隧道监控量测方案.docx

施工监控量测方案1监测目的22监测项目与测点布置22.1监测控制标准32.2监测频率73监测方法73.1地表沉降73.2地面建筑沉降与倾斜83.3桩（坡）顶水平位移93.4桩体变形103.5土体侧向位移103.6钻孔桩内力113.7土压力113.8孔隙水压力123.9锚索（土钉）内力123.10地下水位133.11地下管线沉降与位移133.12拱顶下沉143.13隧道周边位移153.14围岩压力163.15钢支撑内力164监测反馈程序174.1监测数据的处理及反馈174.2监测管理体系184.3提交的监测成果181 监测目的为确保XX隧道施工的安全以及施工过程的顺利进行，必须在施工的全过程中进行全面、系统的监测工作。我们将按照招标文件的要求，建立专门组织机构开展监测工作，并将其作为一道重要工序纳入施工组织设计中去。监控量测的目的主要有：1、掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈，指导施工作业。2、通过对围岩和支护的变位、应力量测，修改支护系统设计。3、检验设计所采取的各种假设和参数的正确性，指导基坑开挖和支护结构的施工，确保基坑支护结构的安全。4、通过监控量测，收集数据，为以后的工程设计、施工及规范修改提供参考和积累经验，并可以和计算结果比较，完善计算理论。2 监测项目与测点布置为全面掌握暗挖隧道和明挖基坑在施工过程中对周围环境的影响范围及程度，围护及支护结构的受力与变形状况，并结合本工程的地形、地质条件、支护类型、施工方法等特征选择监测项目，具体监测项目、测点布置原则及要求、仪器设备、监测频率见表1。表1 监测项目表序号监测项目监测仪器测点布置原则及数量监测目的监测频率1地面沉降DSZ-2型精密水准仪、测微器，铟钢尺等沿基坑周围地面和洞口浅埋段布置沉降观测点，测点间距520m，约100个测点。掌握施工过程中对周围土体、建筑物的影响程度，确保施工安全。开挖过程中：1次/12天，主体结构施工期间：1次/3天。2临近建筑物沉降及倾斜受影响的建筑物转角处布点，共计4个3桩（坡）顶水平位移电子经纬仪等在冠梁顶部布设固定的观测点，间距20m，约14个。在基坑施工过程中，掌握桩体顶部的水平变形情况，判断其安全稳定性。开挖过程中： 1次/天。4桩体变形测斜仪，PVC测斜管在钻孔桩内埋设测斜孔，孔间距1535m，约14个孔。掌握围护结构以及周边土体的变位情况，判断其安全稳定性。开挖过程中： 1次/天。5土体侧向位移在围护结构的周边土体内埋设测斜孔，约18个孔。开挖过程中：1次/3天主体结构施工期间：1次/5天。6钻孔桩内力钢筋计，频率接收仪沿钻孔桩竖向布置测点，测点间距2m，约10处，计70个测点。了解钻孔桩钢筋受力情况，判断其安全性。开挖过程中：1次/1天7土压力土压力盒，频率接收仪在围护结构后2m嵌固段围护结构前布置测点，同一孔测点间距3m，约18孔，计90个测点。掌握围护结构周边土体的受力情况，判断其安全稳定性。开挖过程中：1次/1天8孔隙水压力孔隙水压力计，频率接收仪在围护结构的周边土体布置测点，布置原则同土压力，约18个孔，计90个测点。了解围护结构周边的水压力情况。1次/2天9锚索内力锚索轴力计，频率接收仪在锚索端部或中部埋设钢筋计，数量不少于锚索总数的5，约30个。了解施工过程中锚索（土钉）的受力情况，判断其安全性。开挖过程中：1次/2天土钉内力钢筋计，频率接收仪在锚杆中部埋设钢筋计，数量不少于锚索总数的5，约40个。10地下水位水位管，电子水位计在基坑周围埋设水位孔，测孔间距2040m，约21个测孔。掌握基坑施工过程中周围地下水位的变化情况。 开挖过程中：1次/3天主体结构施工期间：1次/5天。11地下管线沉降与位移水准仪，经纬仪在基坑周边的地下管线布置观测点，测点间距15m，约10个。掌握基坑施工过程中周围地下管线的变形情况，确保其安全。施工过程中： 1次/天。12地质和支护状况观察地质罗盘等开挖后及初支后进行岩性、结构面产状及支护裂缝观察或描述。判断围岩稳定性和预测开挖面前方地质条件，判断隧道稳定性和检验支护参数。每次爆破及支护后进行。13暗挖隧道拱顶下沉DSZ-2型精密水准仪，钢挂尺等沿隧道中线方向布置，类围岩每20m一个断面，类围岩每10m一个断面，约100个拱顶测点，约700条收敛测线。判断围岩及隧道稳定性，进行位移反分析，检验支护参数。正常情况下：1次/12天特殊情况下：2次/天。14周边位移JSS30型数显式收敛计15围岩压力VW-1型频率接收仪，压力盒A、B、C型断面个埋设12个主断面，并与拱顶下沉测点和周边位移相对应，6个断面，共48个测点。判断围岩及隧道的稳定性，检验支护参数的合理性。正常情况下：1次/2天16钢支撑内力VW-1型频率接收仪，钢筋计A、B、C型断面个埋设12个主断面，并与拱顶下沉测点和周边位移相对应，6个断面，共96个测点。明挖段测点布置见图1、图2、图3、图4，暗挖段测点布置见图5。2.1 监测控制标准在信息化施工中，监测后应及时对各种监测数据进行整理分析，判断其稳定性，并及时反馈到施工中去指导施工。根据以往经验，以铁路隧道喷锚构筑法技术规则（TBJ108-92）的级管理制度作为监测管理方式（表2）。表2 监测管理表管理等级管理位移施工状态U0Un/3可正常施工Un/3U0Un2/3应注意，并加强监测U0Un2/3应采取加强支护等措施表中：U0实测位移值Un允许位移值Un的取值，也就是监测控制标准。根据以往类似工程经验、有关规范规定及招标文件“通用技术条件”的要求，提出控制基准见表3、表4。表3 监测控制标准表序号监测项目控制标准来源1地表沉降0.3%H招标文件、设计文件及相应规范2建筑物倾斜33桩（坡）顶水平位移30 mm且0.2%H4桩体变形30 mm且0.2%H5拱顶下沉45mm以往工程经验根据上述监测管理基准，可选择监测频率：一般在级管理阶段监测频率可适当放大一些；在级管理阶段则应注意加密监测次数；在级管理阶则应密切关注，加强监测，监测频率可达到12次/天或更多。图1 基坑测点平面布置示意图（一）图2 基坑测点平面布置示意图（二）图4 地下管线监测布置图图3 基坑监测横断面示意图图5 暗挖隧道初支断面测点布置示意图示意图2.2 监测频率各项目监测频率详见表1。3 监测方法3.1 地表沉降（1） 测量仪器苏光DSZ-2型精密水准仪、测微器，铟钢尺等。（2） 测量实施基点埋设方法基点应埋设在沉降影响范围以外的稳定区域，并且应埋设在视野开阔、通视条件较好的地方；基点数量根据需要埋设，基点要牢固可靠，如图6所示。图6 基点埋设示意图沉降测点埋设沉降测点埋设，用冲击钻在地表钻孔，然后放入长200300mm，直径2030mm的圆头钢筋，四周用水泥砂浆填实。测量方法观测方法采用精密水准测量方法。基点和附近水准点联测取得初始高程。观测时各项限差宜严格控制，每测点读数高差不宜超过0.3mm，对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过3个，如超过时，应重读后视点读数，以作核对。首次观测应对测点进行连续两次观测，两次高程之差应小于1.0mm，取平均值作为初始值。沉降计算在条件许可的情况下，尽可能的布设导线网，以便进行平差处理，提高观测精度，水准线路闭合差应小于0.3（mm）（N为测站数），然后按照测站进行平差，求得各点高程。施工前，由基点通过水准测量测出隆陷观测点的初始高程H0，在施工过程中测出的高程为Hn。则高差HHnH0即为隆陷值。数据分析与处理 时间位移曲线散点图和距离位移曲线散点图，根据沉降规律判断围岩稳定状态和施工措施的有效性。 当位移时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进行回归分析。 作横断面和纵断面沉降槽曲线，判断施工影响范围、最大沉降坡度等。3.2 地面建筑沉降与倾斜（1） 监测仪器苏光DSZ-2型精密水准仪，铟钢尺等。（2） 监测实施测点埋设在地表下沉的纵向和横向影响范围内的建筑物应进行建筑物下沉及倾斜监测，本段建筑物主要是一个100KV高压铁塔。沉降测点埋设，用冲击钻在建筑物的基础上钻孔，然后放入长直径200300mm的钢筋，四周用水泥砂浆填实。测点的埋设高度应方便观测，对测点应采取保护措施，避免在施工过程中受到破坏。观测方法：地表隆陷观测同。建筑物下沉及倾斜计算，在条件许可的情况下，尽可能的布设导线网，以便进行平差处理，提高观测精度。施工前，由基点通过水准测量测出建筑物沉降观测点的初始高程H0，在施工过程中测出的高程为Hn。则高差HHnH0即为建筑物沉降值。在建筑物沉降值后，进行倾斜计算，如图7所示：图7 建筑物倾斜计算示意图tg=s/b=SH2/Hf （1）SH2=Hfs/b （2）SH2为所求建筑物水平位移为所求建筑物水位移产生的倾斜角数据分析与处理 绘制时间位移曲线散点图 当位移时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进行回归分析。预测最大沉降量。根据所测建筑物倾斜与下沉值，判断建筑物倾斜是否超过安全控制标准。3.3 桩（坡）顶水平位移（1）监测目的通过监测桩（坡）顶部水平位移，根据位移情况反馈施工，调整开挖顺序、开挖速度、及是否采用辅助施工措施，确保围护结构安全。（2）测量仪器电子经纬仪等。（3）测量实施基点埋设方法基点应埋设在沉降影响范围以外的稳定区域，并且应埋设在视野开阔、通视条件较好的地方；基点数量根据需要埋设，基点要牢固可靠。基点和附近坐标点联测取得基点坐标。测点埋设测点埋设，用冲击钻在圈梁钻孔，然后放入刻有“+”字标记的圆钢预埋件，四周用水泥砂浆填实，或直接在圈梁上做“+”字标记。水平计算假设局部坐标系，以基坑轴向为X轴，其垂直方向为Y轴，在条件许可的情况下，尽可能的布设导线网，提高观测精度。施工前，采用三角测量测出观测点的初始坐标（x0，y0），在施工过程中测出其坐标为（xn，yn）。则水平位移为：。（4）数据分析根据所测数据绘制位移曲线图。3.4 桩体变形（1）监测目的了解基坑施工过程围护桩的水平变形情况。（2）监测仪器测斜仪，PVC测斜管等。（3）监测实施测点埋设预先将测斜管连接好，并绑扎在钢筋上，与钢筋笼一起放入钻孔内。安装时应保证一组导槽垂直于围护结构面。量测与计算测试时，联接测头和测度仪，检查密封装置，电池充电量，仪器是否工作正常，将测头放入测斜管（在未确认导槽畅通时，不得放入真实的测头），测试应从孔底开始，自下而上沿导管全长每一个测段固定位置测读一次，测段长度为0.51m，每个测段测试一次读数后，将测头提转180，插入同一对导槽重复测试，两次读数应接近，符号相反（各测点读数Ai（+）、Ai（-），取数字平均值，作为该次监测值，然后以同样方法测平行隧道轴线方向的位移。数据计算：第i点量测值=Ai（+）-Ai（-）变量d i =本次测量值-上次测量值本次i点相对（i）点的位移Si=Kdi（K=0.02），单位以毫米计。第i点绝对位移为：数据处理与分析每次量测后应绘制位移历时曲线，孔深-位移曲线。当水平位移速率突然过分增大是一种报警信号，收到报警信号后，应立即对各种量测信息进行综合分析，判断施工中出现了什么问题，并及时采取保证施工安全的对策。3.5 土体侧向位移（1）监测目的了解基坑施工过程基坑周围土体水平位移情况。（2）监测仪器测斜仪，PVC测斜管等。（3）监测实施测点埋设在选择合适位置钻孔至设计深度,预先将测斜管连接好，放入钻孔内,然后用砂石回填密实,安装时应保证一组导槽垂直于围护结构面。注意钻孔测点应避开锚索设置。量测与计算量测方法和计算方法同桩体变形观测。3.6 钻孔桩内力（1）监测目的了解施工过程中围护桩的结构内力情况。（2）监测仪器钢弦式钢筋计及VW-1型频率接收仪。（3）监测实施测点埋设原则上和围护桩侧土压力布设在同一个量测断面上，每根桩可布设7个测点左右。测点布设时在钢结构应测部位截去一部分钢筋，把钢弦式钢筋计再焊接在原部位，代替截去的一部分。数据计算每次所测得的频率可根据钢筋计的频率-轴力标定曲线来直接换算出相应的内力值。数据分析与处理根据内力值绘制钢筋应力-随时间的变化曲线，以及钢筋应力随基坑开挖深度的变化曲线图。3.7 土压力（1）监测目的了解基坑开挖过程中围护桩承受侧土压力情况。（2）监测仪器钢弦式压力盒及VW-1型频率接收仪。（3）监测实施测点埋设沿围护桩结构后0.5m处竖向每隔3m布设一个压力盒。每一断面宜布置45个测点，并对各测点逐一进行编号。压力盒埋设，要使压力盒的受压面向着围岩。先用水泥砂浆或石膏把压力盒固定在岩面上，保证围岩与压力盒受压面贴紧，以保证测量的可靠性。量测计算根据每次所测得的各测点电信号频率，可依据压力计的频率压力标定曲线来直接换算出相应的压力值。数据处理与分析根据压力值绘制压应力-时间曲线图和压应力-随开挖距离的曲线变化图，在隧道横断面图上按不同的施工阶段，以一定的比例把压力值点画在各压盒分布位置，并以连线的形式将各点连接起来，成为围岩压力分布形态图。3.8 孔隙水压力（1）监测目的了解基坑开挖过程中围护桩外侧土体孔隙水压力的分布情况。（2）监测仪器钢弦式渗水压力计及VW-1型频率接收仪。（3）监测实施测点埋设首先在围护结构外侧钻孔，然后沿孔壁每隔3m布设一个渗水压力计，每孔布设5个测点，并对各测点逐一进行编号。然后将测孔用砂填实，并将孔口封闭。注意钻孔测点应避开锚索设置。数据计算根据每次所测得的各测点电信号频率，可依据压力计的频率压力标定曲线来直接换算出相应的压力值。数据处理与分析根据渗水压力值绘制压应力-时间曲线图和压应力与测点深度关系图，以一定的比例把压力值点画在各压力计分布位置，并以连线的形式将各点连接起来，成为渗水压力分布形态图。3.9 锚索（土钉）内力（1）监测目的了解施工过程中锚索（土钉）的内力情况，判断其稳定性。（2）监测仪器锚杆轴力计，钢弦式钢筋计及VW-1型频率接收仪。（3）监测实施1）土钉内力测点埋设测点布设时在锚杆中间部位截去一部分钢筋，把钢弦式钢筋计再焊接在原部位，代替截去的一部分。测点数量不少于锚索总数的5。数据计算每次所测得的频率可根据钢筋计的频率-轴力标定曲线来直接换算出相应的内力值。数据分析与处理根据轴力值绘制钢筋应力-随时间的变化曲线。2)锚索内力测点埋设轴力计安装如图8所示。安装前先记录每个轴力计的编号；锚索安装后，先将轴力计套在锚索上；然后安装锚索垫板，上紧螺帽；最后将轴力计缆线引致安全地方；用频率接收仪量测初读数。测点数量不少于锚索总数的5。图8锚索（杆）轴力计安装示意图数据分析绘制内力历时曲线图，确定锚索最大内力。3.10 地下水位（1） 监测目的监测基坑开挖时基坑外侧地下水位的变化情况。（2） 监测仪器电测水位计、PVC水管。（3） 监测实施测点埋设测点用地质钻钻孔，孔深应根据要求而定（以保证施工期产生的水位降低能够测出）。测管用50mm的PVC管作测管，水位线以下至隔水层间安装相同直径的滤管，滤管外裹上滤布，用胶带纸固定在滤管上，孔底布设0.51.0m深的沉淀管，测管的连接用锚枪施作锚钉或小螺丝固定。量测及计算将探头沿孔套管缓慢放下，当测头接触水面时，蜂鸣器响，读取孔口标志点处测尺读数a，重复一次读数b，两次读数之差即是水位的升降数值。数据分析与处理根据水位变化值绘制水位-随时间的变化曲线，以及水位随基坑开挖的变化曲线图，判断基坑外侧水位的变化情况。3.11 地下管线沉降与位移（1） 监测目的在地下管线上方的地表沿管线走向设置测点，以判定地下管线的安全性，以及采用的工程保护措施的可靠性。（2） 监测仪器水准仪，铟钢尺、经纬仪等。（3） 监测实施测点埋设在地表下沉的纵向和横向影响范围内的地下管线进行监测，基点、测点的埋设同地表下沉监测。观测方法：沉降观测与地表沉降观测同；位移观测方法同桩顶水平位移观测。沉降、位移计算分别与地表沉降观测和桩顶水平位移相同。数据分析与处理绘制时间位移曲线散点图，据以判定施工措施的有效性。位移时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进行回归分析，预测管线的最大沉降量和最大位移量。沿管线面沉降槽曲线，判断施工影响范围。3.12 拱顶下沉（1） 监测目的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。（2） 监测仪器苏光DSZ-2型精密水准仪及钢挂尺。（3） 监测实施测点埋设拱顶测点预埋件的埋设主要为基点与测点的埋设，先在隧道拱顶中线部用电钻钻40mm50mm深200mm的孔，在孔内填塞满水泥砂浆后插入预埋件并固定牢靠，埋设时应使预埋件轴线垂直拱顶，待砂浆凝固后即可进行量测。施工过程中，要保护测点，使量测数据不中断。示意图见图5。沉降值计算对同一测点而言，U=Ui-Ui-1Ui第i次高差 Ui-1第i-1次测得与基点高差 U第i次测得沉降值数据分析与处理监测数据的填写、处理与地表下沉相同。如果拱顶下沉超限,可采取以下方法控制拱顶的下沉：改良拱顶岩体或土体的稳定性；改善开挖方法或改变凿岩爆破参数及一次凿岩爆破的规模，以减小开挖或爆破对拱顶围岩的扰动；加强支护；或采取以上几种方法进行综合处理。3.13 隧道周边位移（1） 监测目的隧道开挖后，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。（2） 监测仪器JSS30型数显式收敛计（3） 监测实施测点埋设安装测点时，在被测结构面用凿岩机或人工钻孔径为4080mm深20mm的孔，在孔中填塞水泥砂浆后插入收敛预埋件，待砂浆凝固后即可进行量测。示意图见图5。收敛值计算1)初次量测在钢尺上选择一个适当孔位，将钢尺套在尺架的固定螺杆上。孔位的选择应能使得钢尺张紧时块能与百分表（或数显表）顶端接触且读数在025mm的范围内。拧紧钢尺压紧螺帽，并记下钢尺孔位读数。2)再次量测，按前次钢尺孔位，将钢尺在支架的固定螺杆上，按上述相同程序操作，测得观测值Rn。按下式计算净空变化值：Un=Rn-Rn-1Un第n次量测的净空变形值Rn第n次量测时的观测值Rn-1第n-1次量测时的观测值数据的分析与处理首先作出时间-位移及距离-位移散点图，对各量测断面内的测线进行回归分析，并用收敛量测结果判断隧道的稳定性。如果收敛值过大，应改善周围岩体或土体的稳定性，改变开挖方法或改变凿岩爆破参数及一次爆破的规模，尽量减小开挖对周围岩（土）体的扰动；加强支护；或采取以上几种方法进行综合处理，以确保其收敛值在规范允许的范围内。3.14 围岩压力（1） 监测仪器钢弦式压力盒及VW-1型频率接收仪（2） 监测实施图9 围岩压力计埋设示意图测点埋设应把测点布设在具有代表性的隧道断面的关键部位上（如拱顶、拱腰、拱脚、边墙仰拱等）。每一断面宜布置8个测点，并对各测点逐一进行编号。压力盒埋设，要使压力盒的受压面向着围岩。先用水泥砂浆或石膏把压力盒固定在岩面上，保证围岩与压力盒受压面贴紧，以保证测量的可靠性。如图9所示。具体示意图见图5。量测计算根据每次所测得的各测点电信号频率，可依据压力计的频率压力标定曲线来直接换算出相应的压力值。数据处理与分析根据压力值绘制压应力-时间曲线图和压应力-随开挖距离的曲线变化图，在隧道横断面图上按不同的施工阶段，以一定的比例把压力值点画在各压盒分布位置，并以连线的形式将各点连接起来，成为隧道围岩压力分布形态图。3.15 钢支撑内力（1）监测目的掌握隧道开挖支护后钢拱架的受力情况，用以判断结构的稳定性，确保安全，并作为变更设计的依据。（2）监测仪器钢弦式钢筋计及VW-1型频率接收仪。（3）监测实施测点埋设应把测点布设在具有代表性的隧道断面的关键部位上（如拱顶、拱腰、拱脚、边墙仰拱等），可与压力盒位置对应。架立拱架前，应提前将钢筋计焊到拱架上，每一断面布置16个测点，并对各测点逐一进行编号。示意图见图5。量测计算根据每次所测得的各测点电信号频率，可依据反力计的频率反力标定曲线来直接换算出相应的压力值。数据处理与分析根据应力值绘制应力-时间曲线图。4 监测反馈程序4.1 监测数据的处理及反馈位移（应力）控制值时间（t）图10 时态散点示意图在取得监测数据后，要及时进行整理，绘制位移或应力的时态变化曲线图，即时态散点图，如图10所示。在取得足够的数据后，还应根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最大位移值或应力值，预测结构和建筑物的安全状况，采用的回归函数有：U= Alg（1+t）+BU=t/（A+ Bt）U=Ae-B/tU=A（e-Bt-e-Bt0）U=Alg（B+t）/（B+t0）式中：U变形值（或应力值）A、B回归系数t、t0测点的观测时间（day）监测反馈程序见图11。为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，全部监测数据均由计算机管理，每次监测必须有监测结果，及时上报监测日报表，并按期向施工、监理、设计单位提交监测月报，并对当月的施工情况进行评价并提出施工建议。4.2 监测管理体系针对本工程监测项目的特点建立专业组织，由集团公司科研所派驻现场3人组成监测小组，由具有丰富施工经验、监测经验及有结构受力计算、分析能力的技术人员担任组长，。为保证量测数据的真实可靠及连续性，特制定以下各项措施：（1）监测组与监理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）量测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。（4）量测仪器采用专人使用、专人保养、专人检校的管理。（5）量测设备、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）量测数据均要经现场检查，室内两级复核后方可上报。（8）量测数据的存储、计算、管理均采用计算机系统进行。（9）各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）针对施工各关键问题及早开展相应的QC小组活动，及时分析、反馈信息，指导施工。4.3 提交的监测成果（1） 监控量测成果图、表；（2） 监测月报及监测总结。图11 监测信息反馈程序图