隧道監(jiān)控量測專項施工方案

1、武漢市花山大道新建工程光谷五路至武九鐵路段施工總承包項目經(jīng)理部隧道監(jiān)控量測專項方案中國核工業(yè)中原建設(shè)有限公司批 準(zhǔn)： 審 核： 校 核： 編 制： 姚 冰 二一年十月目 錄1.編制依據(jù)12.編制原則13.工程概況13.1工程概況13.2主要設(shè)計技術(shù)指標(biāo)13.3隧道施工方法14.監(jiān)測內(nèi)容24.1一般規(guī)定24.2監(jiān)控量測項目和技術(shù)要求35.監(jiān)控量測方法76.量測數(shù)據(jù)處理與運用97.組織管理128.保證措施121.編制依據(jù)武漢市花山大道新建工程施工設(shè)計圖紙；公路隧道施工技術(shù)規(guī)范 （JTG F60-2009）；公路隧道施工技術(shù)細(xì)則 （JTG/T F60-2009）；公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn) （JTG/

2、T F80/1-2004）2.編制原則1、 確保施工安全和隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。2、 確保地面結(jié)構(gòu)物及地下管線的正常使用及地面交通暢通。3、 調(diào)整開挖及支護(hù)參數(shù)、修改施工設(shè)計。4、 優(yōu)化設(shè)計與施工，為后續(xù)工程提供技術(shù)依據(jù)。3.工程概況3.1工程概況花山大道東湖高新段自光谷五路至武九鐵路（K-1+720K3+920），長約4200米，全線包含寶蓋山隧道（582米）；長山隧道（東線長406米、西線長463米）。寶蓋山隧道K1+237-K1+304段處于淺埋層段，地表分布較薄的粉質(zhì)粘土夾碎石層，其下為中-微風(fēng)化石英砂巖夾泥層；長山隧道左線隧道洞身K3+100-K3+125段及右線K3+165-K3+195段

3、均位于溶洞中，圍巖級別為VI級，溶洞充填不均，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，整體性差，圍巖極易坍塌變形；隧道的其余地段地基穩(wěn)定，地勢較平坦，排水條件良好，地質(zhì)較簡單。3.2主要設(shè)計技術(shù)指標(biāo)公路等級：一級；正線數(shù)目：雙線；隧道設(shè)計行車速度：80km/h；隧道建筑限界：隧道內(nèi)行車道為單向三車道，凈高5.0m。汽車荷載等級：公路I級。隧道襯砌結(jié)構(gòu)型式：采用基于新奧法理論的復(fù)合式襯砌；隧道安全等級一級；3.3隧道施工方法隧道開挖采用光面爆破或預(yù)裂爆破技術(shù)，盡量減少對圍巖的擾動和地表周邊地區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞，保證開挖成形質(zhì)量，以充分發(fā)揮圍巖的自承能力和減少超挖回填。淺埋、偏壓及洞口段，應(yīng)遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強支

4、護(hù)、快封閉、勤測量”的原則進(jìn)行施工。級圍巖采用臺階法開挖；級圍巖采用隧道環(huán)形導(dǎo)坑留核心土法開挖；級及VI圍巖采用隧道雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖，以確保施工安全。4.監(jiān)測內(nèi)容4.1一般規(guī)定 1) 驗監(jiān)控量測工作必須緊接開挖、支護(hù)作業(yè)，應(yīng)按設(shè)計要求進(jìn)行布點和監(jiān)測，并根據(jù)現(xiàn)場施工情況及時調(diào)整量測項目和內(nèi)容。量測數(shù)據(jù)應(yīng)及時分析處理，并將結(jié)果反饋到施工過程中。2) 監(jiān)控量測應(yīng)納入施工工序，并貫穿施工的全過程，為施工管理及時提供以下信息：(1) 圍巖穩(wěn)定性、支護(hù)結(jié)構(gòu)承載能力和安全信息。(2) 二次襯砌合理的施作時間。(3) 為施工中調(diào)整圍巖級別、完善設(shè)計方案及參數(shù)、優(yōu)化施工方案及施工工藝提供依據(jù)。3) 監(jiān)控量測的管

5、理必須科學(xué)合理，施工中應(yīng)按監(jiān)測計劃實施，工程竣工后將監(jiān)測資料整理歸檔并納入竣工文件中。4) 施工現(xiàn)場應(yīng)成立專門的監(jiān)控量測小組，責(zé)任落實到人，并建立相應(yīng)的質(zhì)量保證體系，確保監(jiān)控量測的有效實施，監(jiān)測資料完整清晰。5) 現(xiàn)場監(jiān)控量測工作應(yīng)包括現(xiàn)場情況的初始調(diào)查、編制實施性監(jiān)控量測計劃、測點布設(shè)及取得初始監(jiān)測值、現(xiàn)場監(jiān)測、提交監(jiān)測結(jié)果、報送周（月）報和編寫總結(jié)報告。6) 根據(jù)監(jiān)測精度要求，應(yīng)減小系統(tǒng)誤差，控制偶然誤差，避免人為錯誤。應(yīng)經(jīng)常采用相關(guān)方法對誤差進(jìn)行監(jiān)測分析。7) 監(jiān)控量測組負(fù)責(zé)測點的埋設(shè)、日常測量、數(shù)據(jù)處理和儀器保養(yǎng)維修及送檢等工作，并及時將監(jiān)控量測信息反饋于施工和設(shè)計。4.2監(jiān)控量測項目

6、和技術(shù)要求1) 隧道監(jiān)控量測的項目應(yīng)根據(jù)工程特點、規(guī)模和設(shè)計要求綜合選定。量測項目可分為必測項目和選測項目兩大類（見表4-1和表4-2）。必測項目在采用噴錨構(gòu)筑法施工時必須進(jìn)行；選測項目應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、地質(zhì)條件、隧道埋深、開挖方法及其他要求進(jìn)行選擇。表4-1.監(jiān)控量測必測項目序號監(jiān)測項目常用量測儀器備注1洞內(nèi)、外觀察現(xiàn)場觀測、數(shù)碼相機(jī)、羅盤儀2拱頂下沉水準(zhǔn)儀、鋼掛尺或全站儀3凈空變化收斂儀、全站儀4地表沉降水準(zhǔn)儀、銦鋼尺或全站儀隧道淺埋段表4-2.監(jiān)控量測選測項目序號監(jiān)測項目常用量測儀器1圍巖壓力壓力盒2鋼架內(nèi)力鋼筋計、應(yīng)變計3噴混凝土內(nèi)力混凝土應(yīng)變計4二次襯砌內(nèi)力混凝土應(yīng)變計、鋼筋計5初期支

7、護(hù)與二次襯砌間接觸壓力壓力盒6錨桿軸力鋼筋計7隧底隆起水準(zhǔn)儀、銦鋼尺或全站儀8圍巖內(nèi)部位移多點位移計9爆破振動振動傳感器、記錄儀10孔隙水壓力水壓計11水量三角堰、流量計12縱向位移多點位移計、全站儀2) 隧道開挖后應(yīng)及時進(jìn)行地質(zhì)素描，有條件時應(yīng)進(jìn)行數(shù)碼成像技術(shù)。3) 初期支護(hù)完成后應(yīng)進(jìn)行噴層表面裂縫的觀察和記錄。4) 分部開挖法施工的隧道，每個分部施工中應(yīng)根據(jù)工程特點在表4-1、表4-2中所列項目選擇必測項目。5) 淺埋隧道地表沉降測點應(yīng)在隧道開挖前布設(shè)。地表沉降測點和隧道內(nèi)測點應(yīng)布置在同一里程斷面。一般條件下地表沉降測點縱向間距應(yīng)按表4-3要求布置。表4-3.地表沉降測點縱向間距埋深與開挖

8、寬度縱向測點間距（m）2BH02.5B20-50BH02B10-20H0B5-10注：H0隧道埋深；B隧道最大開挖寬度。6) 地表沉降測點橫向間距為25m，在隧道中線附近測點應(yīng)適當(dāng)加密，隧道中線兩側(cè)范圍應(yīng)不小于H0+B，地表有控制型建筑物時，量測范圍應(yīng)適當(dāng)加寬，測點布置見下圖。地表沉降橫向測點布置示意圖7) 拱頂下沉測點和凈空變化測點應(yīng)布置在同一斷面上。監(jiān)測斷面及測點按表4-4要求布置。拱頂下沉測點原則上設(shè)置在拱頂軸線附近。表4-4.必測項目監(jiān)測斷面間距圍巖級別斷面間距（m）-5-1010-3030-50注：級圍巖視具體情況確定間距。8) 凈空變化量測側(cè)線數(shù)，參照表4-5布置。表4-5.凈空變

9、化量測側(cè)線數(shù)地段開挖方法一般地段特殊地段全斷面法一條水平側(cè)線-臺階法每臺階一條水平測線每臺階一條水平測線，兩條斜側(cè)線分部開挖法每分部一條水平側(cè)線上部每分部一條水平側(cè)線，兩條斜側(cè)線，其余分部一條水平側(cè)線9) 選測項目應(yīng)根據(jù)設(shè)計和施工的特殊要求確定，監(jiān)測斷面應(yīng)視需要而定，優(yōu)先在施工初始階段布置。10) 不同斷面的測點應(yīng)布置在相同部位，測點應(yīng)盡量對稱布置，以便數(shù)據(jù)的相互驗證。11) 必測項目的監(jiān)測頻率應(yīng)根據(jù)測點的距開挖面的距離及位移速度分別按表4-6和表4-7確定。表4-6.按距開挖面距離的監(jiān)測頻率監(jiān)測斷面距開挖面距離監(jiān)測頻率（0-1）B2次/d（1-2）B一次/d（2-5）B一次/2-3d5B一次

10、/7d注：1、B隧道最大開挖寬度。2、出現(xiàn)異常情況或不良地質(zhì)時，應(yīng)增大監(jiān)測頻率 。3、由位移速度決定的監(jiān)測頻率和由距開挖面的距離決定的監(jiān)測頻率之中，原則上采用較高的頻率值。表4-7.按位移速度確定的監(jiān)測頻率位移速度監(jiān)測頻率52次/d1-5一次/d0.5-1一次/2-3d0.5一次/7d12) 監(jiān)控量測控制基準(zhǔn)應(yīng)包括隧道內(nèi)位移、地表沉降、爆破振動的控制基準(zhǔn)。(1) 地表沉降控制基準(zhǔn)根據(jù)地層穩(wěn)定性、周圍建筑物的安全要求分別確定，取最小值。(2) 爆破振動控制基準(zhǔn)根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)、邊坡穩(wěn)定性、周圍建筑物的安全性確定。(3) 位移控制基準(zhǔn)根據(jù)測點距開挖面的距離，可參考表4-8要求確定。表4-8.位移控制基

11、準(zhǔn)類別距開挖面1B(U1B)據(jù)開挖面2B(U2B)據(jù)開挖面較遠(yuǎn)允許值65%U090%U0100% U0注：B隧道最大開挖寬度；U0極限相對位移值。13) 位移管理等級按三級管理，相應(yīng)的位移管理等級見表4-9。表4-9.位移管理等級管理等級距開挖面1B距開挖面2BUU1B/3UU2B/3U1B/3U2 U1B/3U2B/3U2 U2B/3U2 U1B/3U2 U2B/3注：U實測位移值。14) 爆破振動控制基準(zhǔn)按表4-10控制，并應(yīng)滿足下列要求：表4-10.爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)序號保護(hù)對象類別安全允許振速（cm/s）10Hz10-50Hz50-100Hz1土窯洞、土坯房、毛石房屋0.5-1.00

12、.7-1.21.1-1.52一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物2.0-2.52.3-2.82.7-3.03鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋0-4.03.5-4.54.2-5.04一般古建筑物和古跡0.1-0.30.2-0.40.3-0.55水工隧道7-156交通隧道10-207礦山巷道15-308水電站及發(fā)電廠中心控制室設(shè)備0.59新澆大體積混凝土：齡期：初凝-3d齡期：初凝3-7d齡期:7-28d2.0-3.03.0-7.07.0-12注：1、表列頻率為主振頻率，系指最大振幅所對應(yīng)波的頻率。2、頻率范圍可根據(jù)類似工程或現(xiàn)場實測波形選取。選取頻率時亦可參照下列數(shù)據(jù)：洞室爆破20Hz；深孔爆破10-60Hz；淺

13、孔爆破40-100Hz。3、有特殊要求的根據(jù)現(xiàn)場具體情況確定。、選取建筑物安全允許振速時，應(yīng)綜合考慮建筑物的重要性、建筑質(zhì)量、新舊程度、自振頻率、第幾條件等因素。、省級以上（含省級）重點保護(hù)古建筑與古跡的安全允許振速，應(yīng)經(jīng)專家論證選取，并報相應(yīng)文物管理部門批準(zhǔn)。、選取隧道、巷道安全允許振速時，應(yīng)綜合考慮構(gòu)筑物的重要性、圍巖狀況、斷面大小、深埋大小、爆源方向、地震振動頻率等因素。、非擋水新澆大體積混凝土的安全允許振速，可按本表給出的上限值選取。15) 測試儀器的精度應(yīng)滿足表4-11及表4-12的要求，測試儀器的量程應(yīng)滿足設(shè)計要求，并具有良好的防震、防水、防腐性能。表4-11監(jiān)控量測必測項目測試精

14、度序號監(jiān)測項目測試精度1拱頂下沉0.5-1mm2凈空收斂0.5-1mm3地表沉降0.5-1mm表4-12監(jiān)控量測選測項目測試精度序號監(jiān)測項目測試精度1圍巖與初期支護(hù)接觸壓力0.5%F.S.2噴混凝土應(yīng)變0.1%F.S.3鋼架應(yīng)力拉伸0.5%F.S.，壓縮1.0%F.S.4初期支護(hù)與二次襯砌接觸壓力0.5%F.S.5二次襯砌內(nèi)應(yīng)力0.1%F.S.6圍巖內(nèi)部位移0.1mm7隧底隆起0.5-1mm8爆破振動速度1mm/s注：F.S.儀器滿量程。5.監(jiān)控量測方法1)現(xiàn)場監(jiān)測應(yīng)根據(jù)設(shè)計文件的要求進(jìn)行測點埋設(shè)、日常量測和數(shù)據(jù)處理，及時反饋信息，并根據(jù)地質(zhì)條件的變化和施工異常情況，及時調(diào)整監(jiān)控量測計劃。2)

15、現(xiàn)場測點讀數(shù)應(yīng)讀三次，取其平均值，并詳細(xì)記錄。3)施工過程中應(yīng)進(jìn)行洞內(nèi)、外觀察，洞內(nèi)觀察可分開挖工作面觀察和已施工地段觀察兩部分，其內(nèi)容如下：(1)開挖工作面觀察應(yīng)在每次開挖后進(jìn)行，及時繪制開挖工作面地質(zhì)素描圖、數(shù)碼成像、填寫開挖工作面觀察表和施工階段圍巖級別判定卡，并寫勘察資料進(jìn)行對比，記錄噴混凝土、錨桿和鋼架等的工作狀態(tài)。(2)洞外觀察重點應(yīng)在洞口段和動身淺埋段，記錄地表開裂、地表塌陷、邊坡及仰坡穩(wěn)定狀態(tài)、地表水滲漏情況等。4) 隧道凈空收斂量測可采用收斂儀或全站儀進(jìn)行。(1) 采用收斂儀量測時，測點采用焊接或鉆孔預(yù)埋。(2) 采用全站儀量測時，測點應(yīng)采用膜片式回復(fù)反射器作為測點靶標(biāo)，靶標(biāo)

16、粘附在預(yù)埋件上，觀測方法包括自由設(shè)站和固定設(shè)站兩種。5)拱頂下沉量測可采用精密水準(zhǔn)儀和鋼掛尺或全站儀進(jìn)行，在隧道拱頂軸線附近通過焊接或鉆孔預(yù)埋測點，測點應(yīng)與隧道外監(jiān)測基點進(jìn)行聯(lián)測。6)地表沉降監(jiān)測可采用精密水準(zhǔn)儀、銦鋼水準(zhǔn)尺進(jìn)行?；c應(yīng)設(shè)置在地表沉降影響范圍之外。測點采用地表鉆孔埋設(shè)，測點四周用水泥砂漿固定。當(dāng)采用常規(guī)水準(zhǔn)測量手段出現(xiàn)困難時，可采用全站儀量測。7)圍巖內(nèi)變形量測可采用多點位移計，多點位移計應(yīng)鉆孔埋設(shè)，通過配套的設(shè)備讀數(shù)。8)振弦式傳感器通過頻率接收儀獲得頻率讀數(shù)，依據(jù)頻率量測參數(shù)率確定曲線，換算出相應(yīng)量測參數(shù)值。9)光纖光柵傳感器通過光纖光柵接收儀獲得讀數(shù)，換算出相應(yīng)量測參數(shù)值

17、。10)鋼架應(yīng)力量測可采用振弦式傳感器、光纖光柵傳感器，傳感器應(yīng)成對埋設(shè)在鋼架的內(nèi)、外側(cè)，并應(yīng)滿足下列要求：(1) 采用振弦式鋼筋計進(jìn)行型鋼應(yīng)力或應(yīng)變量測時，應(yīng)把傳感器焊接在鋼架翼緣內(nèi)測點位置。(2) 采用振弦式鋼筋計進(jìn)行格柵拱架應(yīng)力量測時，應(yīng)將格柵主筋截斷并把鋼筋計對焊在截斷部位。 (3) 采用光纖光柵傳感器進(jìn)行型鋼或格柵拱架應(yīng)力量測時，應(yīng)把光纖光柵傳感器焊接或黏貼在相應(yīng)測點位置。11)接觸壓力量測可采用振弦式傳感器，傳感器與接觸面要求緊密接觸。12)混凝土應(yīng)變量測可采用振弦式傳感器、光纖光柵傳感器，傳感器固定于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的相應(yīng)測點位置。13)爆破振動速度監(jiān)測可采用振動速度傳感器和相應(yīng)的數(shù)

18、據(jù)采集設(shè)備。傳感器固定在預(yù)埋件上 ，通過爆破振動儀自動記錄振動速度，分析振動波形和振動衰減規(guī)律。14)孔隙水壓監(jiān)測可采用水壓計進(jìn)行，水壓計應(yīng)埋入帶刻槽的測點位置，采取措施確保水壓計直接與水接觸。通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備獲得各測點讀數(shù)，并換算出相應(yīng)孔隙水壓力值。15)滲漏水量監(jiān)測可采用三角堰、流量計進(jìn)行。6.量測數(shù)據(jù)處理與運用1) 監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的分析處理應(yīng)包括監(jiān)測資料的整理、計算和分析。2) 每次觀測后應(yīng)立即對原始觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行核對和整理，包括原始觀測值的校正、物理量的計算、填表制圖，誤差處理、異常值的剔除、初步分析等，并將校驗過的數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。3) 監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的計算分析主要包括以下內(nèi)容：(1

19、)拱頂下沉、凈空收斂的位移量，繪制時態(tài)曲線。(2)圍巖壓力與支護(hù)間接觸壓力值，繪制時態(tài)曲線和斷面壓力分布圖。(3)初期支護(hù)、二次襯砌應(yīng)力（應(yīng)變）值，繪制時態(tài)曲線，反算結(jié)構(gòu)內(nèi)力并繪制斷面內(nèi)力分布圖。(4)地表沉降值，繪制橫向和縱向時態(tài)曲線。(5)孔隙水壓力值，繪制孔隙水壓力的時態(tài)曲線及孔隙水壓力與深度的關(guān)系曲線。(6)爆破振動速度，繪制振動速度與測點至震源距離關(guān)系曲線。4) 在分析檢測數(shù)據(jù)時，根據(jù)散點圖進(jìn)行回歸分析，可采用如下指數(shù)模型：U=A(e-B/t-e-B/t0)式中 U變形值； A,B回歸系數(shù) T0測點初始觀測時間（d） T-測點的觀測時間（d）。5) 應(yīng)力（應(yīng)變）監(jiān)測結(jié)果可參照位移回歸

20、分析進(jìn)行。6) 爆破振動安全允許距離，可根據(jù)爆破振動速度按下式計算。R=(K/V)1/aQ1/3式中 R-爆破振動安全允許距離（m）； Q-炸藥量，齊發(fā)爆破為總藥量，延時爆破為最大一段藥量（kg）； V-保護(hù)對象所在地質(zhì)點振動安全允許速度（cm/s）； K,a-與爆破點至計算保護(hù)對象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，可按表6-1選取，或通過現(xiàn)場試驗確定。表6-1爆破區(qū)不同巖性的K、a值巖性Ka堅硬巖50-1501.3-1.5中硬巖150-2501.5-1.8軟巖250-3501.8-2.07) 監(jiān)控量測信息反饋方法可采用經(jīng)驗類比法或理論分析方法。監(jiān)控量測信息反饋程序見下圖。開始施工設(shè)計施工方案相關(guān)參數(shù)監(jiān)控量測隧道施工量測數(shù)據(jù)分析處理回歸分析動態(tài)分析綜合分析結(jié)構(gòu)安全和經(jīng)濟(jì)性判斷經(jīng)濟(jì)類別理論分析標(biāo)準(zhǔn)評判結(jié)構(gòu)是否安全結(jié)構(gòu)是否經(jīng)濟(jì)結(jié)束支護(hù)相關(guān)參數(shù)襯砌類型相關(guān)