合福铁路安徽段站前工程某标段隧道监控量测实施方案.docx
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合福铁路安徽段站前工程某标段隧道监控量测实施方案
隧道监控量测实施方案
1编制依据
(1)新建合肥至福州铁路安徽段站前及相关工程HFZQ-4标段隧道相关设计文件、图纸;
(2)《铁路隧道监控量测技术规程》TB10121-2007;
(3)《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》(TZ214-2005);
(4)《铁路隧道工程施工技术指南》(TZ204—2008);
(5)其他标准、规范、参考资料。
2工程概况
新建铁路贵阳枢纽白云至龙里北联络线站前二标段二分部的起讫里程为DK36+330~DK43+757,全长7.427公里,线路位于贵阳市和都匀市龙里县,全长7.427Km。
主要工程项目包括:
路基1565m,隧道(座-延长米)4-5613m。
新建铁路贵阳枢纽白云至龙里北联络线站前二标段二分部隧道工程包括:
(表1-1)
3监控量测的目的
(1)及时掌握、反馈围岩力学动态及稳定程度和支护、衬砌的可靠性等信息,预测可能出现的施工隐患,防患于未然,保障围岩稳定和施工安全;
(2)根据“新奥法”原理,通过围岩量测,确定初期支护和二次衬砌的合理施作时间;
(3)通过对围岩和支护结构的变形、应力量测,了解支护构件的作用与效果,及时修改支护参数,优化施工方案;
(4)积累第一手资料,为施工中调整围岩级别、修改支护系统设计、变更施工方法、今后的设计和施工提供参考依据。
4监控量测项目
根据本标段工程特点、规模及设计要求,监控量测分为必测项目和选测项目两类。
4.1必测项目
(1)隧道洞内、外观察;
(2)隧道周边位移量测,包括:
拱顶下沉、水平净空变化量测;
(3)隧道浅埋段、山间洼地、岩堆、破碎带、偏压洞口的地表下沉量测。
表4-1监控量测必测项目
序号
监测项目
测试方法和仪表
测试精度
备注
1
洞内、外观察
现场观察、地质罗盘
2
衬砌前净空
变化
隧道净空变化测定仪
(收敛计、隧道激光断面仪、全站仪)
0.1mm
全站仪采用非接触观测法
3
拱顶下沉
水准测量的方法,水准仪、钢尺
1mm
一般进行水平收敛量测
4
地表下沉
水准测量的方法,水准仪、塔尺
1mm
浅埋隧道必测(H0≤2b)
5
二次衬砌后
净空变化
隧道净空变化测定仪(收敛计)
0.01mm
注:
H0—隧道埋深;b—隧道最大开挖宽度。
4.2选测项目
根据本标段工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法等实际情况,确定如下选测项目:
围岩与支护结构的接触应力及支护结构的应力状态量测、围岩内部变形量测、围岩压力量测、支护及衬砌应力量测、锚杆内力量测和钢架内力及所承受的荷载量测等。
选测项目根据施工时的具体情况以及设计单位和监理工程师的指示选定。
表4-2监控量测选测项目
序号
监测项目
测试方法和仪表
测试精度
备注
1
地表下沉
水准测量的方法,水准仪、塔尺
1mm
H0>2b时
2
隧底隆起
水准测量的方法,水准仪、塔尺
1mm
3
围岩内部位移
多点位移计
0.1mm
4
围岩压力
压力盒
0.001MPa
5
二次衬砌接触压力
压力盒
0.001MPa
6
钢架受力
钢筋计
0.1MPa
7
喷混凝土受力
混凝土应变计
10με
8
锚杆杆体应力
钢筋计
0.1MPa
9
二次衬砌内应力
混凝土应变计
0.1MPa
10
爆破振动观测
爆破振动记录仪爆破振动记录仪
临近建筑物
11
围岩弹性波速度
弹性波测试仪
注:
H0—隧道埋深;b—隧道最大开挖宽度。
5必测项目量测方法
5.1隧道洞内、外观察
测试方法:
地质观测、地质素描、地质罗盘、数码摄像。
5.1.1洞内观察
5.1.1.1洞内观察分为开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。
5.1.1.2开挖工作面观察在每次开挖后初喷混凝土之前进行一次;当地质情况基本无变化时可每天进行一次;重点观察记录工作面的工程地质与水文情况,并绘制开挖面略图(地质素描),填写开挖工作面地质状态记录表及施工阶段围岩级别判定卡;地质复杂地段积累影像资料;观察中发现围岩条件恶化时,立即采取相应处理措施。
5.1.1.3开挖工作面地质描述图包括内容:
地层、岩石分布、岩层走向、倾角;
固结程度、风化及变质程度、软硬程度;
裂隙方向及频率、填充物及性质;
断层位置及走向、倾角、破碎程度;
涌水位置及涌水量;
塌方位置及形态。
5.1.1.4对初期支护完成区段的观察每天至少进行一次,观察内容包括:
锚杆:
安装位置及方向;灌浆是否饱满;垫板的松紧状态。
喷射混凝土:
厚度及其与围岩密贴情况;裂纹发生位置、种类、宽度及长度;涌水处所及涌水量。
钢架:
架设位置是否正确,不得侵入衬砌断面;背后是否与围岩密贴;背后回填不得用木材及干砌片石,应用喷射混凝土填满。
5.1.2洞外观察
洞外观察重点在洞口段和洞身浅埋段,正常情况下每3天观察一次,特殊情况下如洞口附近施工、雨季时,每天1次。
其观察内容应包括地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗透情况等。
5.2净空变化和拱顶下沉量测
5.2.1量测仪器、测试精度、量测断面、间距测点数量按表5-1进行。
表5-1量测仪器、测试精度、断面间距、测点数量
围岩级别
断面间距(m)
水平净空变化
拱顶下沉
每断面测点数量
量测仪器
测试精度
每断面测点数量
量测仪器
测试
精度
Ⅲ
30~50
1条测线
收敛计
0.1mm
1个测点
水准测量的方法,水准仪、钢尺
1mm
Ⅳ
10~30
1条测线
1个测点
Ⅴ~Ⅵ
5~10
1~2条测线
1~3个测点
注:
洞口及浅埋地段断面间距取小值。
5.2.2水平净空变化测线布置方法:
当采用全断面开挖方式时,可设一条测线;当采用台阶法开挖时,可在拱腰和边墙部位各设一条测线。
5.2.3水平净空变化、拱顶下沉量测必须在每次开挖后3~6h内且在下一循环开挖前读取初读数,最迟不得超过24h。
5.2.4拱顶下沉量测应与水平净空变化量测在同一量测断面内进行。
当地质条件复杂,下沉量或偏压明显时,除量测拱顶下沉外,尚应量测拱腰下沉及基底隆起量。
5.2.5在避免被爆破作业破坏的前提下,测点应尽可能靠近工作面埋设,一般距离为0.5~2m,并且应牢固可靠,易于保护、识别,量测断面用红油漆标识。
拱顶下沉量测后视点必须埋设在稳定岩面上,并和洞、内外水准点建立联系。
以正洞Ⅳ级围岩断面为例,测点布置如图1。
图1正洞Ⅳ级围岩断面测点布置图
5.2.6水平净空变化和拱顶下沉采用相同的量测频率,一般根据位移速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率,如表3-2所示。
表5-2量测频率表
位移速度(mm/d)
量测断面距开挖工作面的距离
量测频率
≥5
<1B
2次/d
1~5
(1~2)B
1次/d
0.5~1
(2~5)B
1次/2~3d
0.2~0.5
(2~5)B
1次/3d
<0.2
>5B
1次/7d
注:
B表示隧道开挖宽度
5.3地表下沉量测
5.3.1地表下沉采用水准仪、塔尺量测。
5.3.2测试精度1mm。
5.3.3地表下沉量测必须在隧道开挖之前进行。
5.3.4浅埋隧道(H0≤2b,H0—隧道埋深,b—隧道最大开挖宽度)断面布置与洞内水平净空变化、拱顶下沉在同一横断面内;当地表有建筑物时,应在建筑物周围增设下沉测点。
5.3.4测点按普通水准点埋设,横断面方向在隧道中心及两侧间距离2~5m施设下沉测点,每断面施设7~11个测点,监测范围在隧道开挖影响范围以内。
(隧道开挖影响范围计算公式:
D=B+2×h×tan(45°-φ/2),D—开挖影响范围;B—隧道开挖宽度;h—隧道开挖高度;φ—围岩内摩擦角);
5.3.5地表下沉量测在开挖面前方,隧道埋置深度与隧道开挖高度之和处开始,直到衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。
5.3.6地表下沉量测频率与拱顶下沉和净空变化的量测频率相同。
6选测项目量测方法
监控量测选测项目及方法见表6-1。
表6-1监控量测选测项目及方法表
项目
名称
监控手段
及工具
测点布置
量测频率
1~15d
16~30d
1~3月
>3月
锚杆
内力
电测锚杆、锚杆测力计、锚杆拉拔计
每10米一个断面,每个断面至少3根锚杆
地表
下沉
水准仪、水准尺
洞口段及浅埋段每50米左右一个断面
开挖面距量测断面前后〈2B时,1~2次/天;开挖面距量测断面前后〈5B时,1次/2天;开挖面距量测断面前后〉5B时,1次/周。
围岩内部变形
多点位移计
每个代表性地段1~3个量测断面,每个断面不少于10个测点
1~2次/天
1次/2天
1~2次/周
1~3次/月
围岩
压力
压力盒
每个代表性地段1~3个量测断面,每个断面不少于20个测点
1~2次/天
1次/2天
1~2次/周
1~3次/月
钢支撑内力
支柱压力计或其他测力计
每个代表性地段1~3个量测断面,每个断面1~3对测点
1-2次/天
1次/2天
1-2次/周
1-3次/月
支护、衬砌内应力
各种混凝土内应力计或应变计
每个代表性地段1~3个量测断面,每个断面不少于20个测点
1~2次/天
1次/2天
1~2次/周
1~3次/月
7量测结束标准
各项量测作业均应持续到变形基本稳定后,在以1次/7d的量测频率测2-3周后结束,对净空收敛和拱顶下沉变形基本稳定时变形速率<0.2mm/d。
对于膨胀性围岩和挤压性围岩,位移长期没有减缓趋势时,应适当延长量测时间,当位移速率<1mm/d时方可结束。
8监控量测资料的整理与反馈
8.1监控量测资料的整理分析
8.1.1完成现场量测和数据采集后,应及时对现场观测所得的资料加以整理,编制成图表和说明,使它成为便于使用的成果;量测资料保存在施工现场,以便于核查。
具体步骤和内容如下:
(1)核查各项原始记录,检查监测值的正确性;
(2)对各种观测值按时间逐点填写观测数值表;
(3)绘制各种变形过程线或变形分布图,如表81。
(4)根据数据整理结果对初期支护的时态曲线应进行回归分析,预测可能出现的最大值和变化速度。
可采用以下函数作为回归函数:
U=A+Bin(t+1)、U=Ae-B/t、U=t/(A+Bt)、U=A(e-Bt0-e-BT)、U=Ain{(T+B)/(t0+B)}
式中U—变形值(mm);A,B—回归系数;t—量测时间(d);t0—测点初读数时距开挖时的时间(d);T—量测时距开挖时的时间(d)。
(5)当曲线出现异常时,应及时分析原因,根据具体情况及时采取加厚喷层、加密或加长锚杆、增加钢架等加固措施。
表8-1量测数据整理明细表
序号
量测项目名称
数据整理内容
1
拱脚水平相对净空变化、拱顶相对下沉
绘制位移(u)~时间(t)的关系曲线
绘制位移(u)~距开挖距离(l)的关系曲线
2
地表下沉
绘制地表下沉位移(u)~时间(t)的关系曲线
绘制位移(u)~距开挖距离(l)的关系曲线
8.2监控分析结果反馈与应用
围岩的稳定性应根据量测结果综合判定:
(1)根据位移值确定,初期支护达到基本稳定的条件:
实测最大位移值或回归预测最大位移值应不大于表8-2所列极限相对位移值的2/3,并按表8-3进行变形管理。
(2)根据位移变化速度确定。
当净空变化速度持续大于5.0mm/d时,围岩处于急剧变形状态,应加强初期支护系统;当隧道净空收敛值的速度明显下降,收敛量已达总收敛量的80%~90%,且净空变化速度小于0.2mm/d时(隧道经验认为水平收敛速度小于0.2mm/d或拱顶位移速度小于0.15mm/d)时,围岩达到基本稳定,此时可进行二次衬砌;在浅埋地段,及膨胀性和挤压性围岩等情况下,应采用其它指标判别。
(3)根据围岩位移时态曲线的形态来判别:
当围岩位移速度不断下降时(du2/d2t<0),围岩趋于稳定状态;
当围岩位移速度保持不变时(du2/d2t=0),围岩不稳定,应加强支护;
当围岩位移速度不断上升时(du2/d2t>0),围岩进入危险状态,必须立即停止掘进,加强支护。
(4)监控量测的分析结果和建议必须第一时间反馈给项目分部总工程师,以便及时指导施工,当量测表明存在塌方、突水突泥等可能时,应及时报项目部总工程师。
表8-2双线隧道初期支护极限相对位移(%)
围岩级别
埋深(m)
≤50
50-300
300-500
拱脚水平相对净空变化值
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
0.06~0.10
0.08~0.40
0.30~0.80
Ⅴ
0.08~0.16
0.14~1.10
0.80~1.40
注:
1、硬岩取下限,软岩取上限;
2、拱脚水平相对净空变化指两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、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值乘以1.2~1.3后采用。
表8-3变形管理等级
管理等级
管理位移(mm)
施工状态
Ⅲ
U 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。 9组织机构 9.1专门成立以总工程师为首的分部隧道施工监控量测领导小组,其组织机构见图9-1。 9.2量测监控领导小组负责规划并统筹安排本分部的监控量测工作;项目经理部工程部负责制订标段监控量测实施计划和相关管理制度,定期和不定期检查指导监控量测工作和反馈落实情况;各架子队施工技术负责人负责具体确定监控量测实施方案及反馈信息的实施;测量班负责具体落实监控量测工作,并对量测数据进行整理分析,及时向分部主管部门和项目经理部工程部反馈量测结果。 组长: 原正峰 副组长: 马宁、田加庄 架子二队测量班 架子三队测量班 架子一队测量班 图9-1监控量测领导小组组织机构 附表1 施工阶段围岩级别判定卡 工程名称 位置 里程 评定 距洞口距离(m) 岩 性 指 标 岩石类型(名称) 黏聚力c=MPa;φ= 极硬岩硬岩中硬岩较软岩软岩极软岩土 单轴抗压极限强度Rc=MPa 点荷载强度Ix=MPa 变形模量E=MPa 泊松比ν= 天然重度γ=kN/m3 其它 岩 体 完 整 状 态 地质构造影响程度 轻微 较重 严重 0.06~0.2 极严重 完整 较完整 较破碎 地质结构面 间距(m) >1.5 0.6~1.5 0.2~0.6 <0.06 延伸性 极差 差 中等 好 极好 粗糙度 明显台阶状 粗糙波纹状 平整光滑有擦痕 平整光滑 张开性(mm) 密闭<0.1 部分张开0.1~0.5 张开0.5~1.0 无充填张开>1.0 黏土充填 破碎 极破碎 风化程度 未风化 风化轻微 风化颇重 风化严重 风化极严重 简要说明 地下水状态 渗水量L/(min·10m) <10干燥或湿润 10~25偶有渗水 25~125经常渗水 干燥或湿润偶有渗水经常渗水 初始应力状态 埋深H=m 地质构造应力状态 其他 围岩级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 备注 记录者 复核者 日期 附表2 拱顶下沉记录表 施工单位: 施工标段: 监理单位: 编号: 工程名称: 点号及桩号: 序号 日期 累计读数 (mm) 位移值 (mm) 累计位移值 (mm) 备注 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 监测: 记录: 复核: 附表3 拱顶下沉与时间(位移)关系曲线图 施工单位: 施工标段: 监理单位: 编号: 工程名称: 点位桩号: 绘图: 复核: 日期: 附表4 周边位移记录表 施工单位: 施工标段: 监理单位: 编号: 工程名称: 点位桩号: 序号 日期 累计天数(d) 位移值(mm) 累计位移值(mm) 备注 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 监测: 记录: 复核: 附表5 隧道监控量测现场施工记录表 施工单位: 施工标段: 监理单位: 编号: 工程名称: 位置里程: 收敛观测 沉降观测 开挖日期 埋设日期 初读日期 开挖日期 埋设日期 初读日期 读数 读数 观测日期 钢尺读数 小表读数 (mm) 大表读数 (0.01mm) 累计 读数 收敛值 (mm) 备注 观测日期 观测值(mm) 下沉值(mm) 备注 收敛值是指每次观测值跟最初读数的差值。 监测: 记录: 复核: 新疆电力建设公司施工管理文件编写内容、 编码格式及文件编号格式 新疆电力建设公司施工技术文件内容编写的编码格式采用九级编码格式。 即: 1 1.1 1.1.1 1.1.1.1 1) A A) a a) …………等。 正文: 宋体、小四号字、固定值23磅、左右缩进0字符、段前段后0行、特殊格式首行缩进2字符; 标题: 标题三+宋体、小四号字、固定值23磅; 页眉: 国网标志、公司名称、项目名称及文件标题;字体: 黑体、五号字; 页脚: 页码居中,字体: 仿宋、五号字。 上述文件包括: 施工组织设计纲要(投标文件)----SJGY---000 施工组织总设计----SGSJ----001 安全环境目标指标管理方案----AHFA---005 质量检验计划----ZJJH---007 专业施工设计----ZYSJ---050 作业指导书----ZDS---100 施工方案(措施)----SGFA---200 技术、安全交底----AJJD---300 专业分为: 锅炉----GL汽机----QJ电气----DQ热控----RK 建筑----JZ金属----JS焊接、热处理----HJ 调试----TS起重运输----QZYS输变电----SBD 安全、环境----AH压力管道----YLGD市政----SZ 保温油漆----BWYQ其他----QT…………等等; 施工技术文件编号格式为: 公司名称/项目名称-文件名称-文件编号-编写年份-发放编号 例如: XDJ/MDXM-SGSJ-001-2006-01; XDJ/MDXM-GLZYSJ-050-2006-01;……等等。 说明: 按照管理制度规定,由项目经理部/专业公司负责组织编写,报公司工程管理部审核,公司总工程师批准,下发后执行,并由项目经理部/专业公司按照实际情况进行动态调整。 原则性调整需报公司重新审批。 附施工组织总设计封面及编写内容: 分为三个文件包: 第一部分: 《施工组织总设计》编制说明 第二部分: 文字部分 第三部分: 图纸部分 XXXX工程 文件编号: XDJ/XXXX-SGSJ-001-2006-01 文件类型: 技术文件 文件名称: XXXX工程施工组织总设计 编写: 新疆电力建设公司XXXX项目经理部/专业公司 审核: 审核意见: 审核日期: 年月日 批准: 批准日期: 年月日 版次: 2006/A0 第一部分: 《施工组织总设计》编制说明 第二部分: 文字部分 1编制依据 2工程概况及特点 2.1工程总体规划 2.2厂址地理位置及周边环境 2.3交通运输条件 2.4水文地质气象资料 2.5取水 2.6出线 2.7燃料与运输 2.8灰场 2.9主要设备简介 2.10系统设计简介 2.11现场施工条件和要求 2.12工程特点和施工难点分析 3工程合同 3.1工程规模 3.2合同概况及要点 3.3合同范围主要工程量 4施工组织机构和人员配备 4.1施工组织机构及设置原则 4.2主要管理部门职能及人员职责 4.3劳动力计划 5施工综合进度 5.1编制依据及说明 5.2里程碑工期计划及施工网络 5.2
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