张涿高速公路某隧道监控量测方案.doc

xxxx隧道监控量测方案

一、 隧道工程概况
本合同段隧道工程为xxxx隧道，起点位于xxxx，终点位于交界口村，全长2889米（左右幅合计）。隧道工程施工是本合同段施工的重点和难点工程。
二、 监控量测
监控量测是新奥法施工中不可缺少的一项技术内容，是监视围岩和支护稳定性的重要手段，是判断设计、施工是否正确合理的主要依据，是监视施工是否安全可靠的眼睛。为了更精确更迅速的了解围岩的动态变化，判定其稳定性，从而保证施工安全，进行科学严谨的监控量测方案是十分必要的。
隧道施工中开挖形成后，必须立即喷射不小于4cm厚的混凝土及时封闭围岩作为初支初喷层，紧跟监控量测，监控量测应在开挖后2-4小时进行，否则工作人员不得进入掌子面作业。
1、 施工监测目的
（1） 通过监控量测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，把握施工过程中结构所处的安全状态，判断围岩稳定性，支护、衬砌可靠性。
（2） 用现场实测的结果弥补理论分析过程中存在的不足，并把监测结果反馈设计、指导施工，为修改施工方法、调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据。
（3） 通过监控量测对施工可能产生的环境影响进行全面监控。
（4） 通过监控量测进行隧道日常的施工管理，确保施工安全和施工质量。
（5） 通过施工现场的监控量测，确定二次衬砌合理施作时间。
（6） 通过监控量测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程或该工法本身的发展提供借鉴、依据和指导作用。
2、 监测实施原则
（1） 监控工程安全与改进设计、指导施工相结合，以监控工程安全为主。
（2） 监测将侧重地质条件差、结构受力复杂及工程薄弱环节等重点部位，并将各监测项目的测点（线）布设在该部位，设置成重点监测断面。
（3） 将重点监测断面与一般监测断面、临时监测断面相结合，以重点监测断面为主。
（4） 选用稳定、可靠、新型、先进的观测仪器设备。
（5） 所选择的监测项目应具有代表性和可信性，获得的观测资料能够满足反馈施工设施、综合评价工程的工作状态、预报和控制工程安全等要求。
3、 施工监测项目
监控量测的项目主要根据隧道工程的地质条件、围岩类别、跨度、埋深、开挖方法和支护类型等综合确定。而且，在隧道工程中进行量测，绝不是单纯为了获取信息，而是把它作为施工管理的一个积极有效的手段，因此量测信息应能确切地预报破坏和变形等未来的动态，对设计参数和施工流程加以监控，以便及时掌握围岩动态而采取适当的措施（如预估最终位移值、根据监控基准调整、修改开挖和支护的顺序和时机等），满足作为设计变更的重要信息和各项要求，如提供设计、施工所需的重要参数（初始位移速度、作用荷载等）。
根据以上所述并结合本隧道的实际情况，将洞内、外观察、周边位移，拱顶下沉、地表下沉作为必测项目。锚杆锚杆轴力作为施工监控量测选侧项目。同时配备选测项目所需的设备，必要时实施选测项目。
主要监控量测项目如下：
3.1洞内、外观察
洞内、外观察包括工作面观察和支护结构的支护效果观察。
观察频率：每一循环进尺，都必须进行一次工作面观察，并作好客观详尽的记录。在地质变化不大地段，可每天按一个工作面记录，对已成洞地段主要是支护效果的观察，频率同工作面。
观察内容：
（1）工作面工程地质和水文地质情况观察和描述：包括岩石名称、岩石产状、风化变质情况，断层、层理、节理等结构面的分布、走向、产状及频率，有无偏压，工作面及毛洞自稳情况，地下水情况及影响等内容，并以表格和素描形式记录。
（2） 工作面附近初期支护状态观察和已成洞的支护效果观察：包括锚杆锚固效果，喷层开裂部位、宽度、长度及深度，模筑混凝土衬砌的整体性，防水效果等，以表格和素描形式记录下来。
３．２地表下沉量测（见表３－３）
表３－３ 地表下沉量测断面间距表

埋置深度H
地表下沉量测断面间距（m）
备注
H>2B
20-50
B表示洞室开挖宽度
B<H<2B
10-20
H<B
10

量测目的：隧道洞口及明洞地段仰坡的稳定和浅埋段隧道开挖时引起的地表沉陷情况。
量测仪器：采用ＤＳＺ－２全自动电子水准仪，铟钢尺等精密水准量测仪器，仪器精度±0.1mm。
量测方法：测点断面沿纵向（隧道中线方向）布置，断面间距见表《地表下沉量测断面间距表》。在隧道洞口地段埋设断面。横向间距范围为２－５m。，每断面至少布置１１个测点，隧道中线附近密些，远离中线处疏些。测点应在开挖形成的下沉之前埋设，一直测到下沉稳定。
为了在开始下沉前进行量测，要从工作面前方Ｈ+h1 处或2Ｂ处开始量测(H：埋深，h1：上半断面高度）。
量测频率：开挖面距量测断面前后距离 Ｌ ≤2D时，每日ｌ－２次；2Ｄ＜Ｌ≤5Ｄ时，每日一次；Ｌ＞5Ｄ时，每周一次。
３．３拱顶下沉及水平净空位移量测
目的：根据收敛位移量、收敛速度、断面的变形形态；判断围岩的稳定性、支护的设计施工是否妥当和衬砌的浇注时问。
量测方法：收敛量测设计包括断面间距、量测频率、测线布置和测点埋设时间等。这些内容的决定与地质条件、地压分布、隧道埋深、开挖方法及进度、断面收敛速度等有关。
量测断面间距：一般情况下，洞口段和埋深小于2Ｂ的地段，间断5~10m一个断面，其余地段视地质情况，每隔 5－50ｍ设一个断面。
３．４量测频率与结束标准
量测频率：量测频率根据监测数据的变化情况而定。
结束标准：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，加强初期支护强度和刚度，严格控制过大变形。
各量测项目持续到变形基本稳定后２周结束，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。

表３－４ 隧道现场监控量测必测项目
序号
项目名称
方法及
工具
布置
测试精度
测量时间间隔
1 ~15d
16d~ 1个月
1~ 3个月
大于3个月
1
洞内、外观察
现场观测、地址罗盘等
开挖及初期支护后进行
一
一
2
周边位移
各种类型收敛计
每5 ~50m一个断面，每断面2 ~3对测点
0.1mm
1~2次/d
1次/2d
1~2次/周
1~3次/月
3
拱顶下沉
水准测量的方法，水准仪、钢尺等
每5~50m一个断面
0.1mm
1~3次/d
1次/3d
1~3次/周
1~4次/月

表3-5隧道现场监控量测选测项目
序号
项目名称
方法及
工具
布置
测试精度
测量时间间隔
1 ~15d
16d~ 1个月
1~ 3个月
大于3个月
1
地表下沉
水准测量的方法，水准仪、铟钢尺等
洞口段浅埋段（h0≤2b）
0.5mm
开挖面距量测断面前后<2b时,1~2次/d;
开挖面距量测断面前后<5b时，1次/2~3d;
开挖面距量测断面前后>5b时，1次/3~7d ;
４、监测数据的统计分析与信息反馈
4．1隧道周边允许位移值的制定
根据以往的成功经验，利用隧道周边允许位移值对水隧道的拱顶下沉、净空收敛位移值进行管理（见表3-6 《初支结构允许相对位移表》）。
表3-6 初支结构允许相对位移表（%）
围岩类别
〈50m
50~300m
>300m
IV
0.1~0.30
0.20~0.50
0.40~1.20
III
0.15~0.50
0.40~1.20
0.80~2.00
II
0.20~0.80
0.60~1.60
1.80~3.00
注：①相对位移指实测位移值与两点距离之比或拱顶下沉实测值与隧道宽度之比。①脆性围岩取表中较小值，塑性围岩取表中较大值。
４．２监测项目管理基准
根据既有成功经验，本工程各监测项目管理基准如表3-7《变形管理基准等级表》所示。

表3-7 变形管理基准等级表
管理等级
管理基准确
施工状态
III
UO<Un/3
可正常施工
II
(Un/3)≤Uo≤(2Un/3)
应加强支护
I
Uo>2Un/3
应采取特殊措施
注：Ｕｏ一实测值；Ｕｎ一允许值
现场监测时，可根据监测结果所处的管理阶段来选择监测频率：一般III级管理阶段监测频率可放宽些；II级管理阶段则应注意加密监测次数；Ｉ级管理阶段则应加强监测，通常监测频率为1-2次／天或更多，具体表现在施工中出现下列情况之一时，立即停工，并采取措施进行处理：
(1)初支结构喷破或浇筑的混凝土出现裂缝，且持续发展；
(2）开挖一个月后，洞壁的水平位移不能收敛，实测位移达到危险状态的８０％；
(3)位移一时间曲线出现反弯、突弯的急聚增长现象。
４．３监控量测信息反馈及信息化施工
所谓信息反馈处理分析判断围岩就是根据量测手段所获得的信息、资料以数学的方式通过支护的稳定性, 并及时反馈到设计、施工中，优化设计（修正支护设计的形式和参数），指导施工（变更施工的方法和采取加强支护的措施）。
４．３．１监测数据的分析及预测
取得监测数据后，由专业监测人员及时整理分析监测数据，并结合施工步骤对围岩、支护等变形进行分析判断，将实测数据与允许值进行比较，及时绘制各种变形一时间关系曲线，预测结构变形发展趋势，预测结构的安全性，评价施工方法，确定工程技术措施，并向监理工程师汇报，项目经理部根据监测结果并及时调整施工步序及采取相应的技术措施；以实现信息化施工。
４．３．２监测数据的信息反馈
为确保监测结果质量，加快信息反馈速度，全部监测数据均由计算机管理，并绘制测点位移变化曲线图。
(1) 信息反馈修正设计的基本要求
现代地下工程施工时，设计、施工必须紧密配合，共同研究，综合分析各项施工信息，及时进行信息反馈，最终确定和修改设计。
信息反馈修正设计，指地下工程开挖后，根据施工信息，对施工前预设计所确定的结构形式、支护参数、预留变形量、施工工艺、施工方法以及各工序施作时间等的检验和修正，是贯穿于整个施工过程的设计阶段。
施工信息是指施工观察、现场地质调查、现场监控量测等得到的数据和信息。施工信息是隧道开挖后围岩稳定性的动态反映，也是修正设计的依据。对各种信息进行综合分析、互相印证，对预设计参数修正和施工方法的改进是不可缺少的部分。
（2）施工信息的应用
①根据一个量测断面的施工信息综合分析处理结果，进行设计参数修正，只适用于该断面前后不大于 10m的同类围岩地段。
①地下洞室较长段同类围岩设计参数的修正，特别是降低设计参数，以不少于三个断面的施工信息综合分析为依据。按修正后的参数进行开挖的地段设计参数的正确和合理性根据施工信息综合分析予以验证。
（3） 信息反馈修正设计的内容
① 施工方法变更的建议；
② 施工工序的更改；
③预留变形量的修改或确认；
④设计参数的修改或确认；
⑤采用辅助施工措施的建议；
由于本工程的特点，在监测后应及时对监测数据进行整理和分析，判断其稳定性并及时反馈去指导施工。当施工信息给出不稳定征兆时，应检查是否是由于工序不当所造成的，根据具体情况制定对策，采取措施（如暂停开挖、改变施工工序、及时喷锚、尽快封闭、加强初期支护、二次衬砌紧跟施作等），促使支护结构趋于稳定。
（４）增强初期支护设计参数的确定
遇下列情况之一，将立即采取补强措施，改变施工方法或设计参数，增强初期支护：
①隧道开挖后，工程地质和水文地质、围岩类别比预计的要差；
①喷射混凝土层裂缝多、裂缝大或不断发展；
③实测位移值超过规定的允许值或类似条件下的隧道位移值；
④位移速率无明显下降，实测位移值已接近规定的允许值，位移量可能超过预留变形量；
⑤稳定性特征出现异常状态。
（５）降低初期支护设计参数的确定
遇到下列情况之一，应改变设计参数，适当减弱初期支护：
①确认围岩类别、工程地质及水文地质条件比预计有明显好转或有具体工程类比；
②初支未全部完成，位移已收敛；达到施作二次衬砌的指标；
③初期支护全部施作完毕，位移量远小于规定允许位移值。
隧道监控量测结果出现异常时，按以下方法处理：
·如果是由于基底下沉引起的，尽快仰拱封闭，如仍然下沉；在墙角处加设锚杆，复喷硷并在基底钻孔注浆加固。
·如果是由于偏压引起的；复喷进，加设锚杆。
·如果是由于围岩压力引起的；可多次复喷并用锚杆加固围岩，补强初期支护。在下一循环施工时，修改支护参数，增强初期支护，同时增大观测频率，及时施作二次衬砌，必要时采用加强衬砌。

附件（表格）：１、隧道断面开挖地质记录表
２、收敛量测记录（一）
３、收敛量测记录（二）
４、收剑量测时问、周边位移关系曲线图
５、拱顶沉降观测记录
６、地表沉降观测原始记录
７、隧道量测人员设备

二零零九年十月

张涿高速公路
隧道断面开挖地质记录表
承包人： 合同号： 编号： 原表19
桩号

施工日期

开挖方式

坡度描述

开挖情况
施工描述
部位
围岩级别
检测值（超挖mm）

设计
实际
拱部

边
坡
左

右

隧底

仰拱

附：开挖断面草图
记录员： 承包人质检员： 承包人技术负责人： 现场监理：

张涿高速公路
收敛量测记录（一）
承包单位： 合同号：
监理单位： 编号： 检表36
隧道名称

起讫桩号

施工日期

检测
日期

量测断面编号

距洞口距离

监测单位名称

测线编号
量测时间
观测值
温度修正值

相对
第一
次收
敛值
相对
第一
次收
敛值
间隔
时间
收敛
速度
说明
温
度
I
II
平
均
值

年
月
日
℃
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m

m
m
m
mm
mm
h
mm/d

`

备注

检测人： 日期：
张涿高速公路
收敛量测记录（一）
承包单位： 合同号：
监理单位： 编号： 检表37
隧道名称

起讫桩号

施工日期

检测日期

断面桩号

测点对数

收敛计型号

测点
编号
观测日期
温度修正（mm）
初始读数

钢尺
孔径
读数
A
（mm）
百分表读数
R
修
（mm）
差
值
（mm）
总收敛值(mm)
℃
差℃
`修正值
表读数
平均值

t
20℃-t
Rt
R修
U
1
2
3
平均

测量： 记录：
张涿高速公路
收敛量测时间、周边位移
关系曲线图（收敛量测附表）
承包单位： 合同号：
监理单位： 编号： 检表38
隧道名称

检测日期

里程桩号

量测表号

测量： 记录：
张涿高速公路
隧道洞身拱顶下沉量测原始记录表
承包人： 合同号： 编号： 原表18
断面桩号

开挖日期

埋设日期

仪器编号

岩质情况描述

量测时间
沉降（mm）
累计沉降（mm）
沉降速度（mm/d）

沉降与时间关系曲线
记录员： 承包人质检员： 承包人技术负责人： 现场监理：
备注：监控量测的方法和频率遵照JTJ042-94《公路隧道施工技术规范》表9.2.1

张涿高速公路
地表沉降观测原始记录表
承包人： 合同号： 日期： 编号： 原表22
里程桩号
测点
设计坐标
实测坐标
相对位移
原地表高程
实测高程
高差
X
Y
X
Y

测点布设示意图：
异常情况描述：
记录员： 承包人质检员： 承包人技术负责人： 现场监理：

隧道量测人员设备

隧道监控人员配备
职务
数量
配备专业地质工程师
2名
专业安全员
2名
拱顶沉降和地表沉降观测人员
4名

隧道监控设备配备
仪器名称
数量
高精度水准仪
1套
地址罗盘
1套
收敛仪
2套
断面仪
1套