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下穿京广铁路段暗挖隧道
监控景测方案
中国铁建
中铁二十五局集团
二。一二年三月十三日
目录
1、监控量测的目的3.
2、监控量测的项目3.
3、量测断面的间距和频率4.
4、测点设置要求及测设工具5.
5、量测方法及数据处理6.
、水平收敛量测6.
、拱顶下沉量测8.
、量测数据的处理与应用86、量测数据整理、、..39、量测的管理及人员配备14
、
、、
隧道监控量测实施细则1、监控量测的目的
监控量测是隧道在施工过程中不可缺少的容,不仅监测地层、围护结构体系、浅埋段围岩、支护动态,及施工对既有建(构)筑物的影响,通过对两侧数据的整理和分析,及时确定相应的施工措施,确保施工过程和既有建筑的安全。
2、监控量测的项目
、必测项目是施工中必须作为一道工序进行的监控量测项目。它包括:
洞外观察
水平相对净空变化值的量测
拱顶下沉的量测。
地表沉降
、选测项目是根据围岩性质、隧道埋置深度、开挖方式等条件自行确定的监控量测项目,作为必测项目的验证和补充。它包括:
围岩压力
钢架压力
隧底隆起
、洞观察分为开挖工作面观察和初期支护观察,地质及支护状况的观察,对判断围岩的稳定性、进行开挖前方的地质预报等十分重要,所以地质观察和记录对开挖后的每一个工作面都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。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。
、洞外观察包括边仰坡稳定,地表水渗透等观察。
、净空变形量测断面的间距应根据围岩级别、隧道断面尺寸、埋置深度等确定,其间距按表1采用。拱顶下沉量测与净空水平■收敛量测应在同一断面进行,并用相同的量测频率,应从表2根据变形速度和距开挖工作面距离较高的一个量测频率。
拱顶下沉及周边收敛量测问距表拱顶下沉及周边收敛量测频率表表1表2围岩级别
量测断面间距
(m)
V~VI
5~10
位移速度
(mm/d)
量测断面间距
开挖面距离
(m)
量测频率
>5
(0~1)B
1~2次/d
1~5
(1~2)B
1次/d
~1
(1~2)B
1次/2~3d
~
(2~5)B
1次/3d
<
>5B
1次/7d
B-隧道最大开挖宽度注:注:
、地表下沉量测应根据隧道埋置深度、地质条件、地表有无建筑物、所采用的开挖方式等因素确定是否进行。地表下沉量测的测点应与净空水平收敛及拱顶下沉量测的测点布置在同一断面。
、需要进行横断面方向地表下沉量测时,其测点间距应采取2~5米,在同一量测断面应取7~11个测点。地表下沉的量测频率应和拱顶下沉及净空水平收敛的量测频率相同。地表下沉量测应在开挖工作面前方H0+B(隧道埋置深度+隧道最大开挖宽度)处开始,直至衬砌结构封闭,下沉基本停止时为止。
4、测点设置要求及测设工具
周边位移量测以水平相对净空变化值的量测为主,水平净空变化量测线的布置应根据施工方法、地质条件、量测断面所在位置、隧道埋置深度等条件确定。
拱顶下沉量测断面的位置在每一断面宜布置1~3个点。若地质条件复杂,下沉量大或偏压明显时,应同时量测拱腰下沉及基底隆起量。测点的安装应能保证在开挖后12小时(最迟不超过24小时)和在下一循环开挖前测到初次读数。坑道周边收敛计可选皎弹簧式或重锤式,拱顶下沉量测采用水平仪、水准仪和挂钩钢尺等,有条件时可采用激光隧道断面监测仪进行量测。变形量测可采用单点或多点式锚头和传力杆,配以机械式白分表或点测位移计。
5、、水平收敛量测
、量测方法
水平相对净空变化的量测首先要求将预埋件按要求的时间及方法埋设,然后进行仪器的安装(如下图所示)。
球铉式收敬汁安装示意图
1-百分表百分表支架;3壬燃4淖麝秤n5-滑管:
斜钢尺;7-桂钩:E-连接环;9-连接销:1。■砂浆:"-预埋件
当仪器安装完成后,利用弹黄秤、钢丝绳、滑管给钢尺施加固定的水平力(弹簧秤拉力90N),并在白分表读得初始数值X0;因第一次量测的初始读数是关键性读数,应反复测读;(R值根据收敛计不同而异)时才能继续爆破掘进作业。用同样方法可读得间隔时间t后的t时刻的Xi值,则t时刻的周边收敛值Ut即为白分表两次读数差:
Ut=L0-Lt+Xti-Xto式中:Lo——初读数时所用尺孔刻度值;Lt——t时刻时所用尺孔刻度值;Xtl——t时刻时经温度修正后的白分表读数值,Xtl=Xt+&Xto——初读数时经温度修正后的白分表读数值,
Xt0=X0+to
Xt——t时刻量测时白分表读数值;
Xo初始时刻白分表读数值;
6温度修正值,
a=a(To-T)L
a——钢尺线膨胀系数;
To——鉴定钢尺的标准温度,To=20C;
T——每次测量时的平■均气温;
L——钢尺长度。
、数据处理
每次测量时要做好详细的量测记录,记录容包括日期、时间、里程编号、环境温度、量测数据等,并及时根据现场测量数据绘制时态曲线和空间关系曲线。
当位移时间曲线趋丁平缓时,及时进行量测数据的回归分析,以推求最终位移和掌握位移变化的规律。目前,常采用的回归函数有:
对数函数
U=A+Bln(t+1)
BTU=Aln(d.
Bto
指数函数
U=Ae-B/t
U=A(e-Bto-e-BT)
双曲函数
1212
U=A[()()]
1Bt01BT
式中:U一变形值(mm);A、B一回归系数;t—量测时间(d);t0—测点初读数时距开挖时的时间(d);
T一量测时距开挖时的时间(d)。
、、拱顶下沉量测方法拱顶下沉量测采用水准测量法进行,后视点可设在稳定衬砌上,用水平仪进
行观测(如下图所示)。将拱顶初始相对高差与t时刻相对高差相减变得拱顶下沉量,即:Ut=(Qo+Po)-(Q+P)=(Qo-Q)+(P0-P)。若Ut为正值,则表示拱顶下沉;若Ut为负值,则表示拱顶向上位移。
、拱顶下沉量测数据的处理拱顶下沉量测数据的处理方法同水平■相对净空变化量测。
、量测数据的处理与应用
.根据现场量测数据绘制水平相对净空变化、拱顶下沉时态曲线,净空水平■收敛、拱顶下沉与距开挖工作面的关系图等。
.根据量测结果及《客运专线铁路隧道施工技术指南》的规定可根据
表4中变形管理等级指导施工变形管理等级表4
管理等级
管理位移
施工状态
m
U〈U[ib/2B]/3
正常施工
n
U[1B/2B]/3«U
«2U[1B/2B]/3
加强监测
i
U>2U[1B/2B]/3
采取相应工程措施并加强监测
位移控制基准(U1B/U2B取值)表5
类别
距开挖面
1B(U1b)
距开挖面
2B(U2b)
距开挖面较远
允许值
65%U0
90%U0
100%U0
注:U0一极限相对位移值(结构允许相对位移,见下表),U一实测位移值
B一隧道最大开挖宽度结构允许相对位移表(%)
围岩级别
埋深
<50m
50〜
300m
300m-
=500m
拱脚水平相对静罕变化俏
V
〜
〜
-
-
IV
〜
〜
〜
拱脚水平相对静空变化值
V
〜
〜
〜
IV
〜
〜
〜
注:硬岩取下限,软岩取上限。拱脚水平相对净空变化指两侧点间净空水平
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。墙
腰水平■〜。
、根据位移变化速度判别:
、,围岩处丁急刷变形状态,应加强初期支护系统。
、,围岩达到基本稳定。
、在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下,应采用其它指标判别。
、根据位移时态曲线的形态来判别:
、当围岩位移速率不断下降时(du2/d2t<0),围岩趋丁稳定状态;、当围岩位移速率保持不变时(du2/d2t=0),围岩不稳定,应加强支护;
、当围岩位移速率不断上升时(du2/d2t>0),围岩进入危险状态,必须立即停止掘进,加强支护。
6、量测数据整理、、每次量测后应及时对原始数据进行整理,并绘制量测数据时态曲线和距开挖面关系图,以寻求数据之间的规律,通过数据反馈信息了解隧道变形规
律;
、对初期的时态曲线进行回归分析,对数据最终位移、变形速率的变化、时空变化等进行预测预报;
、数据异常时,应根据具体情况及时采取加厚喷层、加密或加长锚杆、增加钢架等加固措施。