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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流隧道围岩监控量测监理细则.精品文档.向 莆 铁 路 FJJL-8标段站前工程隧道围岩监控量测及超前地质预报监理细则上海天佑工程咨询有限公司向莆铁路FJJL-5标监理部20080630目 录一、监控量测依据2二、监控量测目的.2三、编制监控量测实施细则主要内容.3四、监控量测项目3五、监控量测断面及测点布置原则.4六、监控量测频率.4七、监控量测控制基准.5八、监理监控量测方法.7九、监控量测数据分析及信息反馈9十、监控量测验收资料.12十一、超前地质预报.12一、监控量测编制依据l 铁路隧道监控量测技术规程（TB1010212007）l 本项
2、目监理规划l 设计文件（施工设计图及说明）等l 有关文件等二、监控量测目的l 确保施工安全及结构的长期稳定性。l 实时监测暗挖隧道支护结构和周围岩层的变形特征，为施工日常管理提供信息，保证施工安全。l 确定二次衬砌施做时间。隧洞支护结构和周围岩体的变形及应力状态和其稳定情况密切相关，隧道支护结构和周围岩体的各种破坏形式产生之前通常有大的位移、变形、受力异常等，监测数据和成果是现场施工管理和技术人员判断工程是否安全的重要依据。因此，在施工过程中，通常依据观测结果来验证施工方案的正确性，调整施工参数，必要时采取辅助工程措施，以此达到信息化施工目的。l 修正工程设计，置于动态管理之下。l 研究监测工
3、程状况的累计记录，有助于对工程设计进行修改，并通过观测数据与理论上的工程特性指标进行比较，以便了解设计的合理程度。l 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。l 地下工程支护结构设计与现场情况有一定差异，地下结构周围岩层软弱，复杂多变，结构设计的荷载常不确定，且荷载与支护结构变形、施工工艺有直接关系。因此，在施工中迫切需要知道现场实际的应力和变形情况，与设计值进行比较，必要时对设计方案和施工过程进行修改。施工监测是支护结构设计的重要组成部分。l 通过监控量测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程或该工法本身的发展提供
4、借鉴、依据和指导作用。三、编制监控量测实施细则主要内容l 监控量测项目。l 人员组织。l 元器件及设备。l 监控量测断面、测点布置、监控量测频率及监控量测基准。l 数据记录格式。l 数据处理及预测方法。l 信息反馈及对策等。四、监控量测项目目前标段主要工程为走林隧道、白沙隧道，围岩量测项目如下：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、数码相机、地质罗盘2二次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、钢挂尺或全站仪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、铟钢尺或全站
5、仪1mm浅埋隧道必测（Ho2B）5二次衬砌后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）0.01mm6洞口段与路基过渡段不均匀沉降观测三等水准测量1mm洞口底板（或仰拱填充层面）与洞口过渡段的沉降注：Ho为隧道埋深； B为隧道最大开挖宽度五、监控量测断面及测点布置原则地表沉降测点纵向间距隧道埋深与开挖宽度纵向测点间距（m）2B Ho2.5B 50B Ho2B20HoB10注：Ho为隧道埋深； B为隧道最大开挖宽度监控量测断面间距围岩级别断面间距（m）503010净空变化量测测线数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，两条斜测线分部开挖法
6、每分部一条水平测线CD或CRD法上部，双侧壁导坑法左右侧部，每分部一条水平测线，两条斜测线、其余分布一条水平测线。六、监控量测频率按距开挖面距离确定的监控量测频率量测断面距开挖工作面的距离（m）量测频率1B2次/d2B1次/d5B1次/23d10B1次/7 d注： 1、B为隧道开挖宽度按按位移速度确定的监控量测频率变形速度(mm/d)量测频率52次/d151次/d0.511次/2d0.20.51次/3d0.21次/7 d2、当监测项目的累计变化值接近或超过报警值时，应加大监测频率；3、当变形曲线趋于平缓时，在有充足的数据判断变化趋于稳定，可以停止相应项目的监测工作，并经工程师批准。七、监控量测
7、控制基准l 监控量测控制基准应根据地质条件、隧道施工安全性、隧道结构的长期稳定性，以及周围建（构）筑物特点和重要性等因素制定。跨度7mB12m隧道初期支护极限相对位移围岩级别隧道埋深m(m)h5050h300300h500拱脚水平相对净空变化（%）0.010.030.200.600.030.100.080.400.300.600.100.300.200.800.701.200.200.500.402.501.803.00拱顶相对下沉（%）0.030.060.050.120.030.060.040.150.120.300.060.100.080.400.300.800.080.160.141.1
8、00.801.40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的修正。 2、 拱脚水平相对净空变化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值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比。 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1.11.2后采用。l 位移控制基准应根据测点距开挖面的距离，由初期支护极限相对位移要求确定。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%U 090%U 0100%U 0注：B为隧道开挖宽度，U
9、 0为极限相对位移值。l 根据位移变化速度，净空变化速度持续大于5.0mm/d时，表明围岩处于急剧变化状态，应加强初期支护系统；水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d，拱部下沉速度小于0.15mm/d，围岩基本达到稳定。l 根据围岩回归位移时态曲线的形态，当围岩位移速度不断下降时表示围岩趋于稳定状态，当位移速度保持不变时表示围岩不稳定；当位移速度不断上升时，围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。l 根据量测结果可按变形管理等级指导施工。位移管理等级管理等级距开挖面1B距开挖面2B（U2B）施工状态UU1B/3U2U1B/3U2U2B/3应采取特殊措施注： U实测位移值 l 一般情况
10、下，二次衬砌的施做应在满足下列要求时进行：1、 隧道水平净空变化速度及拱顶或底板垂直位移速度明显下降；2、隧道位移相对值已达到总相对位移量的90%以上。l 对浅埋、软弱围岩等特殊地段，应视现场具体情况确定二次衬砌施做时间。l 各项监控量测作业均应持续到变形基本稳定后23周。八、 监理监控量测方法1. 洞内、外观察l 施工过程中应进行洞内、外观察。洞内观察可分开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。l 开挖工作面观察应在每次开挖后进行，及时绘制开挖工作面地质素描图、数码成像，填写开挖工作面地质状况记录表，并与勘查资料进行对比。l 已施工地段观察，应记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形和二次衬砌等的工作状
11、态。l 洞外观察重点应在洞口段和洞身浅埋段，记录地表开裂、地表变形、边坡及爷坡稳定状态、地表水渗漏情况等，同时还应对地面建（构）筑物进行观察。2. 变形监控量测l 变形监控量测可采用接触量测或非接触量测方法。l 隧道净空变化量测可采用收敛计或全站仪进行。测点应埋设在规定的测线两端。1、采用收敛计量测时，测点采用焊接或钻孔预埋。2、采用全站仪量测时，测点应用膜片式回复反射器作为测点靶标，靶标粘附在预埋件上。量测方法包括自由设站和固定设站两种。l 拱顶下沉量测可采用精密水准仪和铟钢挂尺或全站仪进行。在隧道拱顶轴线附近通过焊接或钻孔预埋测点。测点应与隧道外监控量测基准点进行联测。l 地表沉降监控量测
12、可采用精密水准仪、铟钢尺进行，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。3. 周边位移量测l 隧道开挖后应不间断进行周边位移和拱顶下沉的量测，运用全站仪进行无尺量测。隧道开挖后，周边点的位移是围岩和支护力学形态变化的最直接、最明显的反映，净空的变化（收缩和扩张）是围岩变形最明显的体现。收敛预埋件焊接在钢支撑上或直接在隧道两侧岩面人工钻孔径为4080mm深20mm的孔，在孔中填塞水泥砂浆后插入收敛预埋件，尽量使两预埋件轴线在基线方向上并使销孔轴线处于垂直位置，上好保护帽，待砂浆凝固后即可进行量测。支洞、T
13、BM开挖段和钻爆全断面开挖段水平收敛测线设一条水平测线；钻爆段采用台阶法开挖时，在拱腰和边墙部位各设一条水平测线。拱顶下沉量测值是反映隧道安全和稳定的重要数据,是围岩和支护系统力学形态变化的最直接、最明显的的反映，易于实现量测信息的反馈。拱顶测点在支护结构施工时埋设。拱顶下沉和水平收敛量测断面的间距视隧洞长度、地质条件和施工方法确定。、类围岩及洞口附近量测断面的间距为10m；类围岩为20m；类围岩为30m。围岩变化处应适当加密，在各类围岩的起始段增设拱顶下沉点12个，水平收敛12对。钻爆法施工段中各测点应在避免爆破作业破坏测点的前提下，尽可能靠近工作面埋设。各类量测点应安设在距开挖面1m范围内
14、，并在工作面开挖后12h内和下一次爆破之前测取初次读数。九、 监控量测数据分析及信息反馈1 监控量测数据分析处理l 监控量测数据的分析处理应包括数据校核、数据整理及数据分析。l 每次观测后应立即对观测数据进行校核，如有异常应及时补测。l 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。l 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；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。l 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
15、行分析，并预测最终值。l 爆破振动安全允许距离，可根据爆破振动速度计算。爆破区不同岩性的K、值岩 性K坚硬岩石501501.31.5中硬岩石1502001.51.8软岩石2503501.82.0备注：K,与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。 2 监控量测信息反馈及工程对策l 监控量测信息反馈应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。l 施工过程中应进行监控量测数据的实时分析和阶段分析。1、实时分析：每天根据监控量测数据及时进行分析，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
16、施工情况进行评价，提交阶段分析报告，指导后续施工。现场调查与资料调研监控量测实施细则隧道设计隧道施工经验类比监控量测理论分析判定基准环境及工程安全性评价环境及安全是否满足要求特殊要求调整设计参数，提出变更设计建议报监理、业主、设计单位变更设计监控量测信息反馈程序框图工程安全性评价分级及相应应对措施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，采取相应工程对策监控量测结果继续施工位移(应力)是否超过级管理综合评价设计施工措施，加强监控量测工程对策位移(应力)是否超过II级管理暂停施工位移(应力)达到I级管理工程安全性评价流程l 工程对策主要应包括下列
17、内容：1、一般措施：稳定开挖工作面措施；调整开挖方法；调整初期支护强度和刚度并及时支护；降低爆破振动影响；围岩与支护结构间回填注浆。2、辅助施工措施：地层预处理，包括注浆加固，降水、冻结等方法；超前支护，包括超前锚杆（管）、管棚、超前插板、水平高压旋喷法、预切槽法等。十、监控量测验收资料l 监控量测验收资料应包括以下内容：1、监控量测设计；2、监控量测实施细则及批复；3、监控量测结果及周（月）报；4、监控量测数据汇总表及观察资料；5、监控量测工作总结报告。十一、超前地质预报1. 超前地质预报的目的l 隧道及其它地下工程，深埋于地下，工程岩体的工程地质，水文地质条件复杂多变，限于目前地质勘探技术
18、水平等，期望在勘测阶段完全查明工程岩体的状态、特征，准确地预报可能引发隧道地质灾害的不良地质体的位置、规模和形态是十分困难的。这些问题的解决主要还得靠施工中开展深入的超前地质预报工作。因此超前预报的主要目的有：进一步查明前期没有探明的隐伏的重要地质问题；进一步探明可能引发隧道地质灾害的不良地质体的位置、规模和性态；为隧道动态设计提供地质依据；为编制竣工文件提供地质资料。2. 超前地质预报的主要内容l 对照勘测阶段的地质资料，预测、预报地质条件变化及其对施工的影响。l 断层及破碎带的预报。l 涌水（涌水地点、涌水量大小、地下水的泥质含量）预报。l 岩爆的预测、预报。3. 采用的超前地质预报方法l
19、 运用TSP地质探测仪超前探明地质。TSP超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性来预报隧道掌子面前方及周围临近区域的地质情况。借助于TSP超前地质预报系统能准确预报掌子面前方及周围200m范围内的地质情况，同时可以得到沿隧道轴线上岩石的力学参数，如弹性模量、泊松比。这些信息对隧道施工组织及岩层加固有十分重要的意义。l 开挖面地质素描预报。通过对掌子面岩性（产状、结构、构造），岩石特征（岩石名称、节理发育情况、节理充填物性质、软弱夹层等），出水量大小等内容做出开挖面前方短距离内的岩体稳定性分析，判断前方的围岩情况。4. 超前地质预报信息的处理l 地质预报由专业地质工程师负责
20、，分析研究已有地质资料，对地质探测的资料进行收集、统计、分析和编制信息预报成果。会同设计、监理人员进行变更设计、提出相应的施工方法及预防措施。超前地质预报主要项目见表。超前地质预报主要项目综合表 项目预报主要内容主要方法/仪器重点预报地段常规预报围岩类别岩性特征，节理，裂隙发育特征和岩体结构特征地质素描法，TSP，物探法、级浅埋地段异常预报断层位置，规模，破碎程度，充填情况，含水情况钻探孔，TSP，地质素描法，物探法/台车、级浅埋地段突水位置、规模 钻探孔，TSP，地质素描法，物探法，测流计、级地段l 通过信息化管理对已施工地段的地质进行验证，再反馈给地质预报，不断积累经验提高预测结果的准确性
21、，便于采取软岩支护的措施，保证TBM安全顺利通过。5. 制定不同地质问题相对应的预报方案岩溶及岩溶突水预报方案。首先利用地质调查与地质素描手段，确定隧道可溶岩发育的大致里程，再通过TSP203和高分辨电法探测对岩溶及地下水发育的位置、规模及性质作较为详细的预报，然后采用掌子面素描、红外探测等方法更加准确地预报掌子面前方30m范围内岩溶的发育情况，对可能有岩溶、突泥涌水的地段特别是可溶岩与非可溶岩的接触带应进行双孔水平钻验证，钻孔时需安设孔口管及高压闸阀，当遇有高压水时，要立即拔出钻具，关闭孔口管的高压阀门，等待制定处理措施。对岩溶强烈发育地段可增加钻孔的数量及采用地质雷达探测，并对开挖后的隧道
22、底板用地质雷达进行隧底岩溶检测。煤层瓦斯预报方案。首先利用地质调查与地质素描手段，确定隧道揭露煤系地层的大致里程，再通过TSP203对进一步确定煤层发育的位置，然后采用掌子面素描、单孔超前水平钻孔等方法更加准确地预报掌子面前方30m范围内煤层的位置及厚度，水平钻孔需采用水循环回转钻，否则易引起火灾或爆炸，并钻取岩芯。在全隧需进行瓦斯监测。采空区预报方案。由于人工开采活动频繁，需高度重视可能由于人工开采形成的采空区及储水仓隐藏的危险，拟采用TSP203、高分辨电法探测等手段进行预报，采用掌子面地质素描观察隧道围岩的变化，特别是地下水的变化情况，对物探手段发现异常的地段采用超前水平钻孔加以验证，钻
23、孔时需安设孔口管及高压闸阀，当遇有高压水时，要立即拔出钻具，关闭孔口管的高压阀门，等待制定处理措施。必要时辅以地质雷达探测。 断层破碎带预报方案。首先利用地质调查与地质素描手段，确定在勘察阶段发现的宽大断层的大致里程，此外，由于地壳中许多断层并未延伸至地表或被覆盖层所覆盖，所以隧道在开挖过程中所揭露的断层往往多于地表所发现的数量，故全隧均应进行TSP203探测，预报掌子面前方围岩的强度、完整性、富水性，对可能存在断层地段采用高分辨电法作进一步探测，然后根据掌子面素描观察隧道围岩的变化，统计节理组数及其形态的变化，推测前方可能出现断层的位置，对可能出现断层的地段进行单孔水平钻验证，钻孔时需安设孔
24、口管及高压闸阀，当遇有高压水时，要立即拔出钻具，关闭孔口管的高压阀门，等待制定处理措施。高地应力预报方案。根据隧道的埋深及区域构造作用力的大小，确定隧道高地应力地段，采用TSP203探测预报掌子面前方围岩的强度情况，再通掌子面地质素描判定围岩的级别、硬度及变化趋势，确定可能发生岩爆的硬岩地段及发生大变形的软岩地段。放射性监测方案。由于隧道所处地段存在花岗岩，通过对隧道区域的测量，存在放射性异常，放射性元素衰变产生的射线和有放射性特点的隋性气体氡气及其子体是该隧道辐射的主要来源，由于围岩裂隙的存在与隧道的开挖，氡气体可能存在于整个隧道，因此在隧道施工全过程必需采用ASM-氡及其子体监测仪进行空气
25、中氡及其子体的浓度监测，采用辐射测量仪进行辐射监测。 附件：附录A 隧道地质素描图附录B 隧道净空变化量测记录表附录C 拱顶下沉量测记录表 上海天佑工程咨询有限公司 向莆铁路FJJL-8标监理部 20080630附录A 隧道地质素描图附录B 隧道净空变化量测记录表桩号施工方法施工部位埋设日期测线编号观测值平均值温度修正值修正后测点高程相对初次下沉值（u）相对上次下沉值时间间隔变化速率备注量测时间温度第一次第二次第三次年月日时Cmmmmmmmmmmmdmm/d测读者： 计算者： 复核者：附录C 拱顶下沉量测记录表桩号施工方法施工部位埋设日期测线编号量测时间第一次第二次第三次平均值温度修正值修正后测点高程相对初次下沉值（u）相对上次下沉值时间间隔下沉速度备注年月日时mmmmmmmmmmmdmm/d测读者： 计算者： 复核者：