管理等级管理位移施工状态 UU0/3可正常施工 U0/3U2U0/3 应加强支护 U2U0/3应采取特殊支护 注：U 为实测位移值，U0最大允许位移值。 根据围岩变化速度判别： 净空变化速度持续大于 5mm/d 时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护系统。 水平收敛（拱脚附近）速度速度小于 0.2mm/d，拱部下沉速度小于 0.15mm/d，围岩基本达 到稳定。 根据位移时态曲线来判定： 当围岩位移速率不断下降时（du2/d2t0） ，围岩趋于稳定状态； 当围