监控量测实施细则.docx
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监控量测实施细则
目录
1编制依据1
2工程概况3
3监控量测流程5
4监控量测项目7
4.1必测项目7
4.2选测项目7
4.3监测频率8
5领导小组及分工8
领导小组:
9
监测小组:
9
6资源配置10
6.1劳动力组织方式10
6.2人员配置10
6.3设备机具配置10
7监控量测技术要求10
7.1监控量测断面及测点布设10
7.2拱顶下沉与净空变形点布设11
7.3监控量测频率及结束标准12
7.3.1监控量测频率12
7.3.2结束标准13
7.4量测点的埋设及标识保护14
7.5监控量测的方法15
7.5.1洞内外观察15
7.5.2地表沉降量测16
7.5.3拱顶下沉及水平相对净空变化量测16
7.6监控量测控制基准18
8监控量测数据的分析处理18
8.1原始数据整理19
8.2量测数据的计算分析19
8.2.1量测数据分析内容19
8.2.2量测数据分析方法19
8.3监控量测信息预测21
9信息反馈及对策21
9.1信息反馈21
9.2工程安全性评价23
9.2.1评价标准23
9.2.2评价流程24
9.3工程对策25
9.4监控量测结果异常情况处理技术措施25
11.1点位安全保护27
11.2监测安全工作27
11.3质量保证28
1编制依据
(1)铁道第三勘察设计院集团有限公司京沈客专辽宁段TJ-7标隧道工程有关的设计文件和相关标准的施工图纸;
(2)铁建设【2010】120号《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》有关要求;
(3)工管办函【2014】92号《铁路隧道监控量测标准化管理实施意见》;
(4)国家及铁道部颁布的:
《铁路隧道监控量测技术规程》(TB10121-2007);
《高速铁路工程测量规范》(TB10601-2009/J962/2009);
《工程测量规范》(GB50026-2007);
《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(TB10108-2002/J159-2002);
等相关的客运专线施工技术规范及指南。
2工程概况
3监控量测目的
为了隧道能够安全正常顺利施工,有效地采取针对性措施,确定并选择有效的施工方案,为动态设计提供理论性指导,特制定隧道监控量测实施细则。
监控量测作为本隧道施工的关键工序,贯穿于整个隧道施工的全过程中,应达到下列目的:
A、确保施工安全及结构的长期稳定性。
B、验证支护结构效果,确定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。
C、确定二次衬砌施做时间。
D、监控工程对周围环境影响。
E、积累量测数据,为信息化设计和施工提供依据。
3监控量测流程
见图3-1:
监控量测流程图
地质超前探测预报
地质超前探测预报
开挖
开挖面岩性的判定
支护状态观察
初期支护
埋入观测元件
初读数
拱顶下沉和净空收敛按设计频率量测
数据整理和回归分析
围岩变形趋于稳定
变形曲线出现反常
二次观测数据整理分析
施作二次衬砌
采取措施
图3-1:
监控量测流程图
⑴施工阶段制定合理而周密的现场量测实施细则,是保证监控量测工作有效开展的关键。
⑵监控量测实施细则根据本隧道环境条件、地质条件、设计要求、施工方法及施工进度安排等编制,确定量测项目、仪器、测点布置、量测频率、数据处理、反馈方法、组织机构及管理体系,在施工的全过程中认真实施。
⑶工区成立专门监控量测实施小组,人员稳定且经过业务培训。
⑷现场监控量测与施工作业易发生干扰,两者必须紧密配合,当时间发生冲突时,妥善协调好施工和监控量测的关系。
⑸该实施细则经监理单位批准后实施,并作为现场作业、检查验收的依据。
4监控量测项目
监控量测分为必测项目和选测项目两类。
必测项目在采用新奥法施工隧道中必须进行,选测项目应根据围岩性质、隧道埋置深度、开挖方式等条件确定是否进行。
4.1必测项目
必测项目是隧道工程应进行的日常监控量测项目,主要包括:
洞内、洞外观察;水平相对净空变化量测;拱顶相对下沉量测;浅埋地段地表下沉量测。
具体监控量测必测项目表4.1。
表4.1监控量测必测项目
序号
监控量测项目
常用测量仪器
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
4.2选测项目
选测项目是满足隧道设计和施工的特殊要求进行的监控量测项目。
选测项目包括围岩压力、钢架内力、喷混凝土内力、二次衬砌内力、初期支护与二次衬砌间接触内力、锚杆轴力、围岩内部位移、隧底隆起、爆破震动、空隙水压力、水量、纵向位移。
其中,选测项目根据设计文件要求的项目进行测设。
4.3监测频率
监控量测频率根据开挖的距离及位移速度确定,由位移速度决定的监控量测频率和由距开挖面的距离决定监控量测频率之中,原则上采用较高的频率值。
出现异常情况或不良地质时,应增大监控量测频率。
表4.3监控量测项目表
序
号
项目名称
方法及工具
布置
量测间隔时间(按距开挖面距离控制)
(0~1)B
(1~2)B
(2~5)B
>5B
1
洞内、外观察
现场观察、数码相机、罗盘仪
洞内观察分为开挖工作面观察和已施工区段观察,洞外观察包括洞口地表情况、地表沉陷、边仰坡稳定、地表水渗透观察
开挖工作面观察应在每次开挖后进行一次,已施工区段观察应每天至少进行一次。
2
拱顶下沉
水准仪、钢挂尺或全站仪
Ⅴ级断面间距5m,Ⅳ级断面间距10m,Ⅲ级断面间距30~50m,Ⅱ级视情况
2次/d
1次/d
1次/2~3d
1次/7d
3
净空变化
收敛计、全站仪
Ⅴ级断面间距5m,Ⅳ级断面间距10m,Ⅲ级断面间距30~50m,Ⅱ级视情况
2次/d
1次/d
1次/2~3d
1次/7d
4
地表沉降
水准仪、铟钢尺或全站仪
隧道埋深H0<开挖跨度B时,纵向间距5~10m,B 2次/d 1次/d 1次/2~3d 1次/7d 5领导小组及分工 为了确保隧道监控量测顺利、有序开展,并使监控量测工作能及时准确指导施工,根据相关要求,成立项目经理部、工区、架子队的组织机构。 在项目经理部成立监控量测领导机构,组长由项目经理担任,副组长由项目总工程师担任,主要负责监控量测方案的编制审定、日常指导、异常情况的处理等事项。 工区监测小组负责监控量测的具体实施,资料整理分析并上报。 每个隧道工作面均要成立一个监控量测作业班,并配备罗盘仪、全站仪、水准仪、数码相机等常规监控量测设备。 小组组成人员不少于3人,各小组组长工作经验丰富、专业技术知识精通。 领导小组: 组长: 副组长: 成员: 监测小组: 一工区组长: 副组长: 成员: 二工区组长: 副组长: 成员: 6资源配置 6.1劳动力组织方式 采用工区组织模式。 6.2人员配置 施工人员应结合本管段确定的施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置。 6.3设备机具配置 主要测量设备配置表 编号 名称 测试精度 主要特点 1 JSS30A型数显收敛仪 0.01mm 可靠、方便、精度高 2 电子水准仪 0.001mm 可靠、方便、稳定 3 50米钢卷尺 1mm 可靠、方便、稳定 7监控量测技术要求 7.1监控量测断面及测点布设 表8.1.1地表下沉量测断面间距表 埋深H与隧道开挖宽度B 测点间距 备注 2B 20~50m H0为隧道埋深 B 10~20m B为隧道开挖宽度 Ho≤B 5~10m 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,隧道中线两侧量测范围不应小于H0+B,地表有控制建筑物时,量测范围应适当加宽。 图8.1.1地表沉降横向测点布置示意图 图8.1.2地表沉降纵向测点布置示意图 7.2拱顶下沉与净空变形点布设 拱顶下沉测点和净空变形测点应布置在同一断面上,监控量测断面与测线按照下表要求布置: 表7.1.2-a拱顶下沉及净空收敛断面间距表 围岩级别 量测断面间距(m) Ⅱ 50 Ⅲ 30 Ⅳ 10 Ⅴ 5 备注: 在围岩突变段落,要根据实际情况在围岩变化部位加密监控量测断面。 表7.1.2-b净空收敛量测测线数 开挖方法 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,两条斜线 分部开挖法 每部分一条水平测线 CRD法上部,左右侧部每分部两条水平测线。 净空变形量测测线的布置如下图: 图Z正洞洞内沉降收敛观测示意图 7.3监控量测频率及结束标准 7.3.1监控量测频率 拱顶下沉量测与水平净空相对变化量测宜用相同的测量频率,应根据变形速度和距开挖工作面距离(表8.2.1)确定,并选择一个较高的量测频率。 如出现异常情况或不良地质时,应加大量测频率。 地表下沉的量测频率应和拱顶下沉及水平相对净空变化的量测频率相同。 地表下沉量测在开挖工作面前方H+h(隧道埋置深度+隧道高度)处开始,直到衬砌结构封闭、下沉基本停止为止。 表7.2.1拱顶下沉及周边收敛量测频率表 变形速度(mm/d) 量测断面距开挖面距离(m) 量测频率 ≥5 (0~1)B 2次/d 1~5 (1~2)B 1次/d 0.5~1 (2~5)B 1次/2d 0.2~0.5 (2~5)B 1次/3d <0.2 >5B 1次/7d 注: 表中B表示隧道开挖宽度 7.3.2结束标准 监控量测结束标准,即围岩稳定性的综合判别,应根据量测结果按下列指标进行: (1)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。 (2)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。 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。 7.4量测点的埋设及标识保护 (1)量测点埋设时间的要求 量测布点要及时,净空收敛、拱顶下沉量测要在每次开挖后12小时取得初读数,最迟不超过24小时,且在下一循环开挖前必须完成。 (2)地表下沉测点布设要求量测点采用φ16mm钢筋,周围采用砼包裹,量测标准高出砼2cm左右,一般在距离开挖面前方H+h处(H为隧道埋深,h为隧道开挖高度)就应对相应测点进行超前监控量测。 (3)测点的埋设方法 根据监控量测方法进行布点,即非接触测量。 1非接触测量 非接触测量是采用全站仪直接测量的方法,布点时间最好隧道喷锚之后,最好在开挖后20小时以内,下一循环开挖前进行点位布设,布点时可以采用风钻钻孔至围岩内,然后采用φ20螺纹钢筋,镶岩深度不小于30cm,露出喷射混凝土表面10cm左右。 埋点前将钢筋一头用5#角钢焊上,如图8.3-1、图8.3-2所示,角钢端露出,背对掌子面,然后用砂浆或锚固剂固定后,将反射膜片贴在钢筋头上,并立即采用全站仪读取原始数据,初次测量完成后用塑料纸或其他物件将其包住以免喷射混凝土时将反射贴片表面损坏。 (4)测点保护及标识 量测点埋设要牢固可靠、易于识别。 在每个测点位置的初期支护表面采用红油漆喷涂红色。 原则上在每个监控量测点处挂设监控量测标牌,标牌采用铁皮质地,白底红字,标牌挂设采用专用固定点,不能挂在测点上。 但考虑可操作性,每个断面挂设一块标牌,标牌统一挂设在每一断面左侧最低测线的测点上。 图8.3-1非接触监控量测布点示意图图8.3-2测量装置大样图 7.5监控量测的方法 项目部在人员、仪器配备齐全及量测计划制定的前提下,严格按照设计及规范要求进行定期的监控量测工作,定期对观测数据分析处理,及时反馈,指导施工。 7.5.1洞内外观察 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。 (1)开挖工作面观察应在每次开挖后进行一次,内容包括节理裂隙发育情况、围岩渗水情况、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做好地质描述。 也可用数码相机对掌子面连续进行拍摄,分析研究围岩的变化趋势,并填写好工作面状态记录以及围岩级别判定卡。 (2)对已施工的地段每天至少观察一次,观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状况,以及施工质量是否符合规定要求。 在观察过程中如果发现地质条件恶化,渗水面积或渗水量增大,初期支护发生异常现象,应立即通知施工负责人采取应急措施,并派专人进行不间断观察。 (3)洞外观察包括洞口地表情况、地表沉陷、边仰坡的稳定、地表水渗透观察等。 7.5.2地表沉降量测 地表沉降监控量测可采用精密水准仪、铟瓦尺进行,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。 结合现场实际,三棱山隧道地表沉降监控量测此两种方法均有采用。 7.5.3拱顶下沉及水平相对净空变化量测 隧道采用全站仪无接触式测量的方法对隧道拱顶下沉及净空变化进行监控量测。 即在外业观测中,采用全站仪任意测站极坐标测量的方法,直接获取各监测点的空间三维坐标。 其具体操作方法如下: (1)进洞观测前与隧道施工架子队取得联系预定观测时间,观测时间尽量选择在拼装钢架或出渣后1小时进行,观测期间应停止干扰观测的施工工序。 (2)观测前仪器设备的常规检校;仪器进入洞内后开箱适应洞内温度20~30分钟。 (3)在中线附近距离监控断面大于20m处架设仪器,修正温度和气象参数;在仪器中新建作业,作业名称以隧道名简写附加观测日期为宜。 (4)隧道初始监测断面或每次新增设断面,应严格精密测量初始值。 (5)每站测量,应对各断面的监测点进行两测回观测(盘左、盘右为一个测回),并将测量成果直接存储于全站仪的内存中,便于后续处理。 (6)采用红外线测距仪器可以利用激光进行指向监控标志,观测时用高强光电筒对监控标志进行照明,以利于仪器精确照准Leica反射膜片的十字中心。 (7)每测站可同时观测数个监控断面,离最远监控断面的距离应根据现场光线等实际情况而定;观测频次可以依据距离和位移速度来确定本次所需观测的断面个数。 (8)如果观测过程中受到施工干扰,则应暂停测量,以观测的监控断面数据按报废处理,待确认无干扰后再进行重测。 (9)当天观测数据应及时录入计算机程序,进行数据处理分析;如果数据出现突变、无效或较大的偶然误差时,外业应及时补测或重测。 (10)观测过程中应详细记录观测时段、开挖方式、洞内作业情况、观测的断面里程、断面监测点个数、点位埋设和破坏等情况。 7.6监控量测控制基准 对于跨度小于12m的隧道根据测点距开挖面的距离,参照表7.6-1、表7.6-2确定。 表7.6-1跨度7m 围岩级别 隧道埋深h 备注 h≤50m 50m<h≤300m 300m<h≤500m 拱脚水平相对净空变化(%) 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 拱顶相对下沉(%) III 0.10~0.30 0.20~0.50 0.40~1.20 IV 0.15~0.50 0.40~1.20 0.80~2.00 V 0.20~0.80 0.60~1.60 1.00~3.00 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修正。 2、拱脚水平相对净空变化是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实测值与隧道宽度之比。 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的系数后采用。 表7.6-2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 注: B为隧道开挖宽度,U。 为极限相对位移值。 对于跨度大于12m的铁路隧道,目前还没有统一的位移控制基准,参照工管办函【2014】92号《铁路隧道监控量测标准化管理实施意见》执行。 8监控量测数据的分析处理 监控量测数据的分析处理包括监测资料的整理、计算和分析。 8.1原始数据整理 量测数据要有原始记录,数据整理、数据分析及结果判定,定期对量测数据进行分析。 监控量测原始记录、数据分析、结果判定等均采用统一表格。 现场监控量测小组每天把监控量测作为一个重要工序来控制,及时写入施工日志,项目部总工每天关注观测资料,分析原因,对于现场量测变化比较大的情况或者进入不良地质地段,项目部根据情况上报上一级部门,并根据现场情况联系京沈铁路客运专线辽宁有限责任公司朝阳指挥部、设计单位、监理单位进行现场核查,确定支护方案 8.2量测数据的计算分析 8.2.1量测数据分析内容 监控量测数据的分析应包括以下主要内容: (1)根据量测值绘制时态曲线,即绘制量测数据的时态变化曲线图和距开挖面关系图,即拱顶下沉、周边水平位移和净空收敛的位移量,绘制时态曲线。 (2)选择回归曲线,预测最终值,并与控制基准进行比较。 (3)对支护及围岩状态、工法、工序进行评价。 (4)及时反馈评价结论,并提出相应工程对策建议。 8.2.2量测数据分析方法 每次观测后应立即对观测数据进行校核,监测结果分析采用散点图(时态曲线)和回归分析法,监控量测数据可采用指数模型、对数模型、双曲线模型、分段函数、经验公式等进行分析(具体详见《高速铁路隧道施工技术指南》铁建设〔2010〕241号第242~244页),并预测最终值(应选取应采用与实测数据散点图最相近的模型进行分析预测)。 依据时态曲线的形态结合围岩稳定性、支护结构的工件状态安全性评价,并提出实施意见指导施工。 如有异常应及时补测。 每次观测后应及时对观测数据进行整理,包括观测数据计算、填表制图、误差处理等。 各项量测数据分析示例见图8-1、8-2所示。 图8-1时间——累计收敛值关系图 图8-2累计沉降值-时间关系图 8.3监控量测信息预测 对实际测得的数据,利用计算机进行,指数、对数、双曲线其中最合适的一种形式进行计算分析,并进行预测。 如上图实测数据在正常预测曲线附近分部时则说明隧道围岩变形正常,当实测数据曲线出现反弯点时,则说明围岩变形出现异常性速率开始变大,需采取加强支护措施。 9信息反馈及对策 监控量测信息反馈程序应贯穿整个施工过程。 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。 9.1信息反馈 监控量测信息反馈程序见图9.1。 (1)实时分析: 每天根据监控量测数据及时进行分析,并将监控量测成果以日报形式上报相关单位,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。 图9.1监测量测信息管理流程图 当监控量测位移管理达到Ⅲ级时,由现场监控量人员将量测原始资料和分析结果通报现场技术主管和现场监理工程师正常施工。 当监控量测位移管理达到Ⅱ级时,由现场监控量测成员将量测原始资料和分析结果通报现场技术主管和总工程师,总工程师组织研究提出具体意见 当监控量测位移管理达到Ⅰ级管理值,由现场监控量测成员及时通知现场技术主管、现场监理工程师暂停施工,并将量测原始资料和分析结果通报项目总工程师、项目经理。 项目经理组织研究提出具体意见,并组织各部门研究相应工程措施,必要时由建设单位、设计单位研究工程措施。 9.2工程安全性评价 9.2.1评价标准 采用变形总量和变形速率对隧道安全进行等级管理。 建立监测位移管理等级标准,管理等级分3级,其等级划分及相应的基准值见表9.2.1。 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。 表9.2.1变形管理等级标准表 测点位移速率≥5mm/d时,由监理工程师组织施工现场分析原因并采取处理措施;当速率连续2天大于10mm/d时,由监理单位组织施工单位进行原因分析和制定措施并上报建设单位批准;当速率大于15mm/d时,由建设单位组织设计、监理和施工单位进行原因分析和制定措施。 变形总量应控制在管理等级范围内,当变形总量未达到控制基准值时,采用变形速率的大小对稳定状态进行判断和控制。 9.2.2评价流程 工程安全性评价流程见图9.2.2。 图10.2.2工程安全性评价流程图 9.3工程对策 隧道施工过程中,根据每天监控量测数据分析结果所采取的工程对策。 9.4监控量测结果异常情况处理技术措施 监控量测信息反馈异常情况处理的技术措施包括: 施工方法变更建议;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。 隧道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,如仍下沉,在墙脚处加设锚杆,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,同时增大观测频率,必要时通过监理同意施作二次衬砌,如需加强衬砌则由设计单位同意。 (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。 10监控量测资料整理 监控量测
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