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(3)相关的规范、规程、标准:
《铁路隧道工程施工技术指南》(TZ204-2008);
《国家一、二等水准测量规范》(GB12897—2006);
《高速铁路工程测量规范》(TB10601-2009);
《工程测量规范》(GB50026-2007);
《铁路隧道监控量测技术规程》(TB10121-2007);
《中铁四局地铁、隧道工程监控量测管理办法》
中铁四局《关于地铁隧道深基坑工程突发事件预警定期汇报的通知》
中铁四技电[2013]57号《关于进一步加强地铁隧道深基坑监控量测工作的通知》
1.2编制原则
(1)高效、适用原则
监控量测是隧道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。
本方案的高效运行,能确保预报质量并有效的指导施工,适合北京至沈阳铁路客运专线(辽宁段)TJ-5标段一工区所有隧道。
(2)安全原则
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。
本方案的操作实施要安全,并能指导安全施工。
(3)符合本单位技术水平的原则
本方案拟投入的设备、实施人员均符合本单位现有水平,能确保方案顺利实施。
2.工程概况
2.1项目简介
本标段隧道共2座,分别为黄道营子隧道和李家梁隧道,两座隧道长均小于1km,围岩等级均为V级围岩。
2.2工点概况
2.2.1黄道营子隧道
黄道营子隧道位于辽宁省朝阳市乌兰和硕乡黄道营子村,地貌单位为丘陵,地形较陡,出口位于丘前缓坡上,隧道进口里程为DK371+610,出口里程为DK372+240,隧道全长630m,为单洞双线隧道,隧道内线间距5.0m。
隧道最大埋深30.59m。
2.2.2李家梁隧道
李家梁隧道位于辽宁省朝阳市东大道乡车杖子村,地貌单位为丘陵,地形较陡;
隧道进口里程为DK373+975,隧道出口位于丘前缓坡上,出口里程为DK374+355,隧道全长380m,为单洞双线隧道,隧道内线间距5.0m。
隧道最大埋深34.7m。
2.3计划工期
计划工期:
487日历天,计划开工日期:
2014年7月1日,计划竣工日期:
2015年10月31日,具体节点工期安排满足指导性施工组织设计要求。
2.4技术标准
本工程相关设计技术标准
序号
项目
内容
备注
1
铁路等级
客运专线
2
正线数目
双线
3
设计速度
350km/h
4
曲线半径
7000m
5
牵引种类
电力
6
列车类型
动车组
7
行车指挥方式
综合调度集中
8
列车运行控制方式
自动控制
2.5自然条件
2.5.1地貌特征及地质构造
本管段内隧道地貌单元丘陵区,地形较陡,测区内山体多处基岩出露,为低矮灌木林。
隧道范围穿越的地层岩性多为粉砂岩,地质构造较简单,岩层为单斜构造,隧道范围内未见断层。
2.5.2气象条件
最冷月平均气温为-8.5度,土壤标准冻结深度为1.35m,土壤最大冻结深度为1.67m。
隧道工程及围岩分级表
隧道名称
起止里程
长度(m)
围岩级别(m)
黄道营子隧道
DK371+610~DK372+240
630
Ⅴ级
李家梁隧道
DK373+975~DK374+355
380
2.7建设相关单位
设计单位:
铁道第三勘察设计院集团有限公司
建设单位:
京沈铁路客运专线辽宁有限责任公司
监理单位:
北京铁研建设监理有限责任公司&
韩国铁道施设工团联合体
3.工程重难点分析
根据设计图纸提供的地质资料,本工区内两个隧道地质均为Ⅴ级围岩,施工过程危险性较大,施工过程中的监控量测尤为重要,观测点布设及观测要求应严格按照设计及规范要求进行,观测结果应真实可靠。
隧道监控量测重难点项目为拱顶下沉、净空变化、地表沉降等。
4.施工计划
根据隧道施工进度安排调整。
5.工艺技术
适用于北京至沈阳铁路客运专线(辽宁段)TJ-5标段一工区内黄道营子隧道、李家梁隧道的监控量测。
5.1观测方法的选用
根据中铁四技电[2013]57号《关于进一步加强地铁隧道深基坑监控量测工作的通知》,开挖断面大于90m2的隧道应采用无接触量测,本项目隧道断面大于150m2,采用无接触不低于1”全站仪进行量测。
5.2经济比选方案
根据要求监控量测必须选用不低于1”全站仪,目前市场主要有徕卡、天宝满足要求。
满足1”全站仪价格比对表
仪器名称
等级
驱动方式
型号
价格约:
(万)
徕卡
1mm+1ppm
马达
TS15
25
0.5mm+1ppm
TS30、TS50
40-60
天宝
电陶瓷
S8
35
从上表比选来看,我们采用满足要求,且经济适用的徕卡TS15系列全站仪进行量测。
5.3监控量测工艺监控流程
监控量测计划应根据隧道的规模、地形地质条件、支护类型和参数、开挖方式及机械设备等因素制定,并依据《铁路隧道监控量测技术规程》(TB10121-2007)进行。
监控量测作业应根据下图所示流程进行。
监控量测流程图:
5.3.1监控量测程序和项目
(1)监控量测必测项目
监控量测必测项目表
监测项目
测量方法和量测仪器
测试精度
备注
洞内、外观察
现场观察、数码相机
衬砌前净空变化
全站仪
0.1mm
拱顶下沉
1mm
地表沉降
隧道浅埋段
二次衬砌后净空变化
0.01mm
(2)监控量测选测项目
选测项目根据工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其它要求选择监测。
监控量测选测项目表
检测项目
常用仪器
围岩压力
压力盒
0.001MPa
钢架受力
钢筋计、应变计
0.1MPa
喷混凝土受力
混凝土应变计
10µ
ε
二次衬砌内力
混凝土应变计、钢筋计
初期支护与二次衬砌间接触压力
锚杆轴力
钢筋计
隧底隆起
围岩内部位移
多点位移计
9
爆破振动
振动传感器、记录仪
临近建筑物
10
孔隙水压力
水压计
11
水量
三角堰、流量计
12
纵向位移
5.3.2洞内监控量测作业
监控量测数据采集、传输分析、预警发布与处理全过程采用信息化管理。
(1)洞内观察可分为开挖工作面观察和已施工区段观察两部分。
开挖工作面观察应在每次开挖后进行一次。
当地质条件基本无变化时,可每天进行一次。
对已施工区段的观察也应每天至少一次,观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的情况。
洞外观察包括对洞口地质情况、地表沉陷、边仰坡稳定、地表水渗透的观察。
(2)净空变形量测断面的间距应根据围岩级别、隧道断面尺寸、埋置深度及工程重要性等因素确定,监控量测断面间距根据下表进行。
必测项目监控量测断面间距
围岩等级
断面间距(m)
Ⅴ
Ⅳ
Ⅲ
30~50
(3)拱顶下沉测点和净空变化(围岩收敛)测点应布置在同一断面,根据设计要求,Ⅴ级围岩每5m、Ⅳ级围岩每10m、Ⅲ级围岩每30m~50m布设一个断面,第一个监测断面布置在明暗洞交界里程往洞内方向2m处,拱顶下沉测点原则上布置在拱顶轴线附近。
拱顶下沉及净空变化量测点布置见下图。
(4)净空变形量测应在每次开挖后尽早进行,初始读数应在开挖后12h内读取,最迟不得超过24h,而且在下一循环开挖前,必须完成初期变形值的读取。
(5)、测点应牢固可靠,易于识别并妥善保护。
应采用测杆加反光贴的形式。
为防止施工中破坏,监控量测点埋设完毕后应在观测点附近挂设保护牌,指明确现场保护责任人。
(5)、量测方法:
采用全站仪监测,量测精度:
拱顶沉降精度可达0.5~1mm;
净空变化在位移量比较小的情况下,一般为0.1mm,在变位比较大的情况下为1mm。
现场测点读数读三次,取其平均值,并详细记录。
(6)根据局管理办法要求,测量必须由指定人员,根据固定的路线,按要求频次按时进行观测。
(7)必测项目的检测频率应符合下表要求:
按距开挖面距离确定的监控量测频率表
监控量测断面距开挖面距离(m)
监控量测频率
(0~1)B
2次/d
(1~2)B
1次/d
(2-5)B
1次/2-3d
>5B
1次/7d
备注:
B为隧道开挖宽度
5.3.3隧道地表沉降量测作业
(1)洞口段、洞顶浅埋地段开挖前垂直隧道纵轴线横向埋设地表监控量测桩及水平基准点,第一个监测断面布置在明暗洞交界里程往洞内方向2m处,其余断面间隔见(地表沉降观测横断面纵向间距表),布置尽量与洞内拱顶下沉、净空水平收敛断面布置一致(也可根据情况调整)。
每个地表下沉量测断面测点横向间距为2~5m(横断面布点应结合地形),横向布点埋设在隧道开挖影响范围内、同一量测断面取7~11个测点,在布置测点时应注意在位移量较大的地段将测点布置密一点。
开挖影响范围按D=B+2htan(45°
-б/2)计算,式中D开挖影响范围,B隧道开挖宽度,h隧道开挖高度,б围岩内摩擦角。
(见地表沉降横向测点布置示意图)。
地表沉降横向测点布置示意图
(2)观测桩选择Φ20mm不锈钢棒,顶部磨圆并刻画十字线,底部焊接弯钩,植入混凝土桩为20*20cm,深度不小于20cm。
(3)地表量测与隧道洞室内各项监测同步进行。
(4)地表沉降观测横断面布设间距表:
地表沉降观测横断面纵向间距表
埋深与开挖宽度(m)
纵向测点间距(m)
2.5B<H0<2B
20~50
B<H0≤2B
10~20
H0≤B
5~10
注:
H0-隧道埋深;
B-隧道最大开挖宽度。
5.4监控量测资料的整理
5.4.1.掌子面地质状况、水平收敛、拱顶下沉、地表沉降观测数据结合《铁路隧道监控量测技术规程》,按照以往铁路隧道监控量测经验格式进行记录,见后附表(信息化为自动生成)。
5.4.2.应及时根据量测数据绘制水平相对净空变化、拱顶下沉时态曲线及水平相对净空变化、拱顶下沉与距开挖工作面的关系图等。
根据现场量测数据绘制位移——时间曲线或散点图,在位移——时间曲线趋平缓时应进行回归分析,选择与实测数据拟合好的函数进行回归,预测可能出现的最大拱顶下沉及水平相对净空变化值,并推算最终位移和掌控位移变化规律。
5.4.3信息化数据处理系统
(1)每次监控量测后应及时通过网络将数据上传至服务器。
通过专用软件分析处理数据,自动生成时态曲线图进行回归分析,预测可能出现的最大值,并与位移管理等级进行比较。
(2)各单位用于接收隧道围岩监控量测预警信息、采取工程措施情况及查阅隧道围岩监控量测数据分析的手机用户不得少于以下人员:
项目经理、安全总监、总工程师、工程部长、安质部长,各架子队经理、技术主管。
5.5监控量测数据的上报
(1)、数据分析处理后,监控量测人员须当天上报项目总工和项目经理审核签字并签署意见,监测数据必须真实可靠,严禁弄虚作假。
(2)、发现数据变动异常或达到预(报)警值时应立即分析查找原因,并提高测量频率及时上报项目总工和项目经理。
(3)、按监理、业主要求,定时、定期将监控量测资料上报,并签署意见后存档。
5.6监控量测数据的分析、应对措施
项目总工、项目经理必须对当天上报的监控量测数据进行认真分析,并签署下一步施工意见,一旦发现异常或超过预(报)警值时,必须立即停止施工,分析原因,上报监理、业主及上级主管单位,待查明原因及采取措施后方可进行施工(见变形管理等级对策表)。
Ⅴ级围岩变形管理等级对策表
管理等级
管理位移
施工状态
Uo﹤50mm
可正常施工
Ⅱ
50mm≤Uo≤100mm
应加强支护
Ⅰ
Uo﹥100mm
考虑采取特殊措施
Uo—实测位移值。
措施对应表
安全等级
处理措施
正常(绿色)
正常施工
预警二级(黄色)
加强监测,必要时采取网喷混凝土等措施进行补强
预警一级(红色)
暂停施工,增设横、竖支撑进行抢险,后续施工时,应加强支护,调整施工方法。
按位移速度确定的监控量测频率表
移动速度(mm/d)
≧5
1-5
0.5-1
0.2-0.5
1次/3d
﹤0.2
测点位移速率≥5mm/d时,由监理工程师组织施工现场分析原因并采取处理措施;
当速率连续2天大于10mm/d时,由监理单位组织施工单位进行原因分析和制定措施并上报公司批准;
当速率大于15mm/d时,由公司组织设计、监理和施工单位进行原因分析和制定措施。
(2)变形总量应控制在管理等级范围内,当变形总量未达到控制基准值时,采用变形速率的大小对稳定状态进行判断和控制。
(3)水平收敛、拱顶沉降监控量测数据采集、分析、处理流程工作见下图。
工作流程图
6.资源配置计划
6.1组织机构、人员配备
为了确保隧道监控量测能顺利、有序开展,及时准确指导施工,项目部各队均设一个监控量测作业班组,配备了一定的监控量测设备,并成立监控量测领导小组。
领导小组组织机构及人员配备:
组长(负责人):
宋金珂
副组长:
张森、佟召
组员:
李岩、王盛玉、杜文利
责任划分表
小组职务
监控量测负责人
职责
组长
负责组织现场进行
监测、资料整理、数
据分析,及时对出现的各异常情况向隧
道主管工程师、项目总工进行汇报
副组长
负责组织现场监控点的埋设、保护,补设工作
组员
辅助组长负责日常的观测、数据处理、报表上报工作
6.2设备配置
隧道监控量测的主要测量设备配置情况见下表。
主要测量设备配置表
编号
名称
主要特点
徕卡全站仪
TS15A1秒
可靠、方便、稳定
天宝DINI03电子水准仪
0.3mm/Km
50米钢卷尺
所有的仪器、设备经过检测单位检校,并在有效检测期内。
7.施工安全保护措施
7.1安全管理组织机构
建立健全安全管理体系,建立以分部经理为组长,副经理为副组长,包括专职安检工程师等人员的安全领导小组,坚持管生产必须管安全的原则,建立健全岗位责任制,从组织、制度上保证安全生产,做到规范施工,安全操作。
7.2安全管理保证措施
根据监控量测数据分析结果,对工程安全性进行评价,并提出相应工程对策建议,以此作为设计施工变更最重要的依据,做到信息化设计与施工。
根据位移管理等级,将工程安全性评价相应分为三级进行,并采取相应的应对措施,具体位移管理等级及应对措施见下表:
位移管理等级
距开挖面1B
距开挖面2B
应对措施
U<
U1B/3
U2B/3
U1B/3≤U≤2U1B/3
U2B/3≤U≤2U2B/3
综合评价设计施工措施,加强监控量测,必要时采取相应工程对策
2U1B/3<
U
2U2B/3<
暂停施工,采取相应工程对策
注:
U——实测位移值。
工程安全性评价可按下图进行
工程安全性评价流程
根据监控量测结果所反映的不同情况及其对应的工程管理等级,可采取加强超前预支护、喷混凝土稳定开挖面、调整施工方法、调整初期支护强度和刚度并及时支护、降低爆破振动影响、围岩与支护结构间回填注浆等应对措施,确保施工的顺利进行。
8.其他技术保证措施
8.1质量保证措施
1.组建监控量测工作机构:
项目部由总工程师总负责,各工区由工区总工程师负责,监控量测小组负责人负责日常工作,各隧道施工相关技术人员全面配合。
2.每个隧道开工前,应提前编制监控量测方案:
根据隧道地质剖面图和施工进度,结合隧道施工进度安排,适时安排布点监测。
3.各隧道监控量负责人负责日常监控量测的全权工作,对监控量测所采集的数据负责,当天采集的数据当天必须处理完,经分析、处理的数据资料作为工程资料存档。
4.监控量测如发现地表沉降、拱顶下沉、净空变化或其它项目出现异常情况,监控组负责人应及时将情况向项目经理、分管生产安全人员、总工程师、安质部长及专职人员、工序管理、技术主要和分管负责人及专业人员汇报管段内全部测点每日的观测结果,对异常情况及时处理。
具体要求如下:
(1)负责在实施监控量测工作前,提前通知现场监理人员实施监理。
并填写监控量测日志表,详细记录监控量测实施时各部位里程位置,工况环境及地质简明情况。
⑵负责在规定的时间内完成数据采集和上传,在每个掌子面完成量测后实时上网传输,根据软件分析结果,对工程安全性提出评价意见(正常或预警)。
⑶专人负责终端机管理,专机专用,终端机不得进行其他工作。
同时建立管理台帐和月报分析制度,结合地质情况分析监控量测数据的变化规律,预警后采取工程措施的效果,对施工安全进行评价。
在月报中对安全管理基准(变形速率和累计变化量)进行分析评估,并对预留变形量提出调整建议,每月25日前向监理站上报分析报告。
⑷月报重点内容包括结合地质情况分析变形规律;
分析各隧道掌子面的安全状态;
分析各类预警采取的主要工程措施及其控制变形的效果;
提出预警基准调整建议;
现场监控量测管理中的好的经验和存在问题(针对客户端、手机用户、网页);
监控量测系统平台使用过程中的优化改进建议等。
⑸监控量测点的布设要保证及时布设测点且牢固可靠,反射贴片与全站仪激光束基本正交。
⑹监控量测资料在第一时间可以网络传递,但最终必须形成纸质文件。
5.工区总工程师接到监控量测异常情况汇报后,应立即停止施工作业,及时与监理联系解决,如需要和设计、业主联系,可由项目部协调解决。
6.监控量测时,测量人员应按照隧道施工技术安全措施注意洞内各种安全突发事件,及时撤离至指定的安全地点。
7.明确施工现场布点、实测、上传数据核对等工作负责人。
项目客户端管理作为监控量测工作信息化的核心,人员配置必须具有工程技术、监控量测、电脑操作、网络管理等方面的知识,且熟练操作本信息化系统。
8.2冬期保证措施
1、本工程所在地区冬季干燥、寒冷,保证观测正常进行,首先做好防寒措施,保证观测正常进行。
2、仪器开始观测前,首先将仪器放置半小时以上,使其适应周围环境温度后再开始观测。
3、及时更改温度、气压、湿度参数。
8.3文明施工及环境保护管理体系
8.3.1文明施工及环境保护管理体系
工区建立以工区长为首、工程部和安质部为主责部门、架子队为主体的生态环境保障体系。
根据本管段的生态环境特点,依据有关法律、法规及业主环保有关规定,实行生态保障领导负责制。
环保管理体系框图见下图所示。
机械废油回收送到指定地点
落实措施、减少噪音
材料堆码规矩,机械停放整齐
文明礼貌行车,道路洒水减少灰尘
计划进料,工完料尽
制订水土保持及环境保护专项措施
场地布置合理,设施整齐有序
取土弃碴,污物排放应保护环境及水源
制订奖罚措施,落实专项措施
落实专项措施,持证上岗
落实奖罚措施,保护环境
安全警示标志醒目安全施工
加强水土保持、环境保护教育
落实专项措施,定期监测、反馈信息
加强原材料检测,把好进货质量
加强现场检测,落实奖罚措施
了解乡规民约,加强职工教育路地共建
加强卫生检查,预防疾病传播
加强水土保持、环境保护宣传教育
挂牌上岗,着装统一,体现企业精神
图文明施工及环保管理体系图
8.3.2文明施工及环境保护措施
1、除征地范围内的耕地占用,不得侵占现有耕地,施工完毕后,能复耕的复耕,能造地的造地。
2、若因为工程的施工需要,植被受影响,应采取永久有效措施及时植树、种草,对植被进行恢复。
9.附件
9.1监控量测日报
XX铁路X标段X工区
XXX隧道
监控量测日报表
监测项目:
时间:
X年X月X日
测点编号
测点里程
洞内收敛
管控状态
相对初次下沉值(△υ)
相对上次下沉值
收敛速度
收敛线
本次
收敛
累计
速率
(mm)
(mm/d)
(mm/day)
1
III级
2
3
管控状态:
I级,进行停工处理;
II级,采取加强措施;
III级,正常施工。
测量:
计算:
复核:
总工审核:
日期:
经理审核:
9.2现场
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