监控量测计划(格式).doc

隧
二
队
监
控
量
测
计
划

编制人：

审核人：

批准人：
中铁五局武广铁路第五总队
二ΟΟ六年六月

隧道二队监控量测计划
一、工程概况
武汉至广州客运专线是为了缓解我国铁路运输最繁忙的南北主干线之一的京广铁路武昌至广州段的运输能力紧张状况，实现客货分线运输，形成大能力快速度的客运通道而修建的。
五总队管段为DK1820+029.66～DK1841+823（陈家湾特大桥~九子仙隧道中心,该区段包含部分隧道局及局统筹项目，实际管段全长10.86Km）主要工程有：桥梁13座，全长3334.69米；隧道6 .5座，全长5883米；涵洞5座，路基土石方约46万立方米。
本队承担的施工任务主要包括海棠隧道出口、艾家冲隧道、杨梅头隧道和荷叶坪隧道。
本段主要为低山丘陵区，部分地段为河流冲积平原及宽缓谷地区，西河冲积阶地等。
本地区岩溶地貌如岩溶洼地、漏斗、竖井、大型的溶蚀沟槽等十分发育。

二、地质情况：
（1）地层岩性
多属剥蚀地貌，第四系残坡积土层主要有粘土，粉质粘土组成，局部碎石含量较高时相变为碎石、砾石类土。第四系残坡积厚度一般小于3m，多呈硬塑状态。局部傍山地段厚度达30m。哲桥～松树坳一带属覆盖型岩溶区，残坡积及坡洪积红黏土厚度达5～30m，下部与基岩接触面附近一般存在有地层厚度为0～5m的软塑-流塑土，工程性质较差。
第四系溪流冲洪积、坡积相土层主要由粘性土组成，厚度一般小于10m，多呈软塑至硬塑状态，局部地段流塑。河流冲积相土层仅在耒水阶地一带分布，具典型的二元结构，厚度达20～30m，表层主要为淤泥质土、黏土、粉质黏土、粉土，下部为砂类土、砾石类土。
下伏基岩主要以灰岩为主。可溶岩主要为灰岩、白云岩、白云质灰岩、炭质灰岩等，局部夹厚薄不等的砂页岩，岩溶较为发育。
（2）地质构造
马田—高亭司向斜，小水铺—竹子冲断层等构造线走向平行通过；马田以南线路与一系北东向构造呈30～45°夹角相交，主要有下村—沙田圩复式向斜，天堂岭背斜，鹿岭向斜，马离岭逆断层，人子窝-水口石压扭性逆断层，长青断层，小溪断层等。
（3）特殊地质及不良地质
不良地质类型有：岩溶、采空区、危岩落石、堆积体、滑坡等。
①岩溶
可溶岩地段主要分布于哲桥以南，是本段最主要的不良地质问题之一，大多为中等～强烈发育，岩溶洼地、地下暗河、岩溶大泉等十分发育。部分工点岩溶溶洞呈串珠状且发育极不均匀，工程地质、岩溶水文地质条件差，对线路影响相对较大。
②危岩落石
零星分布在软硬岩互（夹）层地层出露地段，山坡上的散落的块石极易松动形成落石，危及线路行车安全，应清除表面松动的大块石，对不易清除者应采取加固措施，同时应采取防落石措施。
郴州地区多处出现由石炭系壶天群或泥盆系锡矿山组灰岩构成的陡坡，基岩裸露，受构造切割，发育微张或宽张节理裂隙，加之溶蚀作用，易受风化剥落，形成危岩或落石。
③堆积体
堆积体主要有：
九子仙隧道堆积体：分布于九子仙隧道顶部，隧道埋深10～30m。堆积体成份上部为硅质岩、石英砂岩等，内黏性土充填，呈馒头状堆填于丘包顶部，下部为黏性土夹碎石，总厚6m，横断面宽70m。线路从其下部以隧道通过，隧道路肩标高位于堆积体的下部稳定的砂岩类全～弱风化地层中通过，隧道基底稳定，洞顶及洞壁易揭露堆积体产生坍塌，应充分考虑支护措施。
④风化剥落、坍塌及顺层
由于山势较高、构造发育、岩体破碎，受断层带、岩层接触带及破碎岩体软弱结构面组合等，切坡后斜坡在水或外界因素的影响下极易产生边坡失稳，沿线软岩变形、顺层问题及二迭系与石岩系软硬岩（夹） 互层高边坡问题尤其突出，工程地质条件差，隧道通过易产生围岩变形及塌顶等危害，需加强衬砌，路基通过边坡稳定性差，应尽降低边坡高，并加强支护措施，部分地段需采取边坡监测措施。
⑤软土及松软土
主要是河流冲洪积相、洪坡积谷地相、湖相沉积，多属零星分布，厚度一般＜10m。由于该地层强底低，属中等～高压缩性土，须进行地基加强或者穿越该地层采用桩基础。

三、监控量测目的：
监控量测是隧道在施工过程中，对围岩支护体系的稳定状态进行监测，为初期支护和二次衬砌参数的调整提出依据，是确保施工及结构经营安全、指导施工过程、便利施工管理的重要手段，采用新奥法原理设计、施工的隧道、监控量测是施工中不可缺少的施工程序。

四、监控量测的项目
1、必须项目是根据施工中必须作为一道工序进行的监控量测项目。它包括：
（1） 洞内外观察
（2） 水平相对净空变化值的量测
（3） 拱顶下沉的量测
（4） 地表下沉量测（浅埋地段）
2、选测项目是根据围岩性质、隧道埋置深度、开挖方式等自然条件自行确定的监控量测项目，作为必须项目的验证和补充。它包括：
（1） 地表下沉量测
（2） 围岩内部变形量测
（3） 锚杆轴力量测
（4） 围岩压力量测
（5） 支护、衬砌量测
（6） 钢架内力及所承受的荷载量测
（7） 围岩弹性波速度测试
五、量测断面的间距和频率
1、地质及支护状况的观察，对判断围岩的稳定性、进行开挖前方的地质预报等十分重要，所以地质观察和记录对开挖后的每一个工作面都应进行，必要时还要进行地质描述。对初期支护应进行喷射混凝土、锚杆、钢架等的描述。
2、净空变形量测断面的间距应根据围岩级别、隧道断面尺寸、埋置深度等确定，其间距按表1采用。拱顶下沉量测与净空水平收敛量测应在同一断面内进行，并用相同的量测频率，应从表2根据变形速度和距开挖面距离较高的一个量测频率。
表1 拱顶下沉及周边收敛量测间距表
围岩级别
量测断面间距
Ⅴ（浅埋）
10 ～ 15
Ⅴ（深埋）
20 ～ 30
Ⅵ（浅埋）
10 ～ 15
Ⅵ（深埋）
20 ～ 30
Ⅲ
40 ～ 50
Ⅱ
50 ～ 100

表2 拱顶下沉及周边收敛量测频率表
变形速度（mm/d）
量测断面间距开挖面距离（m）
量测频率
≥5
（0 ～ 1）B
2次/天
1 ～ 5
（1 ～ 2）B
1次/天
0.5 ～ 1
（1 ～ 2）B
1次/2～3天
0.2 ～ 0.5
（2 ～ 5）B
2次/天
＜0.2
＞5B
2次/天
注：B表示隧道开挖宽度
3、地表下沉量测应根据隧道埋置深度、地质条件、地表有无建筑物、所采用的开挖方式等因素确定是否进行。地表下沉量测的测点应与净空水平收敛及拱顶下沉量测的测点布置在同一断面内，沿隧道中线，地表下沉量测断面的间距可按表3采用。
4、需要进行横断面方向地表下沉量测时，其测点间距应取2～5m，在同一量测端面内应取7～11个测点。地表下沉的量测频率应和拱顶下沉及净空水平收敛的量测频率相同。地表下沉测量应在开挖工作面前方H+h（隧道埋置深度+隧道高度）处开始，直至衬砌结构封闭，下沉基本停止时为止。

六、测点设置要求及量测工具
周边位移量测以水平相对净空变化值的量测为主，水平净空变化量测线的布置应根据施工方法、地质条件、量测断面所在位置，隧道埋置深度等条件确定。拱顶下沉量的饿位置在每一断面宜布1~3点。若地质条件复杂，下沉量大或偏压明显时，应同时量测拱腰下沉及基底隆起量。测点的安装应能保证在开挖12小时（最迟不超过24小时）内和在下一循环开挖前测到初次读数。坑道周边收敛计可选球铰弹簧式或重锤式，拱顶下沉量测采用水平仪、水准尺和挂沟钢尺等，有条件时可采用激光隧道断面监测仪进行量测。变形量测可采用单点或多点式锚头或传力杆，配以机械式百分表或测位移计，不同工法测点布设参见示意图。
七、量测数据的处理与应用
1、根据现场量测数据绘制水平相对净空变化，拱顶下沉时态曲线，净空水平收敛、拱顶下沉与距开挖工作面的关系图等。
2、根据量测结果及《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》的规定可根据表4总共变形管理等级指导施工。
表3 地表下沉量测断面间距表
埋置深度H
量测断面间距（m）
H＞2B
20~50
B＜H＜2B
10~20
H＜B
10
注：地表无建筑物时取表中上限值；B表示隧道开挖宽度。

表4 变形管理等级
管理等级
位移管理
施工状态
Ⅲ
U0 ＜Un/3
可正常施工
Ⅱ
U0/3≤U0≤2 Un/3
应加强支护
Ⅰ
U0＞2 Un/3
考虑采取特殊措施
U0—实测位移值；Un—允许位移值
3、根据位移变化速度判别
1) 净空变化速度持续大于5.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护系统。
2) 净空变化速度小于0.2mm/d，围岩达到基本稳定。
3）在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用其它指标判别。
4、根据位移时态曲线的形态来判别：
1) 当围岩位移速率不断下降时（du2/d2t<0），围岩趋于稳定状态；
2) 当围岩速率保持不变时（du2/d2t=0），围岩不稳定，应加强支护。
3) 当围岩位移速率不断上升时（du2/d2t>0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。

八、监控量测规范要求
1、监控量测工作必须紧接开挖、支护作业，按设计要求进行布点和监测，并根据现场情况及时进行调或增加量测的项目和内容。量测数据应及时分析处理，并将结果反馈到施工过程中。
2、隧道施工过程中应进行洞内、外观察，洞内观察可分为开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。
3、开挖工作面观察应在每次开挖后进行。观察中发现围岩条件恶化时，应立即采取相应处理措施；观察后应及时绘制开挖工作面的地质素描图、填写开挖工作面地质状态记录表和施工阶段围岩级别判定卡。
4、对已施工地段的观察每天应至少观察一次，主要观察喷射混凝土、锚杆和钢架等的工作状态。
5、洞外观察重点应在洞口段和洞身埋置深度较浅地段，其观察内容应包括地表开裂、地表塌陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗透情况等。
6、净空变化、拱顶下沉量测宜在3～6h内完成，其它测量应在开挖后12h内取得起始读数，最迟不大于24h，且在下一循环开挖前必须完成。
施工设计
调整设计参数、改变施工方法或辅助施工措施
是否改变设计、施工方法
“围岩-结构”体系动态及现状分析说明、提交修正设计意见、建议
设计规范要求
经济类比
理论分析
支护结构安全性、经济性判断
报送设计和监理单位
监测结果的综合评价
选测项目的动态分析
量测结果的综合处理及反馈分析
必测项目的回归分析
量测结果的计算机信息分析处理
新设计方案
反馈设计施工
监测设计
监控量测
监控量测与信息反馈程序图

现场施工
资料调研

量测结果的形象化、具体化

7、测点应牢固可靠、易于识别，并注意保护、严防爆破损坏。
8、拱顶下沉和地表下沉量测基点应在洞内、外水准基点建立联系。
九、量测数据整理、分析与反馈应符合下列要求：
1、每次量测后应及时对原始数据进行整理，并绘制量测数据时态曲线和距开挖面关系图，以寻求数据之间的规律，通过数据反馈信息了解隧道变形规律；
2、对初期的时态曲线进行回归分析，对数据最终位移、变形速率的变化、时空变化等进行预测预报；
3、数据异常时，应根据具体情况及时采取加厚喷层、加密或加长锚杆、增加钢架等加固措施。
十、监控量测方法及量测作业要求
监控量测必测项目
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、地质罗盘

2
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一般进行水平收敛量测
3
拱顶下沉
水准测量的方法，水准仪、钢尺
1mm

4
地表下沉
水准测量的方法，水准仪、塔尺
1mm
浅埋隧道必测（Ho≤2b）
5
二次衬砌后净空变化
隧道净空变化测定仪（收敛仪）
0.01mm

6
沉降缝两侧底板不均匀沉降
三等水准测量
1mm
沉降缝两侧底板（或仰拱填充层面）沉降
7
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：1、Ho-隧道埋深；b-隧道最大开挖宽度。
2、必测项目在采用喷锚构筑物法施工时必须进行

1、量测方法
隧道监控量测的项目应根据工程特点、规模大小和设计要求综合选定。量测项目可分为必测项目和选测项目两大类，量测项目、方法及精度要求如下表：
监控量测选测项目

序号
监测项目
测试方法和仪表
测试精度
备注
1
地表下沉
水准测量的方法，水准仪、塔尺
1mm
Ho＞2b时
2
隧底隆起
水准测量的方法，水准仪、塔尺
1mm

3
围岩内部位移
多点位移计
0.1mm

4
围岩压力
压力盒
0.001MPa

5
二次衬砌接触压力
压力盒
0.001MPa

6
钢架受力
钢筋计
0.1MPa

7
喷混凝土受力
混凝土应变计
10με

8
锚杆杆体应力
钢筋计
0.1MPa

9
二次衬砌内应力
混凝土应变计
0.1MPa

10
爆破振动观测
爆破振动记录仪

临近建筑物
11
围岩弹性波速度
弹性波测试仪

注：1、Ho-隧道埋深；b-隧道最大开挖宽度。

2、选测项目应根据工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其它特殊要求，有选择的进行。

2、量测作业要点
(1)、高效的组织是完成量测作业的前提条件，必须在组织建设上、组织人员搭配上根据工作目标建设好作业团队。
(2)、客运专线隧道由于开挖跨度、开挖断面加大后，相应的变形规律、变形特点可以借鉴的经验不多，因此必须认真进行测量，并通过综合分析掌握大跨度隧道的变形规律。
(3)、软岩中由于隧道断面加大后开挖跨度较大，因此围岩变形规律、特点、变形管理等级 必须通过具体两侧数据分析并结合有关设计、规范及以往施工经验来总结、提炼出适用于指导该隧道施工的有关控制参数，才能保证量测有效指导施工生产。
(4)、由于客运专线软岩隧道必然采用分部开挖，因此量测的布点、数据分析等都应根据开挖方法来综合处理。
(5)、数据分析中，需采用数据数学分析结合现场初期支护变形情况等进行相互验证、综合判定，从而提高分析的准确、可靠性。

十一、海棠隧道出口、海棠迂回导坑、艾家冲隧道、杨梅头隧道监控量测组
1、人员、组织
组长：冯静收
组员：李 建、李 杰
2、观测设备、仪器
全站仪、经纬仪、水平仪、塔尺、收敛仪、地质罗盘
3、针对海棠隧道出口段、艾家冲隧道、杨梅头隧道围岩级别制定测点里程、量测断面点及观测点、列表如下：
3.1海棠隧道出口

海棠隧道出口监控量测拱顶下沉及收敛桩点布置里程表
围岩等级
桩点里程
施工方法
拱顶下沉桩
水平收敛桩
地表下沉桩
量测频率
Ⅴ（浅埋）
DK1838+605
ＣＲＤ法
2
8
7
见表２
DK1838+595
2
8
7
见表２
DK1838+585
2
8
7
见表２
DK1838+575
2
8
7
见表２
DK1838+565
2
8
7
见表２
DK1838+555
2
8
7
见表２
DK1838+545
2
8
7
见表２
DK1838+535
2
8
7
见表２
DK1838+525
2
8

7
见表２
DK1838+515
2
8
7
见表２
DK1838+505
2
8
7
见表２
Ⅳ（深埋）
DK1838+495
三台阶法
1
6
7
见表２
DK1838+485
1
6
7
见表２
DK1838+475
1
6
7
见表２
DK1838+465
1
6
7
见表２
DK1838+455
1
6
7
见表２
DK1838+445
1
6
7
见表２
Ⅲ
DK1838+415
台阶法
1
4
7
见表２
DK1838+385
1
4
7
见表２
DK1838+365
1
4
7
见表２
DK1838+345
1
4
7
见表２
Ⅳ（深埋）
DK1838+335
三台阶法
1
6
7
见表２
DK1838+325
1
6
7
见表２
DK1838+315
1
6
7
见表２
DK1838+305
1
6
7
见表２
DK1838+295
1
6
7
见表２
DK1838+285
1
6
7
见表２
DK1838+275
1
6
7
见表２
DK1838+265
1
6
7
见表２
DK1838+255
1
6
7
见表２
DK1838+245

1
6
7
见表２
DK1838+235
1
6
7
见表２
Ⅴ（深埋）
DK1838+225
ＣＲＤ法
2
8
7
见表２
DK1838+215
2
8
7
见表２
DK1838+205
2
8
7
见表２
DK1838+195
2
8
7
见表２

3.2海棠隧道迂回导坑：
海棠隧道迂回导坑监控量测拱顶下沉及收敛桩点布置里程表
围岩等级
桩点里程
施工方法
拱顶下沉桩
水平收敛桩
地表下沉桩
量测频率
Ⅲ
DK1838+405
全断面法
1
2
7
见表２
DK1838+362
1
2
7
见表２
DK1838+332
1
2
7
见表２
DK1838+302
1
2
7
见表２
DK1838+272
1
2
7
见表２
由于对围岩情况不清楚,在以后桩点不设中根据围岩情况,按规范布点测量.
3.2艾家冲隧道
艾家冲隧道监控量测拱顶下沉及收敛桩点布置里程表
围岩等级
桩点里程
施工方法
拱顶下沉桩
水平收敛桩
地表下沉桩
量测频率
Ⅴ（浅埋）
DK1838+883
ＣＲＤ法
2
8
7
见表２
DK1838+893
2
8
7
见表２
DK1838+903
2
8
7
见表２
DK1838+913
2
8
7
见表２
DK1838+923
2
8
7
见表２
DK1838+933
2
8
7
见表２
DK1838+943
2
8
7
见表２
DK1838+953
2
8
7
见表２
DK1838+963
2
8
7
见表２
3.3杨梅头隧道
杨梅头隧道监控量测拱顶下沉及收敛桩点布置里程表
围岩等级
桩点里程
施工方法
拱顶下沉桩
水平收敛桩
地表下沉桩
量测频率
Ⅴ（浅埋）
DK1839+045
ＣＲＤ法
2
8
7
见表２
DK1839+055
2
8
7
见表２
DK1839065
2
8
7
见表２
Ⅳ（深埋）
DK1839+075
三台阶法
1
6
7
见表２
DK1839+085
1
6
7
见表２
DK1839+095
1
6
7
见表２
DK1839+105
1
6
7
见表２
Ⅲ
DK1839+115
三台阶法
1
6
7
见表２
Ⅳ（深埋）
DK1839+125
三台阶法
1
6
7
见表２
DK1839+135
1
6
7
见表２
DK1839+145
1
6
7
见表２
DK1839+155
1
6
7
见表２
Ⅴ（浅埋）
DK1839+165
ＣＲＤ法
2
8
7
见表２
DK1839+175
2
8
7
见表２
DK1839+185
2
8
7
见表２
十二、荷叶坪隧道监控量测组
1、人员、组织
组长：谢茂辉
组员：冯建强、罗孝龙
2、观测设备、仪器
经纬仪、水平仪、塔尺、收敛仪、地质罗盘
3、针对荷叶坪隧道围岩级别制定测点里程、量测断面点及观测点、列表如下：
荷叶坪隧道监控量测拱顶下沉及收敛桩点布置里程表
围岩等级
桩点里程
施工方法
拱顶下沉桩
水平收敛桩
地表下沉桩
量测频率
Ⅴ（浅埋）
DK1839+763
ＣＲＤ法
2
8
7
见表２
DK1839+758
2
8
7
见表２
DK1839+748
2
8
7
见表２
DK1839+738
2
8
7
见表２
DK1839+728
2
8
7
见表２
DK1839+718
2
8
7
见表２
DK1839+708
2
8
7
见表２
DK1839+645
2
8
7
见表２
DK1839+635
2
8
7
见表２
DK1839+625
2
8
7
见表２
Ⅳ（深埋）
DK1839+615
三台阶法
1
6
7
见表２
DK1839+605
1
6
7
见表２
DK1839+595
1
6
7
见表２
DK1839+585
1
6
7
见表２
DK1839+575
1
6
7
见表２
DK1839+565
1
6
7
见表２
DK1839+555
1
6
7
见表２
DK1839+545
1
6
7
见表２
DK1839+535
1
6
7
见表２
DK1839+525
1
6
7
见表２
DK1839+515
1
6
7
见表２
DK1839+505
1
6
7
见表２
Ⅴ（浅埋）
DK1839+495
ＣＲＤ法
2
8
7
见表２
DK1839+485
2
8
7
见表２
DK1839+475
2
8
7
见表２
DK1839+465
2
8
7
见表２
DK1839+455
2
8
7
见表２
DK1839+445
2
8
7
见表２
DK1839+435
2
8
7
见表２
DK1839+425
2
8
7
见表２
DK1839+415
2
8
7
见表２