3151标矿山法隧道监测方案Word下载.docx
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益田站—石厦站区间右线、石厦站—购物公园站左右线、购物公园站—福田站区间4段矿山法隧道施工。
2.1益田站~石厦站区间矿山法隧道
益田站-石厦站区间南起益田站北端,北至石厦站南端,大致呈南北走向,区间隧道为两条平行的单线隧道。
主要采用盾构法,局部采用矿山法进行开挖与初期支护。
其中矿山法段位于区间右线北端,终点为石厦站北端头。
利用该处盾构吊出井作为施工竖井。
石厦站南端地面为石厦大街和福民路,交通繁忙。
施工中需要加强对周边建(构)筑物的保护,同时加强管理,减少扰民和对交通的影响。
隧道施工对附近地下管线影响较小。
矿山法段施工里程及长度:
右线YDK4+099.000~YDK4+193.230,长度为97.068m。
2.2石厦站~购物公园站区间矿山法隧道
石厦站-购物公园站区间南起石厦站北端,北至购物公园站南端,大致呈南北走向,区间隧道为两条平行的单线隧道。
其中矿山法段位于区间南端,起点为石厦站北端头。
利用该处盾构始发井和新增竖井作为施工通道。
区间隧道出石厦站北端后,向北沿石厦北二街下穿,在石厦北二街的两侧是较大面积的绿化带和空地,东侧是康馨居和郁香居建筑物,距离右线隧道中线距离约为11.5m。
石购区间竖井距石厦站北端约110m,位于石厦站施工临时围挡范围之内。
地面为施工硬化场地,地面高程为6.126m。
施工场地平坦,没有需要拆迁房屋和迁移的管线。
竖井施工不影响交通,施工期间无需进行交通疏解。
左线ZDK4+381.530~ZDK4+570.000长度为188.470m。
右线YDK4+381.530~YDK4+601.000长度为219.470m。
竖井施工中心里程:
ZDK4+492。
2.3购物公园站~福田站区间矿山法隧道
本段矿山法隧道为左、右线合建单洞双线大断面隧道,左、右线并行等高,线间距由7.862m向车站内5m渐变,为单洞双线喇叭口隧道,最小平面半径为R=1200m。
隧道轨顶埋深约为22.16~22.61m,线路纵向为+2‰单面坡。
隧道位于民田路下方,现状道路交通比较繁忙,线路两侧主要建筑物为贵州大厦、华融大厦、福建兴业银行大厦、投资大厦等。
隧道开挖、衬砌施工完成后盾构机空推通过,并在福田站南端头吊出。
隧道分隔墙、紧急疏散平台在盾构机通过后施作。
矿山法施工里程及长度:
Z(Y)DK5+862.85~Z(Y)DK6+006.8,全长143.95m。
3工程地质与水文地质情况
3.1工程地质
(1)地形地貌
本标段范围属冲洪积平原区地貌,地形平坦。
地面高程4~7m。
街道、楼宇密布,商业发达。
(2)地质构造
标段范围下伏燕山期(γ53)花岗岩,站内地质构造简单,未发现对工程有影响的不良地质构造。
(3)岩、土分层及其特征
标段范围上覆地层主要为第四系全新统人工填筑土(Q4ml)、淤泥质土(Q4al+pl)、中、粗砂(Q4al+pl)、砾(砂)质粘性土(Qel),下伏基岩为燕山期(γ53)花岗岩。
具体分层如下:
<
1-1>
素填土,灰黄色、褐黄色,由砾质、砂质粘土组成,可塑~硬塑状,稍经压实。
表层0.2~0.8m为砼路面。
场地内广泛分布于地表,厚0.7~6.2m。
1-2>
杂填土,杂色,松散,潮湿,含较多碎石,角砾,广泛分布于站内地表范围内,厚0.5~4.1m,具高压缩性。
3-2>
粉、细砂,灰黑、灰黄、灰白等色,饱和、松散~中密状,呈透镜状分布于车站中部及大里程端,一般厚0~6m,,埋深2.5~7.0m。
3-3>
中粗砂,黄灰色,松散~中密状,饱和,分选性差,圆棱状,成份以石英为主,其中粗砂约占65%,中砂约占15~20%,余为粉砂及粘粒充填,车站范围分布连续性好,分布于<
3-6>
层之上,局部夹有粉、细砂透镜体,层厚1.0~6.8m,埋深4.0~10.5m。
粉质粘土,灰、黄褐等色,硬塑状,质地不均,手捏有砂感,厚0.9~3.8m,埋深3~11.5m,车站范围内分布不连续,鸡窝状分布于砂层之下。
3-7>
粉质粘土,灰、黄褐等色,软塑状,质地不均,局部夹砂较多,透镜状分布于砂层之下,厚0~4m,埋深1.5~3m。
6-1>
砾(砂)质粘性土,红褐、黄褐夹暗黑色等。
可塑,局部硬塑,质地不均,含15~25%的石英砾、砂,由下伏花岗岩残积而成。
呈透镜体状分布在冲洪积层之下,厚0~8.9m,局部缺失,埋深9.9~15.5m。
<
6-2>
砾(砂)质粘性土,褐红、褐黄色,硬塑状,局部可塑状。
质地不均匀,含较多石英砾,由下伏花岗岩残积而成。
车站范围内分布连续性好,厚度起伏较大,呈层状分布在<
层及冲洪积层之下,基岩面之上,一般厚0.2~16.1m,埋深10.3~27.8m。
12-1>
全风化花岗岩,褐红、褐黄、青灰色,岩石风化强烈,组织结构可辨析,岩芯呈坚硬土柱状,遇水软化。
矿物成分除石英质残留外,其他已基本风化呈土状。
场地内层状分布于残积土之下,厚度变化大,局部缺失,厚0~16.5m,埋深17.8~34.0m。
12-2-1>
强风化花岗岩,褐黄、暗灰、褐红等色,岩石风化强烈,岩心呈砂土状为主,风化不均匀,夹约5%角砾状强风化碎石,手可折断,遇水软化崩解。
场地两端呈透镜体状分布于<
之下,厚度及埋深变化大,Z2-024、Z2-025#钻孔该层未揭穿,厚度大于15m。
12-2>
强风化花岗岩,褐红、褐黄等色,岩石风化呈半岩半土状及碎块状,岩芯呈坚硬土夹碎块状,碎块用手难折断,遇水易软化。
场地内透镜体状分布,厚度及埋深变化大,厚度一般0~5m。
12-3>
中等风化花岗岩,肉红、红褐色夹灰白色,粗粒结构,块状构造,矿物成分主要为石英、长石、云母。
岩石节理裂隙发育,岩芯多呈短柱状、少量块状及柱状。
岩石致密、坚硬,锤击声脆,属较硬岩类。
12-4>
微风化花岗岩,肉红色夹灰白、褐黑色斑点,粗粒结构,块状构造,断口新鲜,矿物成分主要为石英、长石、云母,岩体裂隙较不发育,岩体较完整,岩心多呈柱状及长柱状,岩石致密、坚硬,锤击声脆,属坚硬岩类。
3.2水文地质
工程范围地下水主要有第四系孔隙水和基岩裂隙水两种形式。
第四系孔隙潜水主要赋存于海积砂层及沿线砂(砾)质粘土层中。
以孔隙微承压水为主。
主要由大气降水补给。
受季节影响、潮汐差异,车站附近有海水入侵,使得地下水均微咸。
第四系孔隙水,水量较丰富,水质易被污染。
岩层裂隙水较发育,但广泛分布在花岗岩的中~强风化带及构造节理裂隙密集带中。
富水性因基岩裂隙发育程度、贯通度及胶结程度、与地表水源的连通性而变化,主要由大气降水、孔隙潜水补给,局部具有承压性。
地表水、松散岩类孔隙水相互间的水力联系较为密切,相互补给,二者同基岩裂隙水联系较弱,同时还受大气降水、蒸发、植物蒸腾的影响。
通常降水充沛的丰水期,一般是地表水补给地下水,相反,在降水稀少的枯水期,地下水补给地表水。
地下水的渗流方向主要受地形控制,从地下水位反映的形态看,地势高则地下水水位高,反之则地下水位低。
站区地下水径流方向为由北向南,地下水直接流入大海。
地下水的动态类型主要分为两种,松散岩类孔隙潜水主要为日间周期变化型,受河水影响,水位变化频率较高,升降幅度不大;
基岩裂隙水多为年周期变化型,一年之内有一个水位高峰和一个水位低谷,滞后于降雨时间较长,水位升降幅度较大。
常年水位标高约为2.2m—3.2m。
4监测目的和任务
本标段工程处于深圳市中心区,施工现场周围建筑林立、交通繁忙,人口密集,环境十分复杂。
工程地质和水文地质条件较为复杂。
矿山法隧道埋深浅,地质情况差。
地铁隧道工程施工造成的洞室效应,将会引发周围一定范围内的地下水位降低、地表沉降、建筑物沉降、地下管线沉降和地面设施的沉降。
隧道围岩松弛、变形等可能会给周围环境带来不利的影响。
为确保地铁工程施工安全和周围环境安全,为优化设计和科学决策提供准确和可靠的依据。
4.1施工监测的目的
(1)通过监控量测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化,把握施工过程中结构所处的安全状态。
(2)通过对监测数据的处理、分析,采取工程措施来控制地表下沉,确保地面交通顺畅和地面建筑物的正常使用。
(3)用现场实测的结果弥补理论分析过程中存在的不足,并把监测结果反馈设计、指导施工。
(4)通过监控量测对工程施工可能产生的环境影响进行全面的监控。
(5)通过监控量测进行隧道日常的施工管理。
(6)通过监控量测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点,为今后类似工程或该工法本身的发展提供借鉴、依据和指导作用。
4.2施工监测的主要任务
(1)通过对地表的变形、围护结构变形量测,掌握围岩与支护的动态信息并即使反馈,指导施工作业和确保施工安全。
(2)经量测数据的分析处理与必要的计算和判断后,进行预测和反馈,以保证施工安全和地层及支护的稳定。
(3)对量测结果进行分析,可应用到其它类型工程中,作为指导施工的依据。
5监控组织与流程
5.1监测组织
(1)项目经理部施工技术部成立专业监测小组,以项目总工程师为直接领导。
监测小组人员组织见表5-1。
表5-1监测小组人员组织表
序号
人员
职务
主要职责
1
张保民
总工程师
全面负责监测工作
2
邵伟
施工技术部部长
负责监测管理工作
3
罗山彪
监测顾问
负责监测技术指导工作
4
孙新辉
监测主管
负责监测方案实施、管理
5
雷亚峰
监测工程师
负责监测方案实施,监测数据的分析
6
鲁秦虎
监测方案实施,资料整理
7
苏磊
测量工程师
8
程富贵
测量技师
监测方案实施,外业数据
9
李少俊
10
宁彪
(2)监测主要职责
①负责监测方案和监测计划的制定;
②监测仪器的选择和调试、仪器保养维护工作;
③负责量测计划的安排与实施,包括量测断面选择、测点埋设、日常量测、资料管理等;
④监测数据的收集、整理和分析;
⑤负责及时进行量测值的计算和绘制图表。
并快速、及时准确地将信息(量测结果)反馈给现场施工指挥部,已指导施工;
⑥每次量测结束后,及时进行数据计算和分析,当天将量测结果和可能出现的问题通知主管工程师,并协助主管工程师制定相应措施;
⑦现场监控量测,按监测方案认真组织实施,并与其它环节紧密配合,不得中断;
⑧及时向监理工程师报告监测成果。
5.2施工监测流程
图5-1矿山法隧道信息化施工工艺流程图
6监测项目及监测仪器
6.1监测项目
为确保施工安全和隧道围岩与衬砌结构及地面建筑物的安全,结合该段地形地质条件、支护类型、施工方法等特点,确定监测项目和使用的监测仪器。
监测项目见表6-1。
表6-1矿山法隧道监测项目设计表
6.2量测部位及测试点的布置
①量测部位布置安设
量测部位包括测试段、测试断面和测试线的布置
a)测试段布置
根据本方案监测的对象,确定测试段纵向为矿山法隧道全长,横向距中心各20米。
b)测设断面的布置
a、把量测单项内容布设在同一个测试断面,了解围岩和支护在该断面的动态变化情况。
b、把多项量测内容组合布设在同一个测试断面,使各项量测结果、各种量测手段互相校验、相互印证,对该断面的动态变化,进行综合的数值分析和理论解析,作出更为实际的判断和修正,以此来修正支护参数和指导施工。
c)隧道周边位移量测线布置
把隧道周边位移量测、收敛变形、拱顶下沉、隧底隆起等监测项目布设在同一断面,达到可以相互印证、相互校验的目的。
见图6-1
②量测孔、测点布置安设
地表沉降测点,主要布置在隧道中轴线上方的地表,在主点的横向上布置必要数量的测点。
图6-1隧道内监测点平面布置图
6.3监控量测仪器及保养
6.3.1监测仪器见表6-2
表6-2施工监测仪器汇总表
类别
设备、仪器名称
单位
数量
监测仪器
全站仪
台
精密水准仪
铟瓦尺
把
编程计算器
8
SD-1型收敛计
轴力计电阻应变仪
SS-2频率接收仪
钢弦应变计
个
300
自动记录仪
弦振式钢筋应力计
150
游标卡尺
6.3.2监控量测仪器的标定与监测
本工程所使用的监测仪器必须经过省级以上仪器标定单位进行标定后,方可使用。
且必须在规定时间内对仪器进行标定及监测。
6.3.3监控量测仪器的保管与使用
监测仪器采用专人使用、专人保养、专人检验的原则,避免造成因仪器问题出现的监测数据错误。
7各监测项目监测方案
本区间隧道采用喷锚构筑法设计和施工。
为了掌握地层和洞室在施工过程中的力学动态,确保洞室的稳定和地面建筑物的安全,必须进行现场监控量测。
通过观察及对量测数据的分析和判断后,对围岩—支护体系的稳定状态和地表建筑物的安全度进行预测,并据此确定相应的工程措施,合理安排施工工序,以保证施工安全和隧道稳定。
现场监控量测始终贯穿整个施工过程,洞内各测点应尽量靠近开挖面布置,与开挖面距离小于1米。
应在开挖后12小时内或在下以次开挖前读取初始读数。
量测数据的整理与反馈参照《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》(TB10108—2002)进行。
7.1地质和支护状态观察
7.1.1洞内观察
隧道开挖工作面的观察,在每个开挖面进行,特别是在软弱破碎围岩条件下,开挖后立即进行地质调查,绘出地质素描图。
若遇特殊不稳定情况,进行不间断地观察。
①对开挖后没有支护的围岩的观察
a)节理裂隙发育程度及其方向;
b)开挖工作面的稳定状态,顶板有无坍塌;
c)涌水情况:
位置、水量、水压等;
d)隧道底是否有隆起现象;
2开挖后已经支护地段围岩动态的观察
a)有无锚杆被拉断或底板脱离围岩现象;
b)钢拱架有无被压变形情况;
c)锚杆注浆和喷射混凝土施工质量是否符合规定的要求;
3观察围岩破坏形态并分析
a)危险性不大,不会发生急剧变化的情况,如加临时支护之后即可稳定的情况;
b)应当引起注意的破坏,如拱顶混凝土喷层因受弯曲压缩的变化而引起的裂隙;
7.1.2地质素描
主要内容如下:
1合测试断面的位置、形状、尺寸及编号、工况描述。
2石名称、结构、颜色;
3岩体软弱面的产状、宽度延伸情况、延续性、间距等;
4岩石各结构面充填物成分及泥化、软化情况;
5岩体风化程度、特征
地下水的类型、水量及对喷锚支护的影响;
7围岩变形、掉块、坍塌等的位置、规模、数量和分布情况;
⑧喷层开裂、起鼓、剥落情况的描述;
⑨地质断面展示图,或纵横剖面图,必要时进行摄影;
7.2地表沉降监测
图7-1A
地表下沉监测点按二等水准基点埋设,并在破裂面以外3~4倍洞跨处设若干水准基点,作为各测点高程测量的基准。
地表下沉量测应在开挖前方(2~3)倍B(B为毛洞宽度)处开始进行,直到开挖面后方(3~5)B,地表下沉基本停止处为止。
地面下沉测点与洞内拱顶下沉测点应对应设置在同一个断面上,地表下沉降监测点的布置见图7-1A、B,用水准仪及铟钢尺,由地面已知水准点(不少于3个,按照闭合路线布置),可测出隧道上方地表下沉量及其与时间的变化关系。
隧道上地表下沉,应在隧道未开挖之前进行量测,测出其初始值,借以获得开挖过程中的全位移曲线。
全位移值的计算公式为
u=u1+u2
u——全位移值
u1——未挖到该点时已发生的位移
u2——从开挖到该测点量测时已发生的位移
7.3隧道拱顶下沉监测
由地面垂直位移检测控制网的水准点将标高通过风井引至风井衬砌混凝土侧壁上,并假定此点的标高为10m,在左右侧隧道中分别置镜,并分别观测临时水准点上的正尺和监测点下的倒尺,既可得出监测点相对于临时水准点的高程变化。
如图A
监测点高程H=10+c+e
衬砌上水准点的高程由悬挂钢尺法引测得到,引测时将检定过的50米钢卷尺垂直悬吊于风井中,下挂与检定时拉力相同的重锤。
分别在井上、井下用两台水准仪同时观测。
如图B所示并由下公式得到临时水准点的高程。
BM临=BM井上+a-H+b
监测过程中每两周用上述方法复核一次侧壁水准点的高程,如变化范围在8√0.5=6mm之内则不调整,否则应在侧壁水准点假定高程10m的基础上调整,并调整相应观测结果。
7.4水平收敛位移监测
7.4.1水平收敛埋设
隧道开挖后,周边点的位移是围岩和支护力学形态变化的最直接、最明显的反映,净空的变化(收缩和扩张)是围岩变形最明显的体现。
本标段主要体现在矿山法隧道及联络通道的开挖。
矿山法隧道左右线每10m一个断面,其中标准断面4个,横通道2个断面,其中横通道与隧道接口处必须布设1个断面。
共布置10个断面。
隧道标准断面每个断面埋设12个监测点,横通道每个断面埋设4个监测点。
量测时每2个监测点为一组。
监测头的制作可用φ12的长杆膨胀螺栓30~50厘米。
在顶端加工一个M6×
25左右的螺孔,把不绣钢制作在挂钩拧上即可。
把加工过的膨胀螺栓按照相应的位置焊接在格栅钢架和钢筋网上,露出格栅钢架8~10cm,焊接牢固,待喷射混凝土后,立即清除不锈钢挂钩上的混凝土,做好标记,以方便日后量测。
监测时采用SD-1A型收敛计。
安装测点时,在被测结构面用凿岩机或人工钻孔径为40~80mm、深20cm的孔,在孔中填塞水泥砂浆后插入收敛预埋件,尽量使两预埋件轴线在基线方向上并使销孔轴线处于垂直位置,上好保护帽,待砂浆凝固后即可进行量测。
图7-2收敛计预埋件示意图
7.4.2原理
利用水平收敛仪的精确读数功能,每次读取同一断面两水平监测点之间的距离,并与上次同数据进行比较,得到变化值。
点位布置见图7-1。
7.4.3使用方法
收敛计观测窗面板上有两条直线,第一条直线在观测窗的中央,第二条线靠近观测窗的下限,观测窗内还有一条直线称为第三条直线,收敛观测时,转动调节螺母使钢尺收紧到观测窗内第三条直线与面板上的直线重合时读取测值,这里需要提醒的是:
测距在10米以内用面板的第二条直线与第三条直线重合即可;
测距在10米以上必须用面板上的第一条直线与第三条直线重合才正确。
(1)将收敛计百分表读数预调在25~30mm位置。
(2)将收敛计钢尺挂钩分别挂在两个测点上,然后收紧钢尺,将销钉插入钢尺上适当的小孔内,并用卡钩将钢尺固定。
(3)转动调动螺母,使钢尺收紧到观测窗中的读数线与面板上刻度线成一直线为止。
读取钢尺及百分表中的数值,两者相加即可得到测点距离。
(4)每次测量完毕后,先松开调节螺母,然后退出卡钩将钢尺取下,搽净收好,并定期涂上防锈油脂。
7.4.4数据采集
将水平收敛仪的挂钩挂在一监测面的两个监测点上,并通过水平收敛仪上的粗读和精读两部分读数,进行数据采集。
注意温度的修正,即确定初值时应同时记下当时的温度值,以后每次进行收敛观测也应同时测量环境温度,本次实测值为仪器测量值减去温度修正值。
实测值与初始值进行收敛变化的比较。
当温度升高时,测值将变小;
温度降低时,测值将变大。
修正计算公式为:
△LC=K×
△T×
L
式中:
△LC—温度修正值(mm)
K—修正系数(选取12×
10-6mm/℃)
△T—温度变化量(℃)
L—测点距离(mm)
7.4.5数据处理
将第i次对每个监测点的测量值与第i-1次的数据进行比较,并计算变化值,即变化值△d=本次测量值-上次测量值,单位以mm计。
7.4.6作图
计算出每次每组监测点的变化值△d后,绘制变化值——历时曲线。
7.5建筑物沉降及裂缝观察
7.5.1矿山法隧道周边建筑物调查
根据地质情况和矿山法隧道的钻爆设计、埋深等确定施工的影响范围,对隧道上方所有地面建筑物进行两次调查,第一次为全面调查,第二次为建筑物调查。
调查的内容为建筑物的名称、位置、所属业主、建筑物的用途、建筑物的层数(高度)、有无地下室、建造时间、结构类型、建筑物的基础类型和基础深度、建筑物结构裂缝宽度等。
其中建筑物的基础类型、基础深度、尺寸及其与矿山法隧道的相对位置关系是调查的重点。
根据地面建筑物的调查情况、隧道的开挖情况决定监测措施。
7.5.2周边建筑物沉降、倾斜、裂缝监测
观测时充分考虑施工的影响,避免在空压机、搅拌机等振动影响范围之内,其余监测原理、方法同前述车站及盾构建筑物监测方法。
7.6爆破震动速度监测
7.6.1监测目的
通过爆破振动监测,修改爆破设计,控制超、欠挖,同时了解钻爆法施工对地表建筑物的振动影响情况。
7.6.2监测仪器
爆破振动分析仪。
7.6.3监测实施
7.6.3.1测点埋设
地面震动测点一般选择在隧道附近建筑物上通过监测能真实反映其振动情况的地方。
7.6.3.2量测及计算
采用爆破振动分析仪监测爆破振动速度。
爆破前对爆破振动分析仪进行调试,爆破发生时由爆破振动分析仪的传感器拾起振动波,转化为电信号进行存储,然后输入计算机进行分析、处理,最后输出爆破振动波形及振动速度。
7.6.3.3数据分析与处理
通过现场测试的若干组爆破振速及有关系数的回归求出K、α值,利用萨道夫经验公式进行微振动爆破设计即:
在已知[Vmax]、K、α、R的条件下,求出每循环爆破的最大段允许装药量Qmax,并随时根据监测结果来调整设计。
7.7锚杆或锚管轴力监测
采用GJJ-10型振弦式锚杆(管)测力计测试锚杆(管)的轴向力。
按照设计图纸要求,
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