南广铁路红岩隧道
监控量测方案
一、编制目的
1.及时掌握地表沉陷围岩和支护结构的工作状态 进行日常施工管理。
2.经过对量测数据的分析处理与必要的计算和判断后,进行下一阶段的施工预测。掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈指导施工作业,以确保施工安全和隧道的稳定。
3.通过对围岩和支护的变位、应力量测修改支护系统设计。
4.将已有的工程量测结果应用到其它类似工程中,作为今后设计和施工的类比依据。
二、编制依据
1.《铁路隧道施工规范》(TB10204-2002)
2.《铁路隧道设计规范》(TB10003-2005)
3.《建筑变形测量规范》(JGJ/T8-97)
4. 红岩隧道施工设计图
5. 红岩隧道项目招标文件
三、工程地质条件
1、地层岩性
上覆第四系全新系统坡残积层角砾土、膨胀土;下伏积岩为石炭系中统大埔组白云质灰岩。各层组岩性分述如下:
(1)角砾土:浅黄色,松散。稍潮,碎石角砾为灰岩、白云质灰岩质,碎石直径约2~20cm,占20%,角砾直径约2~20mm,占40%,其余为黏土,厚约0~3m,属Ⅱ级普通土,分布于隧道进口斜坡上。属B组填料。
(2)膨胀土:褐红、褐黄色,硬塑状,土质不均,含5-20%白云质碎石、角砾。具有弱膨胀性,自由膨胀率约为40-60%。
(3)白云质灰岩:浅灰、灰白色,隐晶质结构,中厚层状构造,质坚,性脆、致密,钙质胶结,含少量方解石脉,节理、裂隙较发育。地表溶蚀较强,见石芽、溶槽等地貌,但隧道进出口目前所有钻孔中均未见溶洞发育。强风化带(W3)节理裂隙发育,岩体破碎,属Ⅳ级软石,为B填料;弱风化带(W2)属Ⅴ级次坚石,为A-B组填料。
2、地质构造及地震
本隧洞身区域未发现明显构造形迹,岩层单料,产状为E-W/45°S,节理发育,主要节理产状有N80°/90°/N30°E/90°等。
根据中国地震动参数区划图,隧区地震动峰值加速度<0.05g。地震动反应谱特征周期0.35s。
3、水文地质条件°
地表水不发育,地下水主要为岩溶裂隙水。
四、监控量测项目及频率
序号 项目名称 方法及工具 量测频率
1~15天 16天~1个月 1~3个月 3个月以上
1 地质和支护状况观察 岩性、结构面产状及支护裂缝观察描述,地质罗盘 每次开挖及初期支护后
2 周边位移 JSS30A型隧道收敛仪 1~2次每天 1次
每2天 1~2次每周 1~3次每月
3 拱顶下沉 DS32水平仪、水准尺 1~2次每天 1次
每2天 1~2次每周 1~3次每月
4 地表沉降 DS32水平仪、水准尺 开挖面距量测断面前后<2B时,1~2次每天
开挖面距量测断面前后<5B时,1次
每2天
开挖面距量测断面前后>5B时,1次每周
5 铁塔地表沉降 DS32水平仪、水准尺 断面开挖至铁塔附近时每天一次
注:B为隧道开挖宽度
五、量测内容及方法
1.地质和支护状况观察
(1)对开挖后没有支护的围岩的观测:
a.观察节理裂隙发育程度,用地质罗盘仪测量裂隙的方向。
b.观察开挖的稳定状态,顶板有无坍塌现象。
c.查看是否有涌水现象,确定涌水的位置、涌水量等。
d.是否有底板隆起的现象。
(2)对已开挖已支护地段围岩动态的观测
a.喷射混凝土是否发生裂缝剥离或剪切破坏。
b.钢拱架是否有受挤压变形情况。
c.锚喷支护施工质量是否符合规范要求。
(3)观察围岩破坏形态分析
a.危险性不大,不会发生急剧破坏,加之临时支护即可稳定的情况。
b.应当引起注意的破坏,如拱顶混凝土喷层因受弯曲压缩出现裂缝。
c.危险征兆的破坏,如拱顶混凝土喷层出现有对称性局部的崩落,侧墙内移等。
(4)洞外观察
a.观察洞口地表情况、边坡及仰坡的稳定以及地表水的渗透等。
地质调查在每个开挖面进行的同时进行,开挖后立即进行地质调查,绘制开挖工作面地质素描略图,设专人对已支护和未支护地段每天至少进行两次观测,若遇特殊不稳定情况时,设专人进行不间断的观测。
2、周边位移量测
周边位移量测采用JSS30A型隧道收敛仪量测隧道断面净空收敛情况。量测测点布置断面间距不超过下表规定值。
条件 洞口附近 V~IV级围岩 IV级 Ⅲ级
间距(m) 5 5 10 10~20
测点布置在距开挖面2米范围内并尽快安设读数。初读数在开挖后12h内读取,最迟不超过24h,而且在下一循环开挖前,必须完成初期变形值的读数。
每量测断面布置2~6条测线。2条测线布置如图1,6条测线布置如图2所示。
3.拱顶下沉
拱顶下沉采用水平仪、水准尺测量。于隧道洞口地形稳固处设一水准基点量测拱顶下沉位移情况。拱顶下沉测点与周边位移测点布置在一个断面内,如周边位移测点布置图中A点为拱顶下沉测点。拱顶下沉量测初读数在开挖后12h内读取,最迟不超过24h,而且在下一循环开挖前,必须完成初期变形值的读数。
4.地表下沉
地表下沉观测点按普通水准点基点埋设。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,从而计算出各种观测点的下沉量。地表下沉桩的布置宽度如图3所示。
地表下沉量测断面的间距按下表采用
埋置深度(h)与开挖宽度(B) 地表下沉量测断面的间距(m)
h>2B 20~50
B
(1)绘制位移—时间关系曲线,根据曲线形态判断围岩的稳定情况。
a.当位移—时间关系曲线趋于平缓时(如图A),变形速率不断下降,表明围岩趋于稳定,支护是安全的,应进行数据处理或回归分析,推算最终位移掌握位移变化规律。
b.当位移—曲线出现反弯点时(如图B),则表明围岩和支护已呈不稳定状态,此时应密切监视围岩动态,并加强支护,必要时暂停开挖。
(2)回归分析
由于量测的偶然误差所造成的离散性,绘制的散点图是上下波动和不规则的, 因此必须对量测采集的数据进行数字处理---回归分析,采用最小二乘法拟合数据获得合理的典型曲线,并以相应的数字公式进行描述。如下图6
采用回归分析时,测试数据散点分布规律,选用下列之一函数关系:
a. 对数函数,如:
u=a﹒lg(1+t)
u=a+b/lg(1+t)
b. 指数函数,如:
u=ae-b/t
u=a(1-e-bt)
c. 双曲函数,如:
u=t/a+bt
u=a{1-[1/(1+bt)]2}
其中:a、b——回归常数
t——初读数后的时间(d)
u——位移值(mm)
监控量测流程图
七、量测组织管理及监测机构
7.1组织管理
1)隧道现场监控量测成立专门量测小组,由我单位技术部承担量测任务。
2)量测组负责测点埋设、日常量测、数据处理和仪器保养维修工作。对量测资料应认真检查、审核和计算,每次量测结束后,应在二小时进行资料整理工作,并及时将量测信息反馈于施工和设计。
3)及时向施工负责人汇报围岩及支护的稳定状态,定期提出围岩稳定性和支护可靠性的书面报告。
4)现场监控量测按量测计划认真组织实施,并与其它施工环节紧密配合,不得中断工作。
5)各预埋测点牢固可靠,易于识别并妥善保护,不得任意撤换和遭到破坏。
6)量测资料包括下列内容:
(1)现场监控量测计划;
(2)实际测点布置图;
(3)围岩和支护的位移-时间曲线图、空间关系曲线图以及量测记录汇总表;
(4)经量测变更设计和改变施工方法地段的信息反馈记录。(5)现场监测量测说明。
7.2监测人员
吴 跃:大 专,主要负责现场监测及据分析
刘海洋:大学本科,主要负责现场监测及据分析
卿立春:大学本科,参与现场监测及数据分析。
文 斌:大学专科,参与现场测及数据分析。
刘佳义:大学专科,参与现场监测及数据分析。
李孝平:大学专科,参与现场监测及数据分析。
7.3监测仪器
1)全站仪 TCR802 1台
2)水准仪 AT-G2 1台
3)收敛计 JSS30A 1台
4)精密铟钢水准标尺 N3 1对
中铁三局集团有限公司南广铁路NGZQ-4项目部
2009年8月25日
新 建 铁 路
南宁至广州线黎塘西至桂平段
红 岩 隧 道
监控量测方案
编 制:
复 核:
审 批:
中铁三局集团有限公司南广铁路NGZQ-4项目部
二00九年八月二十五日