隧道工程监控量测作业指导书_图文

1、目录一适用范围 (2二工作准备 (22.1仪器配置 (22.2人员配置 (2三主要工作依据 (2四监控量测的目的 (3五监控量测主要工作内容 (35.1编制监控量测实方案 (35.2埋设观测设备: (35.3实施观测 (4六监控量测项目 (46.1必测项目 (46.2选测项目 (4七监控量测的方法及技术要求 (47.1隧道洞内、外观察 (47.2洞内监控量测技术要求 (57.3地表下沉测量技术要求 (9八量测结束标准 (11九监控量测资料的整理与反馈 (119.1监控量测资料的整理 (119.2监控分析结果反馈与应用 (159.3信息反馈流程 (189.4工程对策 (19十监控量测资料的验收

2、(20十一考核 (20十二附表 (20隧道工程监控量测作业指导书一适用范围适用于贵广客运专线中铁二十一局指挥部所管区段(D3K238+376D3K270+004内隧道工程。二工作准备2.1仪器配置2.1.1全站仪要求:标称精度不低于2,2mm+2ppm。2.1.2收敛仪要求:数显电子收敛仪。2.1.3水准仪要求:不低于DS1标称精度。所有仪器设备按规定送到有鉴定资质的专业鉴定单位鉴定并出具鉴定证书,合格后方可投入使用。做好仪器的日常保养工作,保证仪器良好的工作状态。2.2人员配置每个洞口配置量测人员2人。三主要工作依据(1国家一、二等水准测量规范(GB128972006;(2高速铁路工程测量规

3、范(TB 10601-2009;(3铁路隧道监控量测技术规程( TB10121-2007 ;(4有关沉降观测系统的设计文件、图纸;四监控量测的目的4.0.1确保施工安全及结构的长期稳定性;4.0.2确保隧道施工安全,杜绝因监控量测管理不到位而造成的安全事故,尤其要杜绝施作初期支护后因监控量测管理不到位而造成的“关门”事故;4.0.3验证支护结构效果,确认支护参数和施工方法的准确性或为调整支护参数和施工方法提供依据;4.0.4确定二次衬砌施做时间;4.0.5监控工程对周围环境影响;4.0.6积累量测数据,为信息化设计与施工提供依据。五监控量测主要工作内容5.1 编制监控量测实方案主要包括以下内容

4、:(1监控量测项目(2人员、设备情况;(3观测组织机构,按单位工程落实到负责人;(4明确监控量测的技术要求与实施方法;(5明确资料整理与提交文件的技术要求;(6信息反馈及对策等。5.2 埋设观测设备:(1按施工图纸及规范铁路隧道监控量测技术规程要求埋设观测点;(2观测点标志要醒目,并由测量小组专门负责测点的保护与调整;5.3 实施观测(1原始观测资料必须随观测进度整理,严格执行签署制度;(2及时对监控量测的结果进行分析,当发现测点观测数据异常时,应采取措施对观测结果进行核查,排除人为因素后应及时将情况报告工程部以便工程部门及时的对隧道施工参数进行调整以确保隧道安全施工;六监控量测项目根据本标段

5、工程特点、施工图纸、规范要求,监控量测分为必测项目和选测项目两类。6.1 必测项目6.1.1隧道洞内、外观察;6.1.2隧道周边位移量测,包括:拱顶下沉、水平净空变化量测;6.1.3隧道浅埋段、山间洼地、岩堆、破碎带、偏压洞口的地表下沉量测。6.2 选测项目根据本标段工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法等实际情况,确定如下选测项目:地表下沉。七监控量测的方法及技术要求7.1 隧道洞内、外观察测试方法:地质观测、地质素描、地质罗盘、数码摄像。7.1.1洞内观察分为开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。7.1.1.1开挖工作面观察在每次开挖后初喷混凝土之前进行一次;当地质情况基本无变化时可每天进

6、行一次;重点观察记录工作面的工程地质与水文情况,并绘制开挖面略图(地质素描;地质复杂地段积累影像资料;观察中发现围岩条件恶化时,立即采取相应处理措施。7.1.1.2开挖工作面地质描述图包括内容:(1地层、岩石分布、岩层走向、倾角;(2固结程度、风化及变质程度、软硬程度;(3裂隙方向及频率、填充物及性质;(4断层位置及走向、倾角、破碎程度;(5涌水位置及涌水量;(6塌方位置及形态。7.1.1.3对初期支护完成区段的观察每天至少进行一次,观察内容包括:(1锚杆:安装位置及方向;灌浆是否饱满;垫板的松紧状态。(2喷射混凝土:厚度及其与围岩密贴情况;裂纹发生位置、种类、宽度及长度;涌水处所及涌水量。(

7、3钢架:架设位置是否正确,不得侵入衬砌断面;背后是否与围岩密贴;背后回填不得用木材及干砌片石,应用喷射混凝土填满。7.1.2洞外观察重点在洞口段和洞身浅埋段;正常情况下每3天观察一次,特殊情况下如洞口附近施工、雨季时,每天1次;观察内容包括对洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定、地表水渗透的观察,并做好记录。7.2 洞内监控量测技术要求7.2.1量测仪器、测试精度、量测断面、间距测点数量按表7-2进行。表7-2量测仪器、测试精度、断面间距、测点数量 7.2.2水平净空变化测线布置方法:当采用全断面开挖方式时,设一条测线;当采用台阶法开挖时,在拱腰和边墙部位各设一条测线。7.2.3水平净空变

8、化、拱顶下沉量测必须在每次开挖后8h内且在下一循环开挖前读取初读数,最迟不得超过12h。7.2.4拱顶下沉量测应与水平净空变化量测在同一量测断面内进行。当地质条件复杂,下沉量或偏压明显时,除量测拱顶下沉外,尚应量测拱腰下沉及基底隆起量。7.2.5在避免被爆破作业破坏的前提下,测点应尽可能靠近工作面埋设,一般距离为0.52m,并且应牢固可靠,易于保护、识别,量测断面用红油漆标识。拱顶下沉量测后视点必须埋设在稳定岩面上,并和洞、内外水准点建立联系。7.2.6测点布置下图所示布设 7.2.7水平净空变化和拱顶下沉采用相同的量测频率,一般根据位移速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率,如表7-4

9、所示。表7-4 量测频率表 7.3 地表下沉测量技术要求7.3.1地表下沉量测应根据隧道埋置深度、地质条件、地表有无建筑物、所采用的开挖方式等因素确定。地表下沉量测的测点应与水平相对变化和拱顶下沉量测的测点布置在同一横断面内,沿隧道中线地表下沉量测断面的间距可按表7.3.1.1执行;表7.3.1.1地表下沉量测断面间距表 7.3.2地表下沉采用水准仪、塔尺量测。7.3.2测试精度1mm。7.3.3地表下沉量测必须在隧道开挖之前进行。7.3.4测点按普通水准点埋设,横断面方向在隧道中心及两侧间距离25m施设下沉测点,每断面施设711个测点,监测范围在隧道开挖影响范围以外,布设示意图见图7.3.4

10、-1。(隧道开挖影响范围计算公式:D=B+2×h×tan(45°-/2, D 开挖影响范围;B隧道开挖宽度;h隧道开挖高度;围岩内摩擦角; 地表沉降点横向布置示意图7.3.4-17.3.5地表下沉量测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、下沉基本停止时为止。7.3.6地表下沉量测频率及技术要求见表6.3.6-1。7.3.6-1 地表沉降测量技术要求 八量测结束标准各项量测作业均应持续到变形基本稳定后,在以1次/7d的量测频率测2-3周后结束,对净空收敛和拱顶下沉变形基本稳定时变形速率<0.2mm/d。对于膨胀性围岩和挤压性围岩,

11、位移长期没有减缓趋势时,应适当延长量测时间,当位移速率<1 mm/d时方可结束。九监控量测资料的整理与反馈9.1 监控量测资料的整理监控量测小组对隧道相应断面的测点进行净空水平收敛量测及拱顶下沉的同步量测,根据现场量测记录和采集数据,对数据进行整理和回归分析,并进行非线性回归计算,可以得到相应围岩的收敛速度及变形加速度等。为进一步判断量测部位的围岩自稳性质、初期支护的支护效果,对工作面前方未开挖部分的地质情况作出了预报,便于施工中采取事先有效的预防措施,提高工程的进度和工效。9.1.1 绘制4种曲线数据采集后,及时进行分析处理,在量测的当天根据现场量测数据和实际情况绘制以下曲线:(1净空

12、水平收敛时态曲线。(2拱顶下沉时态曲线。9.1.2 提供有关资料将数据和各种图表分析处理后,及时提供给隧道技术人员和监理,便于指导施工和安全生产。9.1.3 水平净空收敛量测(周边位移量测 隧道水平净空收敛均采用JS2型收敛仪。 收敛计量测,隧道净空水平收敛量测后,根据测量成果,绘出周边位移s 与时间t的对应分散点,同时进行一元非线性回归计算,绘出周边位移s与时间t的圆滑变化曲线。判断净空水平收敛的变化速率相对较小,变形呈收敛趋势,围岩趋于稳定。如XX隧道净空水平收敛时态曲线图4。9.1.4 拱顶下沉量测拱顶下沉采用高精度的水准仪和钢尺或全站仪进行量测,量测断面与周边位移量测断面对应,绘出拱顶

13、下沉s与时间t的对应分散点,同时进行一元非线性回归计算,绘出拱顶下沉s与时间t的圆滑变化曲线,判断拱顶下沉的变化速率相对较小,变形呈收敛趋势,围岩趋于稳定。如XX隧道拱顶下沉量测时态曲线图5。 图5 XX隧道进口拱顶下沉量测时态曲线图从XX隧道桩号K27+500这个具有代表性的“隧道拱顶下沉时态曲线”可以判断出,该隧道拱顶下沉绝对值比较小,在20mm左右,并具有明显的收敛趋势,经过1个半月后,在下台阶开挖完成后,基本趋于稳定,围岩性质相对良好。9.1.5 地表下沉量测地表沉降量测采用高精度的水准仪或全站仪,根据测量记录,对量测数据进行一元非线性回归分析,作出地表下沉时态曲线。由于XX隧道出口顶

14、部覆盖厚度不均匀,同一段面左厚右薄,在轴线中心附近的测点处,隧道覆盖层<15 m,其下沉具有典型性和代表性,予以列出,如图6所示。 图6 XX隧道出口地表下沉量测时态曲线图通过时态曲线图分析可以看出,地表的总体下沉量也较小,也在20mm左右,并具有明显的收敛趋势,说明此处虽然隧道覆盖层较小,但围岩性质相对良好。9.1.6 回归分析在实际量测中,由于量测人员、条件等因素的限制,必然产生偶然误差,量测散点在图中呈上下波动。由于监控量测数据一般不具有线性关系,而是曲线关系,需进行一元非线性回归分析,现以XX隧道进口K27+035断面水平收敛量测进行回归分析,其步骤如下: 确定回归方程:根据散点

15、图中的散点拟合曲线的分布特征、变化特性、收敛性等,从理论和以往经验选择能代表两变量之间内在关系的函数类型,从图4 “散点图”的模型的走向取函数Bt u Ae -=作为回归函数较合理。回归分析的主要任务就是要根据量测数据t (时间和u (收敛值去估计未知参数A,B :进行线性相关的显著性检验;并利用对A,B 估计的结果,通过t 值去预测u 值; 确定参数A 和B :利用最小二乘法估计参数A 和B 时,有离差平方和21(n i i S u A Bt =''=-,为了使S 取最小值,将上式分别对A 及B 求偏导数,(121(ni n i u u t t B t t ='

16、9;''-=''-u A Bt '''=+(A n i iA u Bt A e t t u u r ''''=-=''''-= (r 为相关系数ln 1A At t '='=- K27+035观测断面根据实测原始收敛数据,采用指数函数对实测关系曲线进行回归计算,得回归方程如下:=t e 4136.62013.20-由回归方程推求最终位移量:=t e 4136.62013.20-取t=, 得最终位移值=e 4136.62013.20-=20.2013;围岩稳定的

17、判断K27+035观测断面水平收敛: 22dt d =t e 4136.62013.20-×424136.6(4136.6t t -<04(t ;围岩趋于稳定状态。 二次支护时机控制:对K27+035观测断面各测线回归方程进行分析,由dt du =t e 4136.62013.20-×24136.6t <0.2mm/d,通过数据分析及计算可以得出t 22d 时 围岩变形满足要求。经过开挖后60d 内跟踪量测,围岩收敛变形位移量小,从量测数据可以明显看出开挖后22d 围岩基本稳定,由以上分析结果建议K27+035观测断面围岩可以在开挖22d 后不用再进行量测,可以

18、进行二次衬砌; 拱顶沉降及地表沉降量测数据分析同水平收敛。9.2 监控分析结果反馈与应用9.2.1围岩的稳定性应根据量测结果综合判定:(1根据位移值确定,初期支护达到基本稳定的条件:实测最大位移值或回归预测最大位移值应不大于表10-2、表10-3所列极限相对位移值的2/3,并按表10-4进行变形管理。(2根据位移变化速度确定。当净空变化速度持续大于1.0mm/d时,围岩处于急剧变形状态,应加强初期支护系统;当隧道净空收敛值的速度明显下降,收敛量已达总收敛量的80%90%,且净空变化速度小于0.2mm/d时(隧道经验认为水平收敛速度小于0.2mm/d或拱顶位移速度小于0.15mm/d时,围岩达到

19、基本稳定,此时可进行二次衬砌;在浅埋地段,及膨胀性和挤压性围岩等情况下,应采用其它指标判别。(3根据围岩位移时态曲线的形态来判别:当围岩位移速度不断下降时(du2/d2t<0,围岩趋于稳定状态;当围岩位移速度保持不变时(du2/d2t t=0,围岩不稳定,应加强支护;当围岩位移速度不断上升时(du2/d2t t>0,围岩进入危险状态,必须立即停止掘进,加强支护。(4监控量测的分析结果和建议必须第一时间反馈给项目分部总工程师,以便及时指导施工,当量测表明存在塌方、突水突泥等可能时,应及时报项目部总工程师。表9-2 单线隧道初期支护极限相对位移(% 2.拱脚水平相对净空变化指两拱脚测点

20、间水平净空变化值与其距离之比;拱顶相对下沉是指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比;3.墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化极限值乘以1.21.3后采用。表9-3 双线隧道初期支护极限相对位移(% 2.拱脚水平相对净空变化指两拱脚测点间水平净空变化值与其距离之比;拱顶相对下沉是指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比;3.墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化极限值乘以1.11.2后采用。表9-4 变形管理等级 9.3 信息反馈流程监控量测信息反馈程序图 图9.3.1 监控量测信息反馈程序图表9.3.2工程安全性评价分级及相应应对措施 9.4 工程对策9.4.1一般措施(1稳定开挖工作面措施;(2调整开挖方法;(3调整初期支护参数并及时支护;(4