北固山隧道监测监控方案

1、能源与交通工程学院隧道工程施工技术措施编制任务名称： 北固山隧道监控量测方案_ 组 号：第_组组 员：_张明友、田兴权、常家保 班 级：矿建13-6指导教师： 宗义江编制日期： 1.岩内隧道监控量测专项方案1.1工程概述1、工程概况本隧道为四洞明洞形式。隧道洞内设置单向纵坡，左右线最大纵坡均为土 3%最小纵坡土 0.3%隧道结构型式由分离式明洞、分离式暗挖隧道组成，左、右线建设规模见下表：表1-1建设规模合同段隧道名称进口桩号合同段分界桩号出口桩号隧道长度(m)合计(m)S2合同段北固山隧道左线ZK3+330ZK5+00016703365右线YK3+305YK5+0001695S3合同段北固山

2、隧道左线ZK5+000ZK6线YK5+000YK6+06010602、地形地貌隧址位于变质岩断块侵蚀低山丘陵区，毗邻黄海。北固山、大棺材山、小棺材山及黄石嘴山体走向都为近东西向，海拔最高点为大棺材山顶243.8m。其中K4+300K4+550(大棺材山与小棺材山之间)为山间凹地，海拔为 3244m小 棺材山及黄石嘴北侧即为黄海，山体基岩裸露，风化层薄，局部地段山势陡峭， 出现小面积的悬崖和陡壁。大棺材山西北坡和西南坡山坡较缓， 近山麓多为第四 纪松散堆积物覆盖，植被较茂盛，并发育有多处滑坡，滑坡体范围内发育有醉汉 林。隧道最大埋深约 107.5m3、水文地质条件隧址区

3、围岩为第四系土层、中 晚元古代云台组区域变质岩系。隧道区地下 水主要包括基岩裂隙水和第四系松散岩组孔隙潜水， 大气降水、 沟谷两侧的基岩 裂隙水及谷底的泉水为其主要补给来源。隧道左线涌水量 846.7 m3/d ，右线 832.9m3/d 。据公路工程地质勘察规范 （JTJ064-98 ）判定：隧址区地下水对混凝土无 腐蚀性。1.2 监控量测的目的（1）通过监控测量，了解施工期地层、支护结构与周边环境的动态变化， 明确施工对地层、支护结构和周边环境的影响程度以及可能产生安全事故的薄弱 环节，预测临近建筑物的变形发展趋势，及时对其安全性做出评估 , 同时综合各 种信息进行预警和报警， 使有关各方

4、有时间及时做出反应， 防止环境事故的发生。（2）监控量测，能客观、真实、全面地掌握隧道围岩、支护结构以及周边 环境安全的关键性指标，确保工程安全，也为可能的纠纷提供处理依据和独立、 客观、公正的监测数据。（3）监测工作真正发挥优化设计和反馈指导施工的作用（而不是仅仅满足 于收集资料和提交报表） ，对可能出现的各种突发情况提出建议措施，提高本项 目信息化施工水平，具有较大的社会效益和经济效益。（4）修改工程设计。通过研究监测成果，判断结构的安全稳定性。有助于 对工程设计进行修改， 并通过监测数据与理论上的工程特性指标进行比较， 以便 了解设计的合理程度。（5）提供判断围岩和支护体系基本稳定的依据

5、，确定二衬的施作时间。（6）验证支护结构设计，为支护结构设计和施工方案修订提供反馈信息。（7）积累资料，为今后类似工程或工法本身的发展提供借鉴，并为隧道运 营后的养护与维修提供可靠的原始数据。1.3 工程监测的必要性作为开挖对象， 土体特性非常复杂， 解析上的诸多假定是在所难免的， 因此 解析的结果只能作为一个初期的预测， 而并非对环境的掌握。 与解析相对应， 监 测具有相对准确地把握土体自身的动态（应力、变形、应变等）的特性。在解析 结果的基础上对照监测结果，及时修正设计，实现信息化施工。如前所述， 工程施工中的现场监测是其施工过程中必不可少的内容之一。 而 且各种施工开挖方法对土体和支护结

6、构的受力以及周边的环境有较大的影响。 尤 其是不良地质现象如果不及时发现和处理， 很可能发展成重大施工事故。 为使施 工满足安全性和经济性，通过现场监测进行预测、预报，是避免事故，降低施工 风险的有效手段，进一步证明现场监测的特殊性和重要性。1.4 必测项目洞内、外观察 洞内观察A. 开挖面观察：每次开挖后进行一次，当地质情况基本无变化时可每天进行 一次。观察后应绘制开挖面略图，填写工作面状态记录及围岩级别判定卡。B. 初期支护完成区段观察：每天至少进行一次，观察内容包括喷砼、锚杆、 钢架的状态。 洞外观察：洞口地表情况、地表沉陷、边坡、仰坡的稳定、地表水渗漏 的观察。周边位移量测每次开挖后尽

7、早进行， 最迟不大于 24 小时，在下一循环开挖前应完成读数。拱顶下沉量测拱顶下沉量测应与周边位移量测在同一量测断面内进行， 其量测频率应相同； 当地质条件复杂， 下沉量大或偏压明显时， 除量测拱顶下沉外， 尚应量测拱腰及 基底隆起量。地表下沉量测隧道洞口段及洞身浅埋段地表下沉量测断面布置宜与拱顶下沉量测及周边 位移量测在同一量测断面内， 地表下沉量测应在开挖面前方隧道埋置深度与隧道 开挖高度之和处开始，直到衬砌结构封闭、下沉基本停止为止。爆破振动及建筑物位移量测在隧道近接既有构造物（北固山大道 3 号桥（包括挡土墙） 、4 层疗养院、 军事坑道、龙门山庄小区（最高 26 层）及其它居民楼）施

8、工时，应加强对既有 构造物处爆破振动的监控量测。 同时，还须对既有建筑物进行沉降及倾斜变形量 测，以确保其稳定及安全。小净距段中岩墙量测中岩墙是小净距隧道的薄弱部位和薄弱环节， 中岩墙的稳定和强度是小净距 隧道设计、施工的关键。因此，施工中应对中岩墙处进行监控量测，特别须加强 后行洞开挖时对爆破振动的量测。小净距段中岩墙必测项目有：中岩墙土压力、 围岩内位移、围岩压力及爆破振动。锚杆质量检查 中空注浆锚杆杆体材料质量检查：中空注浆锚杆杆体材料抗拉力不小于 150KN。 锚杆杆体插入钻孔深度玄95%，注浆应饱满且杆体应居中，其保护层厚 度不小于 8mm。 锚杆上垫板时强度玄5Mpa 锚杆必须设置

9、垫板、螺母，并应与喷砼密贴。隧道进口段斜坡监测在施工期间应对隧道进口段斜坡体进行实时监控， 以了解由于工程扰动等因 素对坡体的影响， 监测结果可作为判断坡体稳定状态、 指导施工、 反馈设计和防 治效果的重要依据。斜坡监测内容一般有：地表变形监测、地表裂缝监测、坡体 深部位移监测、地面倾斜监测、地下水位监测、地应力监测等。1.5 选测项目钢架内力及外力量测围岩体内位移（洞内设点）量测围岩体内位移（地表设点）量测围岩压力量测两层支护间压力量测支护、衬砌内应力量测围岩弹性波量测渗水压力、水量测锚杆轴力量测地表下沉量测（h0>2b）（注：b为隧道开挖宽度，hO为隧道埋深）上述选测项目应结合本隧道

10、建设规模、围岩性质、开挖方式有选择的进行； 围岩压力、支护及衬砌应变等项目的量测频率开始时应与同一断面的变形量测频 率相同，当量测值变化不大时可适当降低量测频率。1.6 监测方案制定的原则根据隧道的工程地质和水位地质条件， 结合我公司在以往隧道监测中积累的 经验，编制本监测方案遵循以下原则：1）监测方案以安全监测为目的， 根据工程特点确定监测对象和主要监测指 标。2）根据监测对象的重要性确定监测规模和内容、 监测项目和测点布置， 较 全面地反映围岩的实际工作状态。3）采用先进、可靠的监测仪器和设备，设计先进的监测系统。4）为确保提供可靠、连续的监测资料，各监测项目间相互校验，以便数值 计算、故

11、障分析和状态研究5）在满足工程安全的前提下，尽量减少对工程施工的交叉干扰影响6）按照国家现行的有关规定、规范及招标文件要求编制监测方案。计设步初查调测勘图 1-1 监测在信息化设计与施工中的作用1.7 编制主要依据(1)工程测量规范(GB50026-93；(2国家一、二等水准测量规范 (GB 12897-91)；( 3公路隧道施工技术规范 ( JTJ042-94 )；( 4建筑变形测量规程 JGJ/T8-97 ；( 5、其他公路工程建设相关规范、标准、资料。2监测项目实施方案根据询标文件、 设计文件、 施工组织设计文件的要求， 结合以前在类似工程 中总结的监测经验，在本隧道中开展如下监测项目：

12、监测项目包括：洞内外观察、洞内周边位移量测、拱顶下沉量测、地表沉降 量测、建筑物基础沉降等必测项目； 围岩体内位移量测、 模筑二次衬砌应力监测、 围岩压力及支护间压力量测； 锚杆内力及抗拔力量测； 钢支撑内力量测等选测项 目。各必测项目的具体监测方法如下：2.1. 洞内外观察观测内容( 1 )对开挖后没有支护的围岩：1 )岩质种类和分布状态，近界面位置的状态；2) 岩性特征：岩石的颜色、成分、结构、构造；3) 地层时代归属及产状；4) 节理性质、组数、间距、规模、节理裂隙的发育程度和方向性，断面状 态特征，充填物的类型和产状等；5）断层的性质，产状，破碎带宽度、特征；6）溶洞的情况；7）地下水

13、类型，涌水量大小，涌水压力，湿度等；8）开挖工作面的稳定状态，顶板有无剥落现象；9）核准围岩级别。（2）开挖后已支护段：1）初期支护完成后对喷层表面的观测及裂缝状况的描述和记录；2）有无锚杆被拉脱或垫板陷入围岩内部的现象；3）喷混凝土是否产生裂隙或剥离， 要特别注意喷混凝土是否发生剪切破坏；4）有无锚杆和喷混凝土施工质量问题；5）钢架有无被压弯现象；6）是否有底鼓现象。（3）洞外观察 主要是了解洞口、洞身和浅埋段的地表变形、开裂情况。观察目的 通过对洞内外观察，以达到：1）预测开挖面前方的地质条件；2）为判断围岩、隧道的稳定性提供依据；3）根据喷层表面状态及锚杆的工作状态，分析支护结构的可靠程

14、度；4）掌握地表变形变位及开裂等情况。观测方法每次爆破开挖后， 利用地质素描、 照相或摄像技术将观测到的有关情况和现象进行详细记录，观测中，如发现异常现象，要详细记录发现的时间、具体的里程位置以及对异常情况的描述监测频率每次开挖后及初期支护后及时进行观察，暂定平均按每5m个断面观察成果。2.2 隧道周边收敛监测监测内容隧道周边收敛监测， 是监测隧道内壁两点连线方向的相对位移或监测点的绝 对位移量。监测目的对隧道周边进行收敛观测，主要有以下目的：1）周边位移是隧道围岩应力状态变化的最直观反映，监测周边位移可为判 断隧道空间的稳定性提供可靠的信息，以确定初期支护的安全性；2）根据变位速度、变位加速

15、度判断隧道围岩的稳定程度，为二次衬砌提供 合理的支护时机；3）判断初期支护设计与施工方法选取的合理性，用以指导设计和施工。监测方法在隧道内设置监控量测断面， 每个断面分别在侧墙和拱顶设置测点， 利用收 敛计，采用一根在重锤作用下被拉紧的普通钢尺作为传递位移的媒介， 通过百分 表测读隧道周边某两点相对位置的变化。测点应在距开挖面2m的范围内尽快安设，在爆破后 24h内或下一次爆破前 测读初次读数。2.2.4 测试仪器SWJ-IV型隧道收敛计。2.2.5 监测精度监测的最小精度1.0mm。226测点布置上會細tfc本隧道平均15米布设一个监测断面，每监测断面设置不少于4条测线，测点分别布置在拱顶及

16、两侧。如图1所示。錨驗斟下汛则飒覺就点丰石廉医(X盘开榔an虾淞黄豈戎黠甜時*用cn曲服熾站蝕狀安材蘇耶图1拱顶下沉及周边收敛量测测点布置示意图拱顶下沉及周边收敛采用的仪器有水准仪、铟钢尺、收敛计等。水平收敛警戒值根据公路隧道设计规范(JTG D70-2004)锚喷衬砌和复合式衬砌初期支护 的允许洞周水平相对收敛值如表2-1所示。表2-1隧道周边允许相对位移值(%)围岩级别覆盖层厚度(M)v<5050 300> 300出0.1 0.30.2 0.50.4 1.2IV0.150.50.4-1.20.8-2.0V0.2-0.80.6-1.61.0-3.0注：1）水平相对收敛值系指收敛位

17、移累计值与两测点间距离之比；2）硬质围岩隧道取表中较小值，软质围岩的隧道取表中较大值；3）本表所列数值，可在施工过程中通过实测和资料积累作适当修正；4） 拱顶下沉允许值，一般按本表数值的0.51.0倍采用。监测频率本隧道拱顶沉降和周边收敛监测按表2-2所列频率进行表2-2隧道收敛位移和拱顶下沉监测频度表位移速度（mm/d）距工作面距离频度备注>10（0 1） D12次/ 1天注：D为隧道宽度510（1 2） D1次/ 1天15（2 5） D1次/ 2天<1>5D1次/ 1周注：1）从不同测线得到的位移速度不同，监测频率应按速度高的取值；2）若根据位移速度和距工作面距离两项指标

18、分别选取的频率不同，则从中取高值；3）后期监测时，间隔时间可加大到几个月或半年监测一次。2.3 隧道拱顶下沉监测监测内容拱顶下沉监测，是指对隧道拱顶的实际下沉位移值进行监测，是相对于不动点的绝对位移。监测目的对隧道拱顶进行沉降观测，主要有以下目的：1）通过拱顶位移监测，了解断面的变形状态，判断隧道拱顶的稳定性；2）根据变位速度判断隧道围岩的稳定程度，为二次衬砌提供合理的支护时 机；3）指导现场设计与施工。监测方法在隧道内设置监测断面， 在隧道拱顶设置测点， 安设隧道拱部监测测点， 将 钢尺或收敛计挂在作为隧道拱部测点上作为标尺， 后视点可设在稳定的部位， 用 水平仪观测。测点应在距开挖面2m的

19、范围内尽快安设，并应保证爆破后 24h内或下一次 爆破前测读初次读数。2.3.4 监测精度监测的最小精度 1.0mm。2.3.5 测点布置本隧道平均 15 米布设一个监测断面，和隧道周边收敛布设于同一断面上。 每监测断面设置在拱顶处设置监测测点。如图 2-1 所示。2.3.6 拱顶沉降警戒值 根据隧道埋深及围岩类别确定拱顶沉降控制值，按表 2-1 要求取值。监测频率按表 2-2 所列频率进行。2.4 地表下沉量测2.4.1 监测内容测试洞口浅埋段隧道开挖时对地面沉降的影响及其影响范围。2.4.2 监测目的1）判断开挖时对地面沉降的影响及其影响范围；2）根据监测结果决定对该区段设计、施工方法的调

20、整和变更；3）保证施工安全，优化支护参数；243测试方法用水准仪、全站仪对测点的高程进行量测，计算其高程的变化量244测试仪器水准仪、钢尺、全站仪测点布置垂直隧道轴线在洞口段设置监测断面，隧道范围内从拱顶位置左右间隔2m对称布设沉降观测点。本隧道在进出口左右线各布置两个监测断面， 对于洞口坡 度较缓的，设置两个沉降监测断面，每断面不少于7个监测测点；洞口坡度较陡 的，设置一个沉降监测断面，不少于 7个监测测点，和一个水平位移监测断面， 不少于4个监测测点。地表下沉桩的布置宽度应根据围岩级别、隧道埋置深度和 隧道开挖宽度而定，地表下沉量测断面的间距按表3采用。地表下沉量测断面布置表表2-3埋置深

21、度 H地表下沉量测断面的间距（m）H>2B20-50B<H<2B10-20H<B5-10注：1.无地表建筑物时取表内上限值;2. B表示隧道开挖宽度地表下沉量测频率和拱顶下沉及净空水平收敛的量测频率相同地表沉降断面及测点布置见图2、图3仰坡地表人 °0 -;P监测断面监测主断面隧道图2地表沉降监测断面位置示意图45度角范围隧道范围45度角范围45度范围外1 11 1* 45度范围外: 1 %*T*T1图3监测主断面测点布置示意图说明：隧道范围内以隧道中轴线为中心每两米一个点；45度角范围每4米一个点；45度范围外每5米一个点，每侧布置两个点。2.4房屋基础沉降

22、监测北固山一号隧道下穿周边有厂区办公及宿舍房， 需进行建筑物基础沉降监测。 测点布置在建筑物基础的四个角上，从开挖面前方 30米开始，直至开挖面后30 米，沉降基本停止为止。为了保证施工影响范围内建筑物的安全，在施工过程中需进行建筑物监测，目的是掌握工程施工期间建筑物的变化情况， 以便当建筑物变形过大，及时采取 有效的保护加固措施，确保建造物安全。在地下工程施工前，应对施工现场周边 的建筑物进行调查，根据建筑物的历史年限、使用要求以及受施工影响程度，确 定具体的监测对象。然后，根据所确定的拟要监测的对象进行详细调查， 以确定 监测内容及监测方法。建筑物四角或沿外墙每68m处或每隔23根柱基上。

23、裂缝、沉降缝、伸缩缝和不同埋深的基础两侧，框架结构的主要柱基或纵横 轴线上。人工地基与天然地基的接壤处；建筑物不同结构的分界处。图4建筑物沉降观测点埋设示意图1钢筋；2观测点头部；3建筑物墙式柱监测频率及仪器同地表沉降监测。2.5下穿高压铁塔段的监测方案华表山一号隧道下穿高压铁塔地段前后30米范围列为重点监测地段，洞内监测项目按表5-4-1执行，地表沉降监测布点沿线路 纵向每5米一个断面，每个断面7个测点，并在铁塔 基础四个角增设4个监测点。监测频率按表5-4-1执 行。3.监测数据的处理分析和报送3.1监测数据的处理与分析本监测工程采用地下工程智能监测软件处理监测数据并进行分析，以数值和图形

24、、图表等多种形式描述各项监测项目的变化趋势。(1) 能及时对现场量测数据绘制时态曲线(或散点图)和空间关系曲线。(2) 当位移-时间曲线趋于平缓时，应进行数据处理或回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。(3) 当位移-时间曲线出现反弯点时，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。将量测数据及时输入计算机系统，并绘制位移一时间曲线图，在位移一时间 曲线中如出现以下反常现象，表明围岩和支护呈不稳定状态， 应加强监视，并加 强支护，必要时应立即停止开挖，并进行施工处理。位移伽位移(mm正常曲线反常曲线(4) 隧道周壁时间意点的实测相对位移值或用回归

25、分析推算的时相间寸位移值 均应小于规范要求值。当位移速率无明显下降，而此时实测位移值已接近规范要 求值，或者喷层表面出现明显裂缝时， 承包人应立即采取补强措施，并调整原支 护设计参数或开挖方法。(5) 根据量测结果进行综合判断，确定变形管理等级，据以指导施工。变形 管理等级见表2-4。变形管理等级表3-1管理等级管理位移施工状态出U0<U n/3可正常施工n(U n兰UO02U n应加强支护IU0>(2 Un/3)应采取特殊措施注：U0 :实测变形值；Un :允许变形值表3-2监控量测设置一览表序监测项监测手段测点布置监测频率控制标准号目(按设计）1地质和岩性、结构面开挖后及初期支

26、1次/天无支护状产状及支护护后进行况观察裂缝观察或描述、地质罗盘、照相机等2周边收收敛计每1020m 一个断115d : 12次/天水平允许敛面，每断面 2316d1个月：1次/2天相对位移对测点13个月：12次/周值%0.2 0.83拱顶下水平仪、水准每1020m 一个断115d : 12次/天20 30mm沉尺、钢尺或测面16d1个月：1次/2天杆13个月：12次/周4地表沉精密水平仪洞口每 550m 一开挖面距量测断面前后20 30mm降个断面，每个断面V 2D时，12次/天至少7个测点，每开挖面距量测断面前后隧道至少 2个断V 5D时，1次/2天面，中线每520m开挖面距量测断面前后一

27、个测点> 5D时，1次/周5建筑物精密水准仪在隧道开挖面上开挖面距量测断面前后20 30mm基础沉方选择有代表性V 2D时，12次/天降的建筑物，将基础开挖面距量测断面前后沉降监测点设置V 5D时，1次/2天在建筑物四角上开挖面距量测断面前后> 5D时，1次/周6围岩体洞内钻孔中每代表性地段一115d : 12次/天需设计提内位移安设单点、多个断面，每断面516d1个月：1次/2天供（洞内点杆或钢丝个测点13个月：12次/周设点）式位移计7围岩压各种类型压每代表地段一个115d : 12次/天需设计提力及两力盒断面，每断面 5个16d1个月：1次/2天供层支护测点13个月：12次/

28、周间压力8锚杆轴各类电测锚每代表地段一个115d : 12次/天需设计提力杆轴力计断面，每断面 5根16d1个月：1次/2天供锚杆轴力计13个月：12次/周9钢支撑钢筋计每代表地段一个115d : 12次/天需设计提内力断面，每断面 5个16d1个月：1次/2供测点13个月：12次/周天10模筑二混凝土应变每代表地段一个115d : 12次/天需设计提次衬砌计断面，每断面 5个16d1个月：1次/2天供应力测点13个月：12次/周3.2监测报表的内容及报送时限正常情况下，以周报、月报的形式每周、每月向业主、监理及其它相关部门提交周报、月报。当出现沉降或变形的异常现象时，应立即复测。确认后先以电

29、话或口头形式告知业主代表和监理工程师， 本次监测工作结束后，必须以纸质文件形式出具简报4 .监测组织机构及质量管理体系4.1监测管理体系监测管理体系见图4-1监测管理体系框图图4-1监测管理体系框图4.2监测组织机构项目拟投入的主要仪器设备序号名称型号数量制造厂商备注1水准仪DSZ22苏一光2水准仪脚架3收敛计24数码相机25打印机6电脑17钢尺18铝合金伸缩杆9探照灯10花杆11办公桌12安全帽监测组织主要职责 1）、负责监测方案和监测计划制定;2）、监测仪器的选择和调试、仪器保养维修工作；3）、负责量测计划的安排与实施。包括量测断面选择、测点埋设、日常量测、 资料管理等；4）、监测数据的收

30、集、整理和分析；5）、负责及时进行量测值的计算和绘制图表。并快速、及时准确地将信息（量 测结果）反馈给现场施工指挥部，以指导施工。6）、现场监控量测，按监测方案认真组织实施，并与其他环节紧密配合，不得 中断。7）、及时向业主和监理工程师提交监测报告。监测流程监测数据分析为达到预定的监测目的，要进行科学合理的组织安排，监测需严格按监测流程进行，如图4-2所示。图4-2 监测流程图4.3质量管理及资料反馈体系监测管理水平及管理体制如表 4-3所示。/I, rx 一般管理 重视管重要管最重要管理理理管理水平川管理水平管理水A、管理水平I以下 定期量测及定期报告一般管理一般的量测管理B、管理水平IU

31、增加量测频度，检查量测设备重视管理加强观测、分析原因表4-3 管理水平及管理体制上表中管理水平I级按控制标准的 50%,管理水平U级按控制标准的 70 %, 管理水平川级按控标准的100%考虑。上述标准将视实际量测项目和其重要程度 作适当的调整。同时，建立健全监测工作的质量保证体系，确保各项监测工作严格监测方案 及规范实施，保证监测数据的准确性和真实性。4.4监测工作制度为保证监测工作顺利有效并安全地实施， 建立一套健全的安全工作保证体系， 严格其规定程序执行各项监测作业。(1) 总结以往监测施工过程中的安全生产经验教训，对于成功的控制方法进行总结推广。(2) 监测设备必须符合技术和安全规定。(3) 各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的规程和规范。(4) 所有人员必须严格遵守项目部制定的各项管理规定，遵守岗位责任制；(5) 监测组成员之间必须加强团结、互相配合，提高办事工作效率，