西安岭隧道监控量测实施细则修改版Word格式.docx
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通过研究监测成果,判断结构的安全稳定性。
有助于对工程设计进行修改,并通过监测数据与理论上的工程特性指标进行比较,以便了解设计的合理程度。
5)提供判断围岩和支护体系基本稳定的依据,确定二次衬砌的施作时间。
6)验证支护结构设计,为支护结构设计和施工方案修订提供反馈信息。
7)积累资料,为今后类似工程或提供借鉴,并为隧道运营后养护与维修提供可靠的原始数据。
8)监控量测与信息化管理相结合,切实提高现场施工监控量测管理水平。
9)通过隧道监控量测信息化管理,保证监测数据的真实性和及时性。
第二章工程概况
1.工程概况
本项目为新建蒙西至华中地区铁路煤运通道工程MHSS-5标段,位于河南省三门峡市卢氏县境内。
西安岭隧道为标段的重点工程,为I级风险隧道,围岩级别为Ⅱ-
级。
隧道穿越岩层主要为长石石英砂岩互层夹火质板岩煤层,岩质产状变化较大。
本隧道埋深较深,局部存在断层破碎带、岩爆和发生软岩大变形可能。
西安岭隧道(左18.063km、右18.069.km),设斜井6座,隧道起止里程、长度见表2.1。
隧道工程统计表表2.1
工程名称
起点里程
终点里程
长度(m)
西安岭隧道
左线正洞
DK765+275.72
DK783+339
18063.28
右线正洞
YDK765+283.74
YDK783+353
18069.26
0#斜井
X0DK0+000
X0DK0+078
78
鞍桥沟斜井(1#)
X1DK0+000
X1DK0+734
734
大石窑斜井(2#)
X2DK0+000
X2DK1+930
1930
阳坡沟斜井(3#)
X3DK0+000
X3DK2+765
2765
虎泉沟斜井(4#)
X4DK0+000
X4DK2+160
2160
白云山斜井(5#)
X5DK0+000
X5DK0+895
895
支洞
333.33
西安岭隧道正洞为单线双洞隧道,采用复合式衬砌支护,斜井为双车道无轨斜井,采用喷锚式衬砌及整体式衬砌支护。
隧道建筑限界采用《标准轨距铁路建筑限界》中“隧限2A”标准,接触网刚性悬挂地段拱部预留200mm接触网悬挂高度,隧道断面参数具体见表2.2。
蒙华铁路隧道断面参数表表2.2
序号
区段
断面类型
净空面积
开挖面积
轨道
接触网
1
单线
无砟
刚性悬挂
33.07
46.42~60.84
2
双车道
无轨斜井
45.171~63.098
2.施工隐患及监控量测关注点
西安岭隧道洞身穿越大小断层23条,且下穿河道较多,地下水发育;
F9(瓦穴子)、F21(朱阳关)断层为本隧道重点断层,断层宽度较大且导水,存在突涌水可能;
隧道埋深较深,局部存在岩爆和发生软岩大变形可能;
隧道DK780+250~DK782+050(1800m)段主要为白云石大理岩地层,节理裂隙等较发育,局部岩溶较发育,易坍塌、变形;
隧道洞身有主要不良地质有:
断层破碎带、岩爆、软岩大变形、涌水突泥、瓦斯、岩溶等。
西安岭隧道监控量测的关注点在:
断层破碎带、岩爆、软岩大变形、涌水突泥、瓦斯、岩溶等不良地质带的监控点的布置、数据收集、处理、上传、反馈及预警。
第三章管理机构及职责
1.管理机构及模式
(1)项目管理机构
监控量测实行项目部统一管理,各工区具体执行的二级管理模式。
项目部负责总体业务指导、培训、协调配合设计、监理、建设单位制定技术措施等,并为各工区监控量测提供技术支持,督导数据采集、量测频率、测点布置、施测方法等环节是否按规范要求进行,成立以项目经理为组长,项目总工、安全总监为副组长,工程部、测量队、工区技术负责人为组员的监控量测领导小组;
小组办公室设置在测量队,定期对各工区监控量测执行情况进行检查和指导。
项目项目部成立以项目经理为组长的监控量测领导小组:
组长:
刘万林
副组长:
熊华伦、官荣
组员:
陈华南、王柏林、周冰、蒋德平、姚江涛、杨宾、刘臻武、岳建林、卢海金、蒋宁伟、付丹虎、李晓东、钟建超、程远泽、王非
(2)工区管理机构
各工区组建监控量测实施小组,组长分别由各工区长担任,副组长分别由各工区技术负责人担任,各工区监控量测小组服从项目部监控量测领导小组的领导,负责监控量测数据的采集,通过量测数据进行回归分析,即时反馈信息,指导施工,并对原始数据进行归档。
同时对人员必须做到相对稳定。
一工区:
组长:
蒋德平,副组长:
姚江涛
专职:
杨勇、李梦楠
二工区:
杨宾,副组长:
刘臻武
袁良誉、贾霖
三工区:
岳建林,副组长:
卢海金
钟阳风、张利朋
四工区:
蒋宁伟,副组长:
付丹虎
罗兴梅、李磊
五工区:
李晓东,副组长:
钟建超
蒋成亮、杨薛明
六工区:
程远泽,副组长:
王非
谢冬冬、罗力
监控量测小组联系方式见附件一:
“MHSS-5标段监控量测人员通讯录”
(3)组织机构
西安岭隧道监控量测组织机构图如下:
2.岗位分工及职责
2.1项目级
项目经理为本项目监控量测第一责任人,全面负责本项目的监控量测管理工作。
负责组织副组长及组员编制监控量测专项方案、实施细则及各种管理制度、考核办法,定期召开监控量测会议,总结上一阶段项目监控量测成果,并兑现考核。
副组长为本项目监控量测直接管理责任人,在项目经理的领导下,制定本项目的监控量测管理制度及考核办法,并督促落实。
负责检查各组员及工区监控量测小组的工作,并及时将结果上报组长。
组员在组长、副组长的领导下,协助组长、副组长对本项目的监控量测进行管理。
及时收集、汇总、核实各工区上报的监控量测数据,并及时上报副组长。
2.2工区级
工区长为本工区的监控量测第一责任人,全面负责本工区的监控量测管理工作。
负责本工区监控量测管理制度、考核办法制定及人员分工。
协调本工区监控量测所需人员、设备、车辆等,确保本工区的监控量测按项目要求开展。
工区技术负责人为本工区监控量测直接管理责任人,协助组长进行本工区监控量测管理工作,制定针对本工区的监控量测管理制度及考核办法,并执行落实。
负责检查专职量测员工作情况,并对专职量测员收集的量测数据进行复核。
专职量测员为监控量测的现场直接责任人,负责监控点的设置、保护,现场量测、量测数据收集、处理上报、上传工作。
3.监控量测交底制度
项目监控量测实行三级交底制度。
第一级为项目级总体交底,由项目经理主持,组织所有监控量测有关人员进行交底。
交底内容包括业主及监理单位监控量测的相关制度、规定及要求,本项目监控量测的目的、要求、制度等。
第二级为工区级,由项目监控量测副组长,组织组员及各工区监控量测人员进行交底,包括项目监控量测制度及考核办法、项目对工区监控要求、人员、设备配置的要求等。
第三级为工序交底,由工区监控量测小组长组织工区专职监控量测员进行交底,包括工区监控量测要求、要达到的效果,监控量测各工序的实际操作规程等。
第四章监控量测实施计划
1.监测项目
监控量测的项目应根据工程特点、规模大小和设计要求综合选定。
量测项目分为必测项目和选测项目两大类。
一般地段原则上只做必测项目,选测项目按隧道工程实际需要进行施做。
监控量测必测项目表4.1
监测项目
监测范围
常用仪器
精度要求
备注
洞内、外观察
全线隧道
(正洞和辅助导坑)
现场观察、地质罗盘等
拱顶下沉
全站仪
1mm
3
地表下沉
浅埋隧道必测(H0≤2b)
4
净空变化
隧道浅埋段
注:
H0—隧道埋深;
b—隧道最大开挖宽度
监控量测选测项目表4.2
监控量测项目
测试方法和仪表
测试精度
隧底隆起
水准测量的方法,水准仪、铟钢尺或全站仪
±
1.0mm
二次衬砌后净空变化
隧道净空变化测定仪(收敛计、隧道激光断面仪)
围岩内部位移
多点位移计
0.1mm
围岩压力
压力盒
≤0.5%F.S.
5
二次衬砌接触压力
6
钢架内力
钢筋计、应变计
0.1%F.S.
7
喷混凝土内力
混凝土应变计
8
锚杆轴力
钢筋计
9
二次衬砌内力
混凝土应变计、钢筋计
10
爆破振动
振动传感器、记录仪
1mm/s
11
孔隙水压力
水压计
12
水量
三角堰、流量计
13
纵向位移
多点位移计、全站仪
备注:
①F.S.为元件满量程;
(应力应变的精度表述应为元器件满量程的比例)
②监控量测选测项目除上表所列项目外,还包括设计单位针对工程实际情况有特殊要求作为选测项目。
2断面及测点布设原则
2.1断面布设原则
1)拱顶下沉和水平收敛断面
隧道断面净空变形量测包括净空变化、拱顶下沉量测,所有测点应设置在同一断面,其量测断面间距应根据围岩级别、隧道埋深、开挖方法及工程重要性等因素确定。
具体按表4.3及表4.4规定进行。
拱顶下沉和水平收敛监测断面间距(一般地段)表4.3
围岩级别
断面间距(m)
单线正洞
单双车道辅助坑道
Ⅴ
5m/处
10m/处
Ⅳ
20m/处
30m/处
Ⅲ(软质岩)
50m/处
Ⅲ(硬质岩)
不设置
II
1)III级软质岩主要指:
砂岩、片岩、板岩、页岩、泥质砂岩、砂砾岩、泥灰岩等。
2)III级硬质围岩、II级围岩原则上不布设监测断面。
拱顶下沉和水平收敛监测断面间距(特殊地段)表4.4
断面设置
30m/处,不足30米不小于1处
50m/处,不足50米不小于1处
横通道
每个横通道与正洞左、右线交叉口前后各设置1组、横通道内设置1组,共5组
综合洞室
每个洞室洞前后各设置1组,共2组
汇车道
每个汇车道前后各设置1组,共2组
斜井与正洞交叉口
每个交叉口前后各设置1组,共2组
备注:
特殊地段根据表2布设监测断面,特殊地段指:
①掌子面施工时,有掉块、坍方等的地段;
②初期支护有开裂、剥落等的地段;
③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);
④存在断面扩大的地段(横通道、综合洞室、汇车道、斜井交叉口等)。
不良地质地段(主要指土体、水平层软质岩、岩爆、软岩大变形、富水区、煤系地层、断层破碎带等)。
其它需布设量测断面地段
各断面布设间距误差控制在“断面间距的10%”以内。
2)地表沉降断面
1)西安岭隧道正洞
西安岭隧道正洞只有出口存在浅埋段,详细里程为:
隧道左线DK783+100~339,埋深为7.0米~20米;
隧道右线YDK783+150~DK783+353,埋深7.5米~20米,设置监测断面间距按表4.5执行。
地表沉降监测断面间距(正洞)表4.5
隧道埋深与开挖宽度
2B<H0≤2(H+B)
20
B<H0≤2B
H0≤B
2)辅助坑道
辅助坑道地表沉降断面设置,根据洞顶地形条件,设置1~3组,断面间距10米。
H0为隧道埋深,H为隧道开挖高度,B为隧道开挖宽度;
地表沉降测点应在隧道开挖前布设;
地表沉降断面与洞内监测断面应尽量布置在同一断面。
2.2.测点布设原则
1)拱顶下沉和水平收敛测点
(1)拱顶下沉监控量测测点均按一个进行布置,布置于该断面隧道拱顶中线位置;
隧道净空变化测点个数根据工法不同而有所差异。
具体如图一所示:
(a)全断面法(单位:
cm)(b)两台阶法(单位:
cm)
图一拱顶下沉和水平收敛测点布设示意图
(2)拱顶下沉和水平收敛测点应布置在同一断面上。
(3)初期支护应与围岩密贴,测点埋设在型钢钢架、格栅钢架等初期支护上。
(4)测点应在初期支护后立即埋设。
(5)初始读数应在测点埋设后12小时内读取。
(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,保证其数据的可靠性。
2)地表沉降测点
(1)地表沉降测点应在隧道开挖前布设,每个量测断面内布设7个点,点间横向间距为2~5m,按下页图二所示进行布置,在隧道中线附近测点应适当加密(H0为隧道埋深、B为隧道开挖宽度)。
图二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。
3)测点保护措施
(1)洞内测点埋设必须牢固,采用电弧焊牢固焊接在初期支护钢架上,无钢架地段采用电钻钻孔,孔深40cm;
测点埋入后用砂浆对孔洞进行封堵密实。
(2)监控量测测点周围采用红色油漆做醒目标记,并悬挂监控量测标示牌,防止机械以外破坏测点。
(3)测点埋设后,用PVC管或塑料薄膜对测点进行保护,防止喷射混凝土时测点被混凝土覆盖。
(4)制定奖罚机制,对破坏测点行为进行严厉处罚。
破坏一次对直接责任人处罚100元/个测点,破坏2次对直接责任人处罚200元/个测点,破坏三次及以上的,对直接责任人进行降职或调离。
2.3.检测方法
1)洞内、外观察
洞内开挖面观察:
开挖工作面观察应在每次开挖后进行,及时绘制开挖工作面地质素描图、填写开挖工作面地质状况记录表,并与勘查资料进行对比,此项工作由地质预报单位或专业地质工程师进行整理。
洞内已施工地段观察:
喷射混凝土、钢拱架或格栅钢架变形等工作状态。
主要观察内容如下:
①初期支护完成后对喷层表面的观察以及裂缝状况的描述和记录,要特别注意喷混凝土是否开裂和剥落。
②钢拱架或格栅钢架有无扭曲变形、整体下沉等现象;
③拱架或围岩有无异响。
洞外观察重点应在洞口段和洞身浅埋段,记录地表开裂、地表变形、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。
2)拱顶下沉和水平收敛监测
拱顶下沉和水平收敛监测采用全站仪配合反射膜片进行。
测点埋设:
采用直径不小于20mm的螺纹钢,尾端(隧道洞内方向)进行45°
斜切形成斜切面或者端部焊接钢板,斜切面处或钢板上面粘贴测量专用反射膜片(不小于1cm×
1cm)。
标识要求:
测点布设以后,在测点位置用红色油漆做醒目标识,每个断面左右侧各布设1个标示牌,及时记录展示相关信息,监测点上严禁悬挂物品。
量测标示牌
测点类型:
(拱顶下沉/周边收敛)
断面里程:
围岩等级:
埋设时间:
管理等级:
最近期观测时间:
责任人:
保护要求:
测点及时进行布设,并做好保护,防止破坏。
现场监测与施工必须紧密配合,施工现场应提供监测工作时间,保证监测工作的正常进行,监测测点的埋设计划应列入工程施工进度控制计划中。
破坏与松动处理要求:
如果测点被破坏,应在被破坏测点附近补埋,重新进行数据采集;
如果测点出现松动,则应及时加固,重新读取初读数。
3)地表沉降监测
地表沉降监测采用全站仪进行,沉降测点埋设时先在地表钻孔,然后埋入沉降测点,外露1~2cm,四周用混凝土填实。
测点一般采用直径20~30mm,长50~100cm半圆头钢筋制成。
3监测频率和周期
3.1.洞内、外观察
每施工循环记录一次,必要时加大观察频率。
3.2.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4.6进行。
变形趋于稳定时的监测频率表4.6
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/d
>3天
1次/3天
<1mm/d
>7天
1次/7天
>15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:
①初期支护表观现象正常;
②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;
③变形时态曲线已经收敛。
3.3地表沉降监测
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。
4监测管理值
采用变形总量、变形速率、初期支护表观现象和变形时态曲线等4项对隧道施工安全进行综合等级管理。
变形总量与变形速率应控制在管理等级范围内,及时巡视观察初支表观有无异常,同时结合变形时态曲线形态进行综合分析处理。
4.1变形总量管理值
一般地段变形总量管理等级表4.7
变形总量/(mm)
管理等级
正常
(绿色)
预警二级
(黄色)
预警一级
(红色)
单车道辅助坑道
Ⅲ
<20
20~25
≥25
<48
48~64
≥64
<60
60~80
≥80
双车道辅助坑道
<25
25~35
≥35
<72
72~96
≥96
<90
90~120
≥120
水平收敛
<10
10~15
≥15
<30
30~45
≥45
<40
40~55
≥55
<35
35~50
≥50
<45
45~60
≥60
本表所建议变形总量管理等级应结合现场施工情况进行动态调整;
台阶法开挖时拱顶下沉和水平收敛变形总量管理值分配表4.8
基准值
工法
分部1
分部2
分部3
台阶法
40%
70%
—
本表按隧道各分部开挖工序制定,其中(%)为各分部累计变形量相对于对应变形总量的百分比。
4.2变形速率管理值
一般地段变形速率管理等级表4.9
变形速率/(mm/d)
开挖过程中
<4.0
4.0~8.0
≥8.0
<5.0
5.0~10.0
≥10.0
单、双车道辅助坑道
<3.0
3.0~6.0
≥6.0
仰拱封闭后
<2.0
2.0~4.0
≥4.0
本表所建议变形速率管理等级应结合现场施工情况进行动态调整。
4.3初期支护表观现象
隧道施工过程中应对隧道初期支护表观进行观察,当初期支护出现表9.7所述现象时,应及时进行信息反馈,并采取相应工程措施。
需要采取工程措施的初期支护表观现象表4.10
初期支护
表观现象
喷混凝土
初期支护混凝土出现开裂、剥落、掉块等现象;
①纵向开裂超过3榀钢支撑间距;
②环向开裂超过已施工支护周长的1/3;
③裂缝宽度超过1mm。
钢拱架等
扭曲、异响、拱脚下沉等。
4.4变形时态曲线特征
(a)正常(b)预警二级(c)预警一级
图12.1变形时态曲线特征图
当变形处于初期匀速变形阶段和平稳发展阶段时,隧道处于相对安全的状态;
围岩变形过程中,在围岩不失稳的正常情况下,在量测断面附近进行开挖施工时,受施工扰动,存在一定的变形加速现象,属于正常加速,其余变形加速属于异常加速。
异常加速是围岩失稳的征兆,隧道施工安全存在威胁,应进行预警。
变形时态曲线在管理等级中的体现表4.11
体现
正常(绿色)
无变形异常加速,变形特征曲线趋于收敛
预警二级(黄色)
变形异常加速,变形特征曲线无收敛迹象,日均变形速率差值连续2天增大,且均大于2mm/d时。
预警一级(红色)
变形异常加速,变形特征曲线无收敛迹象,日均变形速率差值连续3天增大,且均
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