TB 10121-2007 铁路隧道监控量测技术规程.pdf
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3.1.3施工单位应拥有专业的监控量测人员和设备,掌握成熟、可
.1.3施工单位应拥有专业的监控量测人员和设备,掌握成熟、可靠的测试 数据处理与分析技术,
3.1.4施工单位应成立现场监控量测小组,建立相应的质量保证体系,负责
3.1.4施工单位应成立现场监控量测小组资料范本,建立相应的质量保证体
1 现场情况的初始调查; 2 编制实施细则; 3 布设测点并取得初始监测值; 现场监控量测及分析: 5 提交监控量测成果。 监控县通宝流 r2N
.1.6监控量测实施细则应报监理、业主,经批准后实施,并作为现场作业、 险查验收的依据。监控量测变更必须经项目技术负责人审核,报监理工程师 批准。
3.1.7监控量测系统应可靠、稳定、耐久,在服务期内运转正常。仪器设备
应按规定进行检查、校对和率定,并出具相关证明
测点应牢固可靠、易于识别,并注意保护,严防损坏。 施工现场必须建立严格的监控量测数据复核、审查制度,保证数据的 性。监控量测数据应利用计算机系统进行管理,由专人负责。如有监控
3.1.8测点应牢固可靠、易于识别,并注意保护,严防损坏。
3.1.8测点应牢固可靠、易于识别,并注意保护,严防损坏。
准确性。监控量测数据应利用计算机系统进行管理,由专人负责。如有监控
量测数据缺失或异常,应及时采取补救措施,并详细做出记录。 3.1.10根据监控量测精度要求,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。 3.1.11施工与监控量测应密切配合,监控量测元件的理设与监控量测应列 人工程施工进度控制计划中,监控量测工作应尽量减少对施工工序的影响
4.1.1监控量测应达到下列目的:
1确保施工安全及结构的长期稳定性; 2 验证支护结构效果,确认支护参数和施工方法的准确性或为调整支 护参数和施工方法提供依据; 确定二次衬砌施做时间; 4 监控工程对周围环境影响; 5 积累量测数据,为信息化设计与施工提供依据。 4.1.2 监控量测设计应根据围岩条件、支护参数、施工方法、周围环境及 监控量测目的进行。 4.1.3 监控量测实施细则应根据设计要求及工程特点编制,内容应包括: ? 监控量测项目; 2 人员组织; 3 元器件及设备 4 监控量测断面、测点布置、监控量测频率及监控量测基准; 5 数据记录格式; 6 数据处理及预测方法; 7 信息反馈及对策等。 4.1.4 监控量测工作必须随施工工序及时进行,尽快读取初始读数,并根 据现场情况及时调整监控量测的项目和内容
4.2.1监控量测项目分为必测项目和选测项目。
4.2.1监控量测项目分为必测项目和选测项目。 盗控量测项目
表4.2.2监控量测必测项目
1「洞内、外观察「现场观察、数码相机、罗盘仪」1 2|拱顶下沉I水准仪、钢挂尺或全站仪13|净空变化「收敛计、全站仪1 4|地表沉降水准仪、钢钢尺或全站仪|隧道浅埋段4.2.3选测项目是为满足隧道设计与施工的特殊要求进行的监控量测项目。具体监控量测项目按表4.2.3选择。具体监控量测项目按表4.2.3选择。表4.2.3监控量测选测项目丨序号丨监控量测项目常用量测仪器1|围岩压力I压力盒1 2「钢架内力」钢筋计、应变计13「喷混凝土内力|混凝土应变计14「二次衬砌内力「混凝土应变计、钢筋计15|初期支护与二次衬砌间接触压力丨压力盒16I锚杆轴力I钢筋计17「围岩内部位移「多点位移计18|隧底隆起「水准仪、钢尺或全站仪」1 9|爆破振动振动传感器、记录仪110|孔隙水压力丨水压计I 111水量「三角堰、流量计I 12|纵向位移「多点位移计、全站仪4.2.4隧道开挖后应及时进行地质素描及数码成像,必要时应进行物理力学试验。4.2.5初期支护完成后应进行喷层表面裂缝及其发展、渗水、变形观察和记录。4.3监控量测断面及测点布置原则
IV10 30III30~50注:Ⅱ级围岩视具体情况确定间距。表4.3.3净空变化量测测线数地段一般地段特殊地段|开挖方法全断面法「一条水平测线丨台阶法「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、双侧壁导坑法左|右侧部,每分部一条水平测线,两「条斜测线、其余分部一条水平测线」(b)(c)(d)图4.3.3拱顶下沉量测和净空变化量测的测线布置示例(a)拱顶测点和1条水平测线示例;(b)拱顶测点和2条水平测线、2条斜测线示例:(c)CD或CRD法拱顶测点和测线示例;(d)双侧壁导坑法拱顶测点和测线示例4.3.4选测项目量测断面及测点布置应考虑围岩代表性、围岩变化、施工方法及支护参数的变化。监控量测断面应在相应段落施工初期优先设置,并及时开展量测工作。4.3.5不同断面的测点应布置在相同部位,测点应尽量对称布置,以便数据的相互验证。
4.5.3位移控制基准应根据测点距开挖面的距离,由初期支护极限相对位移按表4.5.3要
4.5.3位移控制基准应根据测点距开挖面的距离,由初期支护极限相对位移按表4.5.3要
.5.3位移控制基准
注:B为隧道开挖宽度,U。为极限相对位移值。
注:B为隧道开挖宽度,U。为极限相对位移值。 4.5.4根据位移控制基准,可按表4.5.4分为三个管理等级。 4.5.5地表沉降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 小店
表4.5.4位移管理等级
注:U为实测位移值。
力、喷混凝士内力、二次衬砌内力、围岩压力(接
表4.5.7爆破振动安全允许振速
主: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:深孔爆破 10一60Hz;浅孔爆破40一100Hz. 3有特殊要求的根据现场具体情况确定。
4.5.9围岩与支护结构的稳定性应根据控制基准,结合时态曲线形态判别。
4.5.10一般情况下,二次衬砌的施做应在满足下列要求时进行:
隧道水平净空变化速度及拱顶或底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的90%以上。 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。4.6监控量测系统及元器件的技术要求4.6.1监控量测系统的测试精度应满足设计要求。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0.5一1mm,围岩内部位移测试精度为0.1mm,爆破振动速度测试精度为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。4.6.2元器件的精度应满足表4.6.2的要求,元器件的量程应满足设计要求,并具有良好的防震、防水、防腐性能。表4.6.2元器件的精度「序号「元器件「测试精度I1「压力盒|≤o.5%F.S1121应变计|士0.1%FS.一13I钢筋计I拉伸,0.5%F.S.,压缩,1.0%F.S.注:F.S.为元器件满量程。5监控量测方法5.1一般规定5.1.1现场监控量测应由施工单位负责组织实施。5.1.2现场监控量测应根据已批准的监控量测实施细则进行测点埋设、日常量测和数据处理,及时反馈信息,并根据地质条件的变化和施工异常情况,及时调整监控量测计划。
5.1.3现场监控量测方法应简单、可靠、经济、实用。
5.2.1施工过程中应进行洞内、外观察。洞内观察可分并挖工作面观察和已 施工地段观察两部分
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等的 工作状态。
边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等,同时还应对地面建(构)筑物进行观 察。
5.3.2隧道净空变化量测可采用收敛计或全站仪进行。测点应埋设在表 4.3.3规定的测线两端。 1采用收敛计量测时,测点采用焊接或钻孔预埋。 2采用全站仪量测时,测点应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。量测方法包括自由设站和固定设站两种。 5.3.3拱顶下沉量测可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。测点应与隧道外监控量测基准点进 行联测。采用全站仪量测时,测点及量测方法同第5.3.2条第2款。 5.3.4地表沉降监控量测可采用精密水准仪、钢钢尺进行,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,测点四周用水泥砂浆固
在地表沉降影响范围之外。测点采用地表钻孔埋设,测点四周用水泥砂浆固 定。
月常规水准测量手段出现困难时,可采用
5.3.5围岩内变形量测可采用多点位移计。多点位移计应钻孔理设,通过 专用设备读数。
5. 4 应力、应变监控量测
5.4.1应力、应变监控量测宜采用振弦式、光纤光栅传感器。 5.4.2振弦式传感器通过频率接收仪获得频率读数,依据频率一量测参数 率定曲线换算出相应量测参量值。
5.4.3光纤光栅传感器通过光纤光栅解调仪获得读数,换算出相应量测参
5.4.4钢架应力量测可采用振弦式传感器、光纤光栅传感器。传感器
采用振弦式钢筋计或应变计进行型钢应力或应变量测时,应把传感器焊 接在钢架翼缘内测点位置。 采用振弦式钢筋计进行格栅钢架应力量测时,应将格栅主筋截断并把钢 筋计对焊在截断部位。 采用光纤光栅传感器进行型钢或格栅钢架应力量测时,应把光纤光栅传 感器焊接(氢弧焊)或粘贴在相应测点位置。
5.4.5混凝土、喷混凝土应变量测可采用振弦式传感器、光纤光栅传感器
5.4.5混凝土、喷混凝土应变量测可采用
5.5.1接触压力量测包括围岩与初期支护之间接触压力、初期支护与二次 衬砌之间接触压力的量测。
5.5.2接触压力量测可采用振弦式传感器。传感器与接触面要求
5.6爆破振动监控量测
5.6.1爆破振动速度和加速度监控量测可采用振动速度和加速度
以及相应的数据采集设备。 传感器应固定在预埋件上,通过爆破振动记录仪自动记录爆破振动速度 和加速度,分析振动波形和振动衰减规律。
5.7孔隙水压与水量监控量测
5.7.1孔隙水压监控量测可采用孔隙水压计进行。
水压计应理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。
监控量测数据分析及信息反馈
6.1.1监控量测数据取得后,应及时进行校对和整理,同时应注明开挖方法 和施工工序以及开挖面距监控量测点距离等信息。 6.1.2监控量测数据分析一般采用散点图和回归分析方法。 6.1.3 信息反馈应以位移反馈为主,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。
应确保监控量测信息传递渠道畅通、反馈及时有效。
应确保监控量测信息传递渠道畅通、反馈及时有效。
6.2监控量测数据分析处理
6.2.1监控量测数据的分析处理应包括数据校核、数据整理及数据分析。 6.2.2每次观测后应立即对观测数据进行校核,如有异常应及时补测。 6.2.3每次观测后应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。 6.2.4监控量测数据的分析应包括以下主要内容: 1根据量测值绘制时态曲线; 2选择回归曲线,预测最终值,并与控制基准进行比较: 3对支护及围岩状态、工法、工序进行评价; 4及时反馈评价结论,并提出相应工程对策建议。 5.2.5监控量测数据可采用指数模型、对数模型、双曲线模型、分段函数经 验公式等进行分析,并预测最终值。 5.2.6爆破振动安全允许距离,可根据爆破振动速度按式(6.2.6)计算。
6.2.1监控量测数据的分析处理应包括数据校核、数据整理及数据分析。 6.2.2每次观测后应立即对观测数据进行校核,如有异常应及时补测。 6.2.3每次观测后应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
式中R一一一爆破振动安全允许距离(m); Q一一一一炸药量,齐发爆破为总药量,延时爆破为最大一段药量(kg): V一 一一保护对象所在地质点振动安全允许速度(cm/s); K,α一一一与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和 减指数,可按表6.2.6选取,或通过现场试验确定
式中R一一一爆破振动安全允许距离(m); Q一一一一炸药量,齐发爆破为总药量,延时爆破为最大一段药量(kg); V一 一一保护对象所在地质点振动安全允许速度(cm/s); K,α一一一与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和君 减指数,可按表6.2.6选取,或通过现场试验确定。
表6.2.6爆破区不同岩性的K.α值
6.3监控量测信息反馈及工程对策
6.3.1监控量测信息反馈应根据监控量测数据分析结果,对工程安全 性进行评价,并提出相应工程对策与建议。 6.3.2监控量测信息反馈可按图6.3.2规定的程序进行。 6.3.3施工过程中应进行监控量测数据的实时分析和阶段分析。 1实时分析:每天根据监控量测数据及时进行分析,发现安全隐 惠应分析原因并提交异常报告; 2阶段分析:按周、月进行阶段分析,总结监控量测数据的变化 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。 6.3.4工程安全性评价应根据第4.5.4条分三级进行,并采用6.3.4相 应的工程对策。工程安全性评价流程见图6.3.4。
隧道设计监控量测实施细则现场调查与资料调研隧道施工监控量测经验类比环境及工程安全性评价判定基准理论分析特殊要求是环境及安全是否满足要求香调整设计参数,提出变更设计建议报监理、业主、设计单位变更设计图6.3.2监控量测信息反馈程序框图表6.3.4工程安全性评价分级及相应应对措施「管理等级|应对措施I II「正常施工I II「综合评价设计施工措施,加强监控量测,必要时采取相应工程对策II「暂停施工,采取相应工程对策
监控量测结果位移(应力)香继续施工是否超过亚级管理安全是位移(应力)否综合评价设计不安全是否超过施工措施,加工程对策Ⅱ级管理强监控量测是位移(应力)暂停施工达到I级管理图6.3.4工程安全性评价流程6.3.5根据工程安全性评价的结果,需要变更设计时,应根据有关铁路工程变更管理办法及时进行设计变更。6.3.6工程对策主要应包括下列内容:1一般措施1)稳定开挖工作面措施;2)调整开挖方法;3)调整初期支护强度和刚度并及时支护:4)降低爆破振动影响;5)围岩与支护结构间回填注浆。2辅助施工措施1)地层预处理,包括注浆加固、降水、冻结等方法;2)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。
.1监控量测验收资料应包括以下内容: 1.监控量测设计; 2监控量测实施细则及批复; 3监控量测结果及周(月)报; 4监控量测数据汇总表及观察资料; 5监控量测工作总结报告。
附录A开挖工作面地质状况记录表
续表A左侧壁右侧壁单层与隧轴单层厚度层面厚度层面层理产状层理产状与隧轴特征夹角特征夹角(m)(m)间距长度缝宽充填物间距长度缝宽与隧轴与隧轴组次产状充填物组次产状(m)(m)(mm)夹角(m)(m)(mm)夹角侧壁围岩岩体11节理节理结构裂2裂际特征23344破碎带破碎带与隧轴破碎带宽度破碎带与隧轴断层产状断层产状宽度特征夹角特征夹角(m)(m)取水样地下水涌水无水滴水线状股状含泥砂情况侵蚀类型试验编号涌水量编号位置[L/ (min ·10m)<1010~2525~125>125
续表A拱部周边墙稳定拱部塌掉块边墙玥場掉块塌方>10m3塌方<10m定性开挖工作面定拱部塌开挖后至掉块或稳开挖工作面挤出塌的时间侧壁素描开挖工作面素描工程措施及有关参数左侧壁右侧壁开挖工作面施工方签字监理签字
附录B隧道净空变化量测记录表
附录C拱顶下沉量测记录表表C桩号施工方法施工部位埋设日期温度修正后量测时间第一次第二次第三次相对初次下测线平均值相对上时间下沉修正值测点高程沉值(△u)次下沉值间隔速度备注编号年月日时mmmmmmmmmm/d测读者:计算者:复核者:
执行本技术规程条文时,对于要求严格程度的用词说明如下 执行中区别对待。 (1)表示很严格,非这样做不可的用词: 正面词采用“必须”; 反面词采用“严禁”。 (2)表示严格,在正常情况下均应这样做的用词: 正面词采用“应”; 反面词采用“不应”或“不得”。 3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词: 正面词采用“宜”; 反面词采用“不宜”。 表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”
执行本技术规程条文时,对于要求严格程度的用词说明如下,以 执行中区别对待。 1)表示很严格,非这样做不可的用词: 正面词采用“必须”; 反面词采用“严禁”。 2)表示严格,在正常情况下均应这样做的用词: 正面词采用“应”; 反面词采用“不应”或“不得”。 3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词: 正面词采用“宜”; 反面词采用“不宜”。 表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”
《铁路隧道监控量测技术规程》
本条文说明系对重点条文的编制依据、存在的问题以及在执行中应注意 的事项等予以说明。为了减少篇幅.只列条文号,未抄录原条文。
1.0.1监控量测既是铁路隧道设计文件的重要组成内容,也是铁路隧道施工 作业中关键的重要作业环节。在铁路隧道工程中,监控量测技术获得了广泛 的应用,并取得了明显的技术经济效果。但是,由于缺乏完整的、统一的技 术规程,铁路隧道工程的监控量测工作,在不同程度上还存在着采用技术标 准依据不足、数据处理方法选择不当、量测数据反馈不及时、记录不完整以 及量测设备陈旧等问题。制定本技术规程,是为了使铁路隧道工程的监控量 测设计、施工和验收有一个统一的标准,达到符合安全适用、技术先进、经 济合理的要求。 1.0.2本监控量测技术规程主要适用于采用喷锚构筑法施工的铁路隧道防雷标准规范范本,采用 其他工法施工的地下工程进行现场监控量测时应参照执行。 3.1.1在隧道施工过程中,使用专用的仪器、设备,对围岩和支护结构的受力、 变形进行观测,并对其稳定性、安全性进行评价,统称为监控量测。 在设计阶段,应由设计单位对监控量测目的、监控量测项目以及测点的 布置等进行设计;在施工阶段,作为施工组织设计的一个重要组成部分,纳入 施工工序。制定合理而周密的现场量测细则,是保证监控量测工作有效开展 的关键。隧道开工之前,施工单位应根据环境条件、地质条件、设计要求、 施工方法及施工进度安排等编制监控量测实施细则,确定量测项目、仪器、 测点布置、量测频率、数据处理、反馈方法、组织机构及管理体系,并在施 工的全过程中认真实施。 3.1.2监控量测设计应结合具体隧道工程、水文地质条件、支护参数、施工方 法和监控量测目的等进行,其内容应包括以下个方面: (1)监控量测项目包括必测项目与选测项目,应根据隧道特点和监控量测 要求确定; (2)测点的布置原则应根据地质条件确定,并初步选取控量测断面及测试
(1)现场情况的初始调查 施工前对隧道工程的地质条件、地下水状况及施工影响区域内的周边环境 进行初始调查,掌握工程特点和难点,为监控量工作的顺利开展做好准备。 (2)编制实施细则 现场监控量测小组按照监控量测设计的要求,结合初始调查结果编制实 施细则,经业主、监理审查批准后实施。 (3)布设测点并取得初始监测值 基准点、测点的理设须严格按照相应规范进行,以确保监控量测数据可 靠。测点埋设后应及时取得初始监测值。 (4)现场监控量测及分析 现场监控量测工作由现场监控量测小组实施,并根据监控量测数据对隧 道施工安全及结构的稳定性做出分析评价。 (5)提交监控量测成果 监控量测小组一般以周报(特殊情况要形成日报)的形式提交监控量测成 果(包括纸质和电子文件)。当出现异常现象时,应及时反馈,.以便采取相应 的对策。 现场监控量测工作停止后,应在一个月内编写出该工程的施工监控量测 总结报告。
3.1.6现场监控量测实施细则是工程施工组织设计的重要组成部分,需上报监理、业主,经 批准后方可正式实施,并且作为现场作业、检查、验收的依据之一,相关资料必须认真保存。 当现场监控量测工作由于地质条件、施工方法等因素的影响需要调整时,应报项目技术负责 人审核,并经现场监理工程师批准后方可实施。 监控量测实施细则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 因素进行编制,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)尽量降低监控量测费用; (4)尽量减少对工程施工的干扰。 3.1.7隧道监控量测工作一般在地下进行,环境条件恶劣,因而监控量测系统应具有较高的 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,一股包括外观检验、精度检验、防水性检验、应力(变)及温度率定等。 3.1.8现场施工过程中经常发生测点破坏的现象,使监控量测数据不连续,影响监控量测结 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,当天的量测数据无效,待测点加固后重新读取初读数。 3.1.9监控量测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。监控量测的记录、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。 3.1.10现场监控量测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,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 根据监控量测精度要求选择稳定性好、耐久性好的仪器。如果监控量测仪器产生的系统 误差不能满足监控量测精度要求,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,对不同的监控量测项目,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、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量测管理,规范监 控量测工作,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。 3.1.11现场监控量测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 监控量测的关系。将监控量测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,创造条件保证监控量测理设工作的正常进行;监控量测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。 4.1.1监控量测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。
4.1.2隧道及地下工程的客观条件干变方化,因此,每一工程应有与其条件相应的监控量测 设计文件。 4.1.3对于所有应进行现场监控量测的工程,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量测项目都必须进行量测。 4.1.4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量测数据对后 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,应及时调整监控量测项目及内容。 4.2.1隧道施工监控量测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。 4.2.2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、施工的经常性量测,是所有隧道必须进行的项目。这类量测通常测试方法简单,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,变形量测具有量测结果直观、测试数 据可靠、量测仪表长期稳定性好、抗外界干扰性强,同时测试费用低廉的优点。因此必测项 目以位移量测为首选量测项目。 4.2.3选测项目不是每座隧道都必须开展的工作,是对一些有特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。这类量测项目测试较为麻烦,量测项目较多, 花费较大,一般只根据需要选择其部分项目。 4.2.4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。 4.2.5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。 4.3.1对于浅埋或超浅埋隧道,隧道横断面方向的地表下沉量测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。 地表下沉量测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。 4.3.2、4.3.3净空位移量测、拱顶下沉量测原则上是在同一断面上进行,而且其他量测项 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。 净空变化量测以水平测线量测为主,必要时设置斜测线(如洞口附近、浅埋区段、偏压或膨 胀张性围岩区段、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 清况;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量测,测线按全断面开挖 法布置。 4.3.4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。
4.6.2元器件除了要满足表4.6.2的精度要求外,还要根据隧道实际情况,确定其量程。由 于元器件埋设于隧道内,施工影响大,环境条件差,因此要求元器件具有良好的防震、防水、 防腐性能。 5.1.3现场监控量测的方法和手段,应根据隧道的重要性等级、规模大小,同时还应考虑国 内外量测仪器的现状来选用。一般应尽量选择简单可靠、耐久、经济、稳定性能好,被测量 的物理量概念明确,有足够大的量程,便于进行分析和反馈的测试仪器。 5.2.1,5.2.2在隧道工程中,开挖前的地质勘探工作很难提供准确的地质资料,所以有必要在 隧道每次开挖后进行细致的观察,通过观察可获得与围岩稳定有关的直观信息,可以预测开 挖面前方的地质条件,根据喷层表面状态及锚杆的工作状态,分析支护结构的可靠程度。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地质素描图,同时进行数码成像,填写开挖工作面地质状况记 录表(附录A),并与勘查资料进行对比。 (1)对开挖后没有支护的围岩进行观察,主要是了解开挖工作面下列的工程地质和水文 地质条件: ①岩质种类和分布状态,结构面位置的状态 ②岩石的颜色、成分、结构、构造; ③地层时代归属及产状; ④节理性质、组数、间距、规模、节理裂隙的发育程度和方向性,结构面状态特征,充 填物的类型和产状等; ③断层的性质、产状、破碎带宽度、特征等; ③地下水类型、涌水量大小、涌水位置、涌水压力、湿度等: 开挖工作面的稳定状态、有无剥落现象。 (2)对已施工地段的观察每天至少应进行一次,其目测内容如下: ①初期支护完成后对喷层表面的观察以及裂缝状况的描述和记录,要特别注意喷混凝士 是否发生剪切破坏; ②有无锚杆脱落或垫板陷人围岩内部的现象: ③钢拱架有无被压屈、压弯现象; ①是否有底鼓现象。 观察到的有关情况和现象,应详细记录,并绘制隧道开挖工作面及两侧素描图,要求 每个断面至少绘制1张,同时进行数码成像。 观察中如果发现异常现象,要详细记录发现时间、距开挖工作面的距离等。 5.3.1传统的接触量测方法具有成本低、简便可靠、能适应恶劣环境等优点,但对施工干扰 大,测量速度慢,越来越难以满足要求。非接触量测具有对施工干扰小、测量速度快,特别 是对于大跨度隧道更能显示出其方便、快速、灵活、适应性强的优点,克服了传统的接触量 测方法的缺点,并可以进行隧道变化位移量测和隧道内测点三维位移量测。对于大跨度隧道, 应优先考虑非接触量测。 5.3.2目前隧道净空变化量测可采用接触量测和非接触量测两种方法,其中接触量测主要用 收敛计进行量测,非接触量测则主要用全站仪进行。 用收敛计进行隧道净空变化量测方法相对比较简单,即通过布设于洞室周边上两固定 点,每次测出两点的净长L,求出两次量测的增量(或减量)△L,即为此处净空变化值。读 数时应该读三次,然后取其平均值,具体记录表格见附录B. 用全站仪进行隧道净空变化量测方法包括自由设站和固定设站两种。与传统的接触量测 的主要区别在于,非接触量测的测点采用一种膜片式回复反射器作为测点靶标,以取代价格 昂贵的圆棱镜反射器。具有回复反射性能的膜片形如塑料胶片,其正面由均匀分布的微型棱
镜和透明塑料薄膜构成,反面涂有压敏不于胶,它可以牢固地粘附在构件表面上。这种反射膜片,大小可以任意剪裁,价格低廉。反射模片贴在隧道测点处的预埋件上,在开挖面附近的反射模片,应采取一定的措施对其进行保护,以免施工时反射模片表面被覆盖或污染,同时施工单位应和监控量测一单位加强协调工作,保证预理件不被碰查和碰掉。通过对比不同时刻测点的三维坐标[x(t),y(t),z(t)],可获得该测点在该时段的三维位移变化量(相对于某初始状态)。在三维位移矢量监控量测时,必须保证后视基准点位置固定不动,并定期校核,以保证测量精度。与传统接触式监控量测方法相比,该方法能够获取测点更全面的三维位移数据,有利于结合现行的数值计算方法进行监控量测信息的反馈,同时具有快速、省力、数据处理自动化程度高等特点。5.3.3拱顶下沉量测同位移变化量测一样,都是隧道监控量测的必测项目,最能直接反映围岩和初期支护的工作状态。目前拱顶下沉量测大多数采用精密水准仪和钢钢挂尺等。拱顶下沉监控量测测点的埋设,一般在隧道拱顶轴线处设1个带钩的测桩(为了保证量测精度,常常在左右各增加一个测点,即埋设三个测点),吊挂钢钢挂尺,用精密水准仪量测隧道拱顶绝对下沉量。可用Φ6mm钢筋弯成三角形钩,用砂浆固定在围岩或混凝土表层。测点的大小要适中。过小,测量时不易找到;过大,爆破易被破坏。支护结构施工时要注意保护测点,旦发现测点被埋掉,要尽快重新设置,以保证数据不中断。拱顶下沉量测示意图如说明图5.3.3。开挖拱顶下沉观测测点面钢钢挂尺水准尺水准仪水准点说明图5.3.3拱项下沉量测示意拱顶下沉量的确定比较简单,即通过测点不同时刻相对标高h,求出两次量测的差值△h,即为该点的下沉值。读数时应该读三次,然后取其平均值。具体记录表格见附录C拱顶下沉量测也可以用全站仪进行非接触量测,特别对于断面高度比较高的隧道,非接触量测更方便,其具体量测方法与三维位移量测方法类似。5.3.4地表下沉量测一股用精密水准仪和钢钢尺进行测量铆钉标准,量测结果能反映浅理隧道开挖过程中地表变形的全过程,其量测精度一般为土1mm。浅埋隧道地表下沉量测的重要性,随隧道埋深变浅而增大,如说明表5.3.4所示。说明表5.3.4地表沉降量测的重要性埋深重要性测量与否3B
地表下沉量测断面宜与洞内周边位移和拱顶下沉量测设置在同一断面,当地表有建筑物 时,应在建筑物周围增设地表下沉观测点。在隧道纵向(隧道中线方向)至少布置一个纵向断 面。在横断面上至少应布置11个测点,两测点的距离为2一5m。在隧道中线附近测点应布 置密一些,远离隧道中线应疏一些。 地表下沉量测方法和拱顶下沉量测方法相似,即通过测点不同时刻标高h,求出两次量 测的差值△h,即为该点的下沉值。需要注意的是,参考点(基准点)必须设置在工程施工影响 范围以外,以确保参考点,(基准点)不下沉,并在工程开挖前对每一个测点读取初始值。 股在距离开挖面前方H+h处(H为隧道理深,h为隧道开挖高度)就应对相应测点进行超 前监控量测,然后随着工程的进展按一定的频率进行监控量测。在读数时各项限差宜严格控 制,每个测点读数误差不宜超过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。首次观测时,对测点进行连续三次观测,三次 高程之差应小于土1.0mm,取平均值作为初始值。 当所测地层表面立尺比较困难时可以在预理的测点表面粘贴膜片式反射器作为测点靶 标,然后用全站仪进行非接触量测。 5.3.5为了判断开挖后围岩的松动区、强度下降区以及弹性区的范围,确定围岩位移随深度 变化的关系和判断锚杆长度是否适宜,以便确定合理的锚杆长度,有必要对围岩内变形进行 监控量测。 围岩内变形量测的设备主要使用位移计,它可量测隧道不同深度处围岩位移量,近几年 立移计被厂泛应用于地下空间围岩稳定性监控量测中。在位移计的选择上,应注意以下儿点: (1)安装、量测方便,性能稳定可靠; (2)能较长期进行监控量测; (3)造孔方便(孔径Φ40一50mm),安装及时 (4)锚头抗振,能适应各类围岩,也可在士层中锚固; (5)精度能够满足生产、科研的要求; (6)价格合理。 位移计按测试装置的工作原理可分为电测式位移计和机械式位移计。电测式位移计施测 方便操作安全,能够遥控,适应性强,灵敏度高;但受外界干扰较大,读数易受多种因素的 综合影响,稳定性较差且费用较高。目前较多采用机械式位移计。 按位移计可以测取位移量的个数多少,位移计可分为单点位移计和多点位移计,单点位 移计只能量测围岩内某一深度处的位移量,而多点位移计可在围岩内部不同深度处埋设多个 则点,同时量测围岩内不同深度处的位移量,在工程实践中多点位移计应用较厂。每个位移 测点均由锚头、位移传递杆和测量端头组成.基准面板上有几个位移测点的锥形测孔,测量 时将专用百分表插入基准面板的锥形孔内,插稳之后即可读数,每个测孔测量三次,最大差 值小于0.01mm时取其平均值记入表中。 5.4.1应力、应变监控量测属于选测项目,具体监控量测内容应根据监控量测设计而定,目 前应力、应变监控量测主要采用弦式、光纤光栅等传感器。在一般施工监控量测中,主要以 振弦式传感器为主。但如果要对重大隧道进行长期监控量测(如海底隧道)或隧道所处地下水 腐蚀性较强,则宜采用光纤光栅传感器进行现场监控量测。光纤光栅传感器相对于传统的振 弦传感器,具有抗腐蚀性强、无源量测等优点。 5.4.5为了解二次衬砌混凝土的应力状态,掌握喷射混凝士受力状况,有必要对喷射混凝土 和二次衬砌模筑混凝士进行应力量测。 混凝士应变计是量测混凝士应力的常用仪器,量测时将应变计理入混凝士内,通过频率 则定仪测出应变计振动频率,然后从事先标定出的频率一应变曲线上求出应变,再转求应力。 MM专 成对的理入温士因,通过
光纤光栅解调仪获得不同时刻的波长,然后再把波长转换为混凝士的应变值,求出应力。 测定混凝士应力时,不论采用哪一种量测法,均应根据具体情况和要求,定期进行测量, 每次每个测点的测量应不小于三次,力求测量数据可靠、稳定,并做好原始记录。 5.5.1,5.5.2为了了解围岩压力的量值及分布状态,判断围岩稳定性,分析二次衬砌的安全性, 有必要对围岩与初期支护之间接触压力以及初期支护与二次衬砌之间接触压力进行监控量 测。接触压力量测仪器根据测试原理和结构可分为液压式测力计和电测式测力计。液压式测 力计的优点是结构简单、可靠,现场直接读数,使用比较方便;电测式测力计的优点是测量 精度高,可远距离和长期观测。目前使用最为普遍的是振弦式压力盒,属电测式测力计。在 理设压力盒时,要求接触紧密,防止接触不良。理设好压力盒后应将其电缆统一编号,并集 中放置于事先设计好的铁箱内,以免在施工过程中被压断、拉断。观测时,根据具体情况及 要求,定期进行测量,每次每个压力盒的读数应不少于三次,力求测量数值可靠、稳定,并 做好原始记录。 5.6.1一般应量测测点三个方向的振动速度或加速度分量,采用爆破振动记录仪自动记录。 5.7.1孔隙水压监控量测一般采用孔隙水压计,其埋设方法与土压力盒基本相同,可采用挂 布法、顶入法、弹入法、理置法和钻孔法。 6.1.1在资料整理过程中,应注明监控量测时工作面施工工序和开挖工作面距监控量测断面 的距离,以及工程的具体条件(如埋深、地质条件、支护参数等),以便分析不同埋深、地质 条件、支护参数等条件下各施工工序、时间、空间与监控量测数据的关系。 6.1.2现场监控量测所得的数据(包括监控量测日期、时刻、温度等)应及时绘制成位移时态曲 线图(或散点图),以便于分析监控量测数据的变化规律及变化趋势。图中纵坐标表示位移量, 横坐标表示时间。 由于偶然误差的影响使监控量测数据具有离散性,根据实测数据绘制的位移随时间而变 化的散点图出现上下波动,很不规则,难以据此进行分析,必须应用数学方法对监控量测所 得的数据进行回归分析,找出位移随时间变化的规律,以判断围岩和支护结构的稳定,为优 化设计并指导施工提供科学依据。 6.1.4由于现场开挖、支护的过程是连续、循环进行的,所以信息反馈必须及时,否则容易 影响施工进度或者把险情漏掉造成严重后果,因此施工过程应保证信息反馈传递渠道畅通, 确保信息反馈的及时性及有效性。 6.2.1监控量测资料的分析处理是信息反馈的基本工作。首先应对监控量测数据进行校核, 对监控量测数据必须进行可靠性分析,排除仪器、读数等操作过程中的误差,剔除和识别各 种粗大、偶然和系统性误差,避免漏测和错测,切实保证监控量测数据的可靠性和完整性 其次,要对监控量测数据进行整理,包括各种物理量计算、图表制作,如物理量的时间和时 间速率曲线和空间分布图的绘制等;最后是数据分析,分析通常采用比较法、作图法和数值 计算等,分析各监控量测物理量值大小、变化规律、发展趋势。 6.2.2在现场的监控量测过程中,应加强数据的准确性,观测后应在现场及时计算、校核, 如果有异常现象,必须重新进行观测、校核.直至取得可靠数据。 6.2.3每次观测后应立即对数据进行计算、整理,打印相关监控量测报表,并根据数据绘制 散点图,在这些图表中应在对应位置标出相应的施工工况,以便分析时间效应和空间效应的 影响。 6.2.4首先根据监控量测数据绘制时间一位移散点图和距离一位移散点图,见说明图6.2.4 所示。然后根据散点图的数据分布状况,选择合适的函数进行回归分析,对最大值(最终值) 进行预测,并与控制基准值进行比较,结合施工工况综合分析围岩和支护结构的工作状态。 如果位移曲线正常,说明围岩处于稳定状态,支护系统是有效、可靠的,如果位移出现反常 的急骤增长现象(出现了反弯点),表明围岩和支护已呈不稳定状态,应立即采取相应的工程
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