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1、改建鐵路渝懷線重慶北至涪陵段增建第二線YFSG-2隧道監控量測作業指導書XX渝涪二線項目部隧道監控量測作業指導書監控量測是鐵路隧道施工作業中關鍵的重要作業環節，為了規范的、較好的開展本標段的監控量測工作，根據鐵路隧道監控量測技術規程（TB10121-2007/J721-2007）編制本作業指導書，以便規范操作。一、監控量測的定義在隧道施工過程中，使用專用的儀器、設備，對圍巖和支護結構的受力、變形進行觀測，并對其穩定性、安全性進行評價，統稱為監控量測。二、監控量測項目及量測儀器監控量測項目分為必測項目和選測項目。1.必測項目是隧道工程進行的日常監控量測項目(表1.1)：表2.1 監控量測必測項目2、序號監控量測項目量測儀器備注1洞內、外觀察現場觀察、數碼相機2拱頂下沉水準儀、全站儀3凈空變化收斂計、全站儀4地表下沉水準儀、全站儀設計文件明確的隧道淺埋段2.選測項目是為滿足隧道施工的特殊要求進行的監控量測項目(表1.2):表2.2 監控量測選測項目序號監控量測項目量測儀器1圍巖壓力壓力盒2鋼架內力鋼筋計、應變計3噴混凝土內力混凝土應變計4二次襯砌內力混凝土應變計5初期支護與二次襯砌間接觸壓力壓力盒6錨桿軸力鋼筋計7圍巖內部位移多點位移計8隧底隆起水準儀、全站儀9爆破振動委托第三方檢測10孔隙水壓力水壓計11水 量流量計12縱向位移全站儀、多點位移計說明：1.隧道開挖后及時進行地質素描及數碼3、成像。2.初期支護完成后進行噴層表面裂隙及其發展、滲水、變形觀察和記錄。三、人員組織 1.成立監控量測小組組 長：成永鋒（總工程師）副組長：胡博輝 王小東成 員：魏永剛 吳增輝 劉東風 張文輝2.各成員按照監控量測設計的要求，結合各自轄區隧道工程的地質條件、地下水狀況及施工影響區域內的周邊環境、工程特點和難點編制本轄區隧道的監控量測實施細則，報監理、業主審查批準后實施。3.小組根據監控量測數據對隧道施工安全及結構的穩定性做出分析評價。4. 監控量測小組一般以周報（特殊情況要形成日報）的形式提交監控量測成果（包括紙質和電子文件）。當出現異?，F象時，應及時反饋，以便采取相應的對策。現場監控量測工作4、停止后，應在一個月內編寫出該工程的施工監控量測總結報告。四、監控量測斷面及測點布置1.淺埋隧道地表沉降測點應在隧道開挖前布設。地表沉降測點和隧道內測點應布置在同一斷面里程。隧道橫斷面方向的地表下沉量應在隧道開挖影響范圍以外，并在開挖影響范圍外設置基準點。地表下沉量測的測點應布設在由設計確定的重要的施工地段，包括地表有建筑物地段。對施工中地表發生塌陷并經修補過的地段，以及預先探測到地中存在構筑物或空洞的施工地段，測點應盡量接近構筑物或空洞上方。地表沉降測點縱向間距按表3.1的要求布置：表4.1 地表沉降測點縱向間距隧道埋深與開挖寬度縱向測點間距（m）2.5BH2B2050BH2B1020HB515、0注：H為隧道埋深，B為隧道開挖寬度。圖4.1 地表沉降橫向測點布置示意圖地表沉降測點橫向間距為25m。在隧道中線附近測點應適當加密，隧道中線兩側量測范圍不應小于H+B，地表有控制性建(構)筑物時，量測范圍應適當加寬。其測點布置如圖3.1。2.拱頂下沉測點和凈空變化測點應布置在同一斷面上。監控量測斷面按表3.2要求布置:表4.2 必測項目監控量測斷面間距圍巖級別斷面間距（m）51010303050注：級圍巖視具體情況確定間距。3.凈空變化量測側線數，參照表3.3、圖3.2布置：表4.3 凈空變化量測側線數 地段開挖方法一般地段特殊地段全斷面法一條水平測線-臺階法每臺階一條水平測線每臺階一條水平6、測線，兩條斜測線4.選測項目量測斷面及測點布置應考慮圍巖代表性、圍巖變化、施工方法及支護參數的變化。不同斷面的測點應布置在相同部位，測點應盡量對稱布置，以便數據的相互驗證。圖4.2 拱頂下沉量測和凈空變化量測的測線布置示意（a）拱頂測點和1條水平測線；（b）拱頂測點和2條水平測線；(c)CD或CRD法拱頂測點和測線；（d）雙側壁導坑法拱頂測點和測線五、 監控量測頻率1.必測項目的監控量測頻率根據測點距開挖面的距離及位移速度分別按表4.1和表4.2確定，盡量采用較高的頻率值。選測項目的斷面間距視需要而定，或在由代表性的地段選取若干測試斷面。凡是地質條件差、隧道開挖斷面積大、施工工序復雜的重要工程7、，布點應適當加密。為了盡早對隧道設計參數、施工方法、制定的監控基準等進行評價，應在設置有選測項目的隧道區段盡早進行布點。在沒有特殊要求的情況下，采用和必測項目相同的量測頻率。出現異常情況或不良地質時，應增大監控量測頻率。表5.1 按距開挖面距離確定的監控量測頻率監控量測斷面距開挖面距離（m）監控量測頻率（01）B2次/d（12）B1次/d（25）B1次/（23）d5B1次/7d注：B為隧道開挖寬度。表5.2 按距開挖面距離確定的監控量測頻率位移速度（mm/d）監控量測頻率52次/d151次/d0.511次/（23）d0.20.51次/3d0.21次/7d2.開挖面地質素描、支護狀態、影響范圍內8、的建（構）筑物的描述應每施工循環記錄一次。必要時，影響范圍內的建（構）筑物的描述頻率應加大。六、監控量測控制基準1.監控量測控制基準包括隧道內位移、地表沉降、爆破振動等，應根據地質條件、隧道施工安全性、隧道結構的長期穩定性，以及周圍建（構）筑物特點和重要性等因素制定。2.隧道初期支護極限相對位移參照表6.1和表6.2：表6.1 跨度B7m隧道初期支護極限相對位移圍巖級別隧道埋深h(m)h5050h30300h500拱腳水平相對凈空變化（%）-0.200.600.100.500.400.700.601.500.200.700.502.602.403.500.301.000.803.503.0059、.00拱腳相對下沉（%）-0.010.050.040.080.010.040.030.110.100.250.030.070.060.150.100.600.060.120.100.600.501.20注：（1）本表適用于復合式襯砌的初期支護，硬質圍巖隧道取表中較小值，軟質圍巖隧道取表中較大值。表列數值可在施工中通過實測資料積累做適當修正。（2）拱腳水平相對凈空變化指兩拱腳測點間凈空水平變化值與其距離之比，拱頂相對下沉指拱頂下沉值減去隧道下沉值后與原拱頂至隧底高度之比。 （3）墻腰水平相對凈空變化極限值可按拱腳水平相對凈空變化極限值乘以1.21.3后采用。表6.2 跨度7mB12m隧道初期支護10、極限值相對位移圍巖級別隧道埋深h(m)h5050h30300h500拱腳水平相對凈空變化（%）-0.010.030.010.080.030.100.080.400.300.600.100.300.200.800.701.200.200.500.402.001.803.00拱腳相對下沉（%）-0.030.060.050.120.030.060.040.150.120.300.060.100.080.400.300.800.080.160.141.100.801.40注：（1）本表適用于復合式襯砌的初期支護，硬質圍巖隧道取表中較小值，軟質圍巖隧道取表中較大值。表列數值可在施工中通過實測資料積累做適11、當修正。（2）拱腳水平相對凈空變化指兩拱腳測點間凈空水平變化值與其距離之比，拱頂相對下沉指拱頂下沉值減去隧道下沉值后與原拱頂至隧底高度之比。 （3）墻腰水平相對凈空變化極限值可按拱腳水平相對凈空變化極限值乘以1.11.2后采用。3.位移控制基準應根據測點距開挖面的距離，由初期支護極限相對位移按表6.3要求確定。表6.3 位移控制基準類別距開挖面1B（U1B）距開挖面2B（U2B）距開挖面較遠允許值65%U090% U0100% U0注：B為隧道開挖寬度，U0為極限相對位移值。 4.根據位移控制基準，按表6.4分為三個管理級別。表6.4 位移管理等級管理等級距開挖面1B距開挖面2BU U1B/312、U2U1B/3U U2B /3注：U為實測位移值。 5. 爆破振動控制基準按表6.5的要求確定。表6.5 爆破振動安全允許振速序號保護對象類別安全允許振速（cm/s）10Hz1050Hz50100Hz1土窖洞、土坯房、毛石房屋0.51.00.71.21.11.52一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物2.02.52.32.82.73.03鋼架混凝土結構房屋0.04.03.54.54.25.04一般古建筑與古跡0.10.30.20.40.30.55水工隧道7156交通隧道10207礦山巷道15308水電站及發電廠中心控制器設備0.59新澆筑大體積混凝土齡期：初凝3d齡期：37d齡期：728d2.03.13、03.07.07.012注：（1）表列頻率為主振頻率，系數值指最大振幅所對應波的頻率（2）頻率范圍可根據類似工程或現場實測波形選取。選取頻率時易可參考下列數據：深孔爆破1060Hz；淺孔爆破40100Hz。 （3）有特殊要求的根據現場具體情況確定。6. 地表沉降控制基準應根據地層穩定性、周圍建（構）筑物的安全要求分別確定，取最小值。鋼架內力、噴混凝土內力、二次襯砌內力、圍巖壓力、初期支護與二次襯砌間接觸壓力、錨桿軸力控制基準應滿足鐵路隧道設計規范（TB10003-2005）的相關規定。采用分部開挖法施工的隧道應每分部分別建立位移控制基準，同時應考慮各分部的相互影響。圍巖與支護結構的穩定性應根據14、控制基準，結合時態曲線形態判別。7. 一般情況下，二次襯砌的施做應在滿足下列要求時進行：（1）隧道水平凈空變化速度及拱頂或底板垂直位移速度明顯下降；（2）隧道位移相對值已達到總相對位移量的90%以上。（3）對淺埋、軟弱圍巖等特殊地段，應視現場具體情況確定二次襯砌施做時間。七、量測方法及數據記錄格式1.開挖工作面觀察（必測項目）開挖工作面觀察可獲得與圍巖穩定有關的直觀信息，可以預測開挖面前方的地質條件，根據噴層表面狀態機錨桿的工作狀態，分析支護結構的可靠程度。開挖工作面觀察應在每次開挖后進行。觀察中發現圍巖條件惡化時，應立即采取相應處理措施。（1）對開挖后沒有支護的圍巖進行觀察，主要是了解開挖工15、作面下列的工程地質和水文地質條件： 巖質種類和分布狀態，結構面位置的狀態； 巖石的顏色、成分、結構、構造； 地層時代歸屬及產狀； 節理性質、組數、間距、規模、節理裂隙的發育程度和方向性，結構面狀態特征，充填物的類型和產狀等； 斷層的性質、產狀、破碎帶寬度、特征等； 地下水類型、涌水量大小、涌水位置、涌水壓力、濕度等； 開挖工作面的穩定狀態、有無剝落現象。（2）對已施工地段的觀察每天至少應進行一次，其目測內容如下： 初期支護完成后對噴層表面的觀察以及裂縫狀況的描述和記錄，要特別注意噴混凝土是否發生剪切破壞； 有無錨桿脫落或墊板陷入圍巖內部的現象； 鋼拱架有無被壓曲、壓彎現象； 是否有底鼓現象。觀16、察到的有關情況和現象，應詳細記錄，并繪制隧道開挖工作面及兩側素描圖，要求每個斷面至少繪制1張，同時進行數碼成像。觀察中如果發現異?，F象，要詳細記錄發現時間、距開挖工作面的距離等。洞內、外觀察填寫可參照表7.1。2.地表下沉量測（必測項目）地表下沉量測一般用水準測量，量測結果能反映淺埋隧道開挖過程中地表變形的全過程，其量測精度一般為1mm。地表下沉量測斷面宜與洞內周邊圍巖和拱頂下沉量測設置在同一斷面，當地被有建筑物時，應在建筑物周圍增設地表下沉觀測點。3.拱頂下沉量測（必測項目）拱頂下沉量測最能直接反映圍巖和初期支護的工作狀態。目前拱頂下沉量測大多數采用精密水準儀和銦鋼掛尺等。拱頂下沉監控量測測17、點的埋設，一般在隧道拱頂軸線處設1個帶鉤的測樁（為了保證量測精度，常在左右各增加一個測點，即埋設三個測點），吊掛銦鋼掛尺，用精密水準儀量測隧道拱頂絕對下沉量?？捎?mm鋼筋彎成三角形鉤，用砂漿固定在圍巖或混凝土表層。測點的大小要適中。過小，測量時不易找到；過大，爆破時易被破壞。支護結構施工時要注意保護測點，一旦發現測點被埋掉，要盡快重新設置，以保證數據不中斷。拱頂下沉量測示意圖7.1。表7.1 開挖工作面地質狀況記錄表圖7.1拱頂下沉觀測示意圖：拱頂下沉量的確定比較簡單，即通過測定不同時刻相對標高h，求出兩次量測的差值h，即為該點的下沉值。拱頂下沉量測也可以用全站儀進行非接觸量測，特別對于斷面18、高度比較高的隧道，非接觸量測更方便，其具體量測方法與三維位移量測方法類似。地表沉降、拱頂下沉記錄可參照表7.2。表7.2 隧道拱頂沉降記錄表4.隧道凈空變化量測（必測項目）隧道凈空變化量測可采用接觸量測和非接觸量測兩種方法，其中接觸量測主要用收斂計進行量測，非接觸量測則主要用全站儀進行。用收斂計進行隧道凈空變化量測方法相對比較簡單，即通過布設于洞室周邊上兩固定點，每次測出兩點的凈長L，求出兩次量測的增量（或減量）L，即為此處凈空變化值。用全站儀進行隧道凈空變化量測方法包括自由設站和固定設站兩種。與傳統的接觸量測的主要區別在于，非接觸量測的測點采用一種膜片式回復反射器作為測點靶標，以取代價格昂貴19、的圓棱鏡反射器。具有回復反射性能的膜片塑料膠片，其正面由均勻分布的微型棱鏡和透明塑料薄膜構成，反面涂有壓敏不干膠，它可以牢固地粘附在構件表面上。這種反射膜片，大小可以任意裁剪，價格低廉。反射膜片貼在隧道測點處的預埋件上，在開挖面附加的反射膜片，應采用一定的措施對其進行保護，以免施工時反射膜片表面被覆蓋或污染，保證預埋件不被碰歪和碰掉。通過對比不同時刻測點的三維坐標x(t),y(t),z(t),可獲得該測點在該時段的三維位移變化量（相對于某一初始狀態）。在三維位移矢量監控量測時，必須保證后視基準點位置固定不動，并定期校核，以保證測量精度。隧道凈空變化量測記錄可參照表7.3。表7.3 隧道水平收斂20、量測記錄表 5.圍巖內部位移（選測項目）圍巖內部位移是為了判斷開挖后圍巖的松動區、強度下降區以及彈性區的范圍，確定圍巖位移隨深度變化的關系和判斷錨桿長度是否適宜，以便確定合理的錨桿長度。圍巖內變形量測的設備主要使用位移計，他可量測隧道不同深度處圍巖位移量。在位移計的選擇上，應注意以下幾點： 安裝、量測方便，性能穩定可靠； 能較長期進行監控量測； 造孔方便（孔徑4050mm），安裝及時； 錨頭抗振，能適應各類圍巖，也可在土層中錨固； 精度能夠滿足生產要求； 價格合理。6.應力、應變監控量測（選測項目） 應力、應變監控量測的內容應根據監理量測設計而定，目前應力、應變監控量測主要采用弦式、光纖光柵等21、傳感器。在一般施工監控量測中，主要以振弦式傳感器為主。7.噴混凝土、二次襯砌混凝土應力量測（選測項目）噴混凝土、二次襯砌混凝土應力量測是為了了解二次襯砌混凝土的應力狀態，掌握噴混凝土受力狀況?；炷翍冇嬍橇繙y混凝土應力的常用儀器，量測時將應變計埋入混凝土內，通過頻率測定儀測出應變計振動頻率，然后從事先標定出的頻率-應變曲線上求出應變，在轉求應力。當用光纖光柵傳感器進行混凝土應變量測時，則應將傳感器成對的埋入混凝土內，通過光纖光柵解調儀獲得不同時刻的波長，然后再把波長轉換為混凝土的應變值，求出應力。測定混凝土應力時，不論采用哪一種量測法，均應根據具體情況和要求，定期進行測量，每次每個測點的測量22、應不小于三次，力求測量數據可靠、穩定，并做好原始記錄。8.圍巖壓力（選測項目）圍巖壓力量測是為了解圍巖壓力的量值及分布狀態，判斷圍巖穩定性，分析二次襯砌的安全性。接觸壓力量測儀器根據測試原理和結構可分為液壓式測力計和電測式測力計。液壓式測力計的優點是結構簡單、可靠，現場直接讀數，使用比較方便；電測式測力計的優點是測量精度高，可遠距離和長期觀測。目前使用最為普遍的是振弦式壓力盒，屬電測式測力計。在埋設壓力盒時，要求接觸緊密，防止接觸不良。埋設號壓力盒后應將其電纜統一編號，并集中放置于事先設計好的鐵箱內，以免在施工中被壓斷、拉斷。觀測時，根據具體情況及要求，定期進行測量，每次每個壓力盒的讀數應不小23、于三次，力求測量數值可靠、穩定，并做好原始記錄。9.孔隙水壓力（選測項目）孔隙水壓力監控量測一般采用孔隙水壓計，其埋設方法與土壓力盒相同，可采用掛布法、頂入法、彈入法、埋置法和鉆孔法。10.其他選測項目可參照鐵路隧道監控量測技術規程（TB10121-2007）規定執行。八、數據處理及預測方法1.監控量測數據取得后，應及時進行校對和整理，同時注明開挖方法和施工工序以及開挖面距監控量測點距離等信息。監控量測數據分析一般采用散點圖和回歸分析方法。2.監控量測數據的分析處理包括數據校核、數據整理及數據分析。每次觀測后應立即對觀測數據進行校核，如有異常應及時補測。每次觀測后應及時對觀測數據進行整理，包括24、觀測數據計算、填表制圖、誤差處理等。監控量測數據可采用指數模型進行分析，并預測最終值。指數模型：U=A(e-B/t-e B/t0) U=Alg(B+t)/(B+t0)式中 U變形值（或應力值）； A,B回歸系數；t， t0測點的觀測時間（d）。3.監控量測數據的分析應包括以下主要內容： 根據量測值繪制時態曲線； 選擇回歸曲線，預測最終值，并與控制基準進行比較； 對支護及圍巖狀態、工法、工序進行評價； 及時反饋評價結論，并提出相應工程對策建議。4.爆破振動安全允許距離，可根據爆破振動速度計算： R=(K/V)1/a *Q1/3式中 R爆破振動安全允許距離(m)； Q炸藥量，齊發爆破為總藥量，延時25、爆破為最大一段藥量（kg）； V保護對象所在地質振動安全允許速度（cm/s）； K,a與爆破點計算保護對象間的地形、地質條件有關的系數和衰減指數，按表8.1選取，或通過現場試驗確定。表8.1 爆破區不同巖性的K，a值巖性Ka堅硬巖石501501.31.5中硬巖石1502501.51.8軟巖石2503501.82.0九、 信息反饋及對策1.監控量測信息反饋應根據監控量測數據分析結果，對工程安全性進行評價，并提出相應工程對策與建議。監控量測信息反饋按圖8.1的程序進行。圖9.1 監控量測信息反饋程序框圖2.施工過程中應進行監控量測數據的實時分析和階段分析。（1）實時分析：每天根據監控量測數據及時進26、行分析，發現安全隱患應分析原因并提交異常報告；（2）階段分析：按周、月進行階段分析，總結監控量測數據的變化規律，對施工情況進行評價，提交階段分析報告，指導后續施工。4.工程安全性評價應根據表5.4分三級進行，并采用表8.1相應的工程對策。工程安全性評價流程見圖9.2。表9.1 工程安全性評價分級及相應應對措施管理等級應對措施正常施工綜合評價設計施工措施，加強監控量測，必要時采取相應工程對策暫停施工，采取相應工程對策圖9.2 工程安全性評價流程5.根據工程安全性評價的結果，需要變更設計時，應根據有關鐵路工程變更管理辦法及時進行設計變更。6.工程對策主要包括下列內容：（1）一般措施： 穩定開挖工作面措施； 調整開挖方法； 調整初期支護強度和剛度并及時支護； 降低爆破振動影響； 圍巖與支護結構間回填注漿。（2）輔助施工措施： 地層預處理，包括注漿加固、降水、凍結等方法； 超前支護，包括超前錨桿（管）、管棚、超前插板、水平高壓旋噴法、預切槽法等。十、監控量測驗收資料監控量測驗收資料包括以下內容：監控量測設計；監控量測實施細則及批復；監控量測結果及周（月）報；監控量測數據匯總表及觀察資料；監控量測工作總結報告。十一、附加說明本作業指導書為隧道監控量測的指導性文件，各分部應根據每個隧道的設計資料、施工方案和現場情況，編制各隧道具體的監控量測實施細則，并報項目部、監理，經批準后實施。