隧道监控量测专项的施工设计方案

1、.WD.WD.WD.云南省半角至新村公路工程隧道监控量测施工方案复核：审核: 批准: 中铁七局集团乌东德水电站半角至新村公路工程一标工程经理部二O一四年三月目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc326764808一、编制依据 PAGEREF _Toc326764808 h 1HYPERLINK l _Toc326764809二、编制原那么 PAGEREF _Toc326764809 h 1HYPERLINK l _Toc326764810三、工程概况 PAGEREF _Toc326764810 h 1HYPERLINK l _Toc3267648113.1地形与

2、地貌 PAGEREF _Toc326764811 h 2HYPERLINK l _Toc3267648123.2 地质条件 PAGEREF _Toc326764812 h 2HYPERLINK l _Toc3267648133.3 地震效应 PAGEREF _Toc326764813 h 2HYPERLINK l _Toc3267648143.4 主要设计参数 PAGEREF _Toc326764814 h 3HYPERLINK l _Toc326764815四、监控量测专项施工方案 PAGEREF _Toc326764815 h 3HYPERLINK l _Toc3267648164.1 隧

3、道监控量测目的 PAGEREF _Toc326764816 h 3HYPERLINK l _Toc3267648174.1.1为设计和修正支护构造形式及参数提供依据 PAGEREF _Toc326764817 h 3HYPERLINK l _Toc3267648184.1.2为正确选择开挖方法和支护施作时间提供依据 PAGEREF _Toc326764818 h 4HYPERLINK l _Toc3267648194.1.3为隧道施工和长期使用提供安全信息 PAGEREF _Toc326764819 h 4HYPERLINK l _Toc3267648204.2隧道监控量测工程及方法 PAGE

4、REF _Toc326764820 h 4HYPERLINK l _Toc3267648214.2.1隧道监控量测工程 PAGEREF _Toc326764821 h 4HYPERLINK l _Toc3267648224.2.2监控量测方法 PAGEREF _Toc326764822 h 4HYPERLINK l _Toc3267648234.3隧道测点、断面的布置 PAGEREF _Toc326764823 h 9HYPERLINK l _Toc3267648244.3信息处理与及时反响方案 PAGEREF _Toc326764824 h 10HYPERLINK l _Toc3267648

5、254.3.1数据采集 PAGEREF _Toc326764825 h 10HYPERLINK l _Toc3267648264.3.2量测数据的处理 PAGEREF _Toc326764826 h 10HYPERLINK l _Toc3267648274.3.3量测数据的分析及预测预报 PAGEREF _Toc326764827 h 10HYPERLINK l _Toc3267648284.4信息反响与监控 PAGEREF _Toc326764828 h 11HYPERLINK l _Toc3267648294.4.1力学计算法 PAGEREF _Toc326764829 h 11HYPER

6、LINK l _Toc3267648304.4.2经历法 PAGEREF _Toc326764830 h 12HYPERLINK l _Toc326764831五、质量保证体系及措施 PAGEREF _Toc326764831 h 14HYPERLINK l _Toc3267648325.1工程管理 PAGEREF _Toc326764832 h 14HYPERLINK l _Toc3267648335.2监控量测工作的本卷须知 PAGEREF _Toc326764833 h 15HYPERLINK l _Toc3267648345.3质量保证措施 PAGEREF _Toc326764834

7、h 15一、编制依据?公路隧道施工技术细则?公路工程质量检验评定标准?云南省半角至新村公路工程第一标段设计图纸、招标文件及工程量清单等。国家、省部和中国中铁集团现行设计标准、施工标准、验收标准及实施细则等。我方自行踏勘本标段施工现场和调查周边环境所获得的资料。我方拥有的人员和机械设备情况、施工技术、管理水平、科技创新成果以及多年来在工程实践中积累的施工和管理经历。二、编制原那么严格按照设计文件、设计图纸进展施工，遵守相关施工标准、标准及实施细则，确保本工程施工质量符合?公路工程质量检验评定标准?的要求。根据业主对工程工期的要求，合理地配置施工队伍、机械设备和工程材料等资源，以满足现场施工需要。

8、加强安全管理，采用切实可行的安全保证措施，确保本工程无重大安全事故和人身伤亡事故。精心组织，科学管理，缩短工艺衔接时间，合理优化施工流程。积极推广应用新工艺、新技术和新设备，提高现场施工的机械化作业水平。积极应用先进的科技成果，提高劳动生产效率。加强环境保护力度，减少环境污染。本着“永临结合、节约用地的原那么，临时工程用地尽量利用既有道路和施工正线线路。工程竣工后，对临时施工用地进展复耕和绿化。尊重当地居民风俗习惯，确保文明施工。三、工程概况隧道设计标准公路等级：三级公路；设计时速：40km/h;隧道行车宽度：7.5m；隧道建筑界限：净空9m(宽度)5.5m高度，紧急停车带净空12.25m(宽

9、度)5.5m高度。3.1地形与地貌工程区地处我国地势第一阶梯的川、滇山地地貌区，属山原峡谷地貌类型，地势总体上西北高东南低，为切割的高中山、中低山，北面分割为山顶面高程多在2500-3000m，南面普遍保存有高程2000-2500m高原面。金沙江、太平小河深切于高原面和分割山顶面之下，岸坡高陡，临江高差多在1000m以上，河谷呈狭窄的“V型，两岸谷坡 基本对称，谷底宽一般为50-150m。路线顺金沙江右岸的之流太平小河布置，沿线为典型的侵蚀构造地貌，半角至龙头山段为太平小河河谷右岸谷坡，水系分布多与构造线一致，河谷深切，坡降大，谷坡陡峻，呈狭窄的“V字型。在白云岩分布区见零星的溶蚀构造地貌，有

10、少量的蜂丛及槽谷。3.2地质条件漂水崖隧道起讫里程为K3+695K4+551，隧道长856m；进出口段为第四系崩坡积碎、块石土，松散堆积，洞身段主要为筇竹寺组页岩夹粉砂岩。全洞围岩为22级，其中2级围岩洞长260m，1级围岩洞长483m，2级围岩洞长113m。隧道围岩岩层产状平缓，岩性软弱，稳定条件较差，在进口段存在偏压现象。隧道进出口为第四系崩积碎块石夹土层Qcol),地表松散块石较多。施工时，边坡开挖频率为1：1，做好支护措施。在进口洞段，距洞口70-80m上部边坡陡崖发育危岩体，进展去除处理，设置防护措施。金银坳隧道起讫里程为K5+495K5+625，隧道长130m，洞室围岩为崩积碎块石

11、夹土层Qcol)，构造松散，呈散体构造，成分及构造不均匀，洞室围岩稳定性极差，成洞困难，围岩级别为2级。隧道进出口位于金银坳崩塌堆积体中，开挖后将会形成土质高边坡，边坡开挖坡率为1：1，施工时做好防护措施。老鹰窝隧道起讫里程为K5+856K10+429，隧道长4564m，隧道围岩为白云岩，微裂隙、断层发育，主要为1级围岩，级围岩长2529m，1级围岩长550m，2级围岩长1000m，1级围岩长445m。隧道进口边坡下部为岩质边坡，边坡岩体为白云岩，岩层产状NE510，为岩质侧向坡，边坡岩体稳定性较好，边坡开挖坡比1：0.3，上部为第四系巨厚土质边坡，自然边坡坡度为23，地形较为平缓，边坡整体稳

12、定性较好，边坡开挖坡度为1：1。3.3 地震效应根据?中国地震动峰值加速度区划图?GB1836-2001，工程区的地震动峰值加速度0.15g50年超越概率10%，相应地震 基本烈度为度。3.4主要设计参数漂水崖隧道起点中心桩号为K3+695，洞口起点路面高程为2147.31m；隧道终点中心桩号为K4+551，洞口终点路面高程2122.26m，隧道设计全长856m。金银坳隧道起点中心桩号为K5+495，洞口起点路面高程为2074.19m；隧道终点中心桩号为K5+625，洞口终点路面高程2070.29m，隧道设计全长130m。老鹰窝隧道起点中心桩号为K5+865，洞口起点路面高程为2056.8m；

13、隧道终点中心桩号为K5+625，洞口终点路面高程1925.33m，隧道设计全长4564m。洞口边仰坡采用喷、锚、网防护。临时边坡在土层和全、强风化层中为1：1；在岩石的弱、微风化层中采用1：0.75。临时边坡采用锚网喷支护，支护参数为：22砂浆锚杆，长3m，间距2.0 x2.0m；8钢筋网，网距25x25cm；喷C20砼，厚15cm。除明洞构造外，其余洞身衬砌按照新奥法的原理进展设计，采用复合式衬砌构造，初期支护采用锚杆、C20喷射混凝土、格栅钢架或钢拱架，二次衬砌采用C30模筑混凝土或C30钢筋混凝土支护。隧道路面基层采用25cm厚C35混凝土基层，横坡采用2.0%人字坡。四、监控量测专项施

14、工方案4.1 隧道监控量测目的4.1.1为设计和修正支护构造形式及参数提供依据进展隧道工程设计时必须依靠工程地质调查和试验来提供必要的依据和信息，但由于岩体地质情况千差万别，使得工程地质调查和试验取得的数据很难正确反映岩体的真实性。所以在施工过程中必须通过围岩与支护的变形和围岩压力、钢架内力、喷射混凝土内力等应力的监测结果，对原设计予以修正，或者为重新计算和设计提供依据。4.1.2为正确选择开挖方法和支护施作时间提供依据通过分析量测数据，可以确定符合具体工程要求和地质条件的施工方法和支护构造的施作措施，以充分利用围岩自承能力，然后通过量测分析，当量测数据趋于稳定的时候，最终确定适宜的二次支护时

15、间；在软弱围岩的地层中，利用量测数据，分析仰拱沉降情况，数据显示沉降减小并趋于平稳时，为最正确的仰拱施作时间。4.1.3为隧道施工和长期使用提供安全信息通过对围岩稳定性与支护可靠性的量测监控和分析评定，可以发现施工中隐藏的不安全因素和隧道有可能失稳的区段或局部薄弱的部位，从而采取相应的加固或其它措施。总之，隧道监控量测是为了完善隧道设计，正确地指导施工，以保证隧道工程的安全性和经济性。4.2隧道监控量测工程及方法4.2.1隧道监控量测工程隧道监控量测工程如表1中内容。表1 隧道监控量测工程序号监测内容方法及工具布置1地质和支护状况观察地质罗盘按级/20m、级/30m的距离设置断面2地表沉降量测

16、全站仪洞口地段的地表测试范围内每10m距离埋设3净空收敛量测全站仪每30m设置一个监测断面4拱顶下沉量测全站仪每30m设置一个监测断面4.2.2监控量测方法对地质及支护状态进展观察，主要观察内容有：1地质及支护状态观察内容对开挖后没有支护的围岩：岩质种类和分布状态，近界面位置的状态；岩性特征：岩石的颜色、成分、构造、构造；地层时代归属及产状；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；断层的性质、产状、破碎带宽度、特征；地下水类型、涌水量大小，涌水压力、水的化学成分，湿度等；开挖工作面的稳定状态，顶板有无剥落现象。开挖后已支护段：初期支护完成后对

17、喷层外表的观测及裂缝状况的描述和记录；有无锚杆被拉脱或垫板陷入围岩内部的形象；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；钢拱架有无被压曲现象；是否有底鼓现象。2地质及支护状态观察目的预测开挖面前方的地质条件；为判断围岩、隧道的稳定性提供地质依据；根据喷层外表状态及锚杆的工作状态，分析支护构造的可靠程度；3地质及支护状态观察方法利用地质素描、照相或摄像技术将观测到的有关情况和现象进展详细记录，观测中，如发现异常现象，要详细记录发现的时间、距开挖工作面的距离以及附近测点的各项量测数据。4洞内外观察测试仪器地质罗盘、地质锤、钢卷尺、放大镜、秒表、手电、照相机或摄像机。5地质及支

18、护状态观察频率目测应在隧道开控工作面每次爆破后，通过人工观察、地质罗盘和锤击检查各隧道掌子面，描述和记录围岩地质情况、岩层产状、裂隙、地表水，以及支护效果，每个监测断面应绘制隧道开挖工作面及两帮素描剖面图。4.2.3周边位移监测1周边位移监测量测内容隧道周边收敛量测，是量测隧道内壁两点连接方向的相对位移。2周边位移监测量测目的a、周边位移是隧道围岩应力状态变化的最直观反映，量测周边位移可为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息；b、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；c、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。3周边位移监测量测方法按每30m的距离

19、设置监控测断面，每个断面分别在侧墙设置测点，利用全站仪，通过三维坐标法测读和计算隧道周边某两点相应位置的变化。测点应距开挖面2m的范围内尽快安设，并应保证开挖后12h内取得初始读数，最迟不得超过24h，并且在下一循环开挖前必须完成。在周边埋设测点，测点为钢筋进展制作，采用HRB33518钢筋埋设，钢筋埋入围岩深度不小于20cm，且不应直接焊接于钢支撑或格栅钢架上，外露局部应有保护装置。4周边位移监测测试仪器用全站仪进展两点相对位置的测量。5周边位移监测测点布置台阶法施工,周边位移监测测点每个断面布置两条侧线,左右侧拱墙距路面1.5m处各布置一个测点，起拱线上1.5m处各布置一个测点。6周边位移

20、监测量测频度宜根据位移速度和工作面距离选取，见隧道监控量测频率控制表2。4.2.4拱顶下沉监测1量测内容拱顶下沉及仰拱隆起量量测，是指对隧道拱顶的实际位移值进展量测，是相对于不动点的绝对位移。图1:台阶法测点布置示意图2量测目的a、通过拱顶及仰拱位移量测，了解支护构造的可靠性，判断隧道拱顶围岩的稳定性；b、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；c、指导现场设计与施工。3量测方法按每30m的距离设置监控测断面，在拱顶布设固定测点，使用全站仪免棱镜法进展观测,首先测读后视水准点高程读数,然后测度拱顶下沉点高程读数,最后计算拱顶下沉点标高,并与上次测读标高进展比照,计算本

21、次下沉量。4监测频率同隧道周边收敛量测，见隧道监控量测频率控制表2。5监测仪器使用拓普康-102R全站仪进展检测。4.2.5隧道地表下沉监测1量测内容在隧道浅埋地段的地表测试范围内每10m距离埋设沉降观测点，用精细水准仪监测观测点的绝对下沉，并计算出当天的沉降量。2量测目的通过地表下沉监测，了解地面的变化状态，判断隧道拱顶的稳定性；根据下沉速度判断隧道围岩的稳定程度。指导现场设计与施工。3量测方法在施工过程中可能产生的地表塌陷之处设置观测点，并在预计下沉断面以外4倍洞径处设水准基点，作为各观测点高程测量的基准，从而计算出各观测点的下沉量。洞外地表沉降监测测点布置如图4所示。4监测频率见隧道监控

22、量测频率控制表2。5监测仪器仪器为精细水准仪、铟钢尺等仪器。图2 隧道洞口段地表沉降监测布置图表2 隧道监控量测频率控制表序号工程名称方法及工具量测频率115d16d1个月13个月大于3个月必测项目1洞内外观测岩层、岩性，构造面产状及支护裂缝观察或描述,数码相机、地质罗盘及规尺等每次爆破后进展观察2周 边位 移收敛计、全站仪12次/天1次/2天12次/周13次月3拱顶下 沉全站仪、铟钢尺12次/天1次/2天12次/周13次月4地表下沉全站仪、精细水平仪、水准尺开挖面距量测断面前后2B,12次/天开挖面距量测断面前后5B,1次/37天按速率和距离量测频率变形速度mm/d量测断面距开挖面的距离m监

23、控量测频率50-1B2次/d1-51-2B1次/d0.5-11-2B1次/2-3d0.2-0.52-5B1次/3d0.25B1次/周地表下沉量测断面间距表隧道埋深Hm量测断面间距mH2B2050BH2B1020HB104.3隧道测点、断面的布置隧道的测点和断面的布置严格按照标准和设计文件要求，及根据测点的布置原那么，洞口附近及埋深小于2b2倍隧道开挖宽度时每10m布置一个监测断面，隧道进尺200m前，每20m布置一个检测断面，隧道进尺200m后每30m布置一个监测断面。4.3信息处理与及时反响方案4.3.1数据采集任何现场量测都不可防止地存在误差。为得到更为真实、可靠的量测数据，在监控量测、采

24、集数据时，应尽量减少各种误差：1首先做到量测、采集数据专人专项负责，以减少随机误差。2专项量测必须制定专项记录表。对于手工记录资料要保存好原始记录表。3各项数据采集频度与相应量测频度同步。4各项量测作业均应持续到变形 基本稳定后1520d后完毕。4.3.2量测数据的处理现场量测数据应及时进展处理，绘制成位移、应力、内力和时间的关系曲线(或散点图)，曲线的时间横坐标下应注明施工工序和开挖工作面距量测断面的距离，以便更准确的进展数据的回归分析，并对隧道的受力状态做出判断。在进展数据处理过程中，对一些异常数据应根据测量误差的处理原那么进展剔除，并及时进展复测校正。4.3.3量测数据的分析及预测预报在

25、已有监测数据的根基上，必须对位移和应力的进一步开展进展分析，并做出较为准确的预测，才能及时对下一步的支护措施提出指导性意见。对监测信息的分析和预测预报主要通过两个途径来实现。回归分析法是最常用的位移数据分析方法，根据实际监测信息，对位移可选用以下函数之一进展回归分析。1对数函数，例如：2指数函数，例如：3双曲函数，例如： 式中、回归常数；测点初读数后的时间(d)；位移值(mm)。根据回归曲线(如图4)，可以掌握位移的变化规律，推算出某时刻的位移值及最终的位移值，当位移时间曲线趋于平缓时，隧道即趋于稳定。图3 量测结果分析预测示意图对于应力和内力量测信息，同样可以采用回归分析的方法，建设回归曲线

26、，从而对应力和内力的进一步开展作出预测，其具体的回归函数可根据实测数据拟合得到。灰色预测分析法灰色预测分析法同样是根据已有的量测数据对进一步的位移和内力的开展做出预测，并据此对隧道和围岩的受力状态和稳定性做出判断。在预测分析中，该方法通过不断的数据更新，只根据最新测得的数据对下一步的变化做出预测，从而使预测更为准确。在实际数据分析和预测中，以上两种方法将联合使用，以互相验证。4.4信息反响与监控在复杂多变的隧道施工条件如何进展准确的信息反响与监控是监控量测的主要目的和内容之一。迄今为止，信息反响与监控主要通过两个途径来实现。4.4.1力学计算法支护系统是确保隧道施工安全与进度的关键。可以通过力

27、学计算来调整和确定支护系统。力学计算所需的输入数据那么采用反分析技术根据现场量测数据推算得知，如塑性区半径、初始地应力、岩体变形模量、岩体流变参数、二次支护荷载分布等。这些数据是对支护系统进展计算所需要的。4.4.2经历法此法也是建设在现场量测的根基之上的，其核心是根据经历建设一些判断标准，而后根据前述的回归函数可以预测最终的位移值()：以及、来直接判断围岩的稳定性和支护系统的工作状态。在施工监测过程中，数据“异常现象的出现可以作为调整支护参数和采取相应的施工技术措施的依据。何为“异常，这就需针对不同的工程条件围岩地层，埋深，隧道断面，支护，施工方法等建设一些根据量测数据对围岩稳定性和支护系统

28、的工作条件进展判断的准那么。1根据极限位移值判断隧道周边任意点的实测相对位移值或用回归分析推算的最终位移值均应小于表4隧道周边允许相对位移值所列数值。该表所列数值是在统计和分析了国内许多隧道的量测数据后得到的，可作为应用中的依据，同时在使用过程中应根据对现场实测数据的分析及相应的数值计算等进展修正。当位移速度无明显下降，而此时实测相对位移值已接近表中规定的数值，或者支护混凝土外表已出现明显裂缝时，必须立即采取补强措施，并改变施工方法或设计参数。表3 隧道周边允许相对位移值(%)覆盖层厚度(m)5050300300围岩级别允许相对位移值(%)允许相对位移值(%)允许相对位移值(%)0.100.3

29、00.200.500.401.200.150.500.401.200.802.000.200.800.601.601.003.30根据量测结果进展综合判断，确定变形管理等级，据以指导施工。变形管理等级见表4。表4 变形管理等级管理等级管理位移施工状态U0Un/3可正常施工Un/3U02Un/3应加强支护U02Un/3应采取特殊措施注：U0：实测变形值 Un：允许变形值。2根据位移速率判断工程实践说明：各项位移到达 基本稳定的时间一般是在一个月以内，且回归值与实测值很接近。从其位移速度与时间关系曲线显示出，位移的开展具有明显的阶段性。因此，可在实测资料的根基上，可依据位移速度划分为三个阶段，即变

30、形急剧增长阶段：变形速率大于1.0mm/d、变形缓慢增长阶段：变形速率位于0.21mm/d、 基本稳定阶段：变形速率小于0.2mm/d，3根据位移时间曲线判断如果位移时态曲线始终保持 ，说明位移速率不断下降，这是稳定的标志。当位移时间曲线出现反弯点，也即位移出现反常的急剧增长现象时()，说明围岩和支护已呈不稳定状态或不安全状态，应加密监测，并适当加强支护，必要时应立即停顿开挖并进展施工处理。对于支护构造中的应力、内力以及接触压力等，目前还没有相对可靠的经历公式用以判断，通常通过实测数据同支护构造的极限承载力进展比较，并结合必要的理论计算来综合进展分析判断，并以此为依据对支护参数和施工方法进展优

31、化。为确保监测质量，加快信息反响速度，全部监测数据由计算机管理，并绘制测点位移变化曲线。监测数据的反响程序见监测结果反响程序图图4。根据量测资料，及时以书面报告形式反响与施工、监理、设计单位，以调整或加强支护措施，保证施工的安全。书面报告内容包括量测数据的处理分析结果、隧道与围岩稳定性的评价，各类围岩地段二次衬砌合理施作时间的建议，以及进一步的施工方案的优化完善等。 图4 隧道监控量测反响程序图原设计单位现场施工监测设计资料调研监控量测量测结果的微机信息处理系统量测的回归分析量测结果的综合处理及反分析监测结果的综合评价报送设计和施工单位量测结果的形象化、具体化构造安全性、经济性判断“围岩-构造

32、体系动态及现状分析说明、提交修正意见、建议理论分析甲方标准要求经济类比反响设计施工是否改变设计、施工方法否是调整设计参数改变施工方法或辅助施工措施设计新方案原施工设计五、质量保证体系及措施5.1工程管理隧道施工现场监控量测，要按照量测方案认真组织实施，并且与其他施工环节严密配合，不能中断工作。特别是各预埋测点应当结实可靠，并且要易于识别和妥善保护，不得任意撤除和人为破坏。监测过程中，监控量测小组，要负责监测、分析和监测数据的反响及对设计和施工提出合理的建议。工程启动，工程进度将与隧道施工同步；根据工程进度和工程实际情况，控制监控量测进度。5.2监控量测工作的本卷须知1、确保量测仪器具有良好使用状态。2、现场测试前要检查仪器准备数量、质量，检查设备是否完好，如发现问题应当及时修理、更换或补充，检查测点是否松动或人为破坏，确认测点状态良好时方可进展测试。3、测试工作中的 基本要求：按照各项量测的操作规程安装好仪器、仪表，每测点一般测