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1、阳安铁路增建二线YAZQ-3标段隧道工程编号:ZYZDS-SD009隧道监控量测施工作业指导书 单位:中铁一局集团阳安二线工程指挥部 编制: 审核: 批准: 2015年4月5日发布 2015年4月5日实施一、概述1、总则1)在隧道施工过程中,使用专用的仪器、设备,对围岩和支护结构的受力、变形进行观测,并对其稳定性、安全性进行评价,统称为监控量测。2)在设计阶段应有设计单位对监控量测目的、监控量测项目以及测点的布置等进行设计;在施工阶段作为施工组织设计的一个重要组成部分,纳入施工工序管理。3)制定合理而周密的现场量测细则,是保证监控量测工作有效开展的关键。4)监控量测实施细则应根据隧道环境条件、
2、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,并在施工的全过程中认真实施。5)各分部应成立监控量测小组,人员要稳定且经过业务培训,可以直属分工程部管理,也可以成立专职部门,分部技术主管为第一管理责任人。6)监控量测仪器、设备购置由各分部申请 ,指挥部按程序统一采购招标。7)现场监控量测与施工作业易发生干扰,两者必须紧密配合,妥善协调好施工和监控量测的关系。8)凡是设计文件设计的监控量测项目都必须进行量测。9)按照“铁路隧道监控量测技术规程(TB10121-2007)”及关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设
3、计施工有关技术规定的通知(铁建设【2010】120号)的有关要求进行监控量测。10)为了规范隧道监控量测工作,特制定本实施细则,适用于阳安铁路增建二线三标隧道监控量测管理。 2、设计要求阳安铁路增建二线三标隧道共计3座,全长4.781km。本标段隧道存在断层破碎带、突泥涌水、膨胀围岩等不良地质。为了隧道安全正常顺利施工,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,监控量测作为隧道施工的关键工序,贯穿于整个隧道施工的全过程中。在每座隧道的设计说明中都要求全隧施工期间应展开监控量测,将监控量测作为关键工序列入现场组织。 3、项目隧道概况主要
4、工程数量序号 隧道名称进口里程出口里程长度(m)不良地质、特殊岩土1新三元沟隧道DyK64+482DyK66+8092372 石灰岩局部段裂隙,溶蚀较发育2排叉沟隧道DyK66+860DyK68+1601300 石灰岩局部段裂隙,溶蚀较发育3马黄沟隧道DyK68+197DyK69+3511154 石灰岩局部段裂隙,溶蚀较发育二、监控量测的目的监控量测是隧道在施工过程中,对围岩支护体系的稳定状态进行监测,为初期支护和二次衬砌设计参数的调整提供依据,是确保施工及结构运营安全、指导施工程序、便利施工管理的重要手段。1、监视围岩应力和变形情况,掌握围岩的支护动态,了解支护构件的作用及效果,验证支护衬砌
5、的设计参数,保证支护结构稳定。2、提供判断围岩和初期支护基本稳定的依据,确定二次衬砌的施作时间。3、通过对量测数据的分析处理,掌握地层稳定性变化规律,预见事故和险情,将监控量测结果反馈于设计及施工中,作为调整和修正支护设计及施工方法的依据,提供和支护衬砌最终稳定的信息。4、了解隧道施工对周围建筑物的影响。5、确保隧道工程安全与经济。6、积累量测数据及资料,为今后同类隧道设计与施工提供工程类比依据。三、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。1、必测项目包括:洞内、洞外观察;水平相对净空变化
6、量测;拱顶相对下沉量测;浅埋地段地表下沉量测。2、选测项目包括:围岩内部变形量测;锚杆轴力量测;围岩压力量测;支护、衬砌应力量测;钢架内力及所承受的荷载量测;围岩弹性波动速度测试。 根据阳安铁路增建二线三标段工程特点结合我单位隧道变形量测工作实施的情况、技术人员的配备,选择只实施隧道监控量测中必测项目。具体见下表。 隧道现场监控量测项目及量测方法 序号项目名称方法及工具布置量测间隔时间115天16天1月1月3月大于3个月1地质和支护状况观察岩性、结构面产状及支护裂缝观察或描述,地质罗盘等开挖后及初期支护后进行每次爆破后进行2周边位移各种类型收敛计(断面仪、收敛仪)每1050m一个断面,每断面2
7、3观测点12次/天1次/2天12次/周13次/月3拱顶下沉精密水平仪、水准尺、钢尺或测杆、全站仪每1050m一个断面12次/天1次/2天12次/周13次/月4地表下沉精密水平仪、水准尺每550m一个断面,每断面至少7个测点,每隧道至少2个断面。中线每520m一个测点开面距量测断面前后2B时,12次/天;开挖面距量测断面前后5B时,1次/2开;开挖面距量测断面前后5B时,1次/周四、监控量测人员机构及仪器的配置1、人员配置鉴于管段内隧道施工的特殊性,指挥部成立专门的监控量测督察组,由指挥部总工程师任组长,工程部长、安质部长及隧道工程师任组员,定期对隧道监控量测工作进行检查监督,落实施工过程中本道
8、工序的运行情况并给予指导。各分部应组建变形量测小组,必须配备一名专业工程师负责监控量测工作,实施整个施工过程中的量测工作及数据分析。各分部量测领导小组以主管工程师为组长,测量工程师及专业隧道工程师任组员,并抽调对隧道监控量测有丰富经验的人员组成量测小组。针对具体工点制定量测计划及量测具体实施工艺及步骤。(2)分部主管工程师负责现场监控量测的实施管理,并定期组织召开相关会议,负责指导、监督、检查现场监控量测工作进行情况,测量小组负责组织监控量测工作的现场实施和数据处理。2、仪器配置根据项目特点,隧道监控量测仪器设备,由各分部根据实施性量测计划,经监控量测小组评审提出“隧道监控量测仪器设备配置申请
9、”,经指挥部总工程师审核批准,由指挥部物设部按采购程序进行统一招标采购,划归各分经理部隧道量测使用。在使用前,由指挥部统一组织集中培训。所有量测仪器使用前必须经过具有相关资质的单位标定,量测仪器必须有专人保管使用。监控量测仪器设备配置见“附件5”五、监控量测方法与原则1、监控量测断面及测点布置原则浅埋段地表沉降观测浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布设。地表沉降观测点和隧道内测量内测点在同一断面里程。一般情况下,地表沉降观测点纵向间距应按下表要求布置。 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2Bh2050mH为隧道埋深B为隧道开挖宽度Bh2B1020mHB510m地表沉降测点
10、横向间距为25m。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h+B,地表有控制建筑物时,量测范围应适当加宽。地表下沉的测点布置图 拱顶下沉与净空变形量测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:拱顶下沉及水平收断面间距表围岩级别量测断面间距(m)30501030510净空收敛量测测线数 开挖方法 地段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,两条斜线净空变形量测测线的布置如下图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,根据变形速度和距开挖工作面距离从下表选择一个较高的量测频率
11、。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,下沉基本停止为止。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(01)B2次/天15(12)B1次/天0.51(12)B1次/23天0.20.5(25)B1次/3天0.25B1次/周注:表中B表示隧道开挖宽度量测点的埋设与保护A、量测点埋设时间的要求.量测布点要及时,净空收敛、拱顶下沉量测要在初喷混凝土后或在每次开挖后12小时内(最迟不超过24小时)取得初读数,且在下一循环开挖前必须完成。.已衬砌地段要
12、在衬砌脱模后24小时内进行设点,并进行初始读数。B、测点的构造加工要求根据收敛挂钩的要求,水平收敛量测点采用8mm的光圆钢筋加工成右图形状。拱顶下沉量测点采用反光贴片制作。 C、地表下沉测点布设要求量测点采用16mm钢筋,周围采用砼包裹,量测标准高出砼2cm左右,地表下沉测点布设应超前于暗洞施工掌子面距离1020m,并加强监测。D、测点的标示与保护 .初期支护测点:测点不得焊接在格栅钢架上,一定要埋设在土体或围岩内或焊接在锚杆上。埋设要牢固可靠、易于识别,用量测里程牌标明里程和测点的编号。.衬砌测点:采用反光材料在混凝土上做出统一标识,并注明里程;施工中注意保护,防止爆破和其他情况的破坏,量测
13、点上不得悬挂其他任何物品。2、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。(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。.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、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,填写好工作面状态记录以及围岩级别判定卡。.对已施工地段的观察每天至少一次,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
14、质条件恶化,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。.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。(2)拱顶下沉及水平相对净空变化量测.拱顶下沉及水平相对净空变化量测应在同一断面进行,并采取相同的量测频率。如位移出现异常情况,应加大量测频率。.净空变形量应在每次开挖后尽早进行、初读数应在开挖后12h内读取,最迟不超过24h,而且在下一循环开挖前,必须完成初读数。.量测点应选择牢固可靠,易于识别并妥为保护。拱顶量测后视点必须埋设在稳定的岩面上,并和洞内水准点建立联系。(3)仰拱沉降观测铺设无砟轨道的隧道需进行仰拱沉降观测,隧道变形测量
15、应在隧道主体工程完工后进行,变形观测期一般不应少于3个月。观测数据不足或工后沉降评估不能满足设计要求时,应适当延长观测期。观测断面的布设应符合下列规定a、隧道洞门结构范围内布设一个观测断面。b、隧道内围岩变化处布设一个观测断面。c、隧道内一般地段观测断面的布设根据地质围岩级别确定,级围岩段原则上不设变形观测点,必要时每800m设一处变形观测断面,级围岩每400m、级围岩每300m、级围岩每200m布设一个观测断面,地应力较大、断层破碎带等不良和复杂地质区段应适当加密布设。d、隧道洞口、明暗分界处和变形缝处均应进行沉降观测。e、每个观测断面在距离两侧水沟电缆槽盖板面以上10cm侧壁上埋设一对沉降
16、观测点。隧道沉降观测点按三等垂直位移精度要求施测,读数取位至0.1mm。隧道基础沉降观测的频次不低于下表的规定,沉降稳定后可不再进行观测。隧道基础沉降观测频次观测阶段观测频次观测期限观测周期隧道工程完成后3个月1次/周无砟轨道铺设后3个月0-1个月1次/周1-3个月1次/2周隧道基础的沉降预测与评估方法采用路基沉降预测的曲线回归法,且应满足一下要求:a、根据隧道完成或回填土后不少于3个月的实际观测数据作多种曲线的回归分析,确定沉降变形的趋势,曲线回归的相关系数不应低于0.92。b、沉降预测的可靠性应经过验证,间隔不少于3个月的两次预测最终沉降的差值不应大于8mm。c、隧道完成或回填土后,最终的
17、沉降预测时间应满足设计要求。d、预测的隧道基础工后沉降值不应大于15mm,并应满足无砟轨道有关设计要求。六、量测原始数据整理1、量测数据的整理采用微机管理,用Excel软件或者专门量测软件对各种量测数据进行管理和回归分析。2、现场监控量测小组每天应填写监控量测日报表,简要说明、净空水平收敛量测、拱顶下沉量测和隧底隆起量测当日量测数据、累计数值等,并绘制量测数据时态曲线(包括位移及位移速度随时间的变化曲线、位移及位移速度与开挖工作面距离的关系曲线);对初期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,并有围岩状态分析结论和建议措施。 3、现场监控量测小组定期由组长组织召开监控量测分析
18、会,并编写目前围岩分析报告。七、数据处理结果的判定应用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、量测最大位移值或回归预测最大位移值不应大于表1所列指标,并按表2变形管理等级指导施工。 表1 跨度B7m隧道初期支护极限相对位移(%)围岩级别埋 深(m)5050300300500拱脚水平相对净空变化值(mm)0.301.00.803.53.005.000.200.700.502.602.403.500.100.500.400.700.601.50拱顶相对下沉(mm)0.060.120.100.600.501.200.030.070.060.150.100.600.010.040.03
19、0.110.100.25注:1.硬岩取表中较小值,软岩取较大值;2.拱脚水平相对净空变化指两侧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.拱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1.11.2后采用;表2 变形管理等级管理等级管理位移施工状态UU03可正常施工U0/3U2U0/3应加强支护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。2、根据位移变化速度来判断,变形速度是由大变小的递减过程,从变形曲线可分为三个阶段:变形急剧增长阶段:变形速度大于1mm/d,应加强初期支护系统;变形缓慢增长阶段:变形速
20、度10.2mm/d;围岩基本稳定阶段;变形速度小于0.2mm/d;3、根据位移时态曲线的形态来判别,由于岩体的流变特性,岩体破坏前变形曲线可分位三个阶段:基本稳定区,主要标志为变形速率逐渐下降,即UU03,该区亦称“一次蠕变区”,表明围岩趋于稳定;过渡区,变形速率保持不变,U0/3U2U0/3,该区亦称“二次蠕变区”,表明围岩向不稳定状态发展,须发出警告,加强支护系统。破坏区,变形速率逐渐增大,即U(2U0/3),亦称“三次蠕变区”,表明围岩已进入危险状态,须立即停工,进行加固。(注:U实测位移值;U0最大允许位移值)八、数据结果上报程序1、现场监控量测小组每天应向项目经理部工程部上报前一日监
21、控量测日报表(含5天围岩分析报告);工程部应结合现场分析数据情况判断隧道施工过程中的变形控制情况,并把所有原始测量资料归档,作为后续施工的指导;各项目经理部总工也要定期的组织分析会,对一周内量测结果定性分析,以便指导隧道施工;2、根据量测数据分析评定,若变形管理等级为级及I级时,应立即向指挥部工程部及现场监理工程师上报,由指挥部工程部及时与西安铁路局第二工程指挥部工程部联系,由西安铁路局第二工程指挥部工程部组织设计、监理、施工现场踏勘,确定相关工程措施。变形管理等级为I级时,还要及时采取特殊措施,确保施工人员、机械设备以及工程结构的安全。3、所报资料要求内容齐全、数据准确、打印清晰、签认有效(
22、观测人、记录人、复核人、技术负责人均应签字确认),上报及时。4、指挥部监控量测督察组每一个月由总工带队,工程部部长、安质部长及专业工程师定期对各项目部进行监控量测实施检查考核,每次检查过程中,项目部总工要对管段内上个月量测工作做详细汇报。九、安全性评价与工程对策1、工程安全性评价(1)工程安全性评价应根据“位移管理等级”标准分三级进行,并按下表采取相应的工程对策。管理等级应对措施正常施工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暂停施工,采取相应工程对策工程安全性评价分级及相应应对措施(2)安全性评价工作流程见下图:是82工程对策位移(应力)是否超过级管理暂停施工是82工程对策
23、不安全82工程对策工程对策否82工程对策监控量测结果位移(应力)是否超过级管理继续施工位移(应力)是否超过级管理综合评价设计施工措施,加强监控量测是82工程对策否82工程对策安全82工程对策工程安全性评价工作流程2、工程对策(1)设计方面:根据工程安全性评价结果,需要变更设计时,根据有关铁路工程变更设计管理办法及时进行设计变更。经过判别不能满足隧道安全性要求时,设计单位修改设计或加强支护。1 )隧道施工中修改设计的主要内容包括: a围岩级别的变更; b预留变形量的增减; c监控量测项目或测点位置的变动;2 )对初支护的加强措施包括: a增加喷射混凝土厚度,考虑使用早强水泥配制的喷射混凝土。 b
24、加密或加长锚杆; c增加钢筋网或者考虑使用喷射钢钎维混凝土; d采用或加密钢拱架; e加固围岩以提高围岩的物性指标。 f采用预支护技术(管棚、旋喷拱等)减少洞内变形。(2)施工方面 一般措施: a稳定开挖工作面;b调整开挖方法 ;c调整初期支护强度和刚度并及时支护;d降低爆破振动影响;e围岩与支护结构间回填注浆。 辅助施工措施:a地层预处理,包括注浆加固、降水等方法;b超前支护,包括超前锚杆、管棚、水平高压旋喷法等。附件:4监控量测作业工序流程图监控量测项目制定修改管理基准值管理基准的设定施工建议安全分析初期支护施工隧道开挖对照基准值施工建议监测总结结束人员、仪器设备修改设计支护参数测点埋设监
25、测数据采集监测数据分析不满足 满足附件:5隧道监控量测仪器设备配置表序号设备名称型号规格数量主要技术性能监测项目生产地1断面仪BJSD-45检测半径0.260;检测精度1mm;检测时间:每个断面23分钟;检测方位角:30330;一次测量记录断面不少于100组。隧道断面的快速精确检测,获得断面数据,具备防潮抗烟尘功能;具备围岩变形量测(收敛量测);光点(炮眼)指示功能,隧道轮廓放样;土石方计算。北京光电技术研究所2高精度水准仪DZS3-14最短视距,标准偏差;放大倍数;地表沉降及拱顶下沉量3收敛仪SWJ-IV(20mm)10重锤式,最小读数0.01mm,量测精度0.02mm;倾斜量测范围:垂直面8518;水平面20;采用LCD电子数字显示,可在滴水条件下使用。断面净空相对位移北京4地质罗盘DQY-1型10磁针阻尼时间为3060秒用于地质勘测,岩层产状(走向、倾向、倾角等)、地形草测。哈尔滨5红外线探水仪HW-3042红外激光瞄准,LCD液晶显示预报掘进前方、两边墙外方及顶板上方30m范围内有无含水断层和溶洞;底板下方有无含水构造,预防滞后突水。北京
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