8新悬泉寺隧道监控量测方案

1、新建太兴铁路太原至静游段工程TXXS-1标段新悬泉寺隧道监控量测专项方案编 制: 复 核: 监理工程师： 中铁六局集团太兴铁路太静段工程工程部2021年6月监控量测专项方案一、编制依据：1、太兴隧道施工图纸2、?铁路隧道监控量测技术规程?二、工程概况：新悬泉寺隧道为中铁六局集团太兴铁路太静段工程工程部第一架子队所施工隧道。新建线路经过地段出露地层为新生界第四系、上第三系堆积层；古生界二叠系砂岩、泥岩；石炭系、奥陶系和寒武系页岩、泥灰岩、石灰岩、白云岩及元古界震旦系岚河群、野鸡山群、黑茶山群斜长石斑晶石英安山岩、太古界吕梁山群、界河口群黑云斜长花岗片麻岩、斜长角闪岩等混合岩。新悬泉寺隧道位于山西

2、省太原市剥蚀侵蚀中山区，地势陡峻，植被较好，地面标高8551030m以上，相对高差约为175m以上， 隧道起止里程为DK20+494.77DK21+378.00,为全长883.23m的单线电气化铁路隧道。隧道最大埋深约190m。进口端岩石陡直，与悬泉寺桥台相连，施工条件困难，出口端位于弱风化石灰岩层。隧道进、出口端位于直线上，全隧道单线上坡，坡率依次分别是11.3，9.8。三、施工程序与工艺流程3.1施工程序施工程序为：埋设监控量测点进行量测并记录数据对数据进行分析指导施工 3.2监控量测工艺流程图监控量测工艺流程图四、监控量测量测的工程、方法及工具4.1 监控量测布点4.1.1 级围岩开挖完

3、后直接在围岩岩面打眼，埋设监控量测点；4.1.2 级围岩无钢架地段，开挖后在围岩岩面打眼埋设监控量测点；4.1.3 、级围岩有钢架地段，开挖完成后，在岩面预埋两根16钢筋，将监控量测点的钢板焊接在钢筋上，然后喷射砼。预埋件示意图如下：4.2 监控量测工程4.2.1 必测工程是隧道施工中必须进行的监控量测工程，包括：洞内外观察；水平相对净空变化值的量测；拱顶下沉量测；浅埋地段地表下沉量测；监控量测必测工程表序号监测工程测试方法和仪表测试精度备注1洞内、外观察现场观察、地质罗盘，数码相机/2水平收敛隧道净空变化测定仪收敛仪、全站仪0.01mm3拱顶下沉水准测量的方法，水准仪、铟钢尺1mm4地表下沉

4、水准测量的方法，水准仪、塔尺1mm浅埋段4.3监控量测方法现场监控量测应根据已批准的监控量测实施细那么进行测点埋设、日常量测和数据处理，及时反应信息，并根据地质条件的变化和施工异常情况，及时调整监控量测方案。4.3.1洞内外观察 洞内观察包括开挖工作面观察和已施工段观察：开挖工作面观察应在每次开挖后进行，内容包括围岩岩性、断层破碎带、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、有无剥落掉块现象、有无渗漏水、工作面稳定状态等；观察后应及时绘制开挖工作面地质素描及数码成像图，填写工作面地质状态记录表及围岩级别判定卡。 对已施工段观察每天至少一次，应记录初期支护状态，包括喷层是否产生裂缝、剥离和剪切破坏、

5、钢架是否变形及二次衬砌效果等。 洞外观察重点在洞口段和洞身浅埋段，记录地表沉陷、开裂、变形、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等，同时还应对地面建构筑物进行观察。 在观察过程中如发现地质条件恶化，初期支护发生异常现象，应及时通知施工负责人采取应急措施，并派专人进行不断观测。4.3.2 拱顶下沉、水平收敛量测拱顶下沉及水平收敛位移量测布置在同一断面。量测断面间距和每断面测点数量围岩级别断面间距m每断面测点数量净空变化拱顶下沉(黄土)、砂岩与浅埋段51012条基线13点10301条基线1点30501条基线1点拱顶下沉量测点布置在拱顶,水平收敛量测点在隧道左右两侧对称布置4个测点。净空变化、拱顶下沉

6、量测在每次开挖12h内取得初读数，最迟不得大于24h，且在下一循环开挖前必须完成。拱顶下沉及水平收敛变形量测点布置图见以下图拱顶下沉量测和净空变化量测的测线布置例如a.采用收敛计量测时，测点采用焊接或钻孔预埋。b.采用全站仪量测时，测点应采用膜片式回复反射器作为测点标靶标，靶标粘附在预埋件上。量测方法包括自由设站和固定设站两种。拱顶下沉量测可采用精密水准仪和铟钢尺或全站仪进行。在隧道拱顶轴线附近通过焊接或钻孔预埋测点。测点应与隧道外监控量测基准点进行联测。采用全站仪测量时，测点及测量方法同上条b。不同断面的测点应布设在相同位置，测点应尽量对称布置，以便数据的相互验证。4.3.3浅埋地段地表沉降

7、量测洞口段开挖前，在洞顶浅埋地段纵向沿隧道走向埋设地表沉降量测断面，其断面布置与洞内拱顶下沉、净空水平收敛断面布置一致，每个地表量测断面上测点横向间距为25m。横断面点充分结合实地地形。隧道开挖时及时根据量测数据绘制地表沉降位移时间的关系曲线，绘制地表沉降位移值距开挖面距离的关系曲线，地表沉降量测用精密水准仪观测。1、地表沉降观测点位布置在洞口浅埋地段纵向间距地表沉降测点纵向间距埋深与开挖宽度纵向点间距m2BH02.5B20-50BH02B10-20H0B5-10横向间距横向间距为2-5m。在隧道中线应适当加密，隧道中线两侧范围量测范围应不小于H0+B,地表有控制性建筑物时，测量范围应适当加宽

8、，测点布置见以下图：地表沉降横向测点布置示意图45H0基准点B45H0基准点B45H0基准点B45H基准点B25m量测范围注：H0为隧道埋置深度，B为隧道开挖宽度临近既有线的隧道、桥涵应在相对应的易出现地表下沉临近路肩地段，设置34个观测横断面。2、考前须知: a施工前应作好监测准备工作:如设置测点,引入高程控制点,配置必要的人员及仪器。 b 在布置测点时注意在位移量较大的地段将测点布置密一点。 c地表量测与地下洞室各项监测同步进行,以利于资料的相关分析。3、量测数据的整理: a 绘制每一横断面沉降槽随时间的变化关系图 b绘制每一横断面最大沉降量随时间的变化关系图 c绘制每一横断面最大沉降量与

9、开挖面距离关系图 d对横断面沉降槽垂直位移进行回归分析 e对纵断面沉降槽垂直位移进行回归分析。 f根据隧道顶部地表沉降及拱顶沉降值对土体内部垂直位移进行回归分析。 g根据回归分析数据求出每一断面沉降稳定值。 h根据回归分析数据分析出土体的内摩擦角及内聚力。4、在整理资料时,假设发先地表位移量过大或下沉速度无稳定趋势时,对下部结构应采取补强措施： a增加喷混凝土厚度,或加长加密锚杆,或加挂更凑密更粗的钢筋网。 b提前施作二次衬砌,要求通过反分析较核二次衬砌强度堰。 c提前施作仰拱。 5、在整理资料时,假设发先地表下沉速度具有稳定趋势时,应据此求出隧道结构初期支护及二次衬砌上的最终荷载,以便对结构

10、的平安度作出正确的判断。 6、假设经过对地表及隧道内的量测数据联合反分析后,发现 初期支护或二次衬砌结构平安系数较大,在经过设计人员同意后,可对下一段与此地质类型相近的支护参数作适当调整。4.4 监控量测点位设置新悬泉寺隧道围岩监测点位布置表序号埋点位置埋点个数围岩级别施工方法备注1DK20+5005台阶法桥隧相连结构2全断面法3DK20+5503全断面法4DK20+63035DK20+71036DK20+79037DK20+87038DK20+95039DK21+030310DK21+110311DK21+190312DK21+270313DK21+3503全断面法14DK21+3745台阶

11、法15DK20+4975以拱顶为中心横向间距5m布置地表沉降16DK21+3685以拱顶为中心横向间距5m布置地表沉降五、量测频率、位移管理、数据处理及应用5.1量测频率、量测断面间距、位移控制基准详见下表1必测工程的监控量测频率应根据位移速度和量测断面距开挖面距离确定。由位移速度决定的监控量测频率和由距开挖面距离决定的监控量测频率之中，原那么上采用较高的频率值。出现异常情况或不良地质时，应增大监控量测频率。量测频率按位移速度位移速度mm/d量测频率52次/d151次/d0.511次/23d0.20.51次/3d0.2mm1次/7d量测频率按距开挖面距离量测断面距开挖面距离量测频率01B2次/

12、d12B1次/d25B1次/23d5B1次/7d注：1、 B为隧道开挖宽度。2、按以上两表选择频率出现较大差异时，宜采取最高的作为量测频率。2开挖面地质素描、支护状态、影响范围内的建构筑物的描述应每施工循环记录一次。必要时，影响范围内的建构筑物的描述频率应加大。 3选测工程监控量测频率应根据设计和施工要求以及必测工程反应信息的结果确定。4各项量测作业均应持续到变形根本稳定后23周结束。5.2监控量测控制基准围岩稳定的综合判别，应根据量测结果按以下指标进行。1隧道初期支护极限相对位移跨度B7m隧道初期支护极限相对位移围岩级别隧道埋深hmh5050h300300h500拱脚水平相对净空变化%II0

13、.200.60III0.100.500.400.700.601.50IV0.200.700.502.602.403.50V0.301.000.803.503.005.00拱顶相对下沉%II0.010.050.040.08III0.010.040.030.110.100.25IV0.030.070.060.150.100.60V0.061.120.100.600.501.202根据位移时态曲线来判别当围岩位移速率不断下降时，围岩趋于稳定状态。当围岩位移速率保持不变时，围岩不稳定，应加强支护。当围岩位移速率不断上升时，围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。位移mm位移mm反常曲线正常曲线反

14、常曲线正常曲线时间d距掌子面距离m时间位移曲线和距离位移曲线3位移控制基准应根据测点距开挖面的距离，由初期支护极限相对位移按下表要求确定：位移控制基准类别距开挖面1BU1B距开挖面2BU2B距开挖面较远允许值65% U090% U0100% U0注：B为隧道开挖宽度，U0为极限相对位移值。4根据位移控制基准，可按下表分为三个管理等级。变形管理等级管理等级管理位移施工状态UoUn/3可正常施工Un/3Uo2Un/3应加强支护Uo2Un/3考虑采取特殊措施监控量测系统的测试精度满足设计要求。拱顶下沉、净空变化、地表沉降测试精度。5监控量测系统及元器件的技术要求监控量测系统的测试精度满足设计要求。拱

15、顶下沉、净空变化、地表沉降测试精度为0.5-1mm，围岩内部位移测试精度为0.1mm，爆破振动速度测试精度为1mm/s。其它监控量测工程的测试精度结合元器件的精度确定。六、监控量测数据整理、分析与反应1每次量测后应及时进行数据整理，包括观测数据计算、填表制图、误差处理等。2根据量测值绘制时态曲线和距开挖面关系图。3对初期的时态曲线应进行回归分析，预测可能出现的最大值和变化速度，并对控制基准进行比拟。4对支护及围岩状态、工法、工序进行评价。5施工过程中应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，发现平安隐患应分析原因并提交异常报告。阶段分析：按周、月进行阶

16、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。6.1监控量测信息反应程序图： 监控量测信息反应程序图6.2工程平安性评价流程工程平安性评价流程图七、监控量测小组组织机构本标段隧道地质发育有节理、裂隙、黄土等多种不良地质，监控量测本标段施工的一个极其重要的内容和环节。施工中将监控量测工作作为一道施工工序来进行安排，成立专业监控量测小组，配置专业工程师、测试技工，建立监控量测管理组织机构，由总工程师任组长，工程部部长为副组长，各专业工程师任成员的组织机构。监控量测小组主要人员配备见下表。监控量测小组人员配置表 序号专业职务人数1总工程师监控量测小组正组长1

17、2工程部部长监控量测小组副组长13隧道工程师监控量测负责人28测量工程师监控量测技术3八、设备机具配置监控量测设备配置表编号名称测试精度主要特点1JSS30A型数显收敛仪0.01 mm可靠、方便、精度高2NL32A水准仪1mm可靠、方便、稳定3铟钢尺1mm可靠、方便、稳定九、监控量测质量及平安保证措施9.1 质量保证措施 将监测管理及监测实施方案纳入施工生产方案中，作为一个重要的施工工序来抓，并保证监测有确定的时间和空间。各施工单位应由工程技术管理中心组成专门监测小组，具体负责各项监测工作。制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施工进度控制方案。施工监测紧密结合施工步骤，监控每一施工步骤对周围环境、围岩、支护结构、变形的影响，据此优化施工方案。 积极配合监理、设计单位做好对监测工作的检查、监督和指导，及时向监理、设计单位报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录，工程完成后，根据监测资料整理出标段的监测分析总报告纳入竣工资料中。量测工程人员要相对固定，保证数据资料的连续性。量测仪器专人使用、专业机构保养、专业机构检校。量测设备、元器件等在使用前均经过检校，合格前方可使用。测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作，及时进行资料整理及信