超前地质预报和监控量测管理制度.docx
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超前地质预报和监控量测管理制度
监控量测和超前地质预报管理制度
一、总则
监控量测与超前地质预报将紧密配合工程进展,实时、动态地掌握隧道开挖地质情况、围岩的变形等,及时发现设计与施工中出现的技术问题,指导隧道工程的顺利施工,不仅保证工程的顺利进行与圆满完成,而且确保科技成果的转化,达到技术与经济的最优化。
根据上述指导思想应遵循以下原则:
(1)严格遵守项目部的安全生产管理办法。
(2)保证监控质量,及时进行信息反馈及预测预报。
(3)积极量配合施工,尽量做到不妨碍工期。
(4)积极进行进管理创新、技术创新,实现新工艺、新技术的突破。
具体地来讲,要以整个工程为依托,依靠管理创新和技术创新,规范化地推进隧道的监控量测与超前地质预报工作,进一步提高隧道设计、施工、监控的一体化,充分实现本标段隧道的监控工作合理化。
二、总体要求
为确保工作的顺利开展,保质保量、及时完成工作,特作出以下要求:
(1)参加本项目的项目负责人和技术负责人以及现场监测、数据分析人员均为监测经验丰富、对监测项目流程熟悉的专业人员,满足本项目的需求。
(2)投入本项目的监测及预报设备使用性能良好,量测精度较高,满足本项目要求。
(3)根据隧道围岩条件、支护类型和参数、施工方法等制定依托工程监控量测及超前地质预报计划,并根据现场实际情况调整。
(4)监测工作紧跟施工步伐,数据及时有效,可准确了解施工现场情况。
(5)以地质为中枢,加强隧道地质工作,将地质综合分析贯穿到长期、中期、短期、临兆超前地质预报四个阶段中,优化超前预报组合方案,综合应用,确保隧道安全、快速、优质施工,不留后患。
(6)现场监测人员固定,监测设备保证良好运行。
(7)及时向项目部提交监控量测速报;出现变形较大或者地质异常情况,应24小时内向现场施工技术负责人和工程部提交预警报告和监控速报。
(8)监测报告突出反映监测工作重点关注的问题,综合反映监测工作的开展情况和现场情况;在监测数据变化异常,并经认真分析后,及时出具预警报告,避免出现施工事故。
(9)现场监测小组及时掌握施工进展情况,及时布设测点和监测仪器设备。
数据分析人员对监测数据认真分析,及时反馈,报告编写人员在数据分析人员的配合下完成报告的编写,并及时送达施工现场和工程部。
(10)对于隧道施工中遇到的困难,可组织隧道领域相关专家参与技术支持与服务。
三、施工监控量
1、监控量测目的
由于隧道属于地下工程,我们对隧址区地质状况的勘探技术与认识有限,因此如果隧道设计与施工不当,极易造成围岩失稳,甚至可能引发大规模塌方,给工程带来不可弥补的经济损失以及不良的社会影响。
另外,公路隧道开挖断面较大,结构受力复杂,且施工工序较多,因此对结构设计和施工都提出了很高的要求。
这就要求对隧道的施工全过程进行新奥法施工监测。
当金山隧道地质构造及地层岩性较为复杂,隧道在施工过程中存在一定的安全隐患,需要及时掌握围岩和支护的动态信息,以保证隧道施工的顺利进行,因此有必要对隧道施工过程进行全面、系统的监控量测。
实时监控量测不但可以及时提供隧道拱顶下沉、周边收敛、围岩内部位移等信息,用于判断设计参数的合理性及施工的可行性,并给出相应的隧道施工建议。
因此实施隧道信息化动态施工控制,既能达到安全快速施工,又能达到节省工程造价的目的。
2、监控量测内容
隧道施工监测旨在收集施工过程中围岩的动态信息,判定隧道围岩支护体系的稳定状态,以及支护结构参数和施工方法的合理性。
现场监控量测根据其量测目的、量测手段等不同,在实际工作中,常将量测项目分为必测项目和选测项目两大类。
当金山隧道必测项目包括洞内外观察、周边位移、拱顶下沉、地表下沉具体下表所示。
隧道施工监控量测的必测项目
序号
项目名称
方法及工具
布置
测试
精度
量测频率
1~15d
16d~1个月
l~3个月
大于3个月
1
洞内、外观察
现场观测、地质罗盘等
开挖及初期支护后进行
—
—
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
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
1~2次/d
1次/2d
1~2次/周
1~3次/月
4
地表下沉
水准测量的方法,水准仪、钢尺等
洞口段、浅埋段(h0≤2b)
开挖面距离量测断面前后<2b时,1~2次/d;
开挖面距离量测断面前后<5b时,1次/2~3d;
开挖面距离量测断面前后>5b时,1次/3~7d;
注:
b—隧道开挖宽度;h0—隧道埋深。
3、监控量测流程
隧道监控量测流程如图:
隧道监控量测流程图
4、各监测项目的具体量测方法
洞内外观察
(1)监测目的
通过高频率地观察实际揭露的隧道掌子面地质情况,识别隧道实际围岩状态,分析隧道掌子面的稳定状态,预测前方隧道围岩情况,并提出必要的预警;通过观察隧道洞内初期支护和洞外地表岩土体的状态,及时发现各种异常现象并进行跟踪观察,评价初期支护和洞口边、仰坡的稳定性。
(2)监测内容与方法
掌子面地质观察采用目测、地质锤、罗盘、数码相机等进行观测,绘制掌子面地质素描,记录围岩的岩性、产状、节理等详细特征,断层、破碎带等不良地质特征,地下水的水量、分布、压力、类型等特征,填写掌子面地质观察记录;初期支护状态采用目测观察为主,对初期支护喷砼、钢支撑、锚杆等出现的外鼓、裂缝、剥落、扭曲等异常现象,用数码相机、塞尺、卷尺等进行跟踪观测并做好原始记录;对洞外边坡、仰坡和浅埋段地表出现的裂缝、滑移、隆起或凹陷等现象,用数码相机、塞尺、卷尺等进行跟踪观测并做好原始记录。
(3)监测频率
每次爆破后进行掌子面地质情况观察;每天至少进行一次隧道洞内初期支护和洞外地表观察。
掌子面地质素描记录频度如下:
Ⅴ级围岩小于10m;Ⅳ级围岩小于20m;Ⅲ围岩小于30m;Ⅱ级围岩小于40m。
(4)成果整理与分析
1)通过掌子面地质观察,分析围岩稳定状态,评估出现局部掉块、塌方、涌水等灾害出现的可能性,判断实际揭露围岩条件与设计是否相符。
出现异常情况,第一时间通报施工方,及时指导施工,并将异常情况、相关建议汇报业主和监理。
2)编制隧道实际地质状况系列图册,参考前期勘察资料,预测前方围岩状态,及时向施工方预报前方围岩状况。
3)对初期支护、洞外边仰坡和浅埋段地表出现的异常情况,分析出现异常情况的原因,根据具体原因、问题的严重性向施工方、监理和业主汇报,并提出处理建议。
4)针对初期支护、洞外边仰坡和浅埋段地表出现的异常情况,开展跟踪监测,绘制空间分布图和时间发展曲线,预测发展趋势,及时预警。
4.2周边收敛
(1)监测目的
隧道周边位移是隧道围岩应力状态变化的最直观反映,可为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息。
通过计算周边位移和预测最终位移值,为二次衬砌浇筑选择最佳时机;为隧道施工工艺、支护衬砌参数优化提供参考。
(2)量测方法
隧道周边位移采用数显收敛计进行量测,两次测量之差即为周壁两点在该时间间隔内收敛值。
特殊情况下周边收敛也可通过全站仪测量后计算得到。
(3)测点布设与测试频率
1)测点布置:
当金山隧道采用不同开挖方法时周边位移测点布置方案如下图所示。
CD法测线布置图台阶法或弧形导坑法测线布置图
全断面法测线布置图图
2)断面布置:
Ⅴ级围岩小于20m;Ⅳ级围岩不大于25m;Ⅲ级及以上围岩小于40m。
围岩变化处及渗水量较大时适当加密。
3)量测频率:
量测频率根据位移发展速率和量测断面距离掌子面距离取最高频率。
位移发展速率、量测断面距离掌子面距离与量测频率的关系如表1、表2。
位移达到稳定标准后,停止观测;如发现异常情况,恢复每天观测1~2次;如位移持续大幅发展,根据工程具体情况,采用隧道位移实时监测系统实时监测。
表1按位移速率确定周边位移和拱顶下沉的量测频率
位移速率(mm/d)
量测频率
≥5
2~3次/d
1~5
1次/d
0.5~1
1次/(2~3)d
1次/3d
1次/(3~7)d
表2按距开挖面距离确定周边位移和拱顶下沉的量测频率
量测断面距开挖面(m)
量测频率
(0~1)b
2次/d
(1~2)b
1次/d
(2~5)b
1次/(2~3)d
>5b
1次/(3~7)d
注:
b表示隧道开挖宽度。
(4)成果整理与分析
1)每次观测后现场计算位移发展增量,出现异常情况,重新测量排除操作失误后立即报告相关部门。
2)每次测回数据交数据处理员输入计算机,进行位移增量、位移发展速率的计算,绘制位移时间曲线和位移发展速率时间曲线,并应用回归分析和灰色预测等方法进行位移发展短、长期预测。
3)根据分析结果,判断隧道变形管理等级(如表1)、隧道允许变形量(如表2),出现非正常情况,立即向现场施工负责人和工程部报告。
4)当隧道周边收敛速度以及拱顶下沉速度明显下降,隧道周边位移收敛速度小于每天0.2mm或拱顶下沉位移速度小于每天0.1mm,隧道位移相对值已达到位移总量的80%以上时,向有工程部报送二次衬砌施作报告。
表1围岩变形管理等级
管理等级
管理位移
施工状态
Ⅲ
可正常施工
Ⅱ
应加强支护
Ⅰ
应采取特殊措施
注:
-实测变形值;-允许变形值。
表2隧道周边允许相对收敛值(%)
埋深(m)
围岩级别
<50
50~300
>300
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
注:
①水平相对收敛值系指收敛位移累计值与两测点间距离之比;
②硬质围岩隧道取表中较小值,软质围岩隧道取表中较大值;
③拱顶下沉允许值一般可按本表数值的0.5~1.0倍采用;
④本表所列数值在施工中可通过实测和资料积累作适当修正。
4.3拱顶下沉
(1)监测目的
隧道拱顶下沉直观反映隧道围岩与支护结构的稳定性,通过拱顶下沉量测为隧道支护结构稳定性分析提供依据,为二次衬砌浇筑选择最佳时机;为隧道施工工艺、支护衬砌参数优化提供参考。
(2)量测方法
拱顶位移量测的测点用风枪打眼埋设好固定杆,并在外露杆头设挂钩。
测点的大小要适中,如过小,测量时不易找到;如过大,爆破时易被打坏。
支护结构施工时要注意保护测点,一旦发现测点被掩埋,要尽快重新设置,以保证数据不中断。
采用水平仪、水准尺、挂钩式钢尺配合测量拱顶下沉,精度可达1~2mm。
量测时用一把2~4m长的挂钩式钢尺挂上即可。
(3)测点布设与测试频率
1)测点布置:
拱顶下沉量测与周边收敛量测在同一量测断面内进行。
2)断面布置:
Ⅴ级围岩小于20m;Ⅳ级围岩不大于25m;Ⅲ级及以上围岩小于40m。
围岩变化处及渗水量较大时适当加密。
3)量测频率:
量测频率与数据处理分析同隧道周边收敛。
4.4地表下沉
(1)监测目的
通过量测,判断隧道开挖对洞口边仰坡、浅埋地面是否产生显著影响,分析该影响的范围、程度及其与隧道施工的时空关系,进而判断隧道施工的安全性和隧道施工对地面边仰坡的稳定性、地表建筑物的影响。
(2)监测方法
地表下沉采用精密水准仪和塔尺进行测量。
测点布置如图1所示:
在每个横断面上,单洞隧道布置9~11个测点,两测点间的距离为2~5m,测点中间密,两侧稀。
当隧道围岩条件特别差或者隧道上部有重要建筑物时,可根据情况加密测点。
在监测范围以外3~4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。
图1地表下沉测点横断面布置示意图
(3)量测频率
地表下沉量测应在开挖工作面前方H+h(隧道埋置深度+隧道高度)处开始,直到衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。
1)量测断面间距:
地表下沉量
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