本科毕业论文---蒙西华中铁路隧道施工监控量测实施方案.doc
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1、目 录1.编制说明12.编制依据13.工程概况24.地层岩性及地质构造24.1地层岩性24.2地质构造24.3水文地质34.4不良地质35.监测的目的及意义46.监测内容及监测控制标准56.1监测工作内容及说明56.2主要监测仪器、项目、断面布置和监测频率56.3监测断面布置6 6.3.1拱顶下沉和水平收敛断面6 6.3.2地表沉降断面76.4测点布设原则7 6.4.1拱顶下沉和水平收敛测点7 6.4.2地表沉降测点86.5监测频率8 6.5.1洞内、外观察8 6.5.2拱顶下沉和水平收敛监测8 6.5.3地表沉降监测97.主要检测项目实施方法97.1洞内、外观察9 7.1.1监测目的9 7.
2、1.2监测仪器10 7.1.3监测实施107.2洞内拱顶沉降及边墙收敛监测10 7.2.1监测目的10 7.2.2监测仪器11 7.2.3监测实施118.监测重难点对策138.1隧道重难点138.2重点措施149.信息化施工管理程序159.1量测数据的整理、分析与流程15 9.1.1量测数据的整理15 9.1.2回归分析16 9.1.3监控量测流程17 9.1.4量测数据分析18 9.1.5信息管理与反馈209.2现场监测预警管理标准219.3监测组织机构219.4人员组成及职责21 9.4.1隧道监控量测组人员组成如下:21 9.4.2职责及要求239.5施工监测反馈程序259.6工程突发情
3、况及监测应急措施26 9.6.1施工过程中,发生突发情况时,现场监测人员应采取监测应急措施:26 9.6.2现场监测组以上突发工程情况下应采取应急措施:269.7风险预警的响应、处理27蒙西华中铁路隧道施工监控量测实施方案(试行)隧道监控量测方案1.编制说明 针对蒙华铁路4标段隧道实际情况,开展经济合理、实用有效的监控量测(以下简称“监测”)工作,了解和掌握隧道支护结构变形情况,保障施工安全,为调整施工方法,指导二衬施作时机,进行动态设计提供参考。 结合现有工程技术标准,参考国内外相关研究成果,借鉴类似工程经验等,编制本方案。1)本方案结合蒙华铁路隧道大部分情况进行编制,对于隧道特殊地段,如膨
4、胀岩、断层、高地应力软岩大变形、偏压、邻近或下穿重要建(构)筑物、燕尾式分叉等作为专项进行单独设计或研究。2)本方案编制过程中,主要考虑了以下因素:.隧道穿越的地层情况:除特殊地段外,主要穿越黄土、砂岩等。.隧道开挖方法:主要为台阶、三台阶、双侧壁导坑等及其他分部开挖法。.隧道断面形式:主要分为双线正洞;双车道辅助坑道。.采用变形总量、变形速率、初支表观现象和变形曲线形态等4项对隧道施工安全进行综合等级管理。.现场测试精度:采用全站仪自由设站非接触量测技术进行监测工作,测试精度能满足监测规程要求的1mm。2. 编制依据1)铁路隧道监控量测技术规程 (Q/CR9218-2015);2)铁路隧道监
5、控量测标准化实施细则 (工管办函【2014】92号);3)铁路黄土隧道技术规范(Q/CR 9511-2014);4)铁路隧道设计规范 (TB 10003-2005);5)新建蒙西至华中地区铁路煤运通道工程施工图设计;6) 业主监控量测实施方案等3.工程概况 本标段为新建蒙西至华中地区铁路煤运通道土建工程MHTJ-4标段,位于陕西省榆林市靖边县和延安市安塞县境内。施工起讫里程:DK236+018.05-DK266+938.00,正线长度30.92km。其中隧道工程23938.56延米/10座.本标段所有隧道级围岩占28.92;级围岩占58.09;级围岩占12.99。工程地质条件较差,不良地质及特
6、殊地质较多,施工中可能存在围岩失稳滑塌等影响施工的地质情况较多,如阳城为二级风险隧道,所以在施工整个阶段中,监控量测尤见其重要性。4.地层岩性及地质构造4.1地层岩性本标段表覆第四系全新统冲积砂质新黄土及粉土、上更新统风积砂质新黄土、冲洪积砂质老黄土、黏质老黄土及砂类土和碎石类土;局部为第三系黏性土。本标段下伏基岩为白垩系洛河组砂岩,全风化至强风化,岩质软弱,巨型斜层理或交错层理发育。村庄和既有道路处分布少量人工填筑土。4.2地质构造本标段位于中朝准地台的陕甘宁台坳中,是一个稳定地块,为倾向西北西西北的单斜构造发育,洛河组砂岩大型斜层理和交错层理发育,侏罗系砂泥岩为水平岩层,发育2至3组节理。
7、阳城与红石湾局部地区发育少量黄土溜塌、堆塌。冲沟发育处发育围岩和落石。部分隧道存在游离态有害气体,需加强施工过程的监测和通风工作。本标段梁峁、残塬的边坡处发育黄土陷穴或落水洞,一般与滑坡等不良地质并生,直径最大的可达35m,深达58m,部分可称为黄土井。黄土陷穴对路基和隧道工程危害较大。4.3水文地质1)地表水本标段隧道未见地表水。2)地下水地下水主要为基岩裂隙水,主要分布于白垩系砂岩中,受地下水入渗补给,以地下水径流为主要排泄方式。3)气象资料土壤标准冻结深度1.0米,最大冻结深度1.2米。地震基本烈度为度,最冷月平均气温-11.3度。4.4不良地质隧道区表层分布砂质新黄土,具湿陷性,大部分
8、隧道口自然坡度较陡,开挖时表层砂岩新黄土应注意滑塌。1)地震依据地震安评资料,隧址区地震基本烈度为度,设计地震特征周期分区为1区。2)放射性根据测试资料或深孔钻探测井资料,在正常公众停留时间(每年2080小时),地层环境r辐射照射对公众产生的年有效剂量当量He为0.140.16mSv,阳城隧道洞身存在游离态有害气体,施工中应加强监控量测,无异常情况采用正常通风措施,如浓度超标需停工采取必要的工程措施。3)本标段隧道土石分界隧道土石分界隧道名称起点里程终点里程长度薛家畔2号隧道DK241+857DK241+94689阳城隧道DK248+367DK248+32053青阳隧道DK249+496DK2
9、49+59094DK249+620DK249+726142DK250+917DK251+062145武家坡隧道DK256+870DK256+89525DK258+630DK258+72494DK258+895DK258+98590新窑隧道DK259+705DK259+77570DK261+647DK261+903256银山2号隧道DK264+006DK264+06256DK265+021DK265+269248银山3号隧道DK266+255DK266+29944DK266+603DK266+627.7324.735.监测的目的及意义 在暗挖施工过程中须掌握隧道开挖引起周围地层变形的大小,以便及
10、时采取适当的工程措施确保施工安全顺利地进行;在暗挖隧道整个施工过程中对隧道围岩及支护结构的变形和应力状况进行观察、监控和量测,并通过对监测结果的处理,分析地层、支护结构的安全稳定性,判断隧道施工对地层的影响程度;通过信息反馈,修正设计参数,优化施工工艺,改进施工方法,均有重要的指导意义。在地下工程施工过程中开展监控量测的主要目的和意义有以下几点:(1)了解隧道围岩稳定状态和支护,衬砌可靠程度,确保施工安全及结构的长期稳定性,并验证支护结构效果,确认支护参数。监控量测资料的正确性为调整支护参数和施工方法提供依据。(2)通过监控量测了解隧道围岩在施工过程中的动态变化,明确工程施工对原始地层的影响程
11、度及可能产生失稳的薄弱环节;(3)提供判断围岩和初期支护基本稳定的依据,确定二次衬砌的施作时间;(4)通过监控量测,收集数据,为以后的工程设计、施工及规范修改提供参考和积累经验,并可以和计算结果比较,完善计算理论。6.监测内容及监测控制标准6.1监测工作内容及说明根据规范要求并结合我标段隧道工程的实际情况,对施工影响的洞身支护结构、周围地层以及地表建筑物等进行安全监测。监测应以获得定量数据的专门仪器测量或专用测试元件监测为主,以现场目测检查为辅。各监测项目按照要求测得稳定的初始值,且不少于两次。当变化超过有关标准或场地条件变化较大时,应加密观测。当有危险事故征兆时,则需要进行连续监测。所有测点
12、反应施工中该测点受力或变形等随时间的变化,即从施工开始到完成、测试数据趋于稳定为止。6.2主要监测仪器、项目、断面布置和监测频率(1) 为了确保监控量测的简便、快速、可靠、准确,使用以下仪器设备进行监测。见表6-1。 监测设备及其精度 表6-1测试项目监测仪器及型号精度水平收敛全站仪1拱顶沉降全站仪1(2)根据设计文件以及相关规范,监测内容见表6-2。 监测对象及技术要求 表6-2 序号监测项目测试方法和仪器测试精度备注1洞内、外观察人工观察2净空收敛收敛计0.51mm一般进行水平收敛量测全站仪0.51mm一般进行三维多点量测3拱顶下沉全站仪0.51mm4地表沉降全站仪0.51mm必测项目为日
13、常施工管理中所必须进行的量测项目,主要为位移测试项目。净空收敛量测一般只进行水平2个点收敛基线的量测,拱顶下沉可根据量测断面大小及开挖方法,布置13个测点。6.3监测断面布置6.3.1拱顶下沉和水平收敛断面拱顶下沉和水平收敛监测断面间距 表6-3围岩级别断面间距(m)单双线正洞单双车道辅助坑道5102030(软质岩)50(硬质岩)在特殊地段布设监测断面在特殊地段布设监测断面备注:1)级围岩,在不良地质地段(主要指土体、水平层软质岩等)监测断面应适当加密。2)级软质岩主要指:砂岩(三门峡以北)、片岩、板岩、页岩、泥质砂岩、砂砾岩、泥灰岩等。3)级硬质围岩、级围岩原则上不布设监测断面,特殊地段根据
14、现场情况布设监测断面,特殊地段指:掌子面施工时,有掉块、坍方等的地段;初期支护有开裂、剥落等的地段;需要进行设计调整的段落(进行一定的监测,为动态调整支护参数、 施工方法等提供参考,验证调整效果);其他需要进行监测的地段。4)各断面布设间距误差控制在“断面间距的10%”以内。6.3.2地表沉降断面地表沉降监测断面间距 表6-4隧道埋深与开挖宽度断面间距(m)2BH0 2(H+B)20BH0 2B10H0 B5备注:1)H0为隧道埋深,H为隧道开挖高度,B为隧道开挖宽度;2)地表沉降测点应在隧道开挖前布设;3)地表沉降断面与洞内监测断面应尽量布置在同一断面。6.4测点布设原则6.4.1拱顶下沉和
15、水平收敛测点1)测点布设应按施工方法区分,全断面、两台阶、三台阶按图6-5所示进行布置,其他特殊地段施工方法的测点布设根据现场实际情况进行布置。 (a)三台阶法 (b)两台阶法图6-5 拱顶下沉和水平收敛测点布置示意图 2)拱顶下沉和水平收敛测点应布置在同一断面上。3)初支应与围岩密贴,测点埋设在钢架、格栅等初期支护上。4)测点应在初支支护后立即埋设。5)初始读数应在测点埋设12h内读取。6)拱顶下沉测点应埋设在拱顶轴线附近,数值采用绝对高程,周期性复核后视点,保证其数据可靠性。6.4.2地表沉降测点1)测点应在隧道开挖前布设,横向间距为25m,按图6-6所示进行布置,在隧道中线附近测点应适当
16、加密。图6-6地表沉降横向测点布置示意图2)隧道中线两侧监测范围不应小于H0 +B。当对地表沉降有特殊要求时,监测间距应适当加密,范围应适当加宽。3)基准点应设置在隧道施工影响范围以外稳定处,并设置复核性测点,保证其数据可靠性。6.5监测频率6.5.1洞内、外观察每施工循环记录一次,必要时加大观察频率。6.5.2拱顶下沉和水平收敛监测1)一般为1次/天。2)台阶法施工,下部开挖过程中,频率为2次/天。3)出现异常情况时,根据现场管理要求,加大监测频率。4)当变形趋于稳定时,监测频率按表6-7进行。变形趋于稳定时的监测频率 表6-7支护状态平均变形速率持续时间监控频率初支全环封闭2mm/d3天1
17、次/3天初支全环封闭1mm/d7天1次/7天初支全环封闭1mm/d15天1次/15天5)在初期支护稳定后,可停止该断面的监测。初期支护稳定须同时满足以下条件:初期支护表观现象正常;拱顶下沉和水平收敛平均变形速率小于1mm/d,且持续1个 月以上;变形时态曲线已经收敛。6.5.3地表沉降监测1)一般为1次/天。2)出现异常情况时,应加大监测频率。3)在二次衬砌施工通过监测断面 H0 +B距离后(H0为该断面隧道埋深,B为该断面隧道开挖宽度),且地表沉降变形时态曲线已经收敛,可停止该断面监测。7.主要检测项目实施方法7.1洞内、外观察7.1.1监测目的主要是监测隧道开挖过程中围岩、初期支护、二次衬
18、砌和地表的变化,确保周围建构筑物的安全,掌握隧道的安全状态。7.1.2监测仪器地质罗盘、相机、目测等。7.1.3监测实施开挖工作面观察应在每次开挖后进行,包括围岩岩性、岩质、断层破碎带、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、剥落掉块现象、有无渗漏水等。(1)在节理、裂隙发育的镶嵌状、块状脆性硬岩地段应重视观察围岩的节理、裂隙走向及发育程度,对易引起坍塌的岩块及时进行锚杆支护或喷射混凝土封闭;(2)对已施工地段的观察每天至少应进行一次,主要观察喷射混凝土、锚杆、钢架和二次衬砌等的工作状态。(3)如喷层是否产生裂缝、剥离和剪切破坏、格栅支撑是否压屈。(4)洞外观察重点应在洞口段和洞身埋置深度较浅地
19、段,其观察内容应包括地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗透情况等。(5)观察中发现围岩条件恶化时,应立即采取相应处理措施;观察后应及时绘制开挖工作面地质素描图、填写开挖工作面地质状态记录表和施工阶段围岩级别判定卡。7.2洞内拱顶沉降及边墙收敛监测7.2.1监测目的掌握隧道开挖过程中支护结构变形情况,保障施工安全及分析支护参数。7.2.2监测仪器全站仪、断面仪、水准仪和收敛仪7.2.3监测实施各级围岩均应进行拱顶下沉、周边位移及收敛量测,软弱围岩也必须进行底板隆起量测,且原则上三者布设在同一断面内。(1)断面布设的间距:按照设计要求,IV级围岩1030m,V级围岩510m,围岩变化处
20、适当加密。可在各级围岩起始地段增设12组。(2)拱顶下沉量测测点布置在拱顶,周边位移量测以量测初期支护各点的绝对位移为目的,通过水平及斜向收敛量测,验证周边位移结果,基线位置的高低可根据断面情况,选择在断面变化或者受力集中点处,便于和理论计算的结果进行对比。拱顶下沉及收敛量测在全隧都必须进行,测点布设按照设计文件要求进行,如拱顶下沉量测,每个断面宜布置1-3个测点,地表沉降点的横向间距为2-5米。测点应牢固可靠,易于识别并妥善保护。拱顶量测后视测点必须埋设在稳定岩面上,并和洞内水准点建立关联。(3)点的埋设方式:测点埋设的位置在避免爆破作业破坏的前提下,应尽量靠近掌子面,并在下一次爆破循环前获
21、得初始数据。a)周边位移及收敛量测:埋设测点时,先在测点处用人工挖孔或凿岩机开挖孔径为4080mm,深为25mm的孔。在孔中填满水泥砂浆后插入收敛带弯钩膨胀螺栓预埋件。当采用无尺观测方式采集数据时,在弯钩上贴激光反射贴片,待砂浆凝固后即可量测。b)拱顶下沉测点布设:拱顶下沉主要用于确认围岩的稳定性。在每个量测断面的拱顶中心埋设一自制的钢筋预埋件。埋设前,先用小型钻机在待测部位成孔,然后将预埋件放入,并用混凝土填塞,待混凝土凝固后即可量测。当采用无尺观测方式采集数据时,在预埋件上贴激光反射贴片。(4)量测:用高精度全站仪、水平仪进行观测。要求a)观测应在仪器检验合格后方可进行,且避免在测站和标尺
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