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1、毕 业 设 计 题目：东坪隧道施工监控测量专项方案河南城建学院一、主要任务与目标：隧道监控量测是铁路隧道施工作业的重要关键作业环节，是预报隧道险情、指导隧道安全施工的重要依据，通过现场监测获得围岩动态的信息（数据），为修正和确定初期支护参数，混凝土衬砌支护时间提供信息依据，为完善隧道工程设计与指导施工提供可靠的足够的数据。二、主要内容与基本要求：监控量测必测项目及仪器配备、精度要求如下表：序号监控量测项目量测仪器测试精度备注1洞内、外观察数码相机、罗盘仪2拱顶下沉水准仪、钢挂尺或全站仪1mm3净空变化收敛仪、全站仪0.1mm4地表沉降水准仪、钢尺或全站仪1mm隧道浅埋段隧道开挖后及时进行监控量
2、测初始数据采集，并进行洞内地质素描及数码成像，必要时进行物理力学试验。三、计划进度：四、主要参考文献：（1）铁路隧道监控量测技术规程（TB10121-2007）；（2）铁路隧道施工技术指南（TZ204-2008）；（3）南广铁路隧道设计图-东坪隧道施工图中相关设计要求。指导教师（签名）： 年 月 日教研室审核意见： （建议就任务书的规范性；任务书的主要内容和基本要求的明确具体性；任务书计划进度的合理性；提供的参考文献数量；是否同意下达任务书等方面进行审核。）教研室主任签名： 年 月 日注：任务书必须由指导教师和学生互相交流后，由指导老师下达并交教研室主任审核后发给学生，最后同学生毕业论文等其它
3、材料一起存档。目录1编制目的2编制依据3监控测量方案3.1、组织机构3.2、监控测量要求3.3、监控测量测点布置3.4、监控测量方法3.5、监控测量频率3.6、监控测量控制基准3.7、监控测量数据处理与应用3.8、监控测量质量保证措施3.9、监控测量工作注意事项东坪隧道工程施工监控测量方案1编制目的隧道监控测量是铁路隧道施工作业的重要关键作业环节，是预报隧道险情、指导隧道安全施工的重要依据，通过现场监测获得围岩动态的信息（数据），为修正和确定初期支护参数，混凝土衬砌支护时间提供信息依据，为完善隧道工程设计与指导施工提供可靠的足够的数据。2编制依据（1）铁路隧道监控测量技术规程（TB10121-
4、2007）；（2）铁路隧道施工技术指南（TZ204-2008）；（3）南广铁路隧道设计图-东坪隧道施工图中相关设计要求。3监控测量方案3.1、组织机构 彭 绍 三分项目部总工程师根据东坪隧道的实际工程地质情况，为切实做好监控测量工作，使监控测量真正落实到准确预报隧道险情，发挥指导隧道安全施工的作用,在分项目部总工程师的统一领导下，成立隧道监控测量小组具体负责东坪监控测量工作，监控测量组织机构见下框图。杨鹏飞 施工队 测 量 小组 郑 超 工 程 部 测 量 班 黎 子 鹏 三分项目部工程部3.1图 监控测量组织机构框图3.2、监控测量要求3.2.1、监控测量必测项目及仪器配备、精度要求如下表：
5、序号监控测量项目测量仪器测试精度备注1洞内、外观察数码相机、罗盘仪2拱顶下沉水准仪、钢挂尺或全站仪1mm3净空变化收敛仪、全站仪0.1mm4地表沉降水准仪、钢尺或全站仪1mm隧道浅埋段隧道开挖后及时进行监控测量初始数据采集，并进行洞内地质素描及数码成像，必要时进行物理力学试验。3.3、监控测量测点布置3.3.1、东坪隧道监控测量点布置如下3.3.1表：3.3.1表 测量监控点布置表里程范围长度（m）隧道埋深（m）围岩分级地表测点间距（m）洞内测点间距（m）IDK322+469IDK322+479101.56.855IDK322+479IDK322+542636.813.81010IDK322+
6、542IDK322+5672513.8221010IDK322+567IDK322+7822152222.31010IDK322+782IDK322+8628122.322.51010IDK322+862IDK322+9529022.5421010IDK322+952IDK322+977254247.61010IDK322+977IDK323+0578047.616.81010IDK323+057IDK323+0822516.813.81010IDK323+082IDK323+30121913.8221010IDK323+301IDK323+336352222.31010IDK323+336I
7、DK323+3824622.33.51010IDK323+382IDK323+392103.51.6553.3.2、地表监控测量测点布置要求：1）地表浅埋段沉降观测点在隧道开挖前布设、初始数据采集完毕。观测点用12长50cm100cm钢筋，插入地表并在周围包裹砂浆。地表沉降观测点和隧道内测点在隧道浅埋段布置在同一里程断面上。2）地表沉降观测点从隧道中线向两侧对称布置，每个断面横向布置7个，横向点间距3m。纵向测点间距按3.3.1表要求布设：3.3.3、洞内监控测量测点布置要求：1）洞内拱顶沉降观测点及拱墙水平收敛观测点,采用钻孔将8钢筋锚固入洞身岩面内50cm，钢筋露出初期支护砼面5cm，外露
8、端焊接小勾。2）洞内拱顶下沉测点和净空变化测点布置在同一断面上，当地表设有沉降观测点时，三者布置在同一断面上。洞内测量监控点布置如下图3.3.3。3）洞内监控测量点设置断面间距按3.3.1表要求布设。地表沉降观测点纵向间距与洞内监控测量断面间距不一致时，取两者中的小值。4）洞内拱顶下沉测点布置在拱顶轴线上，当地质条件较差时根据实际情况增加测点。5）洞内测量断面应考虑围岩的代表性进行布设，不同断面的测点布置在相同部位，测点尽量对称布置，以便数据的相互校验。3.4、监控测量方法3.4.1、洞内外观察：1）施工过程中不定期进行洞内、外观察。洞内观察包括开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。2）开挖工
9、作面观察在每次开挖后进行，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。已施工地段观察，记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形和二次衬砌等的工作状态。3）洞外观察重点在洞口段和洞身浅埋段，记录地表开裂、地表变形、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等，同时对地面建(构)筑物进行观察。3.4.2、变形监控测量1）地表沉降监控测量采用精密水准仪、铟钢尺进行，基准点设置在地表沉降影响范围之外。当采用常规水准测量手段出现困难时，采用全站仪测量。2）拱顶下沉测量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。测点与隧道外监控测量基准点进
10、行联测。采用全站仪测量时，测点采用膜片式回复反射器作为测点靶标，靶标粘附在预埋件上。测量方法包括自由设站和固定设站两种。3）隧道净空变化测量采用收敛计进行。3.4.3、渗水压力、水量测量1）孔隙水压监控测量采用孔隙水压计进行。水压计埋入带刻槽的测点位置，采取措施确保水压计直接与水接触。通过数据采集设备获得各测点读数，并换算出相应孔隙水压力值。2）水量监控测量采用三角堰、流量计进行。3.5、监控测量频率3.5.1、洞内外观察频率：已施工地段观察及地表观察，每天进行两次。开挖工作面观察在每开挖循环后进行一次，当地质情况基本无变化时，可每天进行一次。3.5.2、必测项目的监控测量频率：1）必测项目的
11、监控测量频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度分别按表3.5.1-1和表3.5.1-2确定。由位移速度决定的监控测量频率和由距开挖面的距离决定的监控测量频率之中，原则上采用较高的频率值。出现异常情况或不良地质时，增大监控测量频率。表3.5.1-1 按距开挖面距离确定的监控测量频率监控测量断面距开挖面距离(m)监控测量频率(0一1)B2次/d(1一2)B1次/d(2一5)B1次/2一3d5B1次/7d注:B为隧道开挖宽度。表3.5.1-2 按位移速度确定的监控测量频率位移速度(mm/d)监控测量频率52次/d15 1次/d0. 511次/2一3d0. 20. 51次/ 3d0.2 1次/7d2）
12、开挖面地质素描、支护状态、影响范围内的建(构)筑物的描述应每施工循环记录一次。必要时.影响范围内的建(构)筑物的描述频率应加大。3.5.3、选测项目的监控测量频率：1）选测项目监控测量频率根据施工要求以及必测项目反馈信息的结果确定。3.6、监控测量控制基准3.6.1、监控测量控制基准包括隧道内位移、地表沉降、爆破振动等，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。3.6.2、位移控制基准根据测点距开挖面的距离，由初期支护极限相对位移按表表3.5.2要求确定。表3.5.2 位移控制基准类别距开挖面1B (U1B)距开挖面2B ( U2B )距开
13、挖面较远允许值65% Uo90% Uo100% Uo3.6.3、位移管理等级按三级管理，相应的位移管理等级见表3.5.2。表3.5.2 位移管理等级管理等级距开挖面1B 距开挖面2B)UU1B/3UU2B/3U1B/3U2U1B/3U2B/3U 2U2B/3U2U1B/3U2U2B/3注:U为实测位移值。3.6.4、爆破振动控制基准应按下表的要求确定。序号保护对象类别安全允许振速(cm/s)10 Hz10一50 Hz50一100 Hz1土窑洞、土坯房、毛石房屋0.5一1.00.7一1.21.1一1.52一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物2.0一2.52.32.82.7一3.03钢筋混凝土结构房屋
14、0一4.03.5一4.54.2一5.04一般古建筑与古迹0.1一0.30.2一0.40.3一0.55水工隧道7一156交通隧道10一207矿山巷道15一308水电站及发电厂中心控制室设备0.59新浇大体积混凝土龄期:初凝一3d2. 0一3. 0龄期:3一7d3. 0一7. 0龄期:7一28d7. 012注：1、表列频率为主振频率，系指最大振幅所对应波的频率。 2、频率范围可根据类似工程或现场实测波形选取。选取频率时亦可参考下列数据：洞室爆破20 Hz；深孔爆破10一60 Hz；浅孔爆破40一100 Hz. 3、有特殊要求的根据现场具体情况确定。 3.6.5、监控测量系统的测试精度应满足设计要求
15、。拱顶下沉、净空变化、地表沉降、纵向位移、隧底隆起测试精度为0. 5一1 mm ,围岩内部位移测试精度为0. 1 mm，爆破振动速度测试精度为1 mm/s。其他监控测量项目的测试精度结合元器件的精度确定。3.7、监控测量数据处理与应用3.7.1、一般规定1）监控测量数据取得后，及时进行校对和整理，同时注明开挖方法和施工工序以及开挖面距监控测量点距离等信息。监控测量数据分析一般采用散点图和回归分析方法。2）信息反馈以位移反馈为主，主要依据时态曲线的形态对围岩稳定性、支护结构的工作状态、对周围环境的影响程度进行判定，验证和优化设计参数，指导施工。3）应确保监控测量信息传递渠道畅通、反馈及时有效。3
16、.7.2、监控测量数据分析处理现场测量所取得的原始数据，不可避免的会具有一定的离散性，其中包含着测量误差。因此，应对所测数据进行一定的数学处理。数学处理的目的是：将同一测量断面的各种测量数据进行分析对比、相互印证，以确定测量数据的可靠性；探求围岩变形或支护系统的受力随时间变化的规律，判定围岩和初期支护系统稳定状态。每次观测后立即对观测数据进行校核，如有异常及时补测，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。在取得监测数据后，及时由专业监测人员整理分析监测数据。结合围岩、支护受力及变形情况，进行分析判断，将实测值与允许值进行比较，及时绘制各种变形或应力时间关系时态曲线，预测
17、变形发展趋向及围岩和隧道结构的安全状况，并将结果反馈给设计、监理，从而实现动态设计、动态施工。目前，回归分析是测量数据数学处理的主要方法，通过对测量数据回归分析预测最终位移值和各阶段的位移速率。具体方法如下：(1)将测量记录及时输入计算机系统，根据记录绘制纵横断面地表下沉曲线和洞内各测点的位移u-时间t的关系曲线，见图3.6.2。u(mm)u(mm)t(d)t(d)正常曲线反常曲线ab图3.7.2 位移u-时间t的关系曲线图(2)若位移-时间关系曲线如上图中b所示出现反常，表明围岩和支护已呈不稳定状态，加强支护，必要时暂停开挖并进行施工处理。 (3)当位移-时间关系曲线如上图中a所示趋于平缓时
18、，进行数据处理或回归分析，从而推算最终位移值和掌握位移变化规律。(4)各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定后，进行二次衬砌的施作。3.7.3、监控测量信息反馈及安全性评价1）监控测量信息反馈根据监控测量数据分析结果，对工程安全性进行评价，并提出相应工程对策与建议。2）监控测量信息反馈可按图3.7.3规定的程序进行。3）施工过程中应进行监控测量数据的实时分析和阶段分析。实时分析:每天根据监控测量数据及时进行分析，发现安全隐患应分析原因并提交异常报告;阶段分析:按周、月进行阶段分析，总结监控测量数据的变化规律，对施工情况进行评价，提交阶段分析报告，指导后续施工。4）工程安全性评价应根据位移控
19、制基准分三个管理等级，并采用表3.7.3中相应的工程对策。5）工程安全性评价流程见图3.7.3，相应工程对策见表3.7.3。正常施工循环是修改施工方法是是否否结构是否安全反馈结构修正意见施工准备结束图3.7.3监控量测信息反馈程序框图隧道施工施工设计施工方案相关参数支护形式相关参数衬砌类型相关参数量测数据分析处理回归分析动态分析综合分析结构安全和经济性判断经济类比理论分析标准评判监控量测结构是否经济表3.7.3 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，加强监控测量，必要时采取相应工程对策I暂停施工，采取相应工程对策不安全否是是否是是否位移（应力）是否超过级
20、管理图3.7.3工程安全性评价流程图隧道正常施工监控量测分析结果位移（应力）是否超过级管理位移（应力）是否超过级管理综合判断暂停施工改变施工参数加强支护采取特殊措施 根据工程安全性评价的结果，需要变更设计时，根据南广公司有关工程变更管理办法及时进行设计变更。3.7.4、工程对策工程对策主要包括下列内容：1）一般措施a、稳定开挖工作面措施；b、调整开挖方法；c、调整初期支护强度和刚度并及时支护；d、降低爆破振动影响;e、围岩与支护结构间回填注浆。2）辅助施工措施a、地层预处理，包括注浆加固、降水、冻结等方法;b、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。3.8、监
21、控测量质量保证措施将监测管理及监测实施计划纳入施工生产计划中，作为一个重要的施工工序来抓，并保证监测有确定的时间和空间。由工程技术部成立专门监测小组，具体负责各项监测工作。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。施工监测紧密结合施工步骤，监控每一施工步骤对周围环境、围岩、支护结构、变形的影响，据此优化施工方案。积极配合监理、设计单位做好对监测工作的检查、监督和指导，及时向监理、设计单位报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录，工程完成后，根据监测资料整理出标段的监测分析总报告纳入竣工资料中。测量项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。测量仪器
22、专人使用、专业机构保养、专业机构检校。测量设备、元器件等在使用前均经过检校，合格后方可使用。测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作，及时进行资料整理及信息反馈。3.9、监控测量工作注意事项监控测量工作应综合考虑工程特点、设计要求、施工方法、地质条件及周边环境等因素，并满足下列要求:(1)确保隧道工程安全；(2)对工程周围环境进行有效的保护；(3)尽量降低监控测量费用；(4)尽量减少对工程施工的干扰。隧道监控测量工作一般在地下进行，环境条件恶劣，因而监控测量系统应具有较高的可靠性、稳定性及耐久性。监控测仪器设备在使用前及使用过程中必须进行定期的检查、校对率定，一般包括外观检验、精度检验、防
23、水性检验、应力(变)及温度率定等。现场施工过程中经常发生测点破坏的现象，使监控测量数据不连续，影响监控测量结果的准确分析。如果测点被破坏，应在被破坏测点附近补埋。如果测点出现松动，则应及时加固，当天的测量数据无效，待测点加固后重新读取初读数。监控测量数据必须经现场检查复核，发现异常及时进行重测。数据的整理和维护工作应由专人负责，数据在输人、处理过程中应复核审查，避免出现错误。监控测量的记录、图表及文字报告应连续和完整。如有缺失，应按国家规程、标准和本技术规程要求及时采取补救措施，并详细进行书面记录。现场监控测量数据误差会影响对围岩和支护系统的安全评判，工作中应对误差进行科学分析，减小系统误差，
24、剔除偶然误差，避免人为错误。具体方法如下:(1)减小系统误差的方法根据监控测量精度要求选择稳定性好、耐久性好的仪器。如果监控测量仪器产生的系统误差不能满足监控测量精度要求，根据系统误差产生的原因进行修正。(2)控制偶然误差的方法引起偶然误差的原因较多，如电源电压波动、仪表末位读数估读不准、环境因素干扰等。因此，对不同的监控测量项目，应具体分析产生偶然误差的原因，并通过加强管理，提高操作人员的技术水平来控制偶然误差。偶然误差一般服从正态分布，在数据处理过程中，应进行数据统计检验。(3)避免人为误差(错误)的方法由于测试人员的工作过失所引起的误差，如读错仪表刻度(位数、正负号)、测点与测读数据混淆
25、、记录错误等，都应避免。避免人为误差的措施主要有加强监控测量管理，规范监控测量工作，提高人员素质。在数据处理时，此类误差数值一般很大，必须从测量数据中剔除。现场监控测量与施工作业易发生干扰，因此两者必须紧密配合，妥善协调好施工和监控测量的关系。将监控测量元件的埋设计划列人工程施工进度控制计划中，施工现场应及时提供工作面，创造条件保证监控测量埋设工作的正常进行;监控测量工作也要尽量减少对施工工序的影响。此外，在施工过程中应高度重视并采取有效措施，防止一切观测设备、观测测点和电缆等受到机械和人为的破坏。监控测量的主要目的在于了解围岩稳定状态和支护、衬砌可靠程度，确保施工安全及结构的长期稳定性。为围
26、岩级别变更、初期支护和二次衬砌的参数调整提供依据，是实现信息化施工不可缺少的工序，是直接为设计和施工决策服务的。隧道及地下工程的客观条件千变万化，因此，每一工程应有与其条件相应的监控测量设计文件。对于所有应进行现场监控测量的工程，本条所列内容都必须包含在实施细则中，凡是设计文件设计的监控测量项目都必须进行测量。隧道开挖后最初一段时间的变形及应力变化很快，而且这段时间的监控测量数据对后期的最终位移及应力的预测至关重要，所以尽快读取初始读数掌握围岩及结构的最初动态是非常必要的。当现场情况与设计不符时，应及时调整监控测量项目及内容。隧道施工监控测量旨在现场采集可反映施工过程中围岩动态的实际信息，以判
27、定隧道围岩和初期支护的稳定状态，分析支护结构参数和施工的合理性，为设计和施工提供依据。因此，设计文件应根据隧道的特点和难点确定必测项目和选测项目的具体内容。必测项目是为了在设计、施工中确保围岩的稳定，并通过判断围岩的稳定性来指导设计、施工的经常性测量，是所有隧道必须进行的项目。这类测量通常测试方法简单，可靠性高，费用少，而且对监视围岩稳定、指导设计施工有巨大的作用。围岩变形乃是围岩力学形态变化最直观的表现，变形测量具有测量结果直观、测试数据可靠、测量仪表长期稳定性好、抗外界干扰性强，同时测试费用低廉的优点。因此必测项目以位移测量为首选测量项目。选测项目不是每座隧道都必须开展的工作，是对一些有特
28、殊意义和具有代表性意义的区段进行补充测试，以求更深入地掌握围岩的稳定状态与锚喷支护的效果以及工程对周围环境影响状况，指导未开挖区段的设计与施工。这类测量项目测试较为麻烦，测量项目较多，花费较大，一般只根据需要选择其部分项目。实践证明，开挖工作面的地质素描和数码成像对于判断围岩稳定性和预测开挖面前方的地质条件是十分重要的，必要时进行物理力学实验，获得围岩的具体力学参数，为施工阶段围岩分级和科学的信息化施工提供有效的参考依据。在进行地质素描及数码成像的时候，工作面应有良好的照明和通风条件，以保证地质素描及数码成像的效果。初期支护状态的观察和裂缝描述，对直接判断围岩的稳定性和支护参数的检验是不可缺少
29、的。应注意观测初期支护的变形以及渗水情况，及时发现及时治理，避免工程事故的发生。对于浅埋或超浅埋隧道，隧道横断面方向的地表下沉测量边界应在隧道开挖影响范围以外，并在开挖影响范围以外设置基准点。地表下沉测量的测点应布设在由设计确定的特别重要的施工地段，包括地表有建(构)筑物地段。对施工中地表发生塌陷并经修补过的地段，以及预先探测到地中存在构筑物或空洞的施工地段，测点应尽量接近构筑物或空洞上方。净空位移测量、拱顶下沉测量原则上是在同一断面上进行，而且其他测量项目也应设置在同一断面上。但因围岩及开挖方法、隧道内管线位置等原因，可以适当调整。净空变化测量以水平测线测量为主，必要时设置斜测线(如洞口附近、浅埋区段、偏压或膨胀性围岩区段、拱顶下沉位移量大的区段)，斜测线的设置有助于了解垂直方向的位移变化情况;当与解析法一起综合判断时，最好也布置斜测线。分部开挖法临时支护拆除后，应继续进行拱顶下沉和净空变化测量，测线按全断面开挖法布置。选测项目的断面间距应视需要而定，或在有代表性的地段选取若干测试断面。凡是地质条件差、隧道开挖断面积大、施工工序复杂的重要工程，布点应适当加密。为了尽早对隧道设计参数、施工方法、制定的监控基准等进行评价，应在设置有选测项目的隧道区段尽早进行布点。
