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上跨既有铁路隧道施工监控技术--.doc

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既有 铁路 隧道 施工 监控 技术
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1附件 5-2上跨既有铁路隧道施工监控技术1.工程概况隧道左线全长 4124 m,右线全长 4119m,采用双线双洞分修,新中梁山左线隧道于D3K291+120 处上跨既有襄渝铁路隧道,两线相交角度约 34°,轨面相差 12.95m,净距 2.81m 左右;新中梁山右线隧道于 YDK291+220 处上跨既有襄渝铁路隧道,两线相交角度约 34°,轨面相差14.06m,净距 4.18m 左右,下锚段净距 2.7m。两隧道平面关系详见图 1,立面关系相见图 2。交叉影响段新中梁山隧道工程地质概况相见表 1。表1新中梁山左右线隧道交叉段工程地质统计表隧道名称立交影响段里程长度(m)围岩级别地质概况 备注新中梁山左线隧道D3K291+100~D3K291+14040 Ⅴ机械开挖新中梁山右线隧道YDK291+200~YDK291+24040ⅤⅣ 隧道穿过三叠系中统雷口坡组,下统嘉陵江组、飞仙关组地层,岩性主要为白云岩、白云质灰岩夹石岩,炭质页岩,岩体完整。石膏为软层,具膨胀性;盐溶角砾岩胶结较差,部分呈碎块石状,遇水易软化崩解。地下水对混凝土结构具硫酸盐侵蚀,环境作用等级为H1~H2。主要不良地质为岩溶问题。该段地下水环境极其敏感。机械开挖新中梁山左右线隧道 D3K291+050~+190、YDK291+150~+290 段的开挖支护及二次衬砌施工期间。对既有襄渝线中梁山隧道进行自动化监测和新中梁山左右线隧道开挖后的围岩监控量测。2.监控原理系统2.1 现场数据自动化采集根据设计、现场条件要求和目前隧道及地下工程自动化监测技术现状,经过比选,对拱顶沉降、洞周收敛等采用激光收敛计自动量测法进行现场数据自动化采集。激光收敛计自动监测系统采用全自动激光收敛计对隧道变形进行自动量测,数据直接反映隧道洞周收敛变形,影响因素大大降低,拱顶沉降可通过三角形基线变形关系进行换算,测试简单、准确、直观,具体示意图见图 3。2图 1 新中梁山左右线隧与既有襄渝线中梁山隧道平面关系图3图 2 新中梁山左右线隧道与襄渝线中梁山隧道立交关系图4图 3 激光收敛计自动监测系统测试示意图2.2 监测数据处理及远程监控手段(监测信息管理系统)监测信息系统是集监测数据分析处理、报表制作和数据管理于一体的综合信息管理系统。总体目标是搭建一套基于 IP 网络的分布式远程监测和数据管理系统,实现隧道安全监测等信息的自动化或手动采集、网络化传输、远程控制和预警预报。促进隧道工程安全监测的规范化、信息化和系统化,全面提升隧道安全监测管理水平,为隧道建设或运营提供决策依据并积累经验。软件主要为监测数据等建设信息展示和处理以及预警信息发布,同时进行数据处理分析、报表制作等操作。其主要功能分别如下:2.2.1 GIS 信息展示采用二维地理信息系统技术,将监测数据等建设信息以图文并茂的形式直观、形象地展现给用户,让用户无论身处何地都能及时查询监测等信息。2.2.2 监测数据采集人工输入或自动采集监测数据(支持导入、合并数据) 。2.2.3 数据分析处理绘制数据趋势曲线;自动进行回归分析;监测最大位移值;不同测点监测数据的对比分析,水平收敛数据样表见表 2、拱顶下沉数据样表见表 3。5表 2:水平收敛数据分析样表表 3:拱顶下沉数据分析样表2.2.4 统计输出输出规定报表、查询历史数据。2.2.5 预警预报及处理对监测数据进行及时趋势分析,并对围岩稳定性进行评判,依据预警标准,及时发出预警信息。让用户无论身处何地都能及时获得预警信息,以便及时供决策参考。3、既有襄渝线中梁山隧道自动化监测63.1 人工监测期断面布置及量测要求在既有中梁山隧道立交影响段范围内每隔 5 米布设一个测量断面,断面测点布置如图 4。测试断面及测点布置见表 4。新中梁山左线隧道立交影响段施工期间,K821+530~+580 段监测频率 2 次/d;其余时间 1 次/1d。新中梁山右线隧道立交影响段施工期间,K821+643~+693 段监测频率 2 次/d;其余时间 1 次/1d。图 4 人工监测期拱顶沉降、洞周收敛测点布置示意图表 4 人工测试期测试断面及测点布置表3.2 自动化监测期断面布置及量测要求在既有中梁山隧道 K821+540~+570 段(30m) 、K821+653~+683 段(30m)布置测量断面,以新建线路中线为中点,分别向两侧间隔 5m、15m 处各设置 1 处,即在K821+540、K821+550、K821+555、K821+560、K821+570 和K821+653、K821+663、K821+668、K821+673、K821+683 断面布设,采用三角基线法进行拱顶沉降测试,断面测点布置如图 5。要求项目 断面数量 每段面测点数(个 /条) 测点总数(个/条) 监测频率拱顶下沉 10 1 个 20 个 加固施工期 2 次/d洞周收敛 10 1 条基线 20 条基线 加固施工期 2 次/d7图 5 自动监测期拱顶沉降、洞周收敛测点布置示意图K821+540~+570 和 K821+653~+683 段,监测频率为 2 次/1d。自动监测期测试断面及测点数量统计见表 5:表 5 自动监测期测试断面及测点布置表3.3 管理等级控制标准为确保既有襄渝铁路中梁山隧道运营安全,根据监测信息划分不同的施工风险等级和采用不同的应急预案,如图表 6。表 6 监测控制标准、风险等级及应急预案表拱顶下沉(mm) 洞周收敛(mm) 风险等级 应急预案0~3 0~4 绿色 正常施工3~5 4~6 黄色 加强监测,及时施作并加强初期支护>5 >6 红色 停止施工,上报四方,查明原因并处理后方可施工要求项目 断面间距 (m) 断面总数 (个) 测线总数 (条) 监测频率拱顶下沉洞周收敛 5\10 10 30 根据要求而定洞周收敛测线拱顶沉降测点8新中梁山隧道立交段施工过程中,要加强既有襄渝线中梁山隧道的监控量测工作,监控量测过程中,如监测数值发生异常现象,应立即现场核实,并增加监测频率。3.3.1 当出现黄色预警时,需立即上报项目经理部,组织人员对对监测数据进行分析,根据现场施工情况判断是否会引发安全事故。并立即施作并加强初期支护。3.3.2 当出现红色预警时;则应立即上报重庆车站、重庆工务段做好准备,并停止新中梁山隧道内的施工。同时制订相应措施,上报监理单位审批,将审批意见报公司备案,根据各方意见及现场情况决定是否调整施工方案。经查明原因并确定新的施工方案之后方可施工。4、新中梁山隧道立交影响段监控量测4.1 监测断面布置及量测要求新中梁山左、右线隧道立交影响段施工期间,D3K291+100~+140、YDK291+200~240 每间隔 5m设置监控量测断面 1 处,断面测点布置如图 6图 6 新中梁山隧道立交影响段拱顶沉降、洞周收敛测点布置示意图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,实际量测频率从表中根据变形速度和距开挖工作面距离选择合适的量测频率。表 7 量测频率表量测频率 变形速度(mm/d) 量测断面距开挖工作面距离2 次/d ≥5 5B注:B 为隧道开挖宽度。4.1.1 拱顶下沉监测点位置布设:隧道开挖以后,采用带挂钩的预埋件作为监测点标志,测点挂钩应做成闭合三角形,保证牢固不变形。埋设前先用冲击钻在待测部位成孔,然后将监测点标志放入,用快凝水泥或早强锚固剂固定,监测点标志头需设保护罩。监测点必须在开挖 12 小时内埋设完毕并取得初始监测值,采用精密水准仪和钢尺进行量测,测点读数三次,三次读数相差不大时取算术平均值作为观测值。4.1.2 隧道净空水平收敛监测点布设:在预设点的断面,隧道开挖以后,沿隧道周边的拱顶、拱腰和边墙部位分别埋设监测点标志。监测点标志及其埋设方法和拱顶下沉监测点标志相同。收敛监测点与拱顶下沉监测点布置在同一断面上,以便进行数据分析。水平收敛采用收敛仪进行量测,测点读数三次,三次读数相差不大时取算术平均值作为观测值。4.2 现场量测数据及时整理,绘制量测数据与时间的关系曲线,进行数据处理或回归分析,判断有无异常值。4.3 当拱顶下沉、水平收敛速率达 5mm/d 或位移累计达 1OOmm 时,应加大量测频率,并暂停掘进,及时分析原因,采取处理措施。4.4 当隧道周边变形速率明显下降并趋于缓和或水平收敛小于 0.2mm/d、拱顶下沉速度小于0.2mm/d,或施作二次衬砌前的累计位移值已达极限位移值的 80%以上时,可认为变形稳定,可以施作二次衬砌。5、结论隧道上跨就有铁路隧道,且净距最小只有 2.81m,施工风险极高,对既有铁路隧道及新建铁路隧道的监控潜在安全效益较大。因此各承建单位在施工过程中严格对既有隧道及新建隧道围岩情况进行详细的监控,确保在最早的时间发现围岩变化情况,为施工过程中技术参数的选择提供依据。7
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