隧道监测方案样本.doc

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×× ××至××段
××隧道监测方案

××××工程试验检测有限公司

二零一零年八月

×× ××至××××段
××隧道监测方案

批 准

年 月 日
方案编制

年 月 日
检测人员

年 月 日

××工程试验检测有限公司

二零一零年八月

目 录

1工程概况 1
2监控内容 1
3监测依据 1
4人员及仪器设备 2
5监测频率 3
6监测方法 4
7数据整理分析与反馈 8
8 报告 10

1工程概况
××隧道(ZK106+227～ZK108+398、 YK106+065～YK108+400)位于××, 左线长度2171米, 右线长度2335米, 属长隧道。隧址区属于低山地貌区。地形起伏较大, 山体上植被稀少。隧道轴线横穿基岩山脊, 隧道洞身表层为黄土覆盖, 进出口段基岩裸露, 洞身段主要为中三叠系××组砂岩及泥岩。隧道最大埋深约210m。隧道进出口及其洞身地层为中三叠统××组砂岩、 泥岩组成, 在山脊分部第四系风积黄土。勘察区大地构造单元属于中朝准地台鄂尔多斯地块南缘隆起带北侧, 也称为渭北隆起带。隧道区位于复式背斜北翼, 主要出露三叠系地层, 次级褶皱宽缓, 大部分地段地层近于水平, 仅在发育次级褶皱地段地层发生倾斜, 倾角介于10 o～35 o之间。区内断裂构造不甚发育, 地壳运动相对比较微弱。根据中华人民共和国地震烈度区划分图( ) , 本区地震基本烈度为Ⅵ度区, 地震动峰值加速度g=0.05,反应谱特征周期s=0.45。隧道区地下水类型主要为黄土孔隙裂隙水及基岩裂隙水, 主要受大气降水补给, 富水较弱。进、 出口段隧道洞室位于地下水位以上, 在一般情况下可按无水考虑, 但在雨季, 特别是连续降水时段, 地表水入渗导致洞室形成渗水, 按大气降水入渗估算该段涌水量; 洞身段位于地下水以下, 分别按达西定律和水平廊道集水法计算该段涌水量。隧道预测涌水量左线为1161.05m3/d,右线为1181.84m3/d。
2监控内容
根据招标文件、 设计资料以及现场实际情况, 对隧道进行超前地质预报、 周边位移、 拱顶下沉、 地表下沉进行监控量测。
3监测依据
《公路隧道设计规范》 JTG D70- ;
《公路隧道施工技术规范》 JTG F60- ;
《公路隧道施工技术细则》 JTG/T F60- ;
《岩土工程勘察规范》( GB 50021— ) ;
《公路工程地质勘察规范》( JTJ 064—98) ;
施工图设计资料及工程地质勘察报告, 合同文本。
4人员及仪器设备
人员组成见表1, 主要仪器设备见表2
参加人员 表1
序号
姓名
职称
本项目职务
1

高级工程师
项目负责人
2

检测工程师
技术负责人
3

检测工程师
监测组长
4

检测工程师
监测员
5

检测员
监测员
6

检测员
监测员

主要仪器设备 表2
仪器名称
数量
单位
规格型号
仪器编号
检测项目
瑞典MALA地质雷达
1
台
X3M
HRYQ146
地质超前预报
RAMAC屏蔽天线
1
套
100MHZ
HRYQ146-2
精密自动安平水准仪
1
台
DSZ2+FS1
HRYQ
地表下沉、 拱顶下沉
因瓦线条式水准尺
(铟钢尺)
1
套
3M
HRYQ
数显收敛计
1
台
JSS30A型
HRYQ
周边位移

我单位中标后将及时成立××至××高速公路隧道监测项目部, 由比较熟悉超前预报及监控量测工作的4-6人组成( 见表1) 。项目负责人统一协调管理, 根据项目实际情况, 若技术难度比较大, 可适当增加人员及仪器设备。
项目部下设监测小组, 人员配备及职责如下:
项目负责人: 负责组织生产、 人员设备调度, 对外沟通、 联系。对本项目质量、 安全负全责。
技术负责人: 对项目的技术及质量负责, 编写实施细则, 审定报告等。
现场监测组: 设组长1人, 组员3人, 主要负责监测实施方案、 现场数据测试、 资料的综合分析, 并负责提交监测报告。
5监测频率
根据施工图设计资料和《公路隧道施工技术规范》( JTG F60— ) 要求, 隧道现场监控量测频率见表3。
现场监测项目及频率 表3
监测内容
方法及仪器
测点布置
量测间隔时间
1～15d
16～1
个月
1～3
个月
大于
3个月
地质超前预报
地质雷达法
每30m一个断面
根据实际预报结果决定下一测试断面位置
洞内、 外观察
现场观测、 地质罗盘等
开挖及初期支护后进行
-
拱顶下沉
水准测量法, 精密水准仪、 铟钢尺等
h<30m时,S=10m h>30m时,S=20m
2次/d
1次/2d
1次/周
1次/月
周边位移
各种类型收敛计
地表下沉
水准测量法, 精密水准仪, 铟钢尺等
h<15m时,S=5m 15m<h<30m时,S=20m
开挖面距量测断面前后＜30m时,
2次/d;
开挖面距量测断面前后＜60m时,
1次/2d;
开挖面距量测断面前后＜80m时,
1次～7d;
注: S—测量间距; h—隧道埋深。
6监测方法
6.1超前地质预报
地质雷达法是一种用于确定地下介质分布的电磁波法, 是一种高分辨率探测方法。该方法是经过天线向掘进方向发射高频电磁波, 对于不同的介质( 地质体) , 电磁波的传播特点不一样, 当遇到存在电性差异介质的界面时, 便发生反射, 并返回为接收天线接收。电磁波在介质中的传播时间与距离成正比, 因此可计算出界面位置, 并可根据反射波的振幅、 频率特征推测地质体的性质。断层破碎带、 含水带、 软弱结构面、 溶洞等都与周围岩石存在较大的电性差异, 用GPR方法进行超前地质探测正是基于这一前提。
现场探测时, 可在掌子面布设”井”字型测网(测线布置见图1)。当区域构造走向与隧道轴线大致平行时, 应在隧道侧壁布置一些测线。采用连续观测方式, 用REFLEXW专用软件对采集的数据进行处理。在资料处理的基础上, 分析地质雷达图象, 识别反射信号, 确定电磁波在岩石介质中的传播速度、 反射波的到达时间, 计算反射界面的位置, 经过分析反射波的振幅、 频率, 结合前期勘察资料推断地质体性质。

图1 地质超前预报测线示意图
探地雷达( GPR) 方法是一种高频电磁波法, 其具有频率高、 衰减快的特点, 因此探测距离较短( 30米为宜) 。但其分辨率高, 对围岩内的软弱结构面、 岩溶、 富水带等地质异变情况探测效果好, 且施工方便。
6.2周边位移、 拱顶下沉
周边位移、 拱顶下沉和地表下沉( 浅埋地段) 等必测项目设置在同一断面, 其量测断面间距、 测试频率应根据表3确定。周边位移、 拱顶下沉量测部位和测点布置见图2。
1.5m
测点埋设: 采用φ22钢筋, 长30cm, 端部用φ8钢筋焊接一个三角形, 用于挂尺。隧道开挖后布设拱顶测点和两对水平收敛测点。布点时要求将钢筋垂直锚入隧道顶面或侧壁围岩中, 外露5cm左右。对测点要采取保护措施( 如用塑料袋包裹, 以防喷浆时沾上水泥浆而引起量测误差) 并做上标记。

图2 周边位移、 拱顶下沉测点布置图
在不受到爆破影响的范围内尽快安设测点, 距开挖面不应超过2m,埋入围岩深度不应小于0.2m, 将测点用水泥砂浆牢固的固定在选定的位置上, 测点应牢固、 可靠、 易于识别, 能真实地反应围岩、 支护的动态变化信息。测点牢固后即可测量, 并应在每次开挖后12h内取得初读数, 最迟不得超过24h, 而且在下一循环开挖前必须完成。
周边位移测试方法:
1) 将收敛计放在待测位置进行恒温。
2) 把SR44W型氧化银纽扣电池装入电池盒内, 然后对仪器进行”对零”, 测量现场温度并记录。
3) 打开收敛计钢尺摇把, 拉出尺头挂钩放入测点孔内, 将收敛计拉至另一端测点, 并把尺架挂入测点孔内, 选择合适的尺孔, 将尺孔销插入, 用尺卡将尺与联尺架固定。
4) 调节调整螺母, 仔细观察, 使塑料窗口上的刻线对在张力窗口内标尺上的两条白线之间( 每次应一致) 。
5) 记下钢尺在联尺架端时的基线长度与数显读数。每次观测至少完成三次读数, 取其平均值为本次观测读数值。当三次读数极差大于0.05mm时, 应重新测试。
拱顶下沉测试方法: 对于浅埋隧道, 可由地面钻孔, 使用挠度计或其它仪表测定拱顶相对地面不动点的位移值。对于深埋隧道, 可在拱顶布设固定测点, 将铟钢尺挂在拱顶测点上, 后视点可设在稳定衬砌上, 用精密水准仪进行观测。第一次读数后视点读数为A1, 前视读数为B1; 第二次后视点读数为A2, 前视读数为B2。
6.3地表下沉
地表下沉断面间距、 测试频率见表3, 测点布置见图4。
5m
5m
(3-8)×5m
(3-8)×5m
5×2m
45º
45º
测点

图4 测点布置图
基点埋设: 基点应埋设在沉降影响范围以外的稳定区域, 而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。基点埋设方法见图5。

图5 基点埋设图(单位:cm)
沉降测点埋设: 用冲击钻在地表钻孔, 然后放入长200～300mm, 直径20～30mm的圆头钢筋, 四周用水泥砂浆填实。
测试方法:
1) 观测方法采用精密水准测量方法。将三脚架调至适当高度使架头顶面大致水平。将仪器安放在架头, 拧紧中心螺丝。调整仪器脚螺旋, 使圆水准器气泡居中。检查补偿器是否正常工作, 如果正常即可进行高程测量, 反之重新整平。用粗瞄器瞄准目标, 使目标进入望远镜视场, 再使用水平微动手轮使目标移到视场中心, 转动调焦手轮使目标成像清晰而且与分划板没有视差。在望远镜的视准线对应铟钢尺镜像刻度处, 精确读取水平状态数据。
2) 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, 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±0.5mm, 取平均值作为初始值。
3) 注意事项
( 1) 使用仪器前必须先详细阅读仪器操作说明书及注意事项, 不得违规操作。
( 2) 仪器在运输和使用的过程当中, 必须轻拿轻放, 防潮防震。
( 3) 观测时应避免阳光直照在仪器上,以免影响观测精度。
( 4) 仪器应做定期的检验与维修。
7数据整理分析与反馈
监测信息反馈应根据检测数据分析结果, 对工程安全性及工程施工质量进行评价, 并提出相应工程对策与建议。地质预报信息反馈流程见图5, 监控量测信息反馈流程见图6。
1) 对初期的时态曲线应进行回归分析, 预测可能出现的最大值和变化速度, 掌握位移变化的规律。
2) 数据异常时, 应及时分析原因, 提出对策和建议, 并及时反馈给有关单位。
3) 每次量测后应及时进行数据整理和数据分析并绘制量测数据时态曲线和距开挖面距离图;
4) 应绘制地表下沉沿隧道纵向和横向变化速率曲线。应根据量测数据处理结果, 及时提出调整和优化施工方案和工艺; 围岩变形和速度较大时, 应及时采取安全措施, 并建议变更设计。
5) 围岩稳定性、 二次支护时间应根据所测得位移量或回归分析所得最终位移量、 位移速度及其变化趋势、 隧道埋深、 开挖断面大小、 围岩等级、 支护所受压力、 应力、 应变等进行综合分析判定。
6) 最大下沉量的控制标准根据地面结构的类型和质量要求而定, 大约1～2cm在弯变点的地标倾斜应小于结构的要求, 一般应小于1/300.
7) 根据回归分析如果地表下沉量超过上述标准, 应采取措施。
8) 围岩稳定性的综合判别, 应根据测量结果, 按下列指标判定:
( 1) 实测位移值( U) 不应大于隧道的极限位移( Uo) , 一般情况下, 宜将隧道设计得预留变形量作为极限位移, 而设计变形量应根据检测结果不断修正。根据公路隧道施工技术细则( JTG/T F60— ) 位移管理等级见表4。

位移管理等级 表4
管理等级
管理位移
施工状态
Ⅲ
U＜(Uo/3)
可正常施工
Ⅱ
(Uo/3) ≤U≤(2Uo/3)
应加强支护
Ⅰ
U＞(2Uo/3)
应采取特殊措施
( 2) 根据位移变化速度判断
经过国内下坑、 金家岩、 军都山、 云台山、 五指山、 圆梁山、 等几十座隧道的位移观测表明: 变形速度是由大变小的递增过程, 变形时程曲线可分为三个阶段:
a、 变形急剧增长阶段: 变形速度大于1.0mm/d时;
b、 变形缓慢增长阶段: 变形速度1-0.2mm/d时;
c、 基本稳定阶段: 变形速度小于0.2mm/d时。
上述变形速率标准是针对一般隧道净空变形和拱顶下沉量测, 对于高地应力、 岩溶、 膨胀性、 挤压性围岩等, 应根据具体情况制定专门标准进行判定。
( 3) 根据位移速度变化趋势判断
由于岩体的流变特性, 岩体破坏前变形时程曲线可分为三个阶段
a、 基本稳定区: 主要标志为位移速度逐渐下降, 即: d2u/dt2＜0,表明围岩处于稳定状态。
b、 过渡区: 位移速率保持不变, 即d2u/dt2=0, 表明围岩向不稳定状态发展, 需发出警告, 加强支护系统。
c、 破坏区: 位移速率逐渐增大, 即d2u/dt2＞0, 表明围岩进入危险状态, 必须立即停止施工, 采取有效手段, 控制其变形。

施工单位
围岩稳定性分析
采集数据、 分析处理
监理驻地办
明确异常的原因
正常
地质工程师判读
地质雷达
现场测试
采集数据、 分析处理
异常
采取的措施
提交地质预报快报

图5 地质预报信息反馈流程图
施工
采取技术措施
施工监测
预测变形量
反馈分析
与基准值比较
调整施工参数
是否安全
是
否

图6 监测信息反馈流程图
8 报告
报告应包含的内容
1) 工程概述;
2) 检测目的及内容;
3) 检测依据;
4) 主要检测仪器及设备;
5) 检测方法;
6) 测区及测点布置;
7) 检测结果;
8) 附件。