下麦西隧道施工量侧方案.docx
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下麦西隧道施工量侧方案
贵阳轨道交通1号线7标
下麦西隧道
施工量测专项方案
(YD1K1+327~YD1K1+805)
中国铁建
编制:
复核:
审批:
中铁十三局集团有限公司
贵阳轨道交通1号线7标项目经理部
二0一三年四月四日
目录
1.工程概况1
2.编制依据1
3.准备工作1
3.1技术准备1
3.2量测仪器工具准备1
4.劳动组织1
5.量测元件的要求1
6.量测仪器机具配置1
7.监控量测流程2
8.监控量测内容、方法及注意事项2
8.1监控量测项目2
8.2测点和测线布设4
8.3监控量测控制基准5
8.4爆破振动控制基准7
8.5测试仪器精度要求8
8.6监控量测方法8
8.7量测数据处理与应用10
9.监控量测质量保证措施11
10.安全要求12
1.工程概况
下麦西隧道全长为478m,依据不同的围岩级别,所采用的开挖方法有台阶法、双侧壁导坑法、CRD法、CD法四种不同的开挖方式。
下麦西隧道不良地质有危石落石、岩溶及岩溶水、断层破碎带等,受构造影响,隧道通过断层破碎带时,隧道稳定性较差。
岩体完整性较差,易出现拱顶掉块、坍方、剥落等地质灾害;隧道洞身局部存在煤层,施工过程中会出现瓦斯聚集区。
隧道经过即有贵阳市环城高速公路及交通涵,施工过程中,必须加强该段环城高速公路的安全防范措施,避免交通事故的发生。
隧道经过的交通涵,为即有交通通道,有重型车辆通过,没有改移条件,且隧道拱顶覆盖层厚度仅0.6~0.7m,不安全因素增加,施工难度大。
2.编制依据
《铁路隧道监控量测技术规程》(TB10204-2007);
《铁路隧道工程施工技术指南》(TZ204-2008);
《下麦西隧道》设计图纸。
3.准备工作
3.1技术准备
⑴开工前组织技术人员认真审核施工设计图纸和有关设计资料,澄清有关技术问题,熟悉规范和技术标准,编制监控量测实施计划。
监控量测计划应根据项目的量测目的,结合隧道的规模、地质条件、支护类型及参数、施工方法和工期安排等进行编制,其主要内容有量测项目、测点布置、量测频率、数据处理、反馈方法、量测仪器和量测人员安排等。
⑵对所有量测人员进行岗前技术培训,量测人员要持证上岗。
3.2量测仪器工具准备
根据量测项目和量测项目的精度来选用。
选用时,在满足精度要求的前提下,要立足现有,配齐配全。
4.劳动组织
项目成立量测小组,由负责人1人,技术人员1人,量测工3~5人组成。
5.量测元件的要求
对量测所用的钢筋计、应变计、压力盒、多点位移计、水压计、振动传感器等的主要技术参数应满足监控量测的要求,采用有资质厂家的产品。
6.量测仪器机具配置
量测仪器机具配备见下表。
监控量测仪器机具配备表
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
水准仪
台
1
2
全站仪
台
1
3
地质罗盘
台
1
4
铟钢尺
把
1
5
电脑
台
1
6
收敛计
台
1
7.监控量测流程
监控量测流程见下图。
是
监控量测流程图
8.监控量测内容、方法及注意事项
8.1监控量测项目
量测项目分为必测项目和选测项目两大类。
选测项目应根据工程规模、地形地质条件、隧道埋深、开挖方法及其他要求,有选择地进行。
监控量测工作必须紧跟开挖、支护作业。
按设计要求布设测点,并根据具体情况及时调整或增加量测的内容。
监控量测项目及频率
项目名称
方法及工具
布置
量测时间间隔
1~15天
16天~1个月
1~3个月
3个月以上
必测项目
地质和初期支护状况观察
岩性、结构面产状及支护裂隙观察和描述、地质罗盘等
开挖后及初期支护后进行
每次爆破后进行
地表沉降观测
精密水准仪、钢尺
每5~20m一个断面、每断面3~5对测点
1~2次/天
1次/2天
1~2次/周
1~3次/月
内空收敛
水平收敛
收敛计
每5~30m一个断面、每断面1~3对测点
1~2次/天
1次/2天
1~2次/周
1~3次/月
拱顶位移
水平仪、水准尺、钢尺或卷尺
每5~30m一个断面、每断面1~3对测点
1~2次/天
1次/2天
1~2次/周
1~3次/月
爆破振动
振动传感器,记录仪
结合地表沉降点布设
与爆破频繁一致
选测项目
围岩内部位移(洞内设点)
洞内钻孔中安设单点、多点杆式或钢式位移计
每30~100m一个断面、每断面2~11个测点
1~2次/天
1次/2天
1~2次/周
1~3次/月
支护、衬砌内应力,便面应力及裂隙
混凝土内应变计、应力计、测缝计及表面应力解除法
代表性地段量测,每断面宜为10~12个测点
1次/天
1次/2天
1~2次/周
1~3次/月
接触压力量测
压力盒
代表性地段量测
1次/天
1次/2天
1~2次/周
1~3次/月
锚杆轴力量测
各类电测锚杆、锚杆测力计及拉拔器
必要时进行
1次/天
1次/2天
1~2次/周
1~3次/月
钢支撑内力及外力
支柱压力计或其他测力计
每10榀钢支撑一对测力计
1次/天
1次/2天
1~2次/周
1~3次/月
注:
浅埋段的量测频率不宜小于深埋段的2倍。
8.2测点和测线布设
9.2.1地表沉降测点布设
⑴本隧道为浅埋隧道,应全隧道布设地表沉降观测点。
地表沉降测点纵向间距
埋置深度
地表下沉量测断面间距(m)
H>2B
20~50
B 10~20 H 5~10 本表为规范要求,根据本隧道特点,初步确定按表中小值布置测点(下穿高速公路段除外)。 ⑵地表沉降测点横向间距为: 隧道中线两侧15m范围内按2.5m设置,其余按5m设置。 地表下沉量测应在开挖工作面前方H0+h(隧道埋置深度+隧道高度)处开始,直到衬砌结构封闭,下沉基本停止为止,埋置范围为隧道轨面标高两侧45度角范围。 地表沉降横向测点布置示意图 ⑶下穿高速公路段地表沉降观测 该段地表沉降观测布点参考图纸“01202-S-QJ-01-066”图布置,量测频率1~2次/天,量测控制值≤30mm。 8.2.2拱顶下沉测点和净空变化测点布设 拱顶下沉测点和净空变化测点应布置在同一断面上。 监控量测断面按下表的要求布置(取小值)。 必测项目监控量测断面间距 围岩级别 断面间距(m) Ⅴ~Ⅵ 5~10 Ⅳ 10~30 Ⅲ 30~50 测线布置见下图 8.2.3选侧项目布置要求 选测项目量测断面及测点布置应考虑围岩代表性、围岩变化、施工方法及支护参数的变化。 监控量测断面应在相应段落施工初期优先设置,并及时开展量测工作。 9.2.4测点布置要求 不同断面的测点应布置在相同部位,测点应尽量对称布置,以便数据的相互验证。 8.3监控量测控制基准 (1)初期支护极限相对位移 跨度7m 围岩级别 隧道埋深H0(m) H0≤50 50<H0≤300 300<H0≤500 拱脚水平相对净空变化(%) Ⅱ 0.01~0.03 0.01~0.08 Ⅲ 0.03~0.10 0.08~0.40 0.30~0.60 Ⅳ 0.10~0.30 0.20~0.80 0.70~1.20 Ⅴ 0.20~0.50 0.40~2.00 1.80~3.00 拱脚相对下沉(%) Ⅱ 0.03~0.06 0.05~0.12 Ⅲ 0.03~0.06 0.04~0.15 0.12~0.30 Ⅳ 0.06~0.10 0.08~0.40 0.30~0.80 Ⅴ 0.08~0.16 0.14~1.10 0.80~1.40 注: 1.本表适用于复合式衬砌的初期支护,硬质围岩隧道取表中较小值,软质围岩隧道取表中较大值。 表列数值可以在施工中通过实测资料积累作适当的修正。 2.拱脚水平相对净空变化指拱脚测点间净空水平变化值与其距离之比,拱顶相对下沉指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比。 3.初期支护墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化极限值乘以1.1~1.2后采用。 (2)位移控制基准应根据测点距开挖面的距离,由初期支护极限相对位移按下表要求确定。 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%U0 90%U0 100%U0 注: B为隧道开挖宽度,U。 为极限相对位移值。 (3)围岩稳定性的综合判别,应根据量测结果按以下方法进行。 ①根据位移控制基准,可分为三个管理等级。 位移管理等级 管理等级 距开挖断面1B 距开挖断面2B 应对措施 Ⅲ U<U1B/3 U<U2B/3 正常施工 Ⅱ U1B/3≤U≤2U1B/3 U2B/3≤U≤2U2B/3 综合评价设计施工措施加强监测必要时采取相应工程措施 Ⅰ U>2U1B/3 U>2U2B/3 暂停施工,采取相应工程措施,如补强支护等 注: U为实测位移值。 ②根据位移变化速度判别 净空变化速度持续大于5.0mm/d时,围岩处于急剧变形状态,应加强初期支护。 水平收敛(拱脚附近)速度小于0.2mm/d,拱顶下沉速度小于0.15mm/d,围岩基本达到稳定。 在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下,应采用监控量测分析判别。 ③根据位移时态曲线的形态来判别 当围岩位移速率不断下降时(du2/d2t<0),围岩趋于稳定状态; 当围岩位移速率保持不变时(du2/d2t=0),围岩不稳定,应加强支护; 当围岩位移速率不断上升时(du2/d2t>0),围岩进入危险状态,必须立即停止掘进,加强支护。 地表沉降控制基准应根据地层稳定性、周围建(构)筑物的安全要求分别确定,取最小值。 钢架内力、喷混凝土内力、二次衬砌内力、围岩压力(换算成内力)、初期支护与二次衬砌间接触压力(换算成内力)、锚杆轴力控制基准应满足《铁路隧道设计规范》的相关规定。 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。 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。 围岩稳定性判别是一项很复杂的也是非常重要的工作,必须结合具体工程情况采用上述几种判别准则进行综合评判。 (4)一般情况下,二次衬砌的施做应在满足下列要求时进行: ①隧道周边变形速率明显趋于减缓。 ②水平收敛速度小于0.2mm/d,拱顶下沉速度小于0.15mm/d。 ③对浅埋与围岩破碎、松散等情况,二次衬砌应尽早施做。 8.4爆破振动控制基准 爆破振动安全允许振速 序号 保护对象类别 安全允许振速(cm/s) <10Hz 10一50Hz 50一100Hz 1 土窑洞、土坯房、毛石房屋 0.5一1.0 0.7一1.2 1.1一1.5 2 一般砖房、非抗震的 大型砌块建筑物 2.0一2.5 2.3~2.8 2.7一3.0 3 钢筋混凝土结构房屋 0.0一4.0 3.5一4.5 4.2一5.0 4 一般古建筑与古迹 0.1一0.3 0.2一0.4 0.3一0.5 5 水工隧道 7一15 6 交通隧道 10一20 7 矿山巷道 15一30 8 水电站及发电厂 中心控制室设备 0.5 9 新浇大体积混凝土 龄期: 初凝一3d 龄期: 3一7d 龄期: 7一28d 2.0一3.0 3.0一7.0 7.0~12 注: 1表列频率为主振频率,系指最大振幅所对应波的频率。 2频率范围可根据类似工程或现场实测波形选取。 选取频率时亦可参考下列数据: 深孔爆破10一60Hz;浅孔爆破40一100Hz。 3有特殊要求的根据现场具体情况确定 8.5测试仪器精度要求 仪器精度必须满足下表量测项目测试精度的要求。 监控量测必测项目测试精度 序号 监测项目 测试精度 1 拱顶下沉 0.5~1mm 2 净空收敛 0.5~1mm 3 地表沉降 0.5~1mm 4 爆破振动 1mm/s 监控量测必测项目测试精度 序号 监控量测项目 测试精度 1 围岩与初期支护接触压力 ≤0.5%F.S 2 喷射混凝土应变 ±0.1%E.S 3 钢架应力 拉伸≤0.5%F.S,压缩≤1.0%F.S 4 初期支护与二次衬砌间接触压力 ≤0.5%F.S 5 二次衬砌内应力 ±0.1%E.S 6 围岩内部位移 0.1mm 7 隧底隆起 0.5~1mm (注: F.S.为元器件满量程) 8.6监控量测方法 现场监控量测应根据设计文件的要求进行测点埋设、日常量测和数据处理,及时反馈信息,并根据地质条件的变化和施工异常情况,及时调整监控量测计划。 现场测点读数应读三次,取其算术平均值,并详细记录。 8.6.1洞内、外观察 施工过程中应进行洞内、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一次,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(地质素描),填写工作面状况记录表及围岩级别判定卡。 在观察中发现地质条件恶化,应立即通知施工负责人采取应急措施。 对已施工区段的观察每天至少进行一次,观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架状况。 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。 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。 8.6.2变形监控量测 变形监控量测采用非接触量测方法。 隧道净空变化量测全站仪进行。 测点应埋设在测线两端。 8.6.2.1隧道净空收敛量测 ⑴采用收敛计量测时,测点采用焊接或钻孔预埋。 ⑵采用全站仪量测时,测点应采用膜片式回复反射器作为测点靶标,靶标粘附在预埋件上。 量测方法包括自由设站和固定设站两种。 8.6.2.2拱顶下沉量测 采用精密水准仪和铟钢挂尺或全站仪进行。 在隧道拱顶轴线附近通过焊接或钻孔预埋测点。 测点应与隧道外监控量测基准点进行联测。 8.6.2.3地表沉降监控量测 采用精密水准仪、铟钢尺进行,基准点应设置在地表沉降影响范围之外。 测点采用地表钻孔埋设,测点四周用水泥砂浆固定。 当采用常规水准测量手段出现困难时,可采用全站仪量测。 8.6.2.4测量仪器的选用 当隧道采用全断面或台阶法开挖施工时,隧道净空收敛量测、拱顶下沉量测建议采用全站仪,佩带断面程序,此程序可以清晰将每一个量测断面进行扫描,准确判断出整个断面收敛变形情况。 隧道开挖采用CD或CRD法施工时各种数据采用接触法进行量测。 8.6.3数据采集 拱顶下沉、收敛量测起始读数宜在3~6h内完成,其他量测应在每次开挖后12h内取得起始读数,最迟不得大于24h,且在下一循环开挖前必须完成。 测点应牢固可靠、易于识别,并注意保护,严禁爆破损坏。 隧道浅埋地段地表下沉的量测宜与洞内净空变化和拱顶下沉量测在同一横断面内。 当地表有建筑物时,应在建筑物周围增设地表下沉观测点。 各项量测作业均应持续到变形基本稳定后2~3周后结束。 8.7量测数据处理与应用 9.7.1监控量测资料的分析处理 首先应对监控量测数据进行校核,对监控量测数据必须进行可靠性分析,排除仪器、读数等操作过程中的误差,剔除和识别各种粗大、偶然和系统性误差,避免漏测和错测,切实保证监控量测数据的可靠性和完整性;其次,要对监控量测数据进行整理,包括各种物理量计算、图表制作,如物理量的时间和时间速率曲线和空间分布图的绘制等;最后是数据分析,分析通常采用比较法、作图法和数值计算等,分析各监控量测物理量值大小、变化规律、发展趋势。 在现场的监控量测过程中,应加强数据的准确性,观测后应在现场及时计算、校核,如果有异常现象,必须重新进行观测、校核,直至取得可靠数据。 9.7.2绘制相关图表 每次观测后应立即对数据进行计算、整理,打印相关监控量测报表,根据监控量测数据绘制时间-位移散点图和距离-位移散点图。 在这些图表中应在对应位置标出相应的施工工况,以便分析时间效应和空间效应的影响。 9.7.3回归分析方法 目前,回归分析是量测数据数学处理的主要方法,通过对量测数据回归分析预测最终位移值和各阶段的位移速率。 首先根据监控量测数据绘制时间-位移散点图和距离-位移散点图,然后根据散点图的数据分布状况,选择合适的函数进行回归分析,对最大值(最终值)进行预测,并与控制基准值进行比较,结合施工工况综合分析围岩和支护结构的工作状态。 如果位移曲线正常,说明围岩处于稳定状态,支护系统是有效、可靠的,如果位移出现反常的急骤增长现象(出现了反弯点),表明围岩和支护已呈不稳定状态,应立即采取相应的工程措施。 具体方法如下: ⑴将量测记录及时输入计算机系统,根据记录绘制纵横断面地表下沉曲线和洞内各测点的位移u-时间t的关系曲线,见图4。 ⑵若位移-时间关系曲线如上图中b所示出现反常,表明围岩和支护已呈不稳定状态,加强支护,必要时暂停开挖并进行施工处理。 ⑶当位移-时间关系曲线如上图中a所示趋于平缓时,进行数据处理或回归分析,从而推算最终位移值和掌握位移变化规律。 ⑷各测试项目的位移速率明显收敛,围岩基本稳定后,进行二次衬砌的施作。 图4位移u-时间t的关系曲线图 9.监控量测质量保证措施 ⑴提高对是监控量测的认识。 监控量测是隧道施工管理的重要组成部分,通过监控量测能够及时掌握地表沉陷、围岩和支护结构的工作状态,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),经过对这些信息的分析处理与必要的计算和判断后,可以为下一阶段的施工预测(修正和确定初期支护参数,混凝土衬砌支护时间,调整围岩级别、完善设计方案及参数、优化施工方案)提供信息依据,为完善隧道工程设计与指导施工提供可靠的足够的数据。 同时为类似工程的设计和施工依据。 ⑵成立专门监测小组,具体负责各项监测工作。 量测项目人员要相对固定,保证数据资料的连续性。 ⑶量测仪器专人使用、专业机构保养、专业机构检校。 量测设备、元器件等在使用前均经过检校,合格后方可使用。 ⑷将监测管理及监测实施计划纳入施工生产计划中,作为一个重要的施工工序来抓,并保证监测有确定的时间和空间。 ⑸制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施,并将其纳入工程的施工进度控制计划。 ⑹施工监测紧密结合施工步骤,监控每一施工步骤对周围环境、围岩、支护结构、变形的影响,每次量测完毕后,都要检查仪器、仪表,做好养护、保管工作,及时进行资料整理及信息反馈。 据此优化施工方案。 ⑺积极配合监理、设计单位做好对监测工作的检查、监督和指导,及时向监理、设计单位报告情况和问题,并提供有关切实可靠的数据记录,工程完成后,根据监测资料整理出标段的监测分析总报告纳入竣工资料中。 10.安全要求 洞内布点、量测一定与隧道施工相配合,并注意人身及量测仪器的安全。 量测作业时,量测人员要佩戴安全帽、防尘口罩及其它防护用品。
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