國家重點公路杭州至蘭州線重慶巫山至奉節段楚陽隧道監控量測方案中鐵二十二局巫奉A1標2011年10月編制人：審核人：審批人：楚陽隧道監控量測方案一、工程概況楚陽隧道重慶境內段楚陽隧道為一座上、下行分離的四車道高速公路特長隧道。楚陽隧道位于湖北省巴東縣沿渡河鎮紅巖村至重慶市巫山縣楚陽鄉和平村之間，進口位于湖北省巴東縣境內紅巖村三尖角兩條沖溝交匯處，出口位于巫山縣楚陽鄉和平村范家河與其分支沖溝交匯處，隧道最大埋深約585m。本次施工組織設計僅為隧道處于重慶境內部分，左線長2824.907m(ZK0+012.093～ZK2+837)，右線長2884m(YK0+011～YK2+895)。左線曲線半徑R＝1500m，緩和曲線長度Ls＝240m；右線曲線半徑R＝1420m，緩和曲線長度Ls＝253.521m。隧道左洞為雙向坡：0.8％，-0.7％；隧道右洞為雙向坡：0.8％，-0.54766％（湖北至巫山方向上坡為正）。隧道中部布置了3處車行橫通道，4處人行通道，以方便左右隧道洞內的聯系和發生事故時的救援和逃生，當隧道發生火災等事故時，左右洞互為救援和逃生通道。隧道凈寬：0.75+0.5+2*3.75+0.75+0.75+0.75=10.25m隧道凈高：5.0m隧道計算行車速度：80km/h二、編制目的為確保監控量測工作順利正常開展，了解圍巖狀態，及時反饋信息于設計和指導施工，調整支護參數和二襯施作時間，確保施工安全和結構的長期穩定性，有效保護周邊環境，盡量降低監控量測費用，減少對工程施工的干擾，同時為加強監控量測實施人員規范操作，全面掌握監控量測實施全過程，結合隧道工程特點，制定本方案。三、組織機構及作業程序3.1組織機構為保證監控量測工作正常有序開展，本項目部建立總工程師負責的管理體系，工程部和安質部負責對隧道的監控量測進行日常檢查、指導和重大問題上報工作。并成立監控量測小組，制定各崗位職責，明確分工，責任到人。總負責人：項目部總工程師，負責監控量測工作組織安排和重大問題的處理。主管部門：工程部、安質部，負責監控量測全面管理，日常檢查、指導和重大問題上報工作，并參與重大問題的處理。監控量測負責人：測量隊負責主管監控量測組工作，掌握監控量測工作狀態，分析和上報有關監控量測數據和情況，制定處理措施，下達技術交底資料。及時組織相關人員開展監控量測工作，并對監控量測結果負責，分析監控量測數據和上報監控量測動態。現場監控量測實施人：監控量測組員（操作人員和資料員），操作人員負責現場監控量測具體實施，負責測點的布設和保護，及時取得監控量測數據；資料員負責監控量測資料的收集、整理、簽認、匯總和歸檔等資料管理工作。3.2作業程序（1）熟悉資料（施工圖紙、規范和作業指導書等）;（2）布點量測;（3）取得數據;（4）整理簽認;（5）分析處理;（6）位移管理;（7）信息反饋;（8）工程對策;（9）資料歸檔。四、技術要求4.1量測儀器量測儀器配備：數碼相機、收斂儀、全站儀、水準儀、塔尺、鋼尺等。輔助工具：爬梯、手電筒及其它輔助工具。4.2量測項目根據設計要求，結合楚陽隧道具體情況，確定圍巖量測必測項目（見表4-1）。表4-1圍巖量測必測項目序號監測項目測試方法和儀表測試精度備注1凈空變化隧道凈空變化測定儀（收斂計）0.5～1mm一般進行水平收斂量測2拱頂下沉水準測量的方法、水準儀、鋼尺0.5～1mm3地表下沉水準測量的方法、水準儀、塔尺0.5～1mm隧道淺埋段必測（H0≤2b）4地質和初期支護觀察每次開挖后對開挖面進行觀測，如發現異常應立即進行處理；對已施工的區段每天至少觀察一次，發現結構開裂、突出等異常應立即采取應急措施。了解隧道支護結構及圍巖地穩定情況4.3監控量測斷面及測點布置原則4.3.1凈空變化測點和拱頂下沉測點量測儀器、測試精度、量測斷面、間距測點數量按表44.3.2表4-2量測儀器、測試精度、斷面間距、測點數量圍巖級別斷面間距（m）水平凈空變化拱頂下沉每斷面測點數量量測儀器測試精度每斷面測點數量量測儀器測試精度Ⅲ30～501條水平測線收斂計0.1mm1個測點水準儀、鋼尺或全站儀0.5～1mmⅣ10～30每臺階1條水平測線1~2個測點Ⅴ～Ⅵ5～10每臺階1條水平測線2-3個測點注：洞口及淺埋地段斷面間距取小值；臺階法施工特殊地段要求布設兩條斜測線。4.3.3全斷面開挖時，收斂量測點應布置在起拱線以下1m左右位置；臺階法開挖時，上臺階收斂量測點應布置在上下臺階界面以上1m左右位置，下臺階收斂量測點應布置在上下臺階界面1m4.3.4淺埋隧道（H0≤2B，H0—隧道埋深，B—隧道最大開挖寬度）應在隧道開挖前布設地表沉降測點，地表沉降測點縱向間距應符合表4表4-3地表沉降測點縱向間距隧道埋深與開挖寬度縱向測點間距（m）2B<H0<2.5B20～50B<H0≤2B10～20H0≤B5～10注：H0為隧道埋深，B為隧道開挖寬度。4.3.5地表沉降測點橫向間距為2～5m。在隧道中線附近測點應適當加密，隧道中線兩側量測范圍不應小于H0+B，地表有控制性建（構）筑物時，量測范圍應適當加寬。其測點布置如圖4-2~2~5mH0基準點45°B量測范圍圖4-4地表沉降橫向測點布置示意圖4.4監控量測頻率4.4.1監控量測的頻率應根據測點距開挖面的距離及位移速度按表4-5確定。由位移速度決定的監控量測頻率和由距開挖面的距離決定的監控量測頻率之中，原則上采用較高的頻率值。當出現異常情況或不良地質時，應增大監控量測頻率。在塑性流變巖體中，位移長期（開挖后兩個月以上）不能變化時，量測要繼續到每月為1mm表4-5量測頻率表位移速度（mm/d）量測斷面距開挖工作面的距離量測頻率≥5（0～1）B2次/d1～5（1～2）B1次/d0.5～1（2～5）B1次/2～3d0.2～0.5（2～5）B1次/3d＜0.2＞5B1次/7d注：B表示隧道開挖寬度4.4.24.4.34.4.44.5監控量測控制基準4.5.14.5.2隧道初期支護極限相對位移可參照表4-6表4-6跨度7m≤B≤12m隧道初期支護極限相對位移圍巖級別隧道埋深h（m）h≤5050＜h≤300300＜h≤500拱腳水平相對凈空變化（%）Ⅱ0.01～0.030.01～0.08Ⅲ0.03～0.100.08～0.400.30～0.60Ⅳ0.10～0.300.20～0.800.70～1.20Ⅴ0.20～0.500.40～2.001.80～3.00拱頂相對下沉（%）Ⅱ0.03～0.060.05～0.12Ⅲ0.03～0.060.04～0.150.12～0.30Ⅳ0.06～0.100.08～0.400.30～0.80Ⅴ0.08～0.160.14～1.100.80～1.40注：1本表適用于復合式襯砌的初期支護，硬質圍巖隧道取表中較小值，軟質圍巖隧道取表中較大值。表列數值可在施工中通過實測資料積累作適當修正。2拱腳水平相對凈空變化指兩拱腳測點間凈空水平變化值與其距離之比，拱頂相對下沉指拱頂下沉值減去隧道下沉值后與原拱頂至隧底高度之比。3墻腰水平相對凈空變化極限值可按拱腳水平相對凈空變化極限值乘以1.1～1.2后采用。4.5.3位移控制基準應根據測點距開挖面的距離，由初期支護極限相對位移按表4表3-7位移控制基準類別距開挖面1B（U1B）距開挖面2B（U2B）距開挖面較遠允許值65%U090%U0100%U0注：B為隧道開挖寬度，U0為極限相對位移值。3.5.4根據位移控制基準，可按表4-8分為三個管理等級。表4-8位移管理等級管理等級距開挖面1B距開挖面2BⅢU＜U1B/3U＜U2B/3ⅡU1B/3≤U≤2U1B/3U2B/3≤U≤2U2B/3ⅠU＞2U1B/3U＞2U2B/3注：U為實測位移值4.5.44.5.5①隧道水平凈空變化速度及拱頂或底板垂直位移速度明顯下降；②隧道位移相對值已達到總相對位移量的90%以上；③對淺埋、軟弱圍巖等特殊地段，應視現場具體情況確定二次襯砌施作時間。5.地質和初期支護觀察地質和初期支護觀察分開挖工作面觀察、已施工區段初期支護觀察及地表觀察。5.1開挖工作面觀察在每次開挖后進行一次,內容包括節理裂隙發育情況、工作面穩定狀況、圍巖變形等。當地質情況無變化時，可每天進行一次，觀察應繪制開挖工作面略圖并作好地質素描，填寫工作面狀態記錄表及圍巖級別判定。5.2對已施工區段初期支護的觀察每天一次，觀察內容包括噴砼、錨桿、鋼架的狀況，以及施工質量是否符合規定的要求。5.3洞外觀察包括洞口地表情況、地表沉陷、邊仰坡的穩定、地表水滲透的觀察。五、監控量測方法5.1時間要求洞內、外觀察和地表沉降觀測根據本作業指導書要求進行。凈空變化和拱頂下沉量測布點應在開挖后至初噴前進行，若圍巖出現變化異常應盡早布設;初始讀數在每次開挖后12小時內取得，最晚不得遲于24小時。5.2洞內、外觀察洞內觀察可分為開挖工作面觀察和已施工地段觀察兩部分。其中，開挖工作面觀察應在每次開挖后進行，及時繪制開挖工作面地質素描圖、數碼成像，填寫開挖工作面地質狀況記錄表，并與勘察資料進行對比；已施工地段觀察，應記錄噴射混凝土、錨桿、鋼架變形和二次襯砌等工作狀態。洞外觀察重點應在洞口段和洞身淺埋段，記錄地表開裂、地表變形、邊坡及仰坡穩定狀態、地表水滲漏情況等，同時還應對地面建（構）筑物進行觀察。5.3凈空變化量測5.3.15.3.2預埋測點由鋼筋加工而成，采用沖擊電錘或風鉆鉆孔，埋入鋼筋采用直徑不小于20mm的螺紋鋼，前端外露鋼筋與埋入鋼筋焊接，直徑不小于6mm，加工成180°彎鉤或三角形鉤。測點用快凝水泥或錨固劑與圍巖錨固穩定，埋入圍巖深度不小于20cm5.3.3①檢查預埋測點有無損壞、松動，并將測點灰塵擦凈。②把凈空收斂儀的尺頭及尺架掛鉤分別固定在預埋測點孔內，選擇合適的尺孔，將尺孔銷插入，用尺卡將尺與聯尺架固定。③調整調節螺母，記下鋼尺在聯尺架端時的基線長度與數顯讀數。為提高量測精度，每條基線應重復測三次取平均值。當三次讀數極差大于0.05mm時，應重新測試。每次開挖后12h內取得初讀數。④測試過程中，若數顯讀數已超過25mm，則應將鋼尺收攏（換尺孔）重新測試，兩組平均值相減，即為兩尺孔的實際間距，以消除鋼尺重孔距離不精確造成的測量誤差。⑤一條基線測完后，應及時逆時針轉動調節螺母，摘下收斂儀，打開尺卡收攏鋼尺，為下一次使用作好準備。5.4拱頂下沉量測5.4.15.4.2在隧道拱頂軸線附近通過焊接或鉆孔預埋測點，測點應與隧道外監控量測基準點進行聯測。拱頂下沉量測測點布置在拱中，每斷面布置一點，布設原則和間距按規定進行。預埋測點由鋼筋加工而成，鋼筋直徑不小于6mm，前端加工成180°彎鉤或三角形鉤。測點用快凝水泥或錨固劑固定在拱頂選定位置，埋入圍巖深度不小于20cm5.4.35.5地表沉降量測5.5.1采用精密水準儀、銦鋼尺進行，主要原理：通過測點不同時刻標高，求出兩次量測的差值，即為該點的下沉值。其量測精度為±1mm5.5.25.5.3量測方法：與拱頂下沉量測方法相似，采用精準水準儀和銦鋼尺測出各沉降點標高即可。在工程開挖前對每一個測點讀取初始值。首次觀測時，對測點進行三次觀測（三次差值小于±1mm），取平均值作為初始值。量測過程中讀數時各項限差宜嚴格控制，每個測點讀數誤差不宜大于0.3mm5.6量測注意事項5.6.15.6.25.6.35.6.45.6.55.6.6六、監控量測數據分析及信息反饋6.1數據分析處理監控量測數據的分析處理包括數據校核、數據整理及數據分析。同時應注明開挖方法和施工工序以及開挖面距監控量測點距離等信息。6.1.1量測數據校核主要是對數據進行可靠性分析，排除各種誤差影響，保證量測數據的可靠性和完整性。每次觀測后應立即對觀測數據進行校核和整理，包括對觀測數據的計算、填表制圖、誤差處理等，如有異常應及時補測。6.1.2量測數據整理包括各種物理量計算和圖表制作，打印相關監控量測報表，并根據數據繪制位移時態曲線圖或散點圖，以便于分析監控量測數據的變化規律和趨勢。6.1.3數據分析通常采用比較法、作圖法和數值計算等，一般采用散點圖和回歸分析方法，分析各監控量測物理量值大小、變化規律和發展趨勢，預測該測點可能出現的最終值及影響范圍，評估安全狀況。繪制時間-位移和距離-位移散點圖，根據散點圖的數據分布狀況，選擇合適的函數進行回歸分析，對最大值（最終值）進行預測，并與控制基準值進行比較，結合施工工況綜合分析圍巖和支護結構和工作狀態。監控量測數據的分析包括以下主要內容：①根據量測值繪制時態曲線；②選擇回歸曲線，預測最終值，并與控制基準進行比較；③對支護及圍巖狀態、工法、工序進行評價；④及時反饋評價結論，并提出相應工程對策建議。6.2信息反饋及工程對策6.2.16.2.2圖6-1監控量測信息反饋程序框圖6.2.3實時分析：每天根據監控量測數據及時進行分析，發現安全隱患應分析原因并提交異常報告，及時采取措施，一般采用日報表形式。階段分析：按周、月進行階段分析，總結監控量測數據的變化規律，對施工情況進行評價，提交階段分析報告，指導后續施工，一般采用周報、月報形式。6.2.4工程安全性評價應根據位移管理等級分三級進行，并采用表6-1相應的工程對策。當監控量測位移管理達到Ⅲ級時，應上報監控量測組長、技術主管和現場監理工程師；當達到Ⅱ級時，上報分部工程部長、總工程師和現場施工負責人，同時總工程師根據綜合情況上報設計單位、業主單位和監理單位采取相應工程措施；當達到Ⅰ表6-1工程安全性評價分級及相應對策措施管理等級應對措施Ⅲ正常施工Ⅱ綜合評價設計施工措施，加強監控量測，必要時采取相應工程對策護Ⅰ暫停施工，采取相應工程對策注：U—實測位移值；U0—最大允許位移值。5.2.5工程安全性評價流程圖見圖5-2。根據工程安全性評價的結果,需要變更設計時,應根據有關高速路工程變更管理辦法及時進行變更設計。監控量測結果監控量測結果位移（應力）是否超過Ⅲ級管理位移（應力）是否超過Ⅱ級管理位移（應力）是否達到Ⅰ級管理繼續施工暫停施工位移（應力）是否超過Ⅱ級管理工程對策不安全安全否否是是圖6-2工程安全性評價流程圖6．2.5工程對策主要應包括下列內容1、一般措施：穩定開挖工作面措施；調整開挖方法；調整初期支護強度和剛度并及時支護；降低爆破振動