六郎隧道进口隧道监控量测实施细则.docx
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六郎隧道进口隧道监控量测实施细则
六郎隧道进口工程监控量测实施细则
一.总则
1、为加强铁路隧道施工安全质量管理,充分发挥监控量测在隧道安全质量管理中的作用,规范铁路隧道施工监控量测工作,根据《铁路隧道监控量测技术规程》、《铁路隧道工程施工安全技术规程》、《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》(铁建设〔2010〕120号)、云桂公司云铁工2010【161】号文的要求,制定本细则。
2、监控量测是隧道施工过程中,对围岩支护体系的稳定状态进行监测,为初期支护参数的调整和二次衬砌施作的时机提出依据,是确保施工安全和结构安全可靠、指导施工过程和施工安全监控的重要手段,是铁路隧道设计文件的重要组成部分,也是铁路隧道施工作业中关键的重要作业环节,监控量测须纳入工序管理。
二.管理机构和职责
1、分部管理机构与职责
中铁十七局集团云桂铁路云南段项目经理部二分部(以下简称分部)成立隧道监控量测管理领导小组。
组长:
敖开全
副组长:
苏彦喜田克强
组员:
王龙飞夏斯伟方勇杨加勇马威杨磊
分部领导小组职责:
全权负责本部所有工点的监控量测工作,负责制定方案的实施、负责监控量测资料的收集、对围岩变化地段进行分析、督促各工点监控量测工作、对重大围岩变化问题及时向上一级反映、定期对各工点监控量测实施人员进行培训、负责制定相关应急预案。
2、隧道一队管理机构与职责
中铁十七局集团云桂铁路云南段项目经理部二分部隧道一队(以下简称队)成立隧道监控量测管理领导小组。
组长:
鲁映江
副组长:
蒙鼎李榜宁
组员:
徐旭龙吴廷威余林果马腾飞李加武赵齐东
队领导小组职责:
组长职责:
全面负责队监控量测工作,对产生的围岩变化问题直接向分部领导小组组长汇报。
副组长职责:
负责监控量测的技术管理工作、负责地质资料的收集整理、负责监控量测工作的现场组织实施、对产生的围岩变化问题及时向队组长汇报。
组员职责:
负责现场围岩量测布点工作、负责围岩量测的周边收敛及拱顶下沉得数据分析、负责原始数据的记录、负责量测数据的回归分析、对产生的地质问题及时向上一级反映。
三.监控量测管理
1、监控量测在实施前,应提前通知监理单位现场实施监理,监控量测实施过程详细记录在施工日志和监理日志上。
2、现场量测小组应在规定的时间内完成数据采集和分析,根据分析结果,对工程安全性提出评价意见,评价应根据位移管理等级分三级进行,并按规定采取相应的工程对策,并报分部工程管理部。
监控量测所有原始资料和分析判释结论须随施工日志放置在隧道口备查。
当监控量测位移管理达到Ⅲ级时,可以正常施工。
当监控量测位移管理达到Ⅱ级时,现场技术主管将量测原始资料和分析结果于1小时内通报分部领导小组及工程管理部。
当监控量测位移管理达到Ⅰ级管理值以及拱顶下沉、水平收敛达5mm/d或位移累计达100mm时,现场技术主管通知暂停施工,并将量测原始资料和分析结果于半小时内上报分部领导小组及分部总工程师。
(监控量测位移管理等级划分按《铁路隧道监控量测技术规程》第四章执行)
3、现场量测组组长应每天收集各隧道监控量测的成果分析资料,对分析意见进行确认,并及时按程序进行上报,相关资料签认后建帐管理备查。
4、现场监控量测组建立管理台帐和周报分析制度,总结监控量测数据的变化规率,对施工安全进行评价,逐级上报阶段分析报告。
周报由现场量测组按要求编制,并报分部工程管理部。
周报于每周日16:
00前报分部工程管理部。
周报内容主要包括:
监控量测工作开展情况,监控量测工作小结和分析,下一步工作计划。
5、监控量测点的布设要求如下:
预埋测点由钢筋加工而成,采用冲击电锤或风钻钻孔,埋入钢筋采用直径不小于20mm的螺纹钢,前端外露钢筋与埋入钢筋焊接,直径不小于6mm,加工成三角形钩。
测点用快凝水泥或锚固剂与围岩锚固稳定,埋入围岩深度不小于20cm,若围岩破碎松软,应适当增加测点埋入深度。
四.隧道监控量测目的
1、确保施工安全及结构的长期稳定性,监视围岩和围岩应力分布状态,掌握围岩和围岩应力分布状态和围岩、隧道支护变形发展趋势;
2、验证支护结构效果,确认支护参数和施工方法的准确性或为调整支护参数和施工方法提供依据;
3、确定二次衬砌施作的最佳时间;
4、监控工程对周围环境的影响;
5、积累量测数据,为信息化设计与施工提供依据。
五.隧道监控量测项目确定和隧道监控量测设备
1、隧道监控量测项目的确定原则:
根据隧道施工图,隧道施工技术指南及合同要求工作内容,依据监控量测简单、结果可靠、成本低、监测元件能尽量靠近工作面,便于被施工采用为原则。
同时应考虑监控量测费用的经济性,并注意与施工的进程相适应。
2、隧道监控量测项目:
必测项目是隧道工程应进行的日常监控量测项目。
具体监控量项目见下表1。
表1必测项目
序号
监控量测项目
常用量测仪器
备注
1
洞内、外观察
现场观察、数码相机、罗盘仪
2
拱顶下沉
水准仪、钢挂尺或全站仪
3
净空变化
收敛计、全站仪
4
地表沉降
水准仪、铟钢尺或全站仪
隧道浅埋段
选测项目是为满足隧道设计与施工的特殊要求监控量测项目。
具体监控量项目见下表2。
表2监控量测选测项目
序号
监控量测项目
常用量测项目
1
围岩压力
压力盒
2
钢架内力
钢筋计、应变计
3
喷混凝土内力
混凝土应变计
4
二次衬砌内力
混凝土应变计、钢筋计
5
初期支护与二次衬砌间接触压力
压力盒
6
锚杆轴力
钢筋计
7
围岩内部位移
多点位移计
8
隧底隆起
水准仪、铟钢尺或全站仪
9
爆破振动
振动传感器、记录仪
10
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
3、监控量测配备的设备:
地质罗盘、精密水准仪、铟钢尺、塔尺、钢卷尺(测地表下沉和隧道拱顶下沉)、BJSD-3B型隧道限界检测仪(带收敛仪功能)、ZW20型收敛仪。
六.隧道必测和选测监控量测项目的实施
(一)监控量测断面及测点布置原则
1、浅埋隧道地表沉降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断面里程。
一般条件下,地表沉降测点纵向间距应按下表3布置。
表3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。 地表沉降测点横向间距2~5m。 在隧道中线点适当加密,隧道 中线两侧量测范围不应小于H0+B,布设要求: 测点必须选择在通视良好,不易被破坏的地方。 测点采用地表钻孔埋设,测点四周 用水泥砂浆固定。 测点宜布置在隧道轴线及其两侧,每个断面布置5~11个点.。 其测点布置如下图1所示。 2、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4布置。 图1地表沉降横向测点布设图 表4必测项目监控量测断面间距 围岩级别 断面间距(m) Ⅴ~Ⅵ 5 Ⅳ 10 Ⅲ 30~50 注: Ⅱ级围岩是具体情况确定间距。 3、净空变化量测测线数,参照下表5和图2布置。 表5净空变化量测测线数表 一般地段 特殊地段 全断面法 一条水平测线 - 台阶法 每台阶一条水平测线 每台阶一条水平测线,两条斜测线 分部开挖法 每分部一条水平测线 CD或CRD法上部、双侧壁导坑法左右侧部, 每分部一条水平测线 图2测线数布设图 (二)监控量测频率 1、必测项目的监控量测频率应根据测点距离开挖面的距离及位移速度分别按下表6、7确定。 表6按开挖距离确定的监控量测频率 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 注: B为隧道开挖宽度。 表7按位移速度确定的监控量测频率 位移速度(mm/d) 监控量测频率 ≥5 2次/d 1~5 1次/d 0.5~1 1次/2~3d 0.2~0.5 1次/3d <0.2 1次/7d 2、选测项目监控量测频率根据设计和施工要求及必测项目反馈信息的结果确定。 (三)监控量测控制基准 1、容许位移量 保证隧道不产生有害松动和保证地表不产生有害下沉的条件下,自隧道开挖起到变形稳定为止,在起拱线位置的隧道壁面间水平总量的最大容许值,或拱顶的最大容许下沉量,在隧道开挖过程中若位移总量超过该值,或预计最终位移将超过该值,意味着围岩不稳定,支护必须加强。 初期支护水平极限相对变化值见下表8. 表8双线隧道初期支护水平极限相对变化值 围岩级别 隧道埋深h(m) h《50 50 300 拱脚水平相对净空变化(﹪) Ⅱ - 0.01~0.03 0.01~0.08 Ⅲ 0.03~0.1 0.08~0.4 0.3~0.6 Ⅳ 0..1~0..3 0.2~0.8 0.7~1.2 Ⅴ 0.2~0.5 0.4~2.00 1.8~3.0 拱顶相对下沉(﹪) Ⅱ - 0.03~0.06 0.05~0.12 Ⅲ 0.03~0.06 0.04~0.15 0.12~0.30 Ⅳ 0.06~0.1 0.08~0.4 0.3~0.8 Ⅴ 0.08~0.16 0.14~1.10 0.8~1.4 注: 1本表适用于复合式衬砌的初期支护,硬质岩隧道取表中较小值,软质围岩隧道取表中最大值。 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。 ⑶初期支护墙腰水平相对净空变化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9确定。 表9位移控制基准 类别 距开挖面1B(U1B) 距开挖面1B(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,U0为极限相对位移值。 3、容许位移速率 在保证围岩不产生有害松动的条件下,隧道壁面间水平位移速度的最大容许值。 一般规定,在开挖面通过测试断面前后的一两天内容许出现位移加速,其他时间内都应减速,达到一定程度后才能修建二次支护结构。 4、根据位移--时间曲线判断围岩稳定性 由于岩体的流变特性,岩体破坏前的变化曲线可分成三个区段。 ①基本稳定区,主要标志是变形速率不断下降,即变形加速度小于0。 说明围岩是稳定的。 ②过渡区,变形加速度长时间保持不变,即变形加速度等于0。 说明围岩开始破坏,此时需及时加强支护系统。 ③破坏区,变形速率渐增,即变形加速度大于0。 说明已经进入危险状态,必须立即停工,进行加固。 要注意与隧道开挖情况相区分。 5、根据位移控制标准,按下表10分为三个管理级别 表10位移管理等级 管理等级 变形值 施工状态 Ⅲ U 可正常施工 Ⅱ (U0/3)≤U0≤(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 (四)监控量测的方法 1、围岩地质和隧道支护描述 施工过程中应进行洞内、外观察。 洞内观察分开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。 隧道开挖后及时进行地质素描及数码成像,必要时进行物理力学实验。 填写开挖工作面地质状况记录表,并与勘察资料进行对比。 主要描述隧道内部围岩岩性、岩层结构面产状、裂隙地下水发育和分布情况。 初期支护完成后进行喷层表面裂缝及其发展、渗水、变形观察和记录。 观察隧道支护情况和效果,并填写各种观测记录;在每次爆破后进行量测。 2、地表沉降量测 该量测主要针对隧道洞口和隧道浅埋地段,通过量测可判断周围地层的稳定性,反映隧道开挖过程中围岩介质变形的全过程。 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。 3、隧道拱顶下沉量测 拱顶监测作用是判断围岩稳定性及进行位移反分析,为二次衬砌的施设提供依据,并可推算出各点位移绝对量。 采用精密水准仪和铟钢挂尺或全站仪进行。 4、隧道周边收敛量测 隧道周边收敛量测是监控围岩的稳定性,保证施工安全并为二次衬砌的构造、施作时间等提供依据,进行位移反分析为设计参数、优化支护结构和施工工艺提供依据。 采用收敛仪或图3全站仪无接触测量。 七.监控量测的补充说明 1、从围岩稳定监控出发,应着重监控量测围岩质量差及局部不稳定块体;从反馈设计、评价支护参数合理性出发,应在代表性的地段设置监控量测断面,在特殊的工程部位(如洞口和分叉处)也应设监控量测断面。 监控量测点的安装埋设应尽可能地靠近隧道掌子面,最好不超过2m,以便尽可能完整地获得围岩开挖后初期力学形态的变化和变形情况。 2、隧道周边收敛、拱顶下沉、地表下沉应尽量布置在同一断面上,以使监控量测结果互相对照,相互检验。 对于监控量测断面间距应视隧道长度、地质条件变化而定,在施工初期和洞口及浅埋段要适当缩小监控量测间距,如遇突发事件则加强量测。 3、施工中及时将现场量测数据填入记录表中,并绘制位移----时间曲线,曲线的时间坐标轴下注明施工工序以及开挖工作面距量测断面距离。 4、当位移----时间曲线趋于平缓时,应进行数据处理或回归分析,以推算最终位移和掌握位移变化规律。 5、当位移----时间曲线出现反弯点、实测相对位移值或用回归分析推算的总相对位移值超出允许相对位移值时,表明围岩和支护已呈不稳定状态,应立即上报监理、设计和业主,并密切监视围岩动态,加强支护,必要时暂停开挖,确保已开挖段的安全。 八.监控量测数据的分析处理 因现场监控量测原始数据具有一定离散性,所以必须对其进行误差分析、回归分析和归纳整理等。 监控量测数据处理的目的是验证、反馈和预报。 即: ①确定监控量测结果的可靠性。 ②了解围岩稳定性特征,以便提供反馈,合理地设计支护系统。 ③对围岩和支护系统的发展提供预测预报。 围岩真实变形U=Um+U1+U2------Um—变形量测值、U总变形量。 回归分析时态曲线为U=∫(T),T>0。 U1=∫(0),可用曲线拟合外延法估算。 U2=λ0μ,λ0=0.265~0.330,U=(U+∣∫(0)∣)/(1-λ0)。 隧道监控量测量测数据回归分析拟采用以下函数: 对数函数U=A+B㏑(t+1) 指数函数U=Ae-B/t 双曲线函数U=t/(A+Bt) 九.监控量测信息反馈及工程对策 1、监控量测信息反馈应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与建议。 2、监控量测信息反馈按下图4规定的程序进行。 3、施工过程中应进行监控量测数据的实时分析和阶段分析。 ①实时分析: 每天根据监控量测数据数据及时分析,发现安全隐患应分析原因并提交异常报告; ②阶段分析: 按周、月进行阶段分析,总结监控量测数据的变化规律,对施工情况进行评价,提交阶段分析报告,指导后续施工。 4、工程安全性评价按位移管理等级分三级进行,并采用相应的对策。 5、根据工程安全性评价的结果,需要变更设计时,应根据工程变更管理办法及时进行设计变更。 流程见下图5。 隧道设计 ↓ 监控量测实施细则 现场调查与资料调研 ↓ 隧道施工 ↓ 监控量测 经验类比 是 ↓ 环境及工程安全性评估 判定基准 理论分析 否 ↓ 调整设计参数,提出变更设计建议 特殊要求 ↓ 报监理、业主、设计单位 ↓ 变更设计 图4监控量测信息反馈程序框图 表11工程安全性评价分级及相应应对措施 管理等级 应对措施 Ⅲ 正常施工 Ⅱ 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 Ⅰ 暂停施工,采取相应工程对策 十.二次衬砌施作时间 二次衬砌原则上应在围岩和初期支护基本稳定,并满足下列条件后立即施作: 1、各测试项目的位移速率明显收敛,围岩基本稳定; 2、已产生的各项位移量已达预计总位移量的80%-90%; 3、周边位移速率小于0.2mm/d,或拱顶下沉速率小于0.15mm/d; 4、初期支护表面无再发展的明显裂缝。 监控量测结果 否 位移(应力)是否超过Ⅲ级管理 继续施工 不安全安全 安全 是 否 位移(应力)是否超过Ⅱ级管理 综合评价设计施工措施,加强监控量测 工程对策 是 位移(应力)是否超过Ⅰ级管理 暂停施工 图5工程安全性评价流程 十一.监控量测安全措施 1、现场量测与施工作业易发生干扰,二者必须紧密配合,相互支持,创造条件,提供方便,防止抢进度忽视量测而危及施工安全; 2、高空作业,要有机械和牢固的支架配合,防止高空坠落伤人,施工队长和专职安全员相互配合,放出安全警戒线。 十二.隧道施工监控量测管理 (一)隧道施工监控量测组织 1、项目经理部二分部组织成立专门监测小组负责六郎隧道的监控量测。 具体人员如下: 组长: 敖开全 副组长: 苏彦喜田克强 组员: 王龙飞夏斯伟方勇杨加勇马威杨磊 2、监测小组目标: 掌握围岩工作应力状态和围岩、支护变形发展趋势,调整支护参数,力求获得最适宜支护结构,保证工程顺利进行。 3、监测小组职责: 按施工计划方案实施,收集整理测点布置图、量测记录汇总表、数据处理和信息反馈等各种图表,编写监控量测阶段报告,在紧急情况下编写紧急报告,并将各种资料分类归档保存,作为竣工文件不可缺少的组成部分。 4、专职现场量测技术人员的职责 ⑴负责量测计划安排; ⑵负责量测资料的整理; ⑶及时向施工技术负责人汇报隧道洞内围岩稳定状态,并定期提出围岩稳定性和支护可靠性的书面报告; ⑷当量测结果出现危险信息时,应立即向施工技术负责人报告,并积极协助施工技术负责人进行紧急处理。 5、量测工条件和职责要求 ⑴现场量测工都具有技校或以上的文化水平和一定现场实践经验; ⑵对量测工作应认真负责,并有吃苦耐劳、谦虚好学和有敬业思想的良好素质; ⑶在技术人员的指导下,负责测点的埋设和日常的量测工作,并做好量测记录; 3责量测元件的准备、工地零星加工和量测仪表的保养工作。 (二)施工监控量测管理流程 1、隧道施工监控量测结果,应尽快地反馈到施工和设计中去应用。 2、隧道施工现场测试工作注意事项 ⑴确保量测仪表具有良好使用状态 施工监测采用的机械式仪器和电子仪表,必须确保有良好的使用状态。 ⑵现场测试前检查工作 现场测试前应做到如下要求: ①检查仪表准备数量、质量,设备是否完好,如发现问题应及时修理、更换或补充; ②检查测点是否松动或人为损坏,确认测点状态良好时方可进行测试工作。 ⑶测试工作过程中的基本要求 ①按各项目量测的操作规程安装好仪器、仪表,每测点一般测读三次,三次读数相差不大时,可取算术平均值作为观测值;若读数相差过大时,应检查仪器、仪表安装是否正确,测点是否松动,当确定无误时再进行测试; ②每次测试时都要做好记录,并记录环境温度、掘进里程以及施工情况等,并保持原始记录的准确性。 ③在现场进行粗略计算,若发现围岩与支护变形较大时,应及时通知现场施工负责人。 ⑷测试收尾工作 现场测试完毕后应做好以下工作: ①检查仪器、仪表,做好保养、保管工作。 ②及时进行资料整理。 3、量测资料整理 ①首先对现场量测资料应认真检查、审核和计算,每次量测结束后,应在二小时内进行资料整理工作; ②及时将量测资料填入有关图表,以便了解量测数据的变化规律,便于各量测断面和相同与不相同量测手段之间的对比、验证。 目录 一.总则1 二.管理机构和职责1 三.监控量测管理2 四.隧道监控量测目的4 五.隧道监控量测项目确定和隧道监控量测设备5 六.隧道必测和选测监控量测项目的实施6 七.监控量测的补充说明12 八.监控量测数据的分析处理13 九.监控量测信息反馈及工程对策14 十.二次衬砌施作时间15 十一.监控量测安全措施16 十二.隧道施工监控量测管理16
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