铁路隧道监控量测方案

1、铁路隧道监控量测方案改建铁路南平至龙岩线 扩能改造工程 4 标段DK95+078 DK115+941中铁十六局集团第五工程有限公司南龙铁路 NLZQ -4 标项目经理部二一四年三月0 隧道围岩监控量测方案隧道监控量测方案一、概述南龙铁路 NLZQ - 4 标中铁十六局五公司段，起点位于三明市三元区 莘口镇，终点位于永安市上坪乡合群村，起讫里程为 DK95+087.12DK115+941 ，施工长度 20.85km。其中本分部隧道工程 18.21km，共 10 座，占管段长度的 87.3%。隧道工点分别是竹洲隧道 （ 1237m）、莘口隧道（ 116m）、下城一号隧道（ 511m）、下城二号隧道

2、 （ 466m）、柳城隧道（3596m）、黄岗隧道 （4149m）、枣岭隧道（ 2249m）、 龙大隧道（ 452m）、双溪峰隧道（ 3335m）、廖坑隧道（ 2102m）。二、技术依据1铁路隧道监控量测技术规程TB10121-20072南龙隧参 01（Y ）- 403国家一、二等水准测量规范GB/T12897-20064国家三、四等水准测量规范GB/T12898-20065铁路工程测量规范 TB10101-20096铁路工程地质勘察规范( TB10012-2007 J124-2007)三、监控量测目的1掌握围岩和支护动态，进行日常施工管理；2验证支护结构效果，确认支护参数和施工方法；3确保隧

3、道工程的安全性、经济性和结构的长期稳定性，确定二次 衬砌施做时间；14将监控量测结果反馈于设计及施工中；5积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据；四、监控量测体系1管理机构设置及职责项目总工牵头负责成立监控量测小组，负责本管段内监控量测的全面 工作，测量主管负责抓好日常管理和监测工作，并及时将信息反馈施工现 场。若存在异常及时报告给分部、局指等相关部门和领导。各架子队管理人员要全力配合监控量测工作， 尤其是测点制作、 埋点、 观测、保护、恢复等工作务必配合完成。2人员分配及仪器使用监控量测由项目部测量主管负责管理及分配测量工作，每个架子队成 立测量小组负责点的埋设、 保护及数据的收集工作；

4、仪器均使用不低于 2” 级全站仪，并鉴定合格在有效期内；仪器由专人保管，并不定期的检校， 减少仪器误差，保证测量精度。具体分配见下表：2五、隧道监控量测内容隧道监控测量主要包括四个方面内容1洞内外观察；2地表沉降量测；3拱顶下沉量测；4水平相对净空变化值的量测；6.1 洞内外观擦观察工作面状态、围岩变形、围岩风化变质情况、节理裂隙、断层分 布和形态、地下水情况以及喷射混凝土的效果。观察后应绘制开挖工作面 略图（地质素描），填写工作面状态记录表及围岩类别判定卡。对已施工 区段的观察也应每天至少进行一次，观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢 架的状况。洞外观察包括对洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的

5、稳定 以及地表水渗透等的观察。6.1.1 超前地质预报隧道超前地质预报为不良地质和地层岩性的预测预报，采用超前钻孔 和地质素描相结合的方式进行预报。主要包括地层岩性预测预报，特别是 对软弱夹层、破碎地层、煤气层及特殊岩土的预测预报；地质构造预测预 报，特别是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情 况的预测预报；不良地质预测预报，特别是对岩溶管道及富水断层、富水 褶皱轴、富水地层中的裂隙水等发育情况的预测预报。36.1.1.1 超前钻孔a 断层、节理密集带或其他破碎富水地层每循环只钻一个孔；煤层瓦斯预报超前钻孔或富水岩溶发育区每循环钻孔56 个。b 采用连续钻孔探测，每循环钻孔深

6、度 50m ，前后两循环钻孔搭接长 度不得小于 5m。富水岩溶发育区钻孔探测终孔于隧道开挖轮廓线以外不 得小于 5m。c 钻孔孔径为 89mm。 正洞超前探孔布置示意图6.1.2 地质素描a 主要描述工作面立面围岩状况，应使用同一表格，并同一编号。b 洞身地质素描是对隧道拱顶、左右边墙进行的地质素描，直观反映 隧道周围地层的岩性及不良地质的发育规模、在空间上对隧道的影响程度 等，通过隧道地质素描图形式表示。c 地质素描随隧道开挖及时进行，对地层岩性变化点、构造部位、岩 溶发育带附近等复杂、重点地段每开挖循环进行一次地质素描，其他一般 地段不超过410m 及地质特殊变化地段进行一次地质素描。d

7、隧道地质素描必须现场绘制草图，素描的原始记录、图、表必须当 天整理完成。隧道内不良地质体的前兆56.1.3 施工程序与工艺流程6.1.3.1 施工程序施工准备架立钻机钻孔记录6.1.3.2 工艺流程6.1.4 施工要求6.1.4.1 施工准备a 施工前先确定超前钻孔里程和位置。b 设备就位。6.1.4.2 施工工艺a 超前地质预报b 钻孔前按钻孔位置准备放线，将开孔孔位用红油漆标注在开挖工作 面。6c 孔位布好后，设备就位，接通各动力电源和供风、供水管路。d 对正孔位，固定钻机。将钻杆对准开挖工作面上的孔位，调整钻机 方位，将钻机固定牢固。e 开孔、安装孔口管。6.1.4.3 地质素描a 地质

8、素描随隧道开挖及时进行，对地层岩性变化点、构造部位、岩 溶发育带附近等复杂、重点地段每开挖循环进行一次地质素描，其他一般 地段不超过 10m 及地质特殊变化地段进行一次地质素描。b 地质素描应包括工程地质 （底层构造、 地质构造、 熔岩、 特殊底层、 人为坑洞、地应力、塌方有害气体等）、水文地质、围岩稳定性特征及支 护情况、围岩分级、影像等。6.1 隧道地表沉降浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布设。地表测点和隧道内测点 应布置在同一断面里程。一般条件下，地表沉降测点纵断面间距按下表要 求布置。地表沉降测点纵向间距表注：无地表建筑物时取表内上限值； H 表示隧道埋深、 B 表示隧道开 挖宽度。

9、地表沉降测点横向间距为 2 米，在隧道中线附近测点应适当加密，隧 道中线两侧测量范围不应小于 H+B ，地表有控制性建筑物时， 测量范围应 适当加宽。7其测点布置如下图所示。浅埋隧道地表量测测点布置示意图6.2 隧道内监控量测隧道内监控量测包括水平净空变化值量测和拱顶下沉测量，在同一断 面内进行。其测量断面的间距应根据围岩级别、隧道断而尺寸、埋置深度 等确定（具体见下表）。量测频率（具体见下表）根据变形速度和距开挖 而距离较高的一个频率选取。当围岩达到基本稳定后，在以 1 次/7d 的量 测频率量测 23 周后可结束量测；若位移长期没有收敛趋势，应当适当 延长量测时间，直到位移速率小于 0.

10、2mm/d 时方可结束量测。拱顶下沉及周边收敛量测间距表测点的埋设根据开挖方式、地质条件、量测断面所在位置及隧道埋深等条件8 综合确定。若地质条件复杂，下沉量大或偏压明显时应同时测量拱腰 下沉及基底隆起量。 测点应安装在距开挖工作面 1 2m 以内，且在开挖后 12 小时（最迟不超过 24 小时）内完成，并在下一循环开挖前测取初次读 数。测点主要布设方式如下：拱顶下沉量测和净空变化量测的测线布置图备注：（ a）全断面法拱顶测点和测线示例；（ b）台阶法拱顶测点和 测线示例；（ c） CD 和 CRD 法拱顶测点和测线示例；（ d）双侧壁导坑法 拱顶测点和测线示例；6.3 监控频率 净空水平收敛

11、量测和拱顶下沉量测采用相同的量测频率。实际量测频 率应从表中根据变形速度和距开挖工作面距离选择一个较高的量测频率。 项目量测频率见下表。9量测频率表注：B 为隧道开挖宽度。6.4 埋点要求采用22 钢筋在端部斜切 45°，开挖支护后钻孔埋设。测点钢筋应 入岩 20cm、外露 5cm，并在钢筋斜切面贴 2cm× 2cm 的反光片，见下图。 挂上量测标识牌（长 30cm×宽 25cm），注明里程、围岩级别、埋设日期、负责人、示意图一、测量计划施工管段内隧道 18.21km/10 座，按照设计资料及规范要求， 应埋设拱 顶沉降监测点 670个，净空变化收敛测线 1236

12、 条。见下表10洞内监控量测计划表备注 :II 级围岩视具体情况确定间距。 （其中柳城隧道 II 级围岩拱顶沉 降点13个，测线 13条；枣岭隧道 II级围岩拱顶沉降 25个，测线 25条； 双溪峰隧道 II 级围岩拱顶沉降点 36 个，测线 36条。）二、监控量测控制基准1监控量测控制基准包括隧道内位移、地表沉降、爆破震动等，应 根据地质条件、隧道施工安全性、隧道结构的长期稳定性等因素制定。隧 道初期支护极限相对位移可参考下表：隧道初期支护极限相对位移表11注： 1 本表适用于复合式衬砌的初期支护，硬质围岩隧道取表中最小 值，软质围岩隧道取表中较大值。表列数值可以在施工中通过实测资料积 累做

13、适当的修正。2 拱脚水平相对净空变化指拱脚测点间净空水平变化值与其距离之 比，拱顶相对下沉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。根据收敛速度判别。一般地段，收敛速度 >5mm/d 时，围岩处于急 剧变化状态， 加强初期支护系统； 收敛速度 <0.2mm/d 时，围岩基本达到 稳定。浅埋地段和断层带，除满足上述要求外，必要时加强初期支护强度和 刚度，严格控制过大变形。各量测项目在持续变形基本稳定 2 周后结束，软弱围岩大变形地段位 移长时间不能稳定时，延长量测时间。2. 量测数据处理与应用位移 u- 时间 t 关系曲线图(1) 将量测记录及时输入计算机

14、系统， 根据记录绘制纵横断面地表下沉 曲线和洞内各测点的位移 u-时间 t 的关系曲线。见上图。(2) 若位移 -时间关系曲线如上图中 b 所示出现反常，表明围岩和支护 已呈不稳定状态，加强支护，必要时暂停开挖并进行施工处理。12(3) 当位移 -时间关系曲线如上图中 a所示趋于平缓时， 进行数据处理或 回归分析，从而推算最终位移值和掌握位移变化规律。回归分析函数在下 列中选择： 对数函数： u = a+b/lg(1+t) 或 u =a × lg(1+t) 指数函数： u =a× e-b/t 或 u=a×(1-e-b/t ) 双曲函数： u=t/a+b×

15、t 或 u=a×1-(1/(1+b ×t)2 式中：a、b回归常数t初读数后的时间 (d)u位移值 (mm)(4) 各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定后，才能进行二次衬砌的施作3. 量测管理(1) 各预埋测点牢固可靠， 易于识别并妥善保护， 不得任意撤换和破坏， 并建立量测点埋设的记录资料。(2) 量测工作按计划实施，不得中断。(3) 根据量测资料进行回归分析得出围岩总位移值及变化规律后，将其值与规范规定值进行比较：当计算值小于或等于规范规定值时，可将回归 分析值作为围岩变形控制依据，建立管理等级，见下表。变形管理等级表(4) 量测数据要及时、准确，量测结果及时报告

16、，以便掌握动态信息。13(5) 记录要正规， 资料要齐全， 计算要正确， 以便为竣工文件积累资料。八、质量保证措施工区所用的导线点、水准点、轴线点(或中线点)要设置在工程施工影响范围之外、坚固稳定、不易受破坏且通视良好的地方。定期校核制度来予以保证。为确保测量数据的真实性、可靠性和连续性，特制定以下工 作制度和各项质量保证措施：1. 监测组与监理工程师密切配合工作， 及时向监理工程师报告情况和 问题，并提供相关切实、可靠的数据和记录。2. 测点布置力求合理， 应能反映出施工过程中结构的实际变形和应力 情况及对周围环境的影响程度。3. 测点埋设应达到设计要求的质量。并做到位置准确，安全稳固，设 立醒目的保护标志4. 监测工作由多年从事监测工作及有类似工程监测经验的工程师负 责，小组其它成员也是有监测工作经历的工程师或测工，并保证监测人员 的相对固定，保证数据资料的连续性。5. 监测数据应及时整理分析，一般情况下，应每周报一次，特殊情况 下，每天报送一次。监测报告应包括阶段变形值、变形速率、累计值，并 绘制沉降关系曲线等，作必要的回归