1、新建铁路哈尔滨至大连铁路客运专线小山屯隧道监控量测方案编 制： 审 核： 监理工程师： 中铁一局集团第二工程有限公司哈大客运专线项目部2008 年 3 月 1 日小山屯隧道围岩监控量测方案一、工程概况小山屯隧道位于大连市金州区张家屯与南罗家屯之间的山包上，隧道起讫里程为 DK57+234DK57+995，全长 761m。为双线隧道，隧道位于半径为 7000 米的曲线上，最大埋深 75 米，纵坡从进口进洞为 4的上坡。隧道地层岩性：表覆第四系上更新统坡残积层、粉质粘土、粗角砾土；下覆石英砂岩、泥岩。石英砂岩呈浅黄色，砂状结构，层状结构，节理较发育，全风化弱风化，丘坡上局部出露；泥岩呈灰绿色紫红色
2、，矿物质成分以粘土矿物为主，泥质结构，层状构造，全风化弱风化；隧道水文地质主要为基岩裂隙水。二、监控量测方案1 监控量测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性状态进行监测，为初期支护和二次衬砌设计参数的调整提供依据，是隧道施工管理的重要组成部分，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），为修正和确定初期支护参数，为混凝土衬砌支护时间提供信息依据，为完善隧道工程设计与指导施工提供可靠的足够的数据。2 量测项目隧道监控量测的项目应根据工程特点、规模大小和设计要求综合选定。量测项目可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、地质条件
3、、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。根据本隧道的特点，必测项目包括：洞内、外观察；水平相对净空变化；拱顶下沉；地表下沉；选测项目应包括：锚杆轴力量测。3、监控量测项目的测点布置：见测点布置图4、 量测方法和要求洞内外观察在每个工作面都进行，拱顶下沉和净空收敛量测起始读数宜在洞身开挖 36h 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。拱顶下沉和净空收敛量测观测点布置于同一里程断面上。拱顶下沉量测点于拱顶部位埋设固定桩，在变形稳定的
4、地段引测水准点作为基点，用油漆做好标记，采用水平仪、钢尺抄平测量。净空收敛量测在两侧拱脚使用收敛计进行量测。尽可能和地面相应位置点同时进行。利用收敛计测得断面两基点距离的变化，每次连续重复测读三次读数，取得平均值作为本次测点读数。测点应牢固可靠、易于识别，并注意保护，严禁爆破损坏。测点布置及量测频率如下：必测项目及量测方法类别 量测项目测点布置、量测方法 量测频率洞内外观察 每一开挖环 开挖后立即进行拱顶下沉根据围岩级别和隧道埋深情况每 15100 米一个断面（用水准仪、钢尺）d1mm/天时,1 次/天d=1B2B,变形速度5B 时,1 次/周周边收敛与拱顶下沉观测点布置于同一断面 （收敛计）
5、同拱顶下沉观测应测项目地表下沉洞口附近、隧道浅埋段，1050米一组（水准仪、塔尺）开挖面距量测断面前后5B 时 1 次/周注：d 为测点距开挖面的距离， B 为隧道开挖跨度；在本隧道施工过程中，使用 QT-81 型球铰式周边收敛仪，拱顶使用精密水平仪、分别进行隧道周边位移，拱顶下沉和地质超前预报监控，由监测小组进行测点埋设，量测元件的安设及初读的时间应在爆破后 24 小时内，并在下一次爆破之前完成。进行日常量测工作，根据量测数据绘制净空水平收敛图、拱顶下沉距开挖工作面距离关系图，并对初期时态曲线进行回归分析，通过分析处理计算判断，及时进行地质预报及反馈，为二次衬砌提供依据。别外，要加强对围岩和
6、支护结构进行观察和记录，发现问题及时处理，以保证结构和施工安全。现场监控量测是隧道工程现代化施工管理及应用新奥法设计和施工及喷射砼施工的重要组成部分，他不仅指导施工，预报险情，确保安全，而且还可以通过隧道施工现场监测获得围岩动态为支护和衬砌提供信息依据，还为隧道工程设计与施工积累技术资料，为今后隧道工程设计与施工提供类比法依据，因此，必须认真作好该项监控量测工作。5、监控量测数据整理与应用量测数据的整理量测数据整理明细表序号 测量项目名称 数据整理内容1 净空位移（拱顶下 沉和周边位移）绘制位移（Ua a 绘制位移（U）时间（t）的关系曲线b 绘制位移（U）距开挖距离（L）的关系曲线2 地表下
7、沉a 绘制地表下沉位移（ U）时间（t）的关系曲线b 绘制位移（U）距开挖距离（L）的关系曲线测量数据分析及应用、根据所绘曲线的关系情况与趋势，判定围岩的稳定性，及时预报险情确定施工时应采取的措施，提供修改设计参数的依据。、当隧道水平收敛位移速度为 0.10.2mm/天时，拱顶位移速度为 0.1mm/天以下时可认为围岩已基本稳定，此时可施作二次衬砌。、当隧道净空值收敛或拱顶位移速度增大，位移量过大，围岩有长期不稳定，喷射砼出现大量裂隙，则应加强量测并采取补强措施；包括提前施工仰拱，增加喷射砼的厚度，锚杆长度和数量，当围岩达不到稳定，初次支护难以制止围岩变形，可提前施工二次衬砌，用以承担部分围岩
8、压力。、当围岩变形极小，且围岩完整性较好，实际围岩类别比预设计所示的高时，同类围岩的初次支护可适当减弱。4 监控量测计划根据设计图纸要求和本隧道的情况，制定本量测计划。拱顶下沉量测和净空收敛量测点位布设里程如下：DK57+270、DK57+285、DK57+300、DK57+315、DK57+330、DK57+345、DK57+360、DK57+375、DK57+470、DK57+560、DK57+590、DK57+620、DK57+650、DK57+680、DK57+760、DK57+850、DK57+910、DK57+940、DK57+970。净 空 收 敛 点拱 顶 沉 降 点1台 阶左
9、 1左 2三 台 阶 法 开 挖 洞 内 周 边 收 敛 量 测 布 置 图隧道中线 2台 阶 右 1右 2左 2 右 2右 1拱 顶 沉 降 点净 空 收 敛 点2台 阶隧道中线台 阶 法 开 挖 洞 内 周 边 收 敛 量 测 布 置 图右 3左 1地表下沉监控量测测点主要布设在隧道进口洞口浅埋段，埋设里程如下：DK57+270、DK57+280、DK57+290、DK57+305、DK57+320、DK57+335、DK57+350、DK57+370、DK57+390。5、监测预警措施监测后应及时对各种数据进行整理分析，判断其稳定性，并及时反馈到施工中去指导施工。监控量测管理基准值是根据
10、有关规范、规程、计算资料及类似工程经验制定的。对于不同的监测对象和不同的监测内容有不同的监测控制标准。施工过程中如发生监测数据突变或监测结果超出预警值时： 立即停止开挖掘进，对掘进面采取加强支护措施； 立即上报项目部，由项目总工组织技术人员进行分析，制定相关措施，并将情况及时上报业主和监理、设计单位，由监理主持召开会议进行分析，确定处理措施。 对突变发生地表道路和建筑物等实施24小时监控。 如涉及地表安全，立即请相关部门协助，采取疏解交通等有效措施。 请业主组织设计、施工、监理等部门共同制定应对措施。6、注意事项为保证量测数据的真实可靠及连续性，特制定以下各项质量保证措施：(1) 监测组与监理
11、工程师密切配合工作，及时向监理工程师报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录。(2) 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中。(3) 监测项目人员要绝对固定，保证数据资料的连续性。(4) 监测仪器采用专人使用、专人保养、专人检校的管理。(5) 监测设备、元器件等在使用前均应经过检校，合格后方可使用。(6) 各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的实施细则。(7) 监测数据均要经现场检查，室内两级复核后方可上报。(8) 监测数据的存储、计算、管理均采用计算机系统进行。(9) 量测项目从设备的管理、使用及资料的整理均设专人负责。(10)针对施工各
12、关键问题开展相应的QC小组活动，及时分析、反馈信息，指导施工。7 监测资料整理、数据分析及反馈现场量测所取得的原始数据，不可避免的会具有一定的离散性，其中包含着测量误差。因此，应对所测数据进行一定的数学处理。数学处理的目的是：将同一量测断面的各种量测数据进行分析对比、相互印证，以确定量测数据的可靠性；探求围岩变形或支护系统的受力随时间变化的规律，判定围岩和初期支护系统稳定状态。在取得监测数据后，及时由专业监测人员整理分析监测数据。结合围岩、支护受力及变形情况，进行分析判断，将实测值与允许值进行比较，及时绘制各种变形或应力时间关系曲线，预测变形发展趋向及围岩和隧道结构的安全状况，并将结果反馈给设
13、计、监理，从而实现动态设计、动态施工。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。具体方法如下：(1)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。u(mm) u(mm)t(d) t(d)正常曲线 反常曲线a b图 4 位移 u-时间 t 的关系曲线图(2)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。 (3)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
14、移值和掌握位移变化规律。(4)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。8 监控量测管理围岩稳定性的综合判别，应根据量测结果按以下方法进行。按变形管理等级指导施工，见表 2。表 2 变形管理等级管理等级 管理位移 施工状态 U2Uo/3 停工，采取特殊措施后方可施工注：U 为实测位移值；Uo 为最大允许位移值。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。
15、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（du 2/d2t0），围岩趋于稳定状态；当围岩位移速率保持不变时（du 2/d2t=0），围岩不稳定，应加强支护；当围岩位移速率不断上升时（du 2/d2t0），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。9 监控量测质量保证措施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。各施工单位应由工程技术管理中心组成专门监测小组，具体负责各项监测工作。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。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，据此优化施工方案。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。量测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。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。测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作，及时进行资料整理及信息反馈。
