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KNMD-054

时间:2020-05-22 04:02  编辑:宁陕肯德基

铁路隧道断面测试方案

一、编制依据

《铁路隧道监控量测技术规程》(TB10121—2007)

《铁路隧道设计规范》(TB1003—2005)

《铁路隧道监控量测技术规程》(Q/CR9218—2015)

《铁路隧道施工规范》(TB10204-2002)

二、测试基本规定

1.成立现场监控量测小组,建立相应的质量保证体系,负责及时将监控量测信息反馈与施工和设计。

2.监控量测人员必须保持稳定,达到专人专测,以确保监控量测工作的连续性。

3.监控量测系统应可靠、稳定、持久、在服务期内运转正常。仪器设备应按规定进行检查、校对和率定,并出具相关证明。

4.测点应牢固可靠、易于识别,并注意保护,严禁破坏。

5.施工现场必须建立严格的监控量测数据复核、审查制度,保证数据的准确性。监控量测数据应利用计算机系统进行管理,由专人负责。如有监控量测数据缺失或异常,应及时采取补救措施,并详细做出记录。

6.根据监控量测精度要求,应减小系统误差,控制偶然误差,避免人为错误。应经常采用相关方法对误差进行检验分析。

7.施工与监控量测应密切配合,监控量测元件的埋设与监控量测应列入工程施工进度控制计划中,监控量测工作应尽量减少对施工工序的影响。

三、测试内容及项目

(一)监控量测应包括以下内容:

1.确定监控量测项目;

2.确定测点布置原则、监控量测断面及监控量测频率;

3.确定监控量测控制基准。

(二)监控量测项目

监控量测项目分必测项目和选测项目。必测项目是用以判断围岩的变化情况和支护结构工作状态的经常性量测。选测项目是用以判断隧道围岩松动状态、喷锚支护效果和积累资料为目的的量测。通过监控量测,了解隧洞开挖和支护结构施工过程中围岩和结构物的变形情况、相互作用及其规律,掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈、指导施工作业,以保证施工安全,必要时修改支护系统设计、施工工艺和参数,构成一个完整的信息化设计和施工过程。测试项目详见表1和表2。

表1监控量测必测项目

序号

监控量测项目

常用量测仪器

1

洞内、外观察

现场观察、数码相机、罗盘仪

2

拱顶下沉

水准仪、钢挂尺或全站仪

3

净空变化

收敛计、全站仪

表2监控量选测项目

序号

监控量测项目

量测仪器

1

围岩压力

压力盒

2

钢架内力

钢筋计、应变计

3

喷混凝土内力

混凝土应变计

4

二次衬砌内力

混凝土应变计、钢筋计

5

锚杆轴力

钢筋计

6

初期支护与二次衬砌间接触压力

压力盒

7

围岩内部位移

多点位移计

8

隧底隆起

水准仪、锢钢尺或全站仪

9

纵向位移

多点位移计、全站仪

四、实施细则

(1)施工过程中应进行洞内、外观察。洞内观察可分开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。开挖工作面观察应在每次开挖后进行,及时绘制开挖工作面地质素描图、数码成像,填写开挖工作面地质状况记录表,并与勘查资料进行对比。已施工地段观察,应记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形和二次衬砌等的工作状态。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。

(2)拱顶下沉量测可采用精密水准仪和铟钢挂尺或全站仪进行。在隧道拱顶轴线附近通过焊接或钻孔预埋测点。拱顶下沉量测点在初期支护后施做,用风钻凿孔,用锚固剂填满再插入测点固定杆,待砂浆凝固后即可进行量测工作。拱顶下沉点和净空变化点应布置在同一断面内。支护结构施工时要注意保护观测点,一旦发现测点被埋或损毁,要尽快重新设置,保证量测数据不中断。拱顶下沉量测测点,一般布置在拱顶中部,每断面布置1点,当遇到其它障碍时,可适当移动位置。拱顶下沉量测布点如下图。量测仪器:精密水平仪、因瓦尺、挂钩式钢尺。测量方法:采用水平仪、水准尺、挂钩式钢尺配合测量拱顶下沉,精度达1mm。拱顶下沉量测点布置图如图1所示。

图1拱顶下沉量测点布置示意图

(3)隧道净空变化量测可采用收敛计或全站仪进行。测点用风钻打眼埋设好固定杆,并在外露杆头设挂钩。测点大小适中。五级围岩布置两条基线,四级围岩可只布置一条基线。净空变化量测测线数如表3所示,测点布置如图2所示。

表3净空变化量测测线数

地段

开挖方法

一般地段

特殊地段

全断面法

一条水平测线

———

台阶法

每台阶一条水平测线

每台阶一条水平测线,两条斜测线

分部开挖法

每分部一条水平测线

CD或CRD法上部、双侧壁导坑法左右侧部,每分部一条水平测线,两条斜测线、其余分部一条水平测线

图2净空变化量测测线布置图

(4)围岩压力量测采用振弦式压力盒和振弦式传感器。根据隧道形状,分别在隧道开挖断面的拱顶、拱腰及边墙等部位设置5个测点,并依次编号。测点布置如图3所示。若采用台阶法分部施工的隧道,如有需要可以依次从上台阶到下台阶开始布置测点。在埋设时,应注意对测试元件、侧线的保护,防止由于埋设不当而使元件不能正常工作,或者埋设后侧线扯断。

图3围岩压力5测点布置图

(5)钢架应力量测采用振弦式传感器。传感器应成对埋设在钢架的内、外侧。采用振弦式钢筋计或应变计进行型钢应力或应变量测时,应把传感器焊接在钢架翼缘内测点位置。采用振弦式钢筋计进行格栅钢架应力量测时,应将格栅主筋截断并把钢筋计对焊在截断部位。

若隧道钢架采用型钢支撑。监测时,在横断面上,根据钢架的长度和围岩的具体情况选择不同的测点进行监测,一般在某一测点位置的上下缘布设一对表面应变计,固定在固定支座上时,拉压螺栓要适当。若隧道钢架采用格栅支撑。监测时,选择与格栅主筋直径相同的钢筋计焊接到适当的部位,监测钢支撑应力、应变的变化。应力、应变计在隧道周边的测点布置与压力盒基本相同,即钢架应力测点也是5个。在应力、应变计的安装时,应尽量使应力计与钢筋同心,防止钢筋计偏心或应变计受扭而影响元件的使用和读数的准确性。此外,将钢筋计焊接在格栅主筋时,要注意给钢筋计降温,以防温度过高烧坏钢筋计的钢弦.

(6)喷混凝土、二次衬砌的应力、应变量测采用混凝土应变计和钢筋计。传感器应固定于混凝土结构内的相应测点位置,在每个喷射混凝土量测断面布置5个测点,每个测点布设1个喷射混凝土表面应变计;二次衬砌应力监测,每个代表性的地段布置一个量测断面,每个量测断面布设5个测点,每个测点设置1个混凝土应变计。测点布置如图4所示。二次衬砌单个测点具体布置如图5所示。

图4喷混凝土与二衬测点布置图

图5二衬单个测点布置图

(7)初期支护和二衬接触压力量测采用压力盒和振弦式传感器。传感器与接触面要求紧密接触,传感器类型的选择应与围岩和支护相适应。在拱顶、拱腰及边墙等部位设置5个测点。测点的布设方法先用锤子将测点处初期支护表面锤击平整,再用水泥砂浆抹平,待水泥砂浆达到一定强度后(约4 h),用钻机在所需位置钻孔并将钢筋固定在钻孔中,最后用铁丝将压力盒绑扎在钻孔钢筋上,也可以直接将压力盒绑扎在二衬钢筋上,由于此时压力盒紧贴防水板,可以认为压力盒测量数值能够近似反应初支、二衬间的接触压力。初支、二衬间的接触压力测试的单个压力盒布置如图6所示。

图6初支二衬接触面压力盒布置图

(8)锚杆轴力的测量采用振弦式钢筋计来测量锚杆不同位置处的应力,并用应变片来监测不同位置处的应变。首先将锚杆编号,分别将其记为B-1、B-2、B-3、B-4、B-5。每根锚杆初设4个监测点,分别将钢筋计焊接于监测点上,并对每个钢筋计进行编号,如B-1上钢筋计分别记为B-11、B-12、B-13、B-14;B-2上钢筋计分别记为B-21、B-22、B-23、B-24,依次类推。对应于每个钢筋计的编号,分别贴上应变片来测其应变。锚杆测点位置如图7所示。

图7锚杆测点布置图

(9)围岩内部位移采用多点位移计来测量。沿隧道围岩周边分别在拱顶、拱腰和边墙共打5个深孔,孔深3.7m~5m、孔径φ50mm,采用4点杆式多点位移计测量,一个断面共20个测点。量测的断面尽可能靠近掌子面,及时安装,测取读数。多点位移计安装位置如图6所示。

图6多点位移计安装位置示意图

(10)隧底隆起和隧道纵向位移的监控量测采用全站仪。施工的初期阶段、位移量大或地质变化显著时,量测断面间距可取较小值;当施工进行到一定程度,地质良好,且位移下沉量较小时,量测间距可取表中较大值,根据情况也可加大,但在围岩突变处和较软弱结构面处应增设量测断面和测点。采用全站仪量测时,测点应采用膜片式回复反射器作为测点靶标,靶标粘附在预埋件上。量测方法包括自由设站和固定设站两种。根据隧道现场实际情况和水准测量规程,制定相应的测量方法。

(11)监测项目及频率

项目

名称

方法和工具

布  置

测试

精度

量测频率

1~15天

16d~1个月

1~3个月

大于3个月

钢架内力

应变计和钢筋计

每代表性地段1个断面,每断面钢支撑内力5个测点

0.1

MPa

1~2次/天

1次

/2天

1~2

次/周

1~3次/月

围岩压力

压力盒

每代表性地段1个断面,每断面3~7个测点

0.1

MPa

1~2次/天

1次

/2天

1~2次/周

1~3次/月

初支与二衬接触压力

压力盒

每代表性地段1个断面,每断面5个测点

0.1

MPa

1~2次/天

1次

/2天

1~2次/周

1~3次/月

锚杆轴力

钢筋计

每代表性地段1个断面,每断面5根锚杆(索),每根锚杆4个测点

0.1

MPa

1~2次/天

1次

/2天

1~2次/周

1~3次/月

初支、衬砌内应力

各类混凝土内应变计及表面应力解除法

每代表性地段1个断面,每断面5个测点

0.1

MPa

1~2次/天

1次

/2天

1~2次/周

1~3次/月

围岩内部位移

洞内钻孔中安设多点位移计

每代表性地段1个断面,每断面5个钻孔

0.1mm

1~2次/天

1次

/2天

1~2次/周

1~3次/月

洞内、外观察

现场观察、相机、罗盘仪

对隧道进行实时观测

1~2次/天

1次

/2天

1~2次/周

1~3次/月

拱顶下沉

水准测量的方法,全站仪、钢尺等

每代表性地段1个断面,每个断面拱顶设点

0.5mm

开挖面距量测断面前后<2b时,1~2次/d。

开挖面距量测断面前后<5b时,1次/2~3d。

开挖面距量测断面前后>5b时,1次/3~7d。

净空变化

水准测量的方法,全站仪

每代表性地段1个断面,不同断面开挖方法设置不同测线

0.5mm

隧底隆起和纵向位移

水准测量的方法,全站仪

根据隧道现场实际情况设点

0.5mm

五、测试数据分析处理及信息反馈

1.监控量测数据取得后,应及时进行校对和整理,同时应注明开挖方法和施工工序以及开挖面距监控量测点距离等信息。

2.每次观测后应及时对观测数据进行整理,包括观测数据计算、填表制图、误差处理等。

3.监控量测数据分析一般采用散点图和回归分析方法。数据可采用指数模型、对数模型、双曲线模型、分段函数经验公式等进行分析,并预测最终值。

4.信息反馈主要依据时态曲线的形态对围岩稳定性、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。

5.监控量测信息反馈应根据监控量测数据分析结果,对工程安全性进行评价,并提出相应工程对策与建议。

6.应确保监控量测信息传递渠道畅通、反馈及时有效。

六、经费预算

每断面项目仪器购置预算

序号

监控量测项目

量测仪器

费用(元)

1

围岩压力

压力盒

1000

2

钢架内力

钢筋计、应变计

2000

3

喷混凝土内力

混凝土应变计

850

4

二次衬砌内力

混凝土应变计

850

5

锚杆轴力

钢筋计

3600

6

初期支护与二次衬砌间接触压力

压力盒

1000

7

围岩内部位移

多点位移计

3750

总计

13050

预算说明

仪器购置费:量测仪器价格参考“淘宝网”,围岩压力量测采用振弦式压力盒,压力盒200元/个,每个断面需要5个土压力盒,总计1000元;钢架应力量测采用应变计,振弦式应变计200元/个,每个断面需要10个应变计,总计2000元;喷混凝土、二次衬砌的应力、应变量测采用混凝土应变计,振弦式混凝土应变计170元/个,每个断面需要10个,总计1700元;初期支护和二衬接触压力量测采用压力盒,压力盒200元/个,每个断面需要5个土压力盒,总计1000元。锚杆轴力的测量采用振弦式钢筋计,振弦式钢筋计180元/个,每个断面需要20个,总计3600元。围岩内部位移采用多点位移计来测量,多点位移计750元/个,每个断面需要5个多点位移计,总计3750元。总计每个断面仪器购置费13050元。

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