隧道监控量测施工专项方案Word格式文档下载.docx

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秀水隧道位于广东省梅州市丰顺县汤坑镇，隧道为单洞双线隧道，起讫桩号为DK67+539～DK68+418，全长879m，有砟隧道，隧道埋深0～113m。

隧道全部位于左偏曲线上，左右线曲线半径分别为4000m、4004.6m。

隧道内设9.5‰坡度，进口为下坡；

出口为上坡。

其中Ⅱ级140m，占,16%、Ⅲ级围岩390m，占44%；

Ⅳ级围岩209m，占24%；

Ⅴ级围岩140m，占16%。

内轨顶面以上净空有效面积92m2,轨间距4.6m，内轨顶面至基床底面高度76.6cm。

洞门均采用19m帽檐斜切开孔式缓冲结构，开孔位置为拱顶。

本隧道DK67+539～DK67+558为进口洞门明挖段，DK68+399～DK68+418为出口洞门明挖段。

3.1.2汤南隧道

汤南隧道进口位于梅州市丰顺县汤南镇新铜村，出口位于揭阳市揭东区玉湖镇东寮村。

隧道为单洞双线隧道，起讫桩号为DK72+000～DK75+073，全长3073m，无砟隧道，隧道埋深0～235m。

本隧道全线位于直线上。

隧道内设置人字坡，DK71+200～DK72+400为15‰上坡，坡长1200m，DK72+400～DK75+100为-13.5‰下坡，坡长2700m。

其中Ⅱ级围岩1190m,占38.7%；

Ⅲ级围岩1227m，占39.9%；

Ⅳ级围岩371m，占12.1%；

Ⅴ级围岩285m，占9.3%。

内轨顶面以上净空有效面积92m2，轨间距4.6m，内轨顶面至基床底面高度51.5cm。

3.2工程地质

3.2.1地形地貌

秀水隧道进出口均位于梅州市丰顺县汤坑镇浦河村，隧址区为剥蚀丘陵，地势起伏，植被发育，多为杂草和树木，自然坡度约10～20°

，隧道洞身最大埋深约109m。

汤南隧道经过为剥蚀丘陵区及丘间谷地区，丘坡地势起伏，自然坡度约20～35°

，植被较发育，多为松树林，谷地地势较为低洼平缓，多辟为村舍和鱼塘。

3.2.2地层岩性

隧道场地表层为第四系残破积土层（Qel+dl）粉质黏土，下伏基岩为燕山晚期第五次侵入花岗岩（γy5）等，按风化强度可分为全、强、弱风化三层。

1）第四系全新统残坡积（Qel+dl）

粉质黏土：

红褐色，硬塑，土质不均匀，黏性较差，含少量石英颗粒，厚度0.5～5m，主要分部于山体斜坡表层，隧道山顶处分布较薄，隧道进出口及浅埋段较厚。

2）燕山晚期第二次侵入黑云母花岗岩（γy2）

肉红色、灰白色、黑云母花岗岩。

弱风化（W2），肉红色，黑云母粗粒花岗结构，块状构造，主要矿物为石英，长石及黑云母等。

主要分布于汤南隧道洞身DK72+660～DK73+300。

3）燕山晚期第一次侵入二长花岗岩（γy1）

肉红色、灰白色、褐黄色二长花岗岩全风化，褐黄色，呈砂土状，其下为强风化，肉红色，灰白色，节理裂隙较发育，裂隙面多被铁锰质侵染呈锈色，裂隙面较平直，呈张开状，岩体较破碎，呈块状为主。

全-强风化累计层厚约5-45m,其下为弱风化、肉红、灰白色，岩质较坚硬，岩芯呈柱状、短柱状。

主要分布在汤南隧道洞身进口～DK72+660、DK73+300～隧道出口。

3.2.3地质构造

1）秀水隧道

经过对区域地质资料、地质调绘、遥感解译、机动钻探和物探资料的综合分析，判定隧址区共发育有2条断层，其特点和空间分布状况分述如下：

该隧道局部地段围岩节理裂隙发育，据物探资料推测，DK67+800处基岩弹性波速度为m/s，断层为近直向。

断层及影响带宽约50m，断层破碎带内主要为花岗岩成分，胶结一般，受断层影响带内岩体较破碎；

DK68+150处，断层倾向大里程方向，视倾角67º

，地貌表现为隆起山坡，断层带沿着山间冲沟侧坡地延伸。

现场推测为压扭性断层，断层及影响带为70m，带内岩体主要为花岗岩成分，带内岩体受挤压破碎，基岩弹性波速度m/s，断层胶结性一般导水性较好。

2）汤南隧道

经过对区域地质资料、地质调绘、遥感解译、机动钻探和物探资料的综合分析，判定隧址区共发育有3条断层，其特点和空间分布状况分述如下：

根据物探资料推测，断层F1与线路交于DK72+740处，与洞身交于DK72+640处，倾向小里程方向，断层倾角为55°

。

地貌表现为小冲沟，构造带沿着冲沟延伸，断层带宽约50m，断层破碎带内主要为花岗岩成分，胶结一般，受断层影响带内岩体较破碎；

断层F2与线路交于DK73+920处，断层近竖直向。

地貌表现为山间冲沟，断层带沿着两侧山间冲沟及谷地延伸。

现场推测为一压扭性断层，带宽约36m，带内岩体主要为花岗岩成分，带内岩体受断层挤压较破碎，基岩弹性波速为3250m/s，断层胶结性一般，导水性较好；

断层F3与线路地表里程DK74+540处相交，断层为近竖直向。

地貌表现为山间冲沟。

断层带宽约30m，带内岩体为花岗岩成分，受构造挤压严重岩体较破碎，基岩弹性波速为2900m/s，带内胶结性一般，导水性较好；

在DK72+670、DK73+300附近为燕山晚期第二次侵入γy2黑云母花岗岩侵入燕山晚期第一次侵入二长花岗岩花（ηγy1）接触带。

接触带内岩体较破碎，节理裂隙较发育，对隧道围岩级别及洞身稳定性有影响，导水性较好。

4.隧道施工方法

秀水隧道采用从出口单向掘进施工，汤南隧道采用进出口双向衬砌施工，隧道按新奥法原理组织施工，隧道围岩为Ⅱ、Ⅲ、IV、V级围岩，根据工程地质、开挖断面、设计等选择施工方案。

Ⅱ级围岩采用全断面法开挖、Ⅲ级围岩采用台阶法开挖、Ⅳ级围岩采用三台阶法开挖；

Ⅴ级围岩采用三台阶四步法开挖。

洞口采用明挖法，正洞开挖采用光面爆破，并严格控制超欠挖，减少对围岩的扰动和地表周边地区生态环境的破坏，保证开挖成形质量，以充分发挥围岩的自承能力和减少超挖回填。

隧道施工遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤测量”的原则。

5.监控量测的意义、目的和要求

5.1监控量测的意义

监控量测是在隧道施工过程中对围岩和支护衬砌受力状态进行量测，又称现场量测，是监视围岩稳定、判断支护衬砌设计和施工方法是否正确的手段，也是保证安全施工、提高经济效益的重要条件，它贯穿施工的全过程。

由于隧道地质条件复杂，围岩物理力学性能指标不易确定，且受施工方法、支护衬砌刚度及施作时间等影响，因此止前地下工程设计仍以类比法为主，理论计算仅作定性分析，检算支护衬砌受力情况，再根据现场量测数据修改支护衬砌参数，调整施工方法。

施工中不但考虑隧道本身建筑物的安全，还须掌握开挖对周围建筑物的影响，特别是浅埋隧道，围岩变形和松动可能传至地表，影响地表建筑物的安全。

从隧道设计流程图可看出，施工监控量测作为防患于未然的依据，其作用尤为重要。

5.2监控量测的目的

1）监视围岩应力和变形情况，验证支护和衬砌的设计效果，保证围岩稳定和施工安全。

2）提供判断围岩和支护系统基本稳定的依据，确定二次衬砌和仰拱的施作时间。

3）经过量测数据的分析处理，掌握围岩稳定性变化规律，确认或修改支护衬砌设计参数和施工方法，提供围岩支护衬砌最终稳定的信息。

4）及时提供围岩稳定程度和支护结构可靠性的安全信息，预见事故和险情，以便及时采取可靠的措施。

5）积累量测数据，为今后的隧道设计与施工提供工程类比的依据。

5.3监控量测的要求

监控量测是“新奥法原理”的三大要素之一，是复合式衬砌设计、施工的核心技术。

隧道按“新奥法”原理组织施工，施工中加强监控量测对准确判定围岩和支护的安全状态提供可靠信息、确定二次衬砌合理的施作时间；

同时经过监测数据的反馈分析，可验证施工设计的科学性和合理性，以及施工方法、支护方案的可行性，以便及时、准确地调整支护参数，修正施工方法及施工程序，调整围岩级别、修改支护系统设计和变更施工方法提供依据确保施工安全。

监控量测作为施工组织设计一个重要组成部分，并纳入工序管理，为施工管理及时提供信息。

监控量测数据及时分析处理，并将结果反馈到施工过程中。

监控量测工作紧接开挖、支护作业，按设计要求进行布点和监测，并根据现场情况及时进行调整或增加监控量测的项目和内容。

开工前根据隧道、地形、地质条件、支护类型和参数、施工方法等进行监控量测设计。

6.资源配置及作业程序

6.1组织机构

为保证监控量测工作正常有序开展，本项目部建立总工程师负责的管理体系，工程管理部、精测队、安全环保部及质量管理部负责对隧道的监控量测进行日常检查、指导和重大问题上报工作。

并成立监控量测小组，制定各岗位职责，明确分工，责任到人。

专业技术人员配备表

序号

人员配置

数量

1

总工程师

张卫国

2

工程管理部

李明

3

精测队

韩小鹏

4

测量工程师

杜党会

5

测量员

梁晓伟

6

资料员

张青

总负责人：

项目部总工程师（张卫国），负责监控量测工作组织安排和重大问题的处理。

主管部门：

工程管理部（李明）、精测队（韩小鹏）、安全环保部（苗刚）、质量管理部（李强），负责监控量测全面管理，日常检查、指导和重大问题上报工作，并参与重大问题的处理。

监控量测负责人：

精测队负责主管监控量测组工作，掌握监控量测工作状态，分析和上报有关监控量测数据和情况，制定处理措施，下达技术交底资料。

及时组织相关人员开展监控量测工作，并对监控量测结果负责，分析监控量测数据和上报监控量测动态。

现场监控量测实施人：

监控量测组员（梁晓伟和张青），操作人员（梁晓伟）负责现场监控量测具体实施，负责测点的布设和保护，及时取得监控量测数据；

资料员（张青）负责监控量测资料的收集、整理、签认、汇总和归档等资料管理工作。

6.2设备仪器配置

隧道收敛仪5台、钢挂尺10把、精密水准仪2台、全站仪5台、塔尺3把、数码相机2台、电脑1台、冲击钻5台及相关配件等。

监控量测主要设备配置计划表

设备名称

型号

隧道收敛仪

SLJ-25

精密水准仪

DINI-11

全站仪

莱卡

钢挂尺

10

数码相机

佳能

电脑

联想

6.3作业程序

（1）熟悉资料（施工图纸、规范和作业指导书等）；

（2）布点量测；

（3）取得数据；

（4）整理签认；

（5）分析处理；

（6）位移管理；

（7）信息反馈；

（8）工程对策；

（9）资料归档。

监控量测作业程序如下图所示：

监控量测作业程序图

7.监控量测技术要求

7.1量测仪器

量测仪器配备：

数码相机、收敛仪、全站仪、水准仪、塔尺、钢尺等。

辅助工具：

爬梯、手电筒及其它辅助工具。

7.2量测项目

1）隧道监控量测的项目应根据工程特点、规模和设计要求综合选定。

量测项目可分为必测项目和选测项目两大类（见表7-1和表7-2）。

必测项目在采用喷锚构筑法施工时必须进行；

选测项目应根据工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其它要求进行选择。

2）隧道开挖后应及时进行地质素描，有条件时应进行数码成像技术。

3）初期支护完成后应进行喷层表面裂缝的观察和记录。

4）分部开挖法施工的隧道，每个分部施工中应根据工程特点在表7-1、表7-2中所列项目选择必测项目。

表7-1监控量测必测项目

量测主要项目

量测仪器

主要内容

地质和支护状况观察

目测或数码相机

1.开挖面围岩自稳定；

2.岩质破碎带、褶皱节理等情况；

3.核对围岩类别及风化变质情况；

4.地下水情况；

5.支护变形开裂情况；

6.洞口浅埋地表下沉情况

围岩变形量测

净空变化

隧道收敛计

激光全站仪

根据收敛情况判断：

1.围岩稳定性；

2.支护设计和施工方法的合理性；

3.模筑混凝土衬砌。

拱顶下沉

监视拱顶下沉值，了解断面情况，判断拱顶的稳定性，防止坍方。

洞口地表沉陷

水平仪、水准尺

判断隧道开挖对地表产生的影响及防止沉降措施的效果。

拱脚下沉

水准仪或全站仪

不良地质和特殊岩土隧道浅埋段的拱脚部位的监测

拱脚位移

表7-2监控量测选测项目

监测项目

常见量测仪器

围岩压力

压力盒

钢架内力

钢筋计、应变计

喷混凝土内力

混凝土应变计

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

7

隧底隆起

水准仪、铟钢尺或全站仪

8

围岩内部位移

多点位移计

9

爆破振动

振动传感器、记录仪

孔隙水压力

水压计

11

水量

三角堰、流量计

12

纵向位移

多点位移计、全站仪

7.3监控量测断面及点位布置

1）浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布设。

地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一里程断面。

一般条件下地表沉降测点纵向间距应按表7-3要求布置。

表7-3地表沉降测点纵向间距

埋深与开挖宽度

纵向测点间距（m）

2B＞H0＞2（B+H）

15—30

B＜H0≤2B

10—15

H0≤B

5—10

H0—隧道埋深；

H为隧道开挖高度；

B—隧道最大开挖宽度。

2）地表沉降测点横向间距为2～5m，在隧道中线附近测点应适当加密，隧道中线两侧范围应不小于H0+B，地表有控制型建筑物时，量测范围应适当加宽，测点布置见下图。

地表沉降横向测点布置示意图

3）拱顶下沉测点和净空变化测点应布置在同一断面上。

监测断面及测点按表7-4要求布置。

拱顶下沉测点原则上设置在拱顶轴线附近。

表7-4拱顶下沉和净空变化监测断面间距

围岩级别

断面间距（m）

Ⅴ

≤5

Ⅳ

≤10

Ⅲ

30-50

拱顶下沉和净空变化测点布置示意图

4）净空变化量测侧线数，参照表7-5布置。

表7-5净空变化量测侧线数

地段

开挖方法

一般地段

特殊地段

全断面法

一条水平侧线

-

台阶法

每台阶一条水平侧线

每台阶一条水平侧线，两条斜侧线

分部开挖法

每分部一条水平侧线

上部每分部一条水平侧线，两条斜侧线，其余分部一条水平侧线

5）选测项目应根据设计和施工的特殊要求确定，监测断面应视需要而定，优先在施工初始阶段布置。

6）不同断面的测点应布置在相同部位，测点应尽量对称布置。

7.4量测时间及频率

1）必测项目的监测频率应根据测点的距开挖面的距离及位移速度分别按表7-6和表7-7确定。

表7-6按距开挖面距离的监测频率

监测断面距开挖面距离

监测频率

（0-1）B

2次/d

（1-2）B

一次/d

（2-5）B

一次/2-3d

＞5B

一次/7d

（1）B—隧道最大开挖宽度。

（2）出现异常情况或不良地质时，应增大监测频率 

（3）由测点距开挖面的距离决定的监控量测频率和位移速度决定的监控量测频率之中，原则上采用较高的频率值。

表7-7按位移速度确定的监测频率

位移速度

≥5

1-5

0.5-1

＜0.5

2）地表下沉量测测频率与拱顶下沉和净空变化的量测频率相同；

地表下沉量测在开挖面前方隧道埋置深度与隧道开挖高度之和处开始，直到衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。

3）隧道开挖后应及时进行地质素描及数码成像，必要时应进行物理力学试验。

开挖面地质素描、支护状态、影响范围内的建（构）筑物的描述应每施工循环记录一次。

特殊情况下应增大描述频率。

4）在没有特殊要求的情况下，选测项目能够采用和必测项目相同的量测频率。

7.5监控量测基准及位移管理

1）监控量测控制基准应包括隧道内位移、地表沉降、爆破振动的控制基准。

（1）地表沉降控制基准根据地层稳定性、周围建筑物的安全要求分别确定，取最小值。

（2）爆破振动控制基准根据支护结构、边坡稳定性、周围建筑物的安全性确定。

（3）位移控制基准根据测点距开挖面的距离，可参考表7-8要求确定。

表7-8位移控制基准

类别

距开挖面1B（U1B）

距开挖面2B（U2B）

距开挖面较远

允许值

65%UO

90%UO

100%UO

B—隧道最大开挖宽度；

U0—极限相对位移值。

2）位移管理等级按三级管理，相应的位移管理等级见表7-9。

表7-9位移等级管理

管理等级

距开挖面1B

距开挖面2B

U＜U1B/3

U＜U2B/3

Ⅱ

U1B/3≤U≤2U1B/3

U2B/3≤U≤2U2B/3

Ⅰ

U＞2U1B/3

U＞2U2B/3

U为实测位移值

3）围岩与支护结构的稳定性应根据控制基准，结合时态曲线形态判别。

采用分部开挖法施工的隧道应每分部分别建立位移控制基准，同时应考虑各分部的相互影响。

4）一般情况下，二次衬砌的施作应在满足下列要求时进行：

（1）隧道水平净空变化速度及拱顶或底板垂直位移速度明显下降；

（2）隧道位移相对值已达到总相对位移量的90%以上；

（3）对浅埋、软弱围岩等特殊地段，应视现场具体情况确定二次衬砌施作时间。

7.6监控量测精度

测试仪器的精度应满足表7-10及表7-11的要求，测试仪器的量程应满足设计要求，并具有良好的防震、防水、防腐性能。

表7-10监控量测必测项目测试精度

测试精度

0.5-1mm

净空收敛

地表沉降

表7-11监控量测选测项目测试精度

围岩与初期支护接触压力

≤0.5%F.S.

喷混凝土应变

±

0.1%F.S.

钢架应力

拉伸≤0.5%F.S.，压缩≤1.0%F.S.

初期支护与二次衬砌接触应力

二次衬砌内应力

0.1mm

爆破震动速度

1mm/s

F.S.标示仪器满量程

7.7地质和初期支护观察

地质和初期支护观察分开挖工作面观察、已施工区段初期支护观察及地表观察。

1）开挖工作面观察在每次开挖后进行一次,内容包括节理裂隙发育情况、工作面稳定状况、围岩变形等。

当地质情况无变化时，可每天进行一次，观察应绘制开挖工作面略图并作好地质素描，填写工作面状态记录表及围岩级别判定。

2）对已施工区段初期支护的观察每天一次，观察内容包括喷砼、锚杆、钢架的状况，以及施工质量是否符合规定的要求。

3）洞外观察包括洞口地表情况、地表沉陷、边仰坡的稳定、地表水渗透的观察。

8.监控量测方法

8.1作业准备

8.1.1内业技术准备

作业指导书编制后，首先组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉《铁路隧道监控量测技术规程》。

对监控量测实施人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。

8.1.2外业技术准备

给测量技术人员配备收敛仪、水准仪、全站仪、钢挂尺、数码相机和电脑，安排住宿和办公设施，满足技术员的生活、办公需要。

8.2时间要求

洞内、外观察和地表沉降观测根据本作业指导书要求进行。

净空变化和拱顶下沉量测布点应在开挖后至初喷前进行，若围岩出现变化异常应尽早布设;

初始读数在每次开挖后12小时内取得，最晚不得迟于24小时。

8.3洞内、外观察

1）洞内观察可分为开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。

其中，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、数码成像，填写开挖工作面地质状况记录表，并与勘察资料进行对比；

已施工地段观察，应记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形和二次衬砌等工作状态。

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）隧道开挖后应及时进行工程地质、水文地质状况的观察和记录，并进行地质素描，地质变化处和重要地段要有照片记录。

（1）代表性测试断面的形状、位置、尺寸及编号；

（2）岩石名称、结构、颜色；

（3）层理、片理、节理裂隙、断层等各种软弱面的产状、宽度、延伸情况、连续性、间距等；

各结构面的成因类型、力学属性、粗糙程度、充填的物质成分和泥化、软化情况；

（4）岩脉穿插情况及其与围岩接触关系，软硬程度及破碎程度；

（5）岩石风化程度、特点、抗风化能力；

（6）地下水的类型、出露位置、水量大小及锚喷支护施工的影响等；

（7）施工开挖方式方法、锚喷支护参数及循环时间；

（8）围岩内鼓、弯折、变形、岩爆、掉块、坍塌的位置、规模、数量和分布情况、围岩的自稳时间等；

（9）溶洞等特殊地质条件描述；

（10）喷层开裂、起鼓、剥落情况描述。

3）施工过程中应进行洞内、洞外观察。

洞内观察可分开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。

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、数码成像，填写开挖工作面地质状况记录表，并与勘查资料进行对比；

已施工地段观察，应记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形及初期支护完成喷层表面面裂缝及其发展、渗水、变形观察和记录及二次衬砌等的工作状态。

洞处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。

8.4净空变化量测

1）根据围岩条件确定量测间距埋设测点，并按规定量测频率进行量测。

主要原理：

每次测出两点间净长，求出两次量测的