龙山茨岩塘至永顺公路隧道监控量测技术实施方案.docx
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龙山茨岩塘至永顺公路隧道监控量测技术实施方案
湖南省湘西自治州
隧道施工监控量测技术实施方案
长沙理工大学
二o®o年四月
1项目概况1
1.1石家垭隧道1
1.2铁路坡隧道1
1.3凉亭坳隧道1
1.4大干溪隧道2
2编制依据2
3监控量测项目2
3.1地质观察和支护描述3
3.2隧道收敛位移量测3
3.3锚杆轴力量测4
3.4地表下沉量测5
3.5围岩内部位移量测5
3.6围岩压力量测6
3.7钢支撑内力量测6
3.8衬砌内力量测7
3.9围岩弹性波测试7
3.10爆破震动测试7
3.11地质超前预报8
4量测监测频率8
5量测断面数量及经费预算9
6监控量测保障工作11
6.1组织管理与质量保证体系11
6.2拟投入的主要设备11
6.3进度安排12
6.4提交成果12
6.5质量管理13
湖南省湘西自治州龙山茨岩塘至永顺公路改建工程
隧道施工监控量测技术实施方案
1项目概况
受龙山茨岩塘至永顺公路建设有限公司委托,长沙理工大学对石家垭隧道、
铁路坡隧道、凉亭坳隧道、大干溪隧道进行施工监控量测技术研究。
隧道设计技
术标准为:
(1)设计行车速度:
40km/h
(2)隧道主洞建筑限界净宽:
0.75+0.25+2X3.5+0.25+0.75=9.0m
(3)隧道主洞建筑限界净高:
5.0m
(4)路基宽:
8.5m
1.1石家垭隧道
石家垭隧道位于龙山县茨岩塘镇附近,进口桩号为K3+210,出口桩号为
K3+670,长为460m,隧道位于R=600m的圆曲线上,纵坡为人字坡(+3%,-2.9%)的竖曲线上,进出口均设置了明洞,隧道茨岩端采用端墙式洞门,永顺端采用削竹式洞门。
1.2铁路坡隧道
铁路坡隧道位于龙山县红岩镇的铁路坡山田家沟至姚山村段,进口桩号为
K23+515,出口桩号为K24+630,长为1115m,隧道位于R=600m的圆曲线+直线+R=400m的圆曲线上,纵坡为+1.9%的上坡,横向最大超高为2%,进出口均设置了明洞,隧道茨岩端采用削竹式洞门,永顺端采用台阶式洞门。
1.3凉亭坳隧道
凉亭坳隧道位于龙山县与永顺县分界地段段,进口桩号为K40+955,出口桩
号为K41+660,长为665m,隧道位于直线段上,纵坡为-2.97%的下坡,进出口均设置了明洞,隧道茨岩端采用削竹式洞门,永顺端采用削竹式洞门。
湖南省湘西自治川龙山茨岩塘至永顺公路改建工程
1.4大干溪隧道
大干溪隧道位于永顺县大干溪村的张古老山,进口桩号为K55+119,出口桩
号为K55+767,长为648m,隧道位于直线段+R=600m的圆曲线+直线上,纵坡为-2.927%的下坡,进出口均设置了明洞,隧道茨岩端采用削竹式洞门,永顺端采用端墙式洞门。
2编制依据
编制的隧道施工监控量测方案按照中华人民共和国国家标准和交通部颁布的有关现行标准、规范、规程、定额,办法,示例等文件和规定进行编制。
在项目实施过程中使用(但不限于)下述标准或规范及资料:
(1)《公路工程技术标准》JTGB01—2003
(2)《公路勘测规范》JTJ061—99
(3)《公路隧道设计规范》JTGD70—2004
(4)《公路隧道通风照明设计规范》JTJ026.1—1999
(5)《公路隧道施工技术规范》JTJ042—94
(6)《公路工程抗震设计规范》JTJ004—89
(7)《公路工程地质勘查规范》JTJ064—98
(8)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001
(9)《地下工程防水技术规范》GB50108—2001
(10)《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
(11)龙山茨岩塘至永顺公路石家垭隧道、铁路坡隧道、凉亭坳隧道、大干溪隧道设计技术文件和图纸
(12)施工单位的施工方案、进度计划及有关技术图纸
3监控量测项目
根据前述编制依据,结合隧道工程地质条件的具体情况,监测项目见表1
表1隧道监控量测项目表
编号
项目名称
仪器设备
断面布置
1
地表下沉
水准仪、塔尺
每断面2~5米一个点
2
拱顶下沉
水准仪、钢卷尺
每断面3个测点
3
周边位移
收敛计
每断面3对测点
4
围岩内部位移
多点位移计
每断面3个测点
5
锚杆轴力
钢筋计
每断面5个测孔
6
围岩压力
压力盒
每断面5个测点
7
钢支撑内力
钢筋计
每断面5~7个传感器
8
支护衬砌内力
钢筋计、混凝土应变计
每断面5~7个传感器
9
围岩弹性波测试
超声波仪、数据处理软件
每断面3~5对测孔。
10
爆破震动测试
测震仪、数据处理软件
每次4个测点
11
地质观察和支护描述
地质罗盘、相机等
每进尺后进行
12
地质超前预报
地质雷达、数据处理软件
每10米1次
3.1地质观察和支护描述
在开挖后及初期支护后进行观察并描述隧道围岩地质、地下水情况、初期支护情
况。
它与隧道施工进展同步进行的,是隧道设计和施工过程中不可缺少的一项重要地
质详勘工作,是围岩工程地质特性和支护措施的合理性的最直观、最简单、最经济的
描述和评价,按每3m布设一个断面。
主要仪器:
地质罗盘、照相机等。
3.2隧道收敛位移量测
各测点在避免爆破作业破坏测点的前提下,尽可能靠近工作面埋设,一般为
0.5~2m,并在下一次爆破循环前获得初始读数。
初读数应在开挖后12h内读取,
最迟不超过24h,而且在下一循环开挖前,完成初期变形值的读数。
在开挖后的洞壁上及时安设测点,用收敛计(如图1)量测两测点间的距离,
按每30m布设一个断面,每断面3个测点,相应量测的基线就有3条,如图2。
通过已知的高程水准点,用悬吊钢尺和水准仪测出测点高程,如图3。
拱顶下沉每
断面3个测点,与周边位移布设在同一断面上,以便使两项测试结果能够相互验
证,协同分析与应用。
決手词力计芋轮歸杆刑恸计蚤店锚*
图1收敛计
测点
图2周边位移测线布置
3.3锚杆轴力量测
按W、V围岩每级围岩每10m布设一个断面,在每一监测断面一般布置3~5根锚杆,每一量测锚杆的钻孔内设测点3个。
具体的布置形式为在拱顶中央1个,在拱基线上(或拱基线上1.5m处)左右各设一个,在两侧墙施工底线板上1.5m处
各设一个,如图4。
主要仪器为钢筋应力计,如图5。
图4量测锚杆的布置形式
钢筋计钢筋
对焊焊接
图5锚杆内力量测及钢筋应力计
3.4地表下沉量测
一般采用水平仪进行量测,其量测精度为土1mm,根据图纸要求进行地表沉降量测,在施工过程中可能产生地表塌陷之处设置观测点,地表下沉观测点按普
通水准基点埋设,并在预计破裂面以外3~4倍洞径处设水准基点,作为各观测点
高程测量的基准。
按每洞口处布设1~2个观测断面,如图6所示。
图6地表下沉量测测点布置示意图
3.5围岩内部位移量测
围岩内变形量测的设备,主要使用位移计(如图7),它可量测隧道不同深度处围岩位移量。
量测断面应设在有代表性的地质地段,按w、v围岩每级围岩布设一个断面
每一量测断面应布设3或5个测点,如图8
3.6围岩压力量测
监控量测断面在较差围岩或代表性地段选择断面,按w、v围岩每级围岩布设一个断面,每断面选择有代表性的位置进行测点布置(如图9),均要在安装
钢拱架时将土压力盒按设计位置安设于岩壁与钢拱架之间(如图10)。
JV
压力盒A
*V
喷射混凝土
■■■
审
7
围岩
H.,1
「4
f■
/
儿
-1
Z/
IT
引出导线
压力盒
围岩
图9围岩压力测点布置示意图
图10围岩压力量测
3.7钢支撑内力量测
量测断面应设在有代表性的地质地段,按w、v围岩每级围岩布设一个断面,
每个断面一般设置5个测点位置。
测点位置与前几项同。
钢架受力的量测工作,应与围岩内空变形的量测工作同步进行,量测频率可参照围岩内空变形的量测时间间
隔进行。
湖南省湘西自治川龙山茨岩塘至永顺公路改建工程
3.8衬砌内力量测
二次衬砌内部应力量测通常包含应力量测和应变量测,按w、v围岩每级围岩布设一个断面。
通常采用钢筋计、混凝土应变计和压力盒等测试仪器进行量测,如图11。
应变计
围岩
喷射混凝土
引岀导线
喷射混凝土
引岀导线
图11二次衬砌内部应力量测
3.9围岩弹性波测试
围岩松弛范围量测采用弹性波法,确定岩土介质和结构的力学特征,了解其
内部缺陷。
按W、V围岩每级围岩布设一个断面,每一个断面布设3个测孔,如
图12所示,钻孔深度大于锚杆长度,钻孔内每隔0.2~0.5米测试一个点。
常用超
声波仪进行测试。
图12围岩声波测试
3.10爆破震动测试
根据测到的震动波形,确定当次爆破震动峰值速度及其对应的主频率,结合
地质和支护状况的观测,定出围岩质点震动速度的安全控制值,控制爆破的最大
一段药量。
隧道开挖遇到不同围岩时,需作2~5次试验爆破,每炮必测,密切监测爆破
震动的同时,当隧道向前掘进一段距离,测出震动随距离的衰减趋势时,禾U用回
归分析方法及时寻求震动峰值速度随比例药量的衰减规律,绘制震动峰值速度随
比例药量的衰减曲线,结合地质和支护状况的观察,以及围岩声波测试结果,定
出质点震动速度的安全控制值,优化爆破参数。
爆破震动测试传感器布置,如图
13。
3.11地质超前预报
地质雷达是利用电磁波在不同介质中传播速度不同,传播时间也不同。
按每10m测一次,全长范围内进行测试。
当开挖面前方有断层或破碎带等时,将产生相应的信号异常,如图14两线间信号。
图14地质雷达检测信号
湖南省湘西自治州龙山茨岩塘至永顺公路改建工程
4量测监测频率
量测监测频率如表2
表2监控量测项目及频率表
序号
项目名称
量测间隔时间
1~15日
16日~1月
1~3月
3个月以
1
地质观察与支护描述
每次爆破后进行后
2
周边位移
1~2次/日
1次/2日
1~2次/周
1~3次/月
3
拱顶下沉
1~2次/日
1次/2日
1~2次/周
1~3次/月
4
锚杆内力
1次/日
1次/2日
1~2次/周
1~3次/月
5
地表卜沉
开挖面距量测断面的距离D
Dv1B时,1~2次/日1BvDv2B时,1次/
日
2BvDv5B,1次/2日D>5B时,1次/周
6
围岩体内位移
1~2次/日
1次/2日
1~2次/周
1~3次/月
7
围岩压力
1~2次/日
1次/2日
1~2次/周
1~3次/月
8
钢支撑内力
1~2次/日
1次/2日
1~2次/周
1~3次/月
9
支护衬砌内力
1~2次/日
1次/2日
1~2次/周
1~3次/月
10
围岩弹性波测试
根据围岩条件进行
11
爆破震动测试
根据围岩条件进行
12
锚杆拉拔力
根据锚杆批次等进行
B表示隧道开挖宽度
5量测断面数量及经费预算
隧道量测断面数量及经费预算如表3、表4。
表3隧道量测断面数量及经费预算表
编
号
项目名称
单位
数量
单价
(元)
总价
(元)
石家垭
铁路坡
凉亭坳
大干溪
一一一
现场测试费用
1
地表下沉
断面
2
2
2
2
2200
17600
2
拱顶下沉
断面
16
37
22
21
1350
129600
3
周边位移
断面
16
37
22
21
450
43200
4
围岩内部位移
断面
2
2
2
2
2200
17600
5
围岩压力
断面
2
2
2
2
2200
17600
6
钢支撑内力
断面
2
2
2
2
2200
17600
编
号
项目名称
单位
数量
单价
(元)
总价
(元)
石家垭
铁路坡
凉亭坳
大干溪
7
支护衬砌内力
断面
2
2
2
2
2200
17600
8
围岩弹性波测试
断面
2
2
2
2
3200
25600
9
爆破震动测试
次
9
9
9
9
3200
115200
10
地质观察和支护描述
断面
160
370
220
210
80
76800
11
地质超前预报
次
23
56
33
32
5200
748800
二二二
其他费用
184000
1
司机工资
1人X18月
2000
36000
2
保险费
5人X2年
800
8000
3
通讯费
5人X18月
200
18000
4
差旅费
50000
5
工地食宿
5人X18月
800
72000
-三
办公费用
45000
1
电脑
台
3
5000
15000
2
打印机
台
1
2000
2000
3
资料出版费
8000
4
其他
20000
四
现场交通费用
219000
1
工作车辆折旧费
108000
2
燃油及维修费
100000
3
车辆保险费
11000
一至四项合计
1675200
五
税金
5.6%
93811
总计
1769011
表4现场测试费用单价分析详表(含管理费、人工费)
编
号
项目名称
单位
费用组成(元)
单价总计
(元)
仪器购置
或使用
仪器安装
数据采集
数据分析
1
地表下沉
断面
400
200
500
1100
2200
2
拱顶下沉
断面
350
200
200
600
1350
编
号
项目名称
单位
费用组成(元)
单价总计
(元)
仪器购置
或使用
仪器安装
数据采集
数据分析
3
周边位移
断面
100
50
100
200
450
4
围岩内部位移
断面
1400
200
200
400
2200
5
锚杆轴力
根
2000
200
200
800
3200
6
围岩压力
断面
1300
200
100
600
2200
7
钢支撑内力
断面
1300
200
100
600
2200
8
支护衬砌内力
断面
1300
200
100
600
2200
9
围岩弹性波测试
断面
600
600
1000
1000
3200
10
爆破震动测试
次
1200
500
500
1000
3200
11
地质观察和支护描述
断面
0
0
30
50
80
12
地质超前预报
次
2200
0
1000
2000
5200
6监控量测保障工作
6.1组织管理与质量保证体系
监测人员4人,司机1人。
(1)量测人员相对固定;
(2)仪器的管理采取专人保管,专人负责;
(3)量测设备,传感器等各种器件在使用前均经检查校准合格后方可投入使用;
(4)各量测项目在监测过程中必须严格遵守相应的监测项目实施细则;
(5)量测数据均经现场检查、室内复核后方可上报;
(6)量测数据的存储计算管理均采用计算机系统进行;
(7)现场量测的测点埋设、数据采集。
围岩及相关信息、采用专门表格记录,全部实行表格化管理,表格签署齐备,责任落实到每一个人。
6.2拟投入的主要设备
拟投入的主要设备如表4
表4主要设备
序号
设备
数量
备注
1
精密水准仪
1台
2
周边收敛仪
2台
3
频率计
2台
4
压力盒
多台
5
钢筋计
多台
6
应变计
多台
7
多点位移计
多台
8
超声波仪
1台
9
爆破震动测试仪
4台
10
地质雷达
1台
11
照相机
1台
12
地质罗盘
4台
13
电脑
3台
14
打印机
1台
15
汽车
1辆
工地交通
6.3进度安排
根据项目段隧道的实际施工情况,满足量测技术的规范要求,并结合业主的
需要,制定隧道监控量测工作进度计划,工作总体安排按以下三个阶段进行:
(1)合同签订一周以内,组织人员,量测仪器、设备、加工元件进场;
(2)
根据工程进度进行现场测点布设、埋设传感器、数据采集,根据要求认
真编写监控量测中间报告。
按月提交监控量测阶段报告成果,根据工程需要提交
异常报告或预警报告;
(3)进行工作总结并提交监控量测总报告。
6.4提交成果
提交成果的形式和内容:
(1)监测单位认真、及时整理监控量测中间成果报告并提交监控量测阶段
报告;如发现监测数据异常及险情,以异常报告或预警报告的形式向业主汇报,
同时对该信息进行分析和评价,给出工程措施建议;
(2)进行工作总结并交监控量测总报告。
6.5质量管理
(1)加强现场技术干部和工人质量管理意识,树立质量第一的观念。
(2)坚持全过程实行全面质量管理制度,先指导一中间检查一纠正一质量验收,发现问题,立即解决。
(3)野外工作足够技术人员进行现场管理,为确保质量,在监控量测过程中应随时进行检查,发现问题,及时反馈解决。
长沙理工大学土木与建筑学院
二◦◦九年三月
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