【隧道方案】铁路隧道-监控量测-专项施工方案

　目

　录 一

　编制目的 ............................................. 1 二 编制依据 .............................................. 2 三 工程概况 .............................................. 2 四

　监测项目 ............................................. 3 五 测量组织及仪器设备 .................................... 4 5.1 人员组织 .......................................... 4 5.2 仪器设备与仪器的精度要求 .......................... 5 5.3 监控量测观测组职责 ................................ 5 六 监控量测项目及布设 .................................... 6 1、地表沉降点布设 ..................................... 6 2、洞内监控量测点布设 ................................. 7 七 量测频率 ............................................. 11 八 监控量测方法与要求 ................................... 12 九 测量资料的处理及应用 ................................. 13 十 监控量测管理等级和工作流程 ........................... 14 十一 监控量测预警处理 ................................... 16 十二 安全保证措施 ....................................... 17

　 老顶山隧道监控量测施工方案 一 一

　编制目的 1、 监控量测是隧道施工过程中，对围岩支护体系的稳定状态进行监测，为初期支护参数的调整和二衬施工的时机提供依据，是确保施工安全和结构安全可靠、指导施工过程和施工安全监控的重要手段，是铁路隧道施工作业中关键的重要作业环节。

　2、通过对围岩变化情况及支护结构的观察和动态量测，对监测数据进行归纳整理，综合评价隧道在施工过程中的安全性，并提出注意事项和建议，以达到合理安排施工工序、进行日常施工管理、确保施工安全、修改设计参数和积累资料的目的。

　3、通过对围岩和支护的变形量测，对测量数据进行分析处理与必要的计算和判断后，及时进行预测和反馈，掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈给监理单位、设计单位、建设单位，以便指导施工作业和业主、设计作出决策等。

　4、经监测数据的分析处理与必要的计算和判断后，进行预测和反馈，以保证施工安全和隧道围岩及支护衬砌结构的稳定。

　5、为加强铁路隧道施工质量安全管理，充分发挥监控量测在隧道安全质量管理中的作用，规范太焦铁路隧道施工监控量测工作，实现精品工程的目标，全面落实“六位一体”管理要求，进一步规范太焦铁路工程建设工作，确保太焦铁路山西段 TJQZ-8 标隧道施工达到规范化、标准化的要求，增强质量意识、安全意识、文明施工意识，进一步提高工程管理水平，保证本项目既定目标的实现，根据国家有关法律、法规和铁道部、建设部的有关规定，大西铁路客运专线有限责任公司相关管理规定及《大西铁路客专公司工程管理类文件汇编管理手册》，结合太焦铁路实际情况，特编制本隧道监控量测方案。

　 二

　编制依据

　 （ 1）《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）

　（2）《精密工程测量规范》（GB/T15314-94）

　（3）《铁路隧道监控量测技术规程》（Q/CR9218-2015）

　（4）《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB 10304-2009）

　（5）《国家一、二等水准测量规范》（GB 12897-2006）

　（6）《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）

　（7）大西铁路客运专线有限责任公司下发大西铁工管【2016】34 号文 （8）太焦城际铁路山西有限责任公司相关管理办法 （9）太焦铁路山西段标准化管理手册 （10）太焦铁路 TJZQ-8 标实施性施工组织设计。

　（11）国家安全监管总局、交通运输部、国务院国资委、国家铁路局下发的《隧道施工安全九条规定》（安监总管二【2014】104 号）

　（12）《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》（铁建设【2010】120 号）。

　三 三 工程概况 老顶山隧道位于山西省长治市郊山门村至小罗村，隧道进口位于山西省长治市郊老顶山山门村，地势平坦，进口里程 DK214+030，隧道出口位于山西省长治市郊小罗村，地势平坦，出口里程 DK217+471，缺口里程 DK217+471.54，隧道全长 3441m，最大埋深 85m，位于DK215+450～DK215+620 处，地面高程 1060m，隧道进出口里程处交通便利，隧道穿越山门村、二龙山村、冀家庄村、小罗村。

　 隧道进口为浅埋段洞身穿越地层为新黄土，老黄土。新黄土，黄褐色，稍密，具有直立性及大孔隙，具有湿陷性。老黄土，褐黄色，坚硬-硬塑，含碎石土，粗圆砾、姜石。工程地质条件一般，上覆土层薄。

　DK215+742 处断裂带为正断层，断层上盘为马家沟组石灰岩、泥灰岩，产状 330°∠2°，下盘为奥陶系中统上马家沟组石灰岩、泥灰岩，产状 75°∠19° 老顶山隧道围岩情况：Ⅲ级围岩 445m、Ⅳ级围岩 1595m、Ⅴ级围岩（含 406m 明洞和 50m 洞门）1401m。

　四 四

　监测项目 （1）必测项目：洞内外观察、拱顶下沉、净空变化、地表沉降、拱脚下沉、拱脚位移。

　（2）必要时选测以下项目：①围岩压力。②钢架压力。③喷射混凝土压力。④二次衬砌内力。⑤初期支护与二次衬砌接触压力。⑥锚杆压力。⑦围岩内部位移。⑧隧底隆起。⑨爆破震动。⑩孔隙水压力 。⑪水量 。⑫纵向位移。

　根据老顶山隧道围岩级别划分，按设计要求进行监控量测测点布置，合理配置专业监控量测人员及仪器设备。监控量测小组根据施工进度，及时进行观测点埋点及初始值数据采集，严格按铁路隧道监控量测技术规程执行。

　 老顶山隧道围岩分级统计表 序号 施工段落 围岩 等级 起点里程 终点里程 长度 1 DK214+030 DK215+030 1000

　V 2 DK215+030 DK215+110 80 III 2 DK215+110 DK215+300 190

　IV 3 DK215+300 DK215+750 450

　III 4 DK215+750 DK215+790 40 V 5 DK215+790 DK215+950 160

　IV 6 DK215+950 DK216+220 270

　V 7 DK216+220 DK217+385 1165

　IV 8 DK217+385 DK217+471 86

　V 五

　测量组织及仪器设备

　1 5.1 人员组织 本工区监控量测管理实行统一管理，以监控量测数据指导施工作业，督导数据采集、量测频率、测点布置、施测方法等环节是否按规范要求进行，成立监测小组。形成监控量测管理制度，成立监控量测组织机构定期对工区监控量测执行情况进行检查和指导。在监控量测开始前由工区长王建斌对工程技术人员、监控量测人员进行业务培训。

　组长

　 王建斌 副组长 赵书涛、荣常伟

　 组员 刘召

　组员 刘超

　组员 徐琼鹏

　 组员 杜晓勇

　 组员 吴锐

　 老顶山隧道的监控量测小组，组长由工区长王建斌担任，实行领导负责制，副组长分别由项目总工赵书涛、工程部部长荣常伟担任，作业队监控量测小组服从工区项目部的领导安排，负责监控量测数据的采集，通过真实的量测数据进行施工分析，及时信息反馈，指导施工作业，并对原始数据进行归档，监测人员岗位必须稳定，项目经理部加强监控量测管理工作，使监控量测落实到实处。

　5.2

　仪器设备与仪器的精度要求

　表5.2-1 仪器设备及精度要求 序号 监控量测项目 量测仪器 测试精度 备注 1 洞内外观察 数码相机

　 2 拱顶下沉 徕卡 TS09 1mm

　3 净空变化 徕卡 TS09 1mm

　4 地表沉降 徕卡 TS09 1mm 隧道浅埋段 5 拱脚下沉 徕卡 TS09 1mm

　6 拱脚位移 徕卡 TS09 1mm

　 表5.2-2元器件的精度 序号 元器件 测试精度 1 压力盒 ≤0.5%F.S 2 应变计 土0.1%F.S 3 钢筋计 拉伸≤0.5%F.S，压缩土0.1%F.S 5.3

　监控量测观测组职责

　 (1) 监控量测观测组是项目监控量测观测的责任主体，量测数据保证要真实可靠，详细地做好观测记录，形成数据审核制度。积累量测数据，以真实的信息化数据正确指导施工，保障安全风险。

　(2) 负责监测网的建立，定制每月对监控量测基点复核制度。

　(3) 及时整理观测资料，并及时提交观测数据及初步成果资料。为观测数据的真实、可靠性负责。

　(4) 负责观测设施的保护，尽量确保施工过程中不受扰动或破坏。

　六 六 监控量测项目及布设 监控量测必测项目是隧道工程进行的日常监控量测项目，具体监控量测见表 6.1-1 所列。

　隧道监控量测必测项目 序号 监控量测项目 常用量测仪器 备注 1 洞内外观察 现场观察、数码相机

　2 拱顶下沉 全站仪

　3 净空变化 全站仪

　4 地表沉降 全站仪 隧道浅埋段 5 拱脚下沉 全站仪

　6 拱脚位移 全站仪

　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。

　1 1 、地表沉降点布设

　老顶山隧道 DK214+050～DK214+990 为浅埋段，开挖后围岩难以自稳成拱，地表易沉陷，为了确保施工安全，需要进行地表沉降监测。浅埋地表沉降观测点应在隧道开挖前布设，地表沉降观测点和隧道内 监测点应布置在同一断面里程，地表沉降观测点纵向间距 5m，横向间距 5m，隧道顶端加密间距为 2.5m，布置图见图 6.1-1。

　图 6.1-1 洞口浅埋段地表沉降观测点位布置图 地表下沉观测点应在边、仰坡开挖前取得初始读数。

　2 2 、洞内监控量测点布设

　净空位移量测、拱顶下沉量测在同一断面上进行布设，如因围岩及开挖方法、隧道内管线位置等原因时，进行适当调整。净空变化量测有水平测线量测和斜测线两种，斜测线的设置有助于了解垂直方向的位移变化情况。

　监测点埋设布置在开挖后 12 小时内完成，埋设于岩体内深度不少于 30cm，外露出初支面 5cm，初始读数在支护后 2 小时内完成。

　根据围岩类别、隧道尺寸和埋深等，沿隧道纵向在拱顶和边墙中布设测点，测点断面间距可参照表 6.2-1 所列，测点点位布置见图6.2-1。

　表 6.2-1 洞内监控量测断面间距 围岩等级 断面间距（m) Ⅴ 5 Ⅵ 10 Ⅲ 30-50

　 预埋测点由钢筋加工而成，采用冲击电锤或风钻钻孔，埋入钢筋采用直径不小于 20mm 的钢筋，前端外露钢筋与埋入钢筋焊接，直径不小于 6mm，加工成三角形。测点用快凝水泥或锚固剂与围岩锚固稳定，埋入围岩深度不小于 30cm，若围岩破碎松软，应适当增加测点埋入深度，预埋测点严禁焊接在钢架或钢筋网上 。

　如图所示。焊接钢板，贴反光膜Φ6mm钢筋初期支护围岩Φ20mm螺纹钢筋，埋入围岩深度不小于200mm边长为50mm的正三角 按设计要求严格进行隧道开挖工法。本隧道有 CRD 工法、三台阶法、三台阶临时仰拱法、台阶法。拱顶在隧道中线设 1 处沉降观测点，具体观测点布设如下图：

　（1）采用台阶法开挖时，在上台阶的拱脚以上 50cm 处增加一条水平收敛量测线 01-02；下台阶施工时在内轨顶面以上 50cm 处再布设一条水平收敛量测线 03-04；拱顶设沉降观测点 00；2 条斜测线分别为 00-01，00-02。测点布置见图 6.2-1。

　图 6.2-1 台阶法施工测点布置示意图（拱顶测点和两条水平测线、两条斜线）

　（2）采用三台阶法开挖时，拱顶设 1 处沉降观测点 00，上台阶拱脚上 50cm 设水平收敛点 01-02,，中台阶拱脚上 50cm 设水平收敛点 03-04,，下台阶拱脚上 50cm 设水平收敛点 05-06；4 条斜测线分别为 00-01、00-02、00-03、00-04。

　图 6.2-2 三台阶法施工测点布置示意图（拱顶测点和三条水平测线、四条斜测线）

　 （3）采用 CRD 工法开挖时，上部拱脚上 50cm 设水平收敛 01-02、08-09 及斜测线 00-01、00-02；中部设水平收敛 03-04、10-11；下部设水平收敛 05-06、12-13；拱部设沉降观测点 00、07。测点布置见图 6.2-3。

　 010008 0903101105121307020406 图 6.2-3

　CRD 工法施工测点布置示意图 地表沉降观测点采用沉降观测标，在测点处挖长 20cm、宽 20cm、深 40cm 的方坑，用混凝土将观测标浇筑。

　监控量测点位统一标识牌子尺寸为 30cm*40cm。如图 6.4-1 所示。

　图 6.4-1 监控量测标识牌 测点如果被破坏，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，加固当天的量测数据无效，待测点加固后重新读取初读数。

　地表下沉和拱顶下沉量测工作基点应与洞内外基点联测。

　监控量测点采用反射贴片配合全站仪建站测量，起始读数宜在 2小时内完成。测点应牢固可靠、易于识别，并注意保护。

　 洞内观察分为开挖工作面观察和初期支护状况观察两部分。开挖工作面观察应在每次开挖后进行，此时围岩基本无变化，可每天进行一次。对初期支护的观察也应每天至少进行一次，观察内容包括喷射混凝土的现况。

　洞外观察包括边仰坡稳定、地表水渗透、地表裂隙等观察。

　地表下沉量测频率与拱顶下沉和净空收敛的量测频率相同。地表下沉量测应在隧道边、仰坡开挖前布设与量测，直至二次衬砌结构封闭、下沉量稳定方可结束监控量测观测。

　七 七 量测频率 净空水平收敛量测和拱顶下沉量测采用相同的量测频率。量测频率见表 7-1 和 7-2。出现异常情况或不良地质时，应加大监控量测频率。

　表 7-1

　 按距开挖面距离确定的监控量测频率 监控量测断面距开挖工作面距离（m）

　监控量测频率 (0～1)B 2 次/d (1～2)B 1 次/d (2～5)B 1 次/(2d-3d) ﹥5B 1 次/7d 注:B 为隧道开挖宽度，老顶山隧道的开挖宽度按 14.5 米计算。

　表 7-2

　 按位移速度确定的监控量测频率 位移速度（mm/d）

　监控量测频率 ≥5 2 次/d 1～5 1 次/d 0.5～1 1 次/(2d～3d) 0.2～0.5 1 次/(3d) ＜0.2 1 次/(7d) 八 八 监控量测方法与要求 表 8-1 监控测量方法与要求

　序号 量测 项目 测点布置 量测方法与要求 备注 1 洞内观察 无 目视观察方法，对围岩和支护作以下观察：

　1.地质观察：

　隧道在放炮后一次喷混凝土前进行，每天开挖后均应绘制地址素描图，用以核对围岩类别及判断支护对围岩稳定性。

　2.检查喷射混凝土有无裂损及发展，锚杆有无松动，钢架支护工作状态等，并做好相应记录。

　地质描述应贯穿整个隧道施工全过程，以便及时掌握围岩的工程地质，核对围岩分类，观察支护系统受力情况，为安全施工提供直观的、必要的信息。

　2 水平收敛 按设计要求 采用全站仪进行量测,开挖后按要求迅速埋设监测点并编号,初读数应在开挖后 2h 内读取,最迟不得大于 6h，而且在下一循环开挖前必须完成初使读数，测点应牢固可靠，易于识别并妥为保护。

　以量测结果判断施工安全与否及确定二衬砌施工时间的主要信息。

　3 拱脚下沉 按设计要求 采用全站仪进行量测,开挖后按要求迅速埋设监测点并编号,初读数应在开挖后 2h 内读取,最迟不得大于 6h，而且在下一循环开挖前必须完成初使读数，测点应牢固可靠，易于识别并妥为保护。

　以量测结果判断施工安全与否及确定二衬砌施工时间的主要信息。

　4 拱顶下沉 按设计要求 采用全站仪进行量测,开挖后按要求迅速埋设监测点并编号,初读数应在开挖后 2h 内读取,最迟不得大于 6h，而且在下一循环开挖前必须完成初使读数，测点应牢固可靠，易于识别并妥为保护 以量测结果判断施工安全与否及确定二衬砌施工时间的主要信息。

　5 地表沉降 按设计要求 采用全站仪进行量测，测点应牢固可靠，易于识别并妥为保护 以量测结果判断施工安全与否及确定二衬砌施工时间的主要信息。

　6 拱脚位移 按设计要求 采用全站仪进行量测，测点应牢固可靠，易于识别并妥为保护 以量测结果判断施工安全与否及确定二衬砌施工时间的主要信息。

　 九 九 测量资料的处理及应用 a.根据现场监控量测数据，绘制水平相对净空变化、拱顶下沉时态曲线进行分析。

　b.观测及量测发现异常时，应及时修改支护参数。一般正常状态必须同时满足以下条件: ⑴ 喷射混凝土表面无裂缝或仅有少量微裂缝。

　⑵ 位移速度除最初 1-2 天允许有加速外，应迅速减少。

　⑶ 围岩量测频率根据现场围岩变化速率进行确定，各项量测工作均应持续到变形基本稳定后 2-3 周后结束。当位移长期没有减缓趋势时，应适当延长量测时间。

　c.位移很快达到稳定且围岩状况比预计要好时，应适当根据现场实际调整初期支护的施作时间。

　d.量测数据应及时汇总分析、上报，以备检查和继续量测。

　e.实时分析：每天根据监控量测数据及时进行分析，发现安全隐患应分析原因并提交异常报告。同时暂停施工，加大监测频率，并采取加固措施，保证隧道施工安全。报警值为收敛数据日变化量 5mm/d，拱顶累计沉降 100mm。

　f.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。如有异常情况，及时采取措施消除安全隐患。

　每个断面为一个完整的作业区。施工程序为：施工准备→埋设断面测点→采集数据→进行数据整理分析→录入信息化系统→信息反 馈指导施工→检验验收。

　 监控量测工艺流程图

　十 十 监控量测管理等级和工作流程

　采用变形总量和变形速率对隧道安全进行等级管理。位移管理等级（见表 10-1）及采取措施（见表 10-2）。

　现场测点测设

　埋设断面测点

　设置标识牌

　采集初始读数

　采集数据

　数据整理分析

　降低监测频率

　采集数据 报监理单位确认 数据整理分析 报监理单位确认 检查验收 围岩趋于稳定 加强监测频率 围岩不稳定 围岩稳定 围岩不稳定 加强支护 停止掘进，加强支护 围岩进入 危险状态 围岩进入 危险状态 表 表 10- -1 1 位移管理等级

　安全等级

　变形量/mm 正常 （绿色）

　预警二级（黄色）

　预警一级（红色）

　备注 围岩 级别 Ⅲ ＜40 40～80 ＞80

　Ⅳ ＜50 50～100 ＞100 Ⅴ、Ⅵ ＜75 75～150 ＞150 注：“～”含义为包括上、下限值 表 表 10- -2 2 措施对应表

　安全等级 处理措施 正常（绿色）

　正常施工 预警二级（黄色）

　加强监测，必要时采取网喷混凝土等措施进行补强 预警一级（红色）

　暂停施工，增设横、竖支撑进行抢险，后续施工时，应加强支护，调整施工工法。

　测点位移速率≥5mm/d 时，需在施工现场进行原因分析，并采取处理措施。

　变形总量应控制在管理等级范围内，当变形总量未达到控制基准时，采用变形速率的大小对稳定状态进行判断和控制。

　监控量测数据整理、分析和反馈应符合下列要求，监控量测信息化系统工作流程见图 10-2。

　每次监控量测后应及时通过网络将数据上传到服务器。通过专用软件分析处理数据，自动生成事态曲线图进行回归分析，预测可能出现的最大值，并与位移管理等级进行比较。

　 在系统建立基础信息下载至手机或其他手持设备隧道开挖后，埋设反射贴片全站仪与手机或手持设备建立并开始采集数据手机或其它手持设备接受数据是否存在错误数据手机或其他手持设备网络传输数据至数据中心专业软件自动分析数据并发布预警信息用户利用专业软件查看预警信息现场按红、黄预警采取不同处理措施消除预警重测 图 图 10- - 2

　监控量测信息 化系统工作流程图

　十一 监控量测预警处理 监控量测出现预警，及时启动预警处理程序。

　11.1、黄色预警处理 由工区技术负责人或工区经理以上人员组织在 3 小时内启动消除预警程序，由监理单位组织施工单位在现场进行原因分析，制定处理措施。编制监控量测点黄色预警处理报告， 经监理单位审核批准后实施，再登陆信息化平台说明原因，消除预警。

　11.2、红色预警处理 由项目总工或项目经理组织在 2 小时内启动预警程序，监理单位总监理工程师组织分析原因并上报，由太焦铁路指挥部组织设计、监理、施工单位研究制定相应处理措施。施工单位根据制定的处理措施编制红色预警处理报告，经总监理工程师审核后报太焦铁路指挥部核准，再登陆信息化平台说明原因，消除预警。

　十二

　安全保证措施

　（1）监控量测人员进洞必须佩戴安全帽、系好安全带，佩戴口罩。

　（2）进隧道后，及时观察初支面有无开裂现象，提高安全警惕性。

　（3）测量时，人员与隧道内施工机械保持安全距离，以免被机械伤害。

　（4）一人测量时，另一人负责照明，并提醒过往人员、车辆注意慢行，以防发生碰撞。

　 隧道净空变化量测记录表 桩号

　施工方法

　施工部位

　埋设 日期

　测线编号 量测时间 观测值 平均值 温度修正值 修正后观测值 相对初次变化值 相对上次变化值 时间间隔 变化速率 备注 年 月 日 时 温度 第一次 第二次 第三次 ℃ mm mm mm mm mm mm mm mm d mm/d

　测读者：

　 计算者：

　 复核者：

　 拱顶下沉量测记录表 桩号

　施工方法

　施工 部位

　埋设 日期

　测线编号 量测时间 第一次 第二次 第三次 平均值 温度修正值 修正后观测值 相对初次变化值 相对上次变化值 时间间隔 下沉速率 备注 年 月 日 时 mm mm mm mm mm mm mm mm d mm/d

　测读者：

　 计算者：

　 复核者：

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