隧道监控量测方案.docx

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隧道监控量测方案

四川省雅安至康定高速公路工程项目

C17合同段

隧道监控量测实施方案

中铁隧道股份有限公司

雅康高速公路C17合同段项目经理部

二0一四年九月十五日

一、编制依据

1、《工程测量规范》（GB50026-2007）

2、《公路工程技术标准》JTGB01-2003

2、《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）

4、隧道监控施工技术规范

3、招投标文件、设计图纸等有关资料。

二、编制目的

现场监控量测是斜井施工管理的重要组成部分，它不仅能指导施工，预报险情，确保安全，而且通过现场监测获得围岩动态的信息（数据），为修正和确定初期支护参数及混凝土衬砌支护时间提供信息依据，为完善斜井工程设计与指导施工提供可靠的足够的数据。

三、工程概况

雅安至康定高速公路项目路基土建工程施工C17标段位于四川省西部二郎山西麓、甘孜藏族自治州东南部，界于邛崃山脉与大雪山脉之间，大渡河由北向南纵贯全境。

川藏公路穿越东北部，是进藏出川的咽喉要道，素有甘孜州东大门之称。

本合同段横跨泸定县烹坝乡喇嘛寺村与黄草坪村、康定县姑咱镇大杠村与上瓦斯村，涉及2县2乡镇4村，起讫桩号为K108+450～K118+370，线路全长9.92km。

本标段工程主要包括路基工程：

1段长283.5米；桥梁工程：

3座总长522.5米；隧道工程：

3座隧道，其中大坪隧道长3021米，最大埋深863m；大杠山隧道长4799米，最大埋深669米，龙进隧道长1287.5米，最大埋深328m；涵洞工程：

钢筋混凝土盖板涵，33m+12.52m两处。

四、监控量测管理

1、成立隧道现场监控量测小组，受项目总工领导并配齐必须的检测仪器、设备、用品，明确工作职责和标准，承担量测任务。

2、量测组负责测点埋设、日常量测、数据处理和仪器设备的保养维修工作，并及时将量测信息反馈于施工和设计。

3、现场监控量测按制定的量测工作计划认真组织实施，并与其它施工环节紧密配合，不间断的贯穿于整个施工过程中。

4、各预埋测点埋设要牢固可靠，易于识别并妥善保护，不能任意撤换和避免破坏。

5、按现场监控量测计划，在做好现场量测工作的同时，及时分析整理内业资料并分类归档，按规范要求做好量测竣工文件。

6、监控量测组织机构框图

图一监控量测组织机构图

5、监控量测技术要求

1．量测数据必须准确可靠。

隧道开挖后其变形和应力变化较快，必须根据施工情况快速准确的进行量测，才能掌握围岩变化的第一手资料，从而为进一步的判断和监控提供准确的资料，高精度的仪器设备和高素质的专业技术人员是必要的保证。

2．数据处理和预测预报要快速准确。

隧道监测的目的是为了保证隧道施工的安全，在隧道施工中根据已有量测信息，采用回归分析、灰色预测等方法，对围岩的进一步变形和应力发展情况做出预测预报，可以及时发现隧道施工中隐藏的不安全因素，从而能在有效的时间内采取加固措施以避免安全事故的发生。

3．监控必须及时有效、落到实处。

目前国内对量测方面的研究较多，然而，真正根据量测信息对斜井施工安全进行监控，并进行有效反馈和动态设计、施工的很少。

花费大量人力物力获得的监测数据和信息仅仅限于低水平的应用，起不到优化设计参数和施工方法的目的。

究其原因，大多现场监测人员无法对大量的数据进行全面综合分析和应用。

六、量测项目及内容

隧道监控量测必测项目主要内容包括

洞、内外观察

、拱顶下沉

、地表沉降

、周边位移⑤、收敛。

选测项目包括

钢架内力及外力

、围岩体内位移

、围岩压力及两层支护间压力

、支护、衬砌内应力⑤锚杆轴力。

七、工作内容、方法和仪器

洞内外观察

洞内外观察分开挖工作面观察、已施工区段观察以及地表观察，开挖工作面观察应每次开挖后进行一次，内容包括节理裂隙发育情况、工作面稳定状态、围岩变形等，当地质情况基本无变化时，可每天进行一次，观察后应绘制开挖工作面略图并作好地质素描和围岩级别判定卡。

②对已施工区段的观察至少每周一次，观察内容应包括喷射混凝土、锚杆、钢架的情况，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、边坡及仰坡的稳定、地表水渗透的观察。

④在观察过程中如发现地质条件恶化，初期支护发生异常现象，应立即通知总工程师及副经理采取应急措施，并派专人进行不间断观察。

⑤范围：

工作面及初期支护地段进行观察。

⑥监测仪器为：

全站仪、水准仪、收敛计、数码相机等。

2.拱顶下沉量测

①观测布置见下图：

全断面和台阶法开挖隧道内拱顶沉降和净空收敛测点布置如下图二、三所示：

图二全断面开挖隧道位移监测点布置图图三台阶法开挖隧道位移监测点布置图

表1净空收敛量测测线布置

开挖方法

测线布置

全断面法

一条水平测线

台阶法

每台阶一条水平测线

②拱顶下沉观测基准点应设在距离观察点3倍洞径以外的稳定点处。

拱顶下沉量测断面每个断面布置1-3个测点，测点设在拱顶中心或其附近，其精度为1mm，量测时间应延续到拱顶下沉稳定后。

④测点应牢固可靠，易于识别并妥为保护。

拱顶量测后视测点必须埋设在稳定的岩面上，并和洞内水准点建立联系。

⑤拱顶下沉量测线的布置应根据施工方法、地质条件、量测断面所在的位置、隧道埋置深度等条件确定。

在地质条件良好，采用全断面开挖时，可设一条水平测线。

⑥监测仪器：

精密水准仪、挂尺、。

3.地表沉降

目的及量测方法：

量测目的

（1）地表下沉的范围以及下沉量的大小。

（2）地表下沉量随工作面推进的变化规律。

（3）地表下沉稳定的时间。

量测方法

用精密水准仪量测，地形高差变化很大时（5米范围内地形高差超过2m），其量测精度为±1mm，此时也可采用高精度全站仪近距量测。

在地形平坦地区，其量测精度为±0.5mm。

①地表下沉量测应根据隧道埋置深度、地质条件、地表有无建筑物、所采用的开挖方式等因素确定。

地表下沉量的测点应与水平净空相对变化和拱顶沉降量测的测点布置在同一断面内，沿隧道中线，地表下沉量测断面的间距可按表2采用。

表2地表下沉量测断面

隧道埋深H（m）

量测断面间距（m）

H＞2B

15～30

B＜H＜2B

7～15

H＜B

7

注：

B表示隧道开挖进度。

②横断面方向地表方向下沉量测的测点间隔应取4m/个，在一个量测断面内应设5～8个测点。

洞顶地表下沉量测断面见图四，观测点的埋设详见隧道变形观测点设置参考图五。

图四洞顶下沉量测点布置图

图五洞顶下沉量测点埋设图

③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、下沉基本停止为准。

④地表下沉的量测频率应和拱顶下沉及水平相对净空收敛变化的量测频率相同。

⑤监测仪器为：

精密水准仪，全站仪等。

4、周边位移

周边位移量测是隧道施工监控量测的重要项目，收敛值是最基本的量测数据，必须量测准确，计算无误。

周边位移点应在开挖后进行支护时埋设，埋设时应一边用螺纹钢焊接在拱架内侧，另一端用直径为2-3cm钢圈焊接在螺纹钢上，埋设时应埋在不易破坏的地方，尽量让左右量测点高程及里程相同的地方，且每组收敛点的间距应根据围岩级别确定，每断面2-3对测点，一但收敛点被外界因素破环，应尽快补设收敛点，其目的是了解岩体的变化规律，确定二次衬砌的施作时间，制定施工安全措施，是量测的重点。

一般情况下，周边收敛位移测点距开挖工作面应小于2m，测点埋设后，第一次测量时间应在上次爆破后24小时之内，并在下一次爆破前进行；第一次测量的初读数是关键性数据，应反复测读，当连续量测3次的误差小于0.18mm时，才能最终确定为初读数，量测间隔时间一般为：

表3量测间隔时间表

量测间隔时间

1天-15天

16天-1月

1月-3月

3月以后

1-2次/天

1次/天

1-2次/周

1-3次/月

隧道周边位移量测测线布置示意图（图六）如下：

图六隧道净空量测测线布置示意图

收敛点监测仪器为：

JSS30A30型收敛仪，量测范围0.5mm~30m,分辨率0.01mm，测量精度0.06mm，数显示值稳定度为26h内不大于0.01mm。

如果一旦用收敛仪测的变化值大于1mm，应立即重测，如果观察值没问题，应立刻停止施工，向相应的部门领导反应，待领导指示。

八、洞内监控量测断面间距

1、量测断面间距

隧道内拱顶沉降和净空收敛量测断面间距见下表4：

表4监控量测断面间距

围岩级别

断面间距（m）

Ⅴ

5

Ⅳ

10

Ⅲ

30

浅埋段地表下沉量测断面纵向间距按下表5确定：

表5地表沉降测点纵向间距

隧道埋深与开挖宽度

纵向测点间距（m）

2B

20－50

B

10－20

H0≤B

5－10

注：

H0为隧道埋深；B为隧道开挖宽度。

九、量测频率与结束标准

1.拱顶下沉量测与净空变化量测宜用相同的量测频率，应从表8中根据变形速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率。

表8量测频率

变形速度（mm/d）

量测断面距开挖工作面的距离（m）

量测频率

≥5

（0～1）B

（1～2）次/d

1～5

（1～2）B

1次/d

0.5～1

（1～2）B

1次/（2～3d）

0.2～0.5

（2～5）B

1次/2d

＜0.2

＞5B

1次/周

注：

B表示隧道开挖进度。

2、监控结束标准

根据收敛速度判别。

一般地段：

收敛速度＞5ｍｍ/ｄ时，围岩处于急剧变化状态，加强初期支护系统；根据位移变化速率判断围岩稳定状况，变形基本稳定应符合下列条件：

隧道周边变形速率有明显减缓趋势；拱脚水平相对净空变化速度小于2.0mm/d，拱顶相对下沉速度小于0.15mm/d。

特殊地质地段。

各项量测作业均应持续到变形基本稳定后1～3周结束。

断层破碎带地段位移长时间不能稳定时延长量测时间并采取加强措施。

十、监测数据的统计分析与信息反馈

工程监控量测作为施工组织的核心内容之一，置于动态管理体系之中，具体包括监测、数据的整理分析和信息反馈等几个主要方面。

1.量测数据的整理、分析

数据整理：

把原始数据通过一定的方法，如大小顺序，用频率分布的形式把一组数据分布情况显示出来，进行数据的数字特征计算以及离散数据的取舍。

必要时，还应根据散点图数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该点可能出现的最大位移值或应力值，预测结构和建筑物的安全状况，防患于未然。

常用的回归函数有对数函数、指数函数、双曲函数。

还可通过插值法，在实测数据的基础上，采用函数近似的方法，求的符合量测规律而又未实测的数据。

2.建立监测变形管理等级标准，管理等级分3级。

通过对监测结果的比较和分析来判定支护结构的稳定性和安全性，并指导施工。

3.建立快速信息反馈渠道

为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，建立快速信息反馈平台。

监控量测设置洞内和地表两个监测小组，每个小组的监测数据均由计算机管理，并与项目总工计算机通过局域网进行内部快速传递，从而做到每日监测结果的及时上报。

如有变形超过管理标准，则由总工根据相关要求制定对策，通过调度命令直接传达到工区执行，并同时通过电话及其他方式通知监理及设计单位。

周报、月报则通过书面形式上报项目总工，有项目部按期向监理、设计和建设单位提交监测报告，并附上相对应的测点位移或应力时态曲线图，和对施工情况进行评价并提出施工建议。

信息反馈设计的主要内容：

施工方法变更的建议；施工工序的更改；预留变形量的修改或确认；设计参数的修改或确认；辅助施工措施的选择与变更；周边环境的影响评估及辅助施工措施建议。

见表9结构允许相对位移表。

表9变形管理等级

管理等级

管理位移（mm）

施工状态

Ⅲ

U＜U0/3

可正常施工

Ⅱ

U0/3≤U≤2U0/3

应加强支护

Ⅰ

U＞（2U0/3）

应采取特殊措施

注：

U——实测位移值；U0——最大允许位移值。

十一、初期支护监测结果异常的处理

斜井监控量测结果出现异常时，应根据具体情况采取相应措施，一般可按以下方法处理：

1.如果是由于基底下沉引起的，尽快将仰拱封闭，如仍然下沉，在墙角处加设锚杆，复喷混凝土并在基底钻孔注浆加固、换填或桩基。

2.如果是由于围岩压力引起的，可多次复喷并用锚杆加固围岩，补强初期支护。

在下一循环施工时，修改支护参数，增强初期支护，同时增大观察频率；必要时通过监理同意施作二次衬砌，如果需加强衬砌则由设计单位同意。

图七监控量测与信息反馈程序

3.如出现变形速率突然增大出现不稳定征兆时，应进行适时监测观察，委派专职观察员对初期支护进行监视；如伴有响声及新生裂缝，应立即暂停正常施工，加强支护和采取可能的抢救性措施。

4.遇下列情况之一，应立即采取补强措施，改变施工方法或设计参数，增强初期支护：

隧道开挖后，工程地质和水文地质，围岩级别比预计的明显要差；喷射混凝土层裂缝多、裂缝大或不断发展；位移速率长期无明显下降，实测位移值已接近规定的允许值，位移量可能超过预留变形量。

5.遇到下列情况之一，应改变支护和二次衬砌参数：

确认围岩级别、工程地质及水文地质条件比预计有明显好转；变形很快已收敛，达到施作二次衬砌的指标。