1、工程概况。
王府山隧道全长375m,为双线隧道。王府山隧道进口里程dk8+620,出口里程dk8+995。隧道dk8+620进口段位于曲线半径为9000m的曲线上,隧道其余地段位于曲、直线过渡段。
隧道内纵坡度 9‰单面上坡。围岩级别主要以ⅳ、ⅴ级为主,dk8+620~dk8+735围岩级别为ⅴ级,长115m,dk8+735~dk8+810围岩级别为ⅳ级,长75m,dk8+810~dk8+995围岩级别为v级,长185m。
2、工程概况。
2.1 技术标准和规范。
铁路隧道监控量测技术规程》tb10121-2007
铁路隧道施工规范》tb10003-2005
新建铁路工程测量规范》tb10101-99
客运专线无砟轨道工程测量暂行规定》铁建设〔2006〕189号。
2.2 其他依据。
设计院提供的导线点、水准点成果表、控制点的分布、施工现场的地物地貌及结构物的设计布置情况。
3监控量测项目及仪器。
为了保证隧道周边环境和围岩的稳定以及施工安全,同时反映设计、施工状况,根据《铁路隧道监控量测技术规程》(tb10121-2007),我部管段内两座隧道监控量测项目如表1所示。
4监控量测频率。
每次开挖后对掌子面观察,并在量测其他项目的同时对已施工区段进行观察。各监控量测项目的监控量测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度确定。两种监控频率中,原则上采用较高的频率值。
实际监测频率根据前两次测量情况而定。当观测值相对稳定时,可适当降低观测频率;当达到报警指标、观测值变化速率加速或遇到不良地质时,应增大监控量测频率。根据《铁路隧道监控量测技术规程》(tb10121-2007),本方案各量测项目监控量测频率如表2、表3:
5监控断面布置及量测方法。
量测测点的科学布置是监控量测方案设计的又一关键问题。对此应重点监测围岩质量差或局部不稳定块体、节理或地下水发育地段,以及特殊工程部位(如洞口处)。监测点的安装埋设应尽可能靠近隧道掌子面,以便尽肯能完整的获得围岩开挖初期受力变化和变化情况。
量测断面的布置将根据地质和施工情况及时调整,埋设时间随开挖进度而定。
5.1地质及支护状况观察。
地质和支护状况观察分为开挖工作面观察和已施工区段观察两部分。开挖工作面观察在每次开挖后进行,内容包括节理裂隙发育情况、工作面稳定状态、风化程度、断层分布、初期支护效果及涌水情况。已施工区段观察每天进行一次,内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的工作情况。
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。每次观察除进行相关的记录外,均进行数码拍照,并及时整理成档。
5.2拱顶下沉量测。
拱顶下沉主要用于确认围岩的稳定性。拱顶下沉量测是在隧道开挖完成的拱顶轴线附近埋设1个三角钢筋钩(φ8埋设岩面20cm,外露10cm)作为测桩,埋设前先用小型钻机在待测部位成孔,然后用锚固剂安装牢固。对于稳定性较差的围岩,测桩可在锚喷支护后布置,量测时可借用钢尺式收敛仪及附带挂钩挂在测点上,稳定后用高精度水准仪和铟钢挂尺量测,测点应与隧道外监控量测基准点进行联测。
我部管段内隧道均为iv~v级围岩,监控量测断面间距为5m。
5.3净空变化量测。
净空变化是最基本的主要量测项目之一,测点与拱顶下沉点布置在同一断面。其埋设方法与拱顶下沉相似。净空变化量测线数可按表4进行布置。
三台阶临时仰拱法开挖时拱顶沉浆、水平收敛布置如图1:
5.4地表沉降量测。
5.4.1基点布设。
浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布设。地表沉降点和隧道内测点应布置在同一断面里程。地表沉降点纵向间距应按表5的要求布置。
地表沉降点埋设在隧道开挖纵横向各(3~5)倍洞径外的区域,设置在地表沉降影响范围之外。地表沉降测点横向间距为2~5m。在隧道中线附近测点应适当加密,隧道中线两侧量测范围不应小于h0+b,地表有控制性建筑物时量测范围应适当加宽。
埋设多基点,以便相互校核,参照标准水准点埋设,所有基点应和附近水准点联测取得原始高程。
图2 地表沉降监测布置图。
5.4.2测点布设。
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。在测点位置挖长、宽、深均为150mm的坑,然后现浇地表测点,测点一般采用φ6mm的圆头螺丝,测点四周用砼填实,待砼固结后即可测量。
测点如果被破坏,应在被破坏测带你附近埋设。如果测点加固后重新读取初读数。
5.4.3测点量测
采用高精度水准仪、铟钢尺进行观测。要求:
a) 观测应在水准仪及标尺检验合格后方可进行,且避免在测站和标尺有震动时进行;
b) 尽量选择在每一天同一时间内进行观测;
观测坚持四固定原则,即实测人员固定,测站位置固定,测量持续时间固定,施测顺序固定。其误差不得超过+ 0.5 n mm(n为测站数)。
6数据采集与资料整理。
每处测点埋设好以后马上进行数据的采集工作,采集数据应按《铁路隧道监控量测技术规程》的要求进行。每次采集的数据都输入计算机进行分析处理,按监控量测成果表形式提交数据和时间~变形、时间~沉降曲线,定期提交分析报告。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。
7监控量测数据分析信息反馈。
7.1监控量测数据分析。
监控量测数据分析应包括以下主要内容:
a) 根据量测值绘制时态曲线;
b) 选择回归曲线,**最终值,并与控制基准进行比较;
c) 对支护及围岩状态、工法、工序进行评价;
d) 及时反馈评价结论,并提出相应工程对策建议。
7.2监控量测控制基准。
监控量测的主要目的是确保隧道施工安全性和结构的长稳定性,应根据这一目的,同时考虑周围建(构)筑物特点和重要性,综合隧道所处的地质条件和施工方法等多方面因素,制定监控量测基准。在施工监测过程中,数据“异常”现象的出现可以作为调整支护参数和采取相应的施工技术措施的依据。何为“异常”,这就需针对不同的工程条件(围岩地层,埋深,隧道断面,支护,施工方法等)建立一些根据测数据对围岩稳定性和支护系统的工作条件进行判断的准则。
1) 根据围岩净空变化值或预计最终位移值与位移临界值对比来判断。位移临界值的确定需根据下表来确定。
2)根据位移变化速度,净空变化速度度持续大于5.0mm/d时,表明围岩处于急剧变化状态,应加强初期支护系统;水平收敛(拱角附近)速度小于0.2mm/d拱部下沉速度小于0.
15mm/d,围岩基本达到稳定。
3) 根据围岩回归位移时态曲线的形态来判断,当围岩位移速度率不断下降(du/dt<0)时围岩趋于稳定状态;当位移速度率保持不变(du/dt=0)时围岩不稳定,应加强支护;当位移速度率不断上升(du/dt>0)时围岩进入危险状态,必须立即停止掘进,加强支护。
4)二衬施作则应满足下列要求是进行:
a)各测试项目的位移速度率明显收敛,围岩基本稳定;
b)已产生的各项位移已达到预计总位移量的90%以上;
c)周边位移速度率小于0.1~0.2mm/d,或拱顶下沉速度吕晓宇0.07~0.15/d。
若涉及单位提出监控两侧基准,经业主、监理等有关单位认可后也可以按设计单位提出的监控量测执行。
7.3 监控量测信息反馈。
监控两侧信息反馈可按图3规定的程序进行。
图3 监控量测信息反馈程序框图。
7.4 工程安全风险评估。
监控量测控制基准包括隧道内位移、地表沉降等,应根据地质条件、隧道施工安全、隧道结构的长期稳定性,以及周围建(构)筑物特点和重要性等因素制定。相对位移见表7:
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表7要求确定。
表7 位移控制基准。
其中:u0为极限相对位移,b为隧道开挖宽度。
根据位移基准,可按表8分为三个管理等级。
表8 位移管理等级。
注:u为实测位移值。
监控两侧对隧道工程安全风险评估表见9:
表9 工程安全性评价分级及相应应对措施。
8 组织与管理。
8.1 人员组织。
针对本工程监测项目的特点,专门成立监测课题组,监测组由5组成,在负责人指导下负责日常监测及资料整理工作。
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