监控量测施工作业指导书.docx
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监控量测施工作业指导书
宇松铁路隧道工程
编号:
JJYSZHB/SD01-06
围岩监控量测施工作业指导书
单位:
中铁九局宇松工程指挥部
编制:
审核:
批准:
2013年8月20日发布2013年8月21日实施
宇松铁路隧道工程
围岩监控量测施工作业指导书
1、适用范围
适用于新建铁路靖宇至松江河线工程隧道工程的围岩监控量测。
2.作业准备
2.1内业技术准备
作业指导书编制后,应在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计、专项施工方案、应急预案,阅读、审核施工图纸,澄清有关技术问题,熟悉规范和技术标准。
制定施工安全保证措施,提出应急预案。
对施工人员进行技术交底,对参加施工人员进行上岗前技术培训,考核合格后持证上岗。
2.2外业技术准备
2.2.1开工前应根据隧道规模、地形、地质条件、施工方法、支护类型和参数、工期安排以与所确定的量测目的等编制量测计划。
编制内容应包括量测项目、量测仪器选择、测点布置、量测频率、数据处理、反馈方法与组织机构、管理体系等。
同时还应考虑量测方法的经济性,并注意与施工的进程相适应。
2.2.2现场量测仪器应根据量测项目与测试精度来选用,一般应尽量选择简单适用,稳定可靠,操作方便,量程合理,便于进行结果处理和分析的测试仪器。
2.2.3现场成立专门监控量测小组,负责测点埋设、日常监测、数据处理和仪器维修保养工作,并与时将量测信息反馈于设计和施工。
3.技术要求
隧道采用新奥法设计与施工,必须进行动态设计,而监控量测是获取大量信息的唯一手段。
只有获取了围岩与支护准确的信息基础上,才能对围岩的稳定性和支护的状态作出正确的分析判断,从而与时指导施工,防止塌方,确保安全和工期。
因此,监控量测是隧道施工的一项重要工序,必须做好。
分析结果要与时向监理单位报验。
3.1监控项目与量测点布置
3.1.1必测项目是隧道施工中必须进行的监控量测项目,包括:
1)围岩与支护状态观察:
开挖面地质描述,包括围岩特性、岩质、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、剥落掉块现象、有无漏水等;初期支护状态包括喷层是否产生裂缝、剥离和剪切破坏、钢支撑是否压曲等观察分析,一一进行描述,记录,以此作为支护参数选择的参考与量测等级选择的依据。
2)拱顶下沉、净空变化:
原则上将拱顶下沉与周边位移收敛布置在同一断面,拱顶下沉量测测点布置在拱顶轴线附近。
各级围岩监控量测断面间距详见表1。
表1拱顶下沉、净空变化量测断面间距
序号
围岩级别
断面间距(m)
1
V~VI
5
2
IV
10
3
III
30
4
II
50
净空变化量测测线数,详见表2、图1。
表2净空变化量测测线数
地段
开挖方法
一般地段
特殊地段
示例
全断面法
一条水平测线
——
图1(a)
台阶法
每台阶一条水平测线
每台阶一条水平测线,两条斜测线
图1(b)
分部开挖法
每分部一条水平测线
CD或CRD法上部、双侧壁导坑左右侧部,每分部一条水平测线,两侧斜测线,其余分部一条水平测线
图1(c)
图1(d)
图1拱顶下沉和净空变化量测的测线布置示例
3)浅埋段地表下沉:
浅埋隧道地表澄江测点在隧道开挖前布设,地表沉降测点和隧道内测点布置在同一断面里程,地表沉降测点纵向间距按表3布置。
表3地表沉降测点纵向间距
序号
隧道埋深与开挖宽度
纵向测点间距(m)
1
2B<H0<2.5B
20~50
2
B<H0≤2B
10~20
3
H0≤B
5~10
地表沉降测点横向间距为2~5m,在隧道中线附近测点适当加密,隧道中线两侧量测范围不小于H0+B,地表有控制性建筑物时,两侧范围适当加宽,见图2。
(H0为隧道埋深,B为隧道最大开挖宽度)。
3.1.2选测项目是根据需要自行确定的监控量测项目,作为必测项目的验证和补充,包括(见表4):
表4隧道监控量测选测项目
选测项目量测断面与测点布置考虑围岩代表性、围岩变化、施工方法与支护参数的变化。
监控量测断面在相应段落施工初期优先设置,并与时开展量测工作。
3.1.3隧道开挖后与时进行地质素描与数码成像,必要时进行物理力学试验。
3.1.4初期支护完成后进行喷层表面裂缝与其发展、渗水、变形观察和记录。
3.1.5不同断面的测点布置在相同部位,对称布置,以便进行相互验证。
3.2监控量测频率
3.2.1有开挖面距离决定的监控量测频率,见表5。
表5开挖面距离决定的监控量测频率
序号
监控量测断面距开挖面距离(m)
监控量测频率
1
(0~1)B
2次/d
2
(1~2)B
1次/d
3
(2~5)B
1次/2~3d
4
>5B
1次/7d
3.2.2由位移速度决定的监控量测频率,见表6。
表6位移速度决定的监控量测频率
序号
位移速度(mm/d)
监控量测频率
1
≥5
2次/d
2
1~5
1次/d
3
0.5~1
1次/2~3d
4
0.2~0.5
1次/3d
5
<0.2
1次/7d
3.2.3开挖地质素描、支护状态、影响范围内的建筑物的描述每施工循环记录一次,必要时,影响范围内的建筑物的描述频率加大。
3.2.4选测项目监控量测频率根据施工中具体情况与必测项目反馈信息的结果确定。
3.3监控量测控制基准
3.3.1隧道初期支护极限相对位移参照表7、8。
3.3.2根据测点距开挖面的距离确定的位移控制基准,参照表9。
3.3.3根据位移控制基准,可分为三个管理等级与其相应采用的工程对策,见表10。
表7跨度≤7m隧道初期支护极限相对位移
围岩级别
隧道埋深h(m)
h≤50
50<h≤300
300<h≤500
拱脚水平相对净空变化(%)
II
-
-
0.2-0.6
III
0.1-0.5
0.4-0.7
0.6-1.5
IV
0.2-0.7
0.5-2.6
2.4-3.5
V
0.3-1.0
0.8-3.5
3-5
拱顶相对下沉量(%)
II
-
0.01-0.05
0.02-0.06
III
0.01-0.04
0.03-0.11
0.1-0.25
IV
0.03-0.07
0.06-0.15
0.1-0.6
V
0.06-0.12
0.1-0.6
0.5-1.2
表8跨度7m<B≤12m隧道初期支护极限相对位移
围岩级别
隧道埋深h(m)
h≤50
50<h≤300
300<h≤500
拱脚水平相对净空变化(%)
II
-
0.01-0.03
0.01-0.08
III
0.03-0.1
0.08-0.4
0.3-0.6
IV
0.1-0.3
0.2-0.8
0.7-1.2
V
0.2-0.5
0.4-2
1.8-3
拱顶相对下沉量(%)
II
-
0.03-0.06
0.05-0.12
III
0.03-0.06
0.04-0.15
0.12-0.3
IV
0.06-0.1
0.08-0.4
0.3-0.8
V
0.08-0.16
0.14-1.1
0.8-1.4
表7、8注:
1.本表适用于复合式衬砌的初期支护,硬质围岩隧道表中取较小值,软质围岩岩隧道表中取较大值,表列数值可在施工中通过实测资料积累适当修正。
2.拱脚水平相对净空变化指两拱脚测点间净空水平变化值与其距离之比,拱顶相对下沉指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比。
3拱脚水平相对净空变极限值,跨度≤7m按拱脚水平相对净空变极限值乘以1.2-1.3后采用,跨度7<B≤12按其乘以1.1-1.2后采用。
表9位移控制基准
类别
距开挖面1B(U1B)
距开挖面2B(U2B)
距开挖面较远
容许值
65%Uo
90%Uo
100%Uo
表10位移管理等级
管理等级
距开挖面1B
距开挖面2B
工程对策
III
U<U1B/3
U<U2B/3
正常施工
II
U1B/3≤U≤2U1B/3
U2B/3≤U≤2U2B/3
加强监测
I
U>U1B/3
U>U1B/3
采取相应工程措施并加强监测
注:
U为实测位移值
地表沉降量控制基准应根据地层稳定性、周围建(构)筑物的安全要求分别确定,取最小值。
爆破震动控制基准应按表11的要求确定,采用分部开挖法施工的隧道应该每分部分别建立位移控制基准,同时考虑各分部的相互影响。
3.3.4一般情况,二次衬砌的施做在满足下列要求时进行
1)隧道水平净空变化速度与拱顶或地板垂直位移速度明显下降。
2)隧道位移相对值已达到总相对位移量得90%以上。
3)隧道水平净空变化速度小于0.2mm/d,拱顶或底板垂直位移速度小于0.1mm/d。
对浅埋、软弱围岩等特殊地段,应视现场具体情况确定二次衬砌施做时间。
3.3.5当出现下列失稳先兆时应加强支护或尽快施作二次衬砌;
1)局部石块坍塌或层状劈裂,喷射混凝土层的大量开裂。
2)累计位移量已达到极限位移的2/3,且仍未发现隧道周边位移速度有明显减缓的趋势。
3)每日的位移量大于极限位移的10%。
4)洞室变形的异常加速,即在无施工干扰时的变形速率加大。
表11爆破安全允许振速
序号
保护对象类别
安全允许振速(cm/s)
10Hz
10Hz-50Hz
50Hz-100Hz
1
土窑洞、土坯房、毛石房屋
0.5-1
0.7-1.2
1.1-1.5
2
一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物
2-2.5
2.3-2.8
2.7-3
3
钢筋混凝土结构房屋
0-4
3.5-4.5
4.2-5
4
一般古建筑与古迹
0.1-0.3
0.2-0.4
0.3-0.5
5
水工隧道
7-15
6
交通隧道
10-20
7
矿山港巷
15-30
8
水电站与发电厂中心控制室设备
0.5
9
新浇大体积混凝土
2-12
注:
1表列频率为主振频率,系指最大振幅所对应的频率。
2.频率范围可根据类似工程或现场实测波形选取,选取频率时可参考下列数据:
深孔爆破10-60Hz;浅孔爆破40-100Hz。
3有特殊要求的根据现场具体情况确定。
3.3.6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0.5-1mm,围岩内部位移测试精度为0.1mm,爆破震动速度测试精度为1mm/s,其他监控量测项目的测试精度结合元器件的精度确定。
3.3量测数据整理、分析
3.3.1现场量测数据与时整理,绘制量测数据与时间的关系曲线与量测数据与开挖面距离的关系曲线,并进行数据处理或回归分析。
3.3.2量测数据处理、分析与反馈
3.3.2.1依据回归分析,预测位移、收敛、拱顶下沉与钢筋应力的最终值。
3.3.2.2以位移~时间曲线为基础,根据位移、位移速率等分析评定围岩和支护的稳定性。
1)当位移极具增加,每天的变形量超过时,应增加观测次数,密切注意支护结构的变化。
2)当位移~时间曲线出现反弯点,支护开裂或掉块时,应立即采取补强措施以防塌方。
图4位移u-时间t的关系曲线图
3)当位移、周边收敛、拱顶下沉量达到预测最终值的80~90%、收敛速度小于0.1~0.2mm/d,拱顶下沉速率小于0.07~0.15mm/d时,可认为变形稳定,可施作二次衬砌。
4)利用位移、应力(格栅主筋应力)反分析程序对围岩与支护结构的稳定性进行分析、评价。
5)综合以上分析、评价,与时修正设计,调整支护参数,对施工与时提供建议和措施。
3.3.2.3当变形速率大于5mm/d或累计变形值大于100mm时,应停止掘进,分析原因,采取相应的处理措施。
3.4注意事项
1)具体量测项目需根据地质条件、量测目的、施工进程,由技术总管编制量测计划,成立专门监测小组,由具体工程技术人员负责实施。
2)量测点埋设宜尽量靠近开挖工作面,要求不超过2m,应能保证爆破由具体工程技术人员负责实施。
24小时内与下一次爆破之前测读初读数。
3)应准确与时做好各项量测原始记录,与时提供给设计人员,不得随意涂改。
4)要采取措施保护好在施工中各项量测元件工具与仪器。
5)设计与施工人员必须紧密配合,协调一致,与时研究和解决实施过程中出现的问题,确保施工安全。
4.施工程序与工艺流程
4.1施工程序
施工程序为:
埋设监控量测点→进行量测并记录数据→对数据进行分析→根据分析结果指导施工
4.2工艺流程图
4.2.1反馈程序框图如图5所示
图5监控量测反馈程序框图
4.2.2工程安全性评价流程图如图6所示
图6工程安全性评价流程图
5、施工要求
5.1施工准备
5.1.1成立专门监测小组
制定监控量测专项施工方案,并由技术总管编制量测计划;测量人员必须熟悉测量仪器的性能和操作规程,并能熟练操作测量仪器。
5.1.2测量仪器
1)测量使用的仪器精度指标必须满足相应技术标准、管理制度的要求。
2)测量仪器必须按计量法规的要求进行定期送检。
超过检定周期精度达不到要求的禁止使用。
3)每台测量仪器和每件测量工具都必须指定专人负责保管,所有测量器具的使用、维修、保养、送检、调换、停用、报废等要有详细记录档案。
5.2施工工艺
5.2.1监控量测工作必须紧接开挖、支护作业,应按设计要求布点和检测。
布点应采用反光贴标示清楚,测量采用无尺测量方式。
5.2.2测点埋设
1)施工过程中应进行洞内,外观察。
洞内观察分开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。
2)开挖工程面观察应在每次开挖后进行,与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,应记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形和二次衬砌的工作状态。
3)洞外观察重点应在洞口段和洞身浅埋段,记录地表开裂、地表变形、边坡与仰坡稳定状态,地表水渗漏情况等,同时还应对地面建(构)筑物进行观察。
4)变形监控量测采用非接触量测方法。
5)隧道净空变化量采用全站仪进行。
6)拱顶下沉量测采用全站仪进行。
7)地表沉降量采用精密水准仪,基准点应设置在地表沉降影响范围之外。
测点采用地表钻孔埋设,测点周围用水泥砂浆固定。
8)爆破震动速度和加速度监控量测采用震动速度传感器,以与相应的数据采集设备。
9)孔隙水压监控量测采用孔隙水压计进行。
10)水量监控量测采用三角堰,流量计进行。
5.2.3现场量测
1)现场测点读数应读三次,取其平均值,并详细记录。
2)应减小系统误差,控制偶然误差,避免人为错误。
应经常采用相关方法对误差进行检验分析。
5.2.4数据收集、整理、反馈
1)每次观测后应立即对原始观测数据进行校核和整理,包括原始观测值的校检、物理量的计算、填表制图,误差处理、异常值的剔除、初步分析等,并将校检过的数据输入数据库管理系统。
2)监控量测信息反馈方法可采用经验类比法或理论分析法。
施工现场以经验类比法为主。
3)反馈优化设计
根据观察和监控量测结果,调整修改支护参数,使之符合工程实际。
4)反馈指导施工
①在安全预警和安全警戒阶段,根据监控量测数据和观察资料,对施工项目、支护参数与工序进行调整修改。
②正常监控阶段对施工设计方案进行优化调整,减少支护,提高工效,简化施工工艺和施工方法,变更简化支护参数等。
6.劳动组织
6.1劳动力组织方式:
采用架子队组织模式。
6.2量测人员配备见表2。
表2每个作业工地人员配备表
负责人
1人
技术主管
1人
测量工
3人
7.设备机具配置
设备配备见表3。
表3监控量测设备配置表
编号
名称
测试精度
主要特点
1
全站仪
0.1mm
可靠、方便、精度高
2
DS3200水准仪
1mm
可靠、方便、稳定
3
全站仪
0.1mm
可靠、方便、稳定
8.质量控制与检验
8.1.1将监测管理与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。
各施工单位应由工程技术管理中心组成专门监测小组,具体负责各项监测工作。
8.1.2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。
8.1.3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。
8.1.4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,与时向监理、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。
8.1.5量测项目人员要相对固定,保证数据资料的连续性。
量测仪器专人使用、专业机构保养、专业机构检校。
量测设备、元器件等在使用前均经过检校,合格后方可使用。
8.1.6测试完毕后检查仪器、仪表,做好养护、保管工作,与时进行资料整理与信息反馈。
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