玉楚高速凤凰隧道施工监控项目设计

目录
第一章工程概况 (2)
1.1 测区概况 (2)
1.2工程地质与水文地质条件 (2)
1.2.1地层岩性、不良地质及特殊岩土 (3)
1.2.2水文地质 (4)
1.3周边环境监测重点及措施 (4)
第二章项目管理 (4)
2.1 项目岗位责任 (4)
2.1.1 项目经理职责 (4)
2.1.2 项目技术负责人职责 (5)
2.1.3 监测人员职责 (5)
2.2 过程管理 (5)
2.3 安全交底 (6)
第三章新奥法施工原理、监测目的及技术路线 (6)
3.1 新奥法施工原理 (6)
3.2 监控量测目的 (6)
3.3 监控路线 (7)
第四章监测频率、周期、控制值及预警标准 (9)
4.1 监测频率及周期 (9)
4.2 监测控制值 (9)
第五章监控量测 (10)
5.1 监控量测项目 (10)
5.2 监控量测工作基点埋设原则 (10)
5.3 工作基准点埋设方法 (11)
5.4监测点布点原则 (11)
5.5沉降测点埋设方法 (12)
5.6监测仪器 (12)
5.7监测方法 (13)
5.7.1 洞内外观察 (13)
1
5.7.2 拱顶下沉及水平相对周边收敛量测 (13)
5.7.3地表下沉量测 (14)
5.8数据处理方法 (14)
5.9 洞内外巡视内容 (14)
5.10 资料整理与编制 (15)
第六章监测点布置图 (16)
6.1监测点边坡布置平面图 (16)
6.2 监测点拱顶、地表布置平面图 (17)
参考文献 (19)
第一章工程概况
1.1 测区概况
玉溪至楚雄高速公路起于玉溪市红塔区，与弥玉高速和昆磨高速（G8511）连接，途经玉溪市峨山县、易门县，昆明市晋宁县，楚雄州双柏县、楚雄市，止于楚雄州楚雄市，与昆楚高速（G56）和楚雄至大姚高速连接，线路全长190.597公里。

其中：玉溪至易门段长68.562公里（设计速度100公里/小时，路基宽33.5米）；易门至楚雄段长122.035公里（设计速度100公里/小时，路基宽26米）。

初步设计概算批复为349.87亿元。

先期实施的勘察试验段包括田心段、西山箐段、子午段，全长37.36公里。

主要工程：隧道29202单延米/24单幅座，初步设计概算批复为55.83亿元。

凤凰隧道位于玉溪至楚雄段，左幅长2105.2m，右幅长2129m。

设计标准：双向四车道高速公路；单洞建筑限界：10.75m×5m；设计速度100km/h；荷载等级：公路-I级。

初步设计概算批复为4.43亿元。

1.2工程地质与水文地质条件
1）凤凰隧道工程施工场地地势较陡峭；里程范围ZK100+305～ZK100+425段，长120m，顶板埋深0～64m，洞身围岩为碎石土，强、中风化板岩夹炭质板岩、砂岩及白云岩，隧道开挖可能产生潮湿状、点滴状出水。

围岩等级为V级，围岩没有自稳能力，无支护时易产生塌方、掉块及冒顶。

进口段存在偏压现象[1]。

2）里程范围ZK100+425～ZK100+715段，长290m，顶板埋深64～118m，围岩等级为IV级，围岩无支护时易产生松动变形、挤压破坏和塌方。

2
3）里程范围ZK100+715～ZK100+845段，长130m，顶板埋深58～82m，围岩等级为V级，围岩无自稳能力，无支护时易产生塌方、掉块及冒顶。

4）里程范围ZK100+845～ZK101+915段，长1070m，顶板埋深82～275m，围岩等级为IV级，围岩无支护时易产生松动变形、挤压破坏和塌方。

5）里程范围ZK101+915～ZK102+345段，长430m，顶板埋深73～295m，围岩等级为IV级，围岩无支护时易产生松动变形、挤压破坏和塌方。

该段可容岩存在隐伏溶洞的可能，开挖揭露溶洞易产生涌水、突泥和冒顶等危害。

6）里程范围ZK102+345～ZK102+434段，长65.2m，顶板埋深25～73m，围岩等级为V级，围岩无自稳能力，无支护时易产生塌方、掉块及冒顶。

7）里程范围YK100+305～YK100+420段，长115m，顶板埋深0～57m，围岩等级为V级，围岩无自稳能力，无支护时易产生塌方、掉块及冒顶。

8）里程范围YK100+420～YK100+750段，长330m，顶板埋深57～140m，围岩等级为IV级，围岩无支护时易产生松动变形、挤压破坏和塌方。

9）里程范围YK100+750～YK100+880段，长130m，顶板埋深78～115m，围岩等级为V级，围岩无自稳能力，无支护时易产生塌方、掉块及冒顶。

10）里程范围YK100+880～YK101+770段，长890m，顶板埋深115～275m，围岩等级为IV级，围岩无支护时易产生松动变形、挤压破坏和塌方。

11）里程范围YK101+770～YK102+370段，长600m，顶板埋深72～297m，围岩等级为IV级，围岩无支护时易产生松动变形、挤压破坏和塌方，建议按IV级围岩进行支护。

本段可容岩存在隐伏溶洞的可能，开挖揭露溶洞易产生涌水、突泥和冒顶等危害。

12）里程范围YK102+390～YK102+434段，长64m，顶板埋深26～72m，围岩等级为V级，围岩无自稳能力，无支护时易产生塌方、掉块及冒顶。

1.2.1地层岩性、不良地质及特殊岩土
凤凰隧道地质划为Ⅳ、Ⅴ级围岩。

受构造影响，测区岩体裂隙发育，部分地段发育小型褶曲，岩层产状变化较大。

测区内地表水不甚发育，主要是雨水，地下水主要为孔隙水及基岩裂隙水。

由于测区含碎石粘土，在隧道的进、出口明挖段及施工便道段，边坡土体若受水浸泡极易发生崩解继而形成不稳定边坡，易引发坍塌、滑坡等事故发生。

在隧道洞身地段，可溶岩可能存在隐伏溶洞，开挖揭露溶洞易产生涌水、突泥和冒顶等危害。

3
1.2.2水文地质
测区属于亚热带气候，因为是山顶隧道，受地形地貌的影响，气候变化不明显，但雨季降水量大。

全县可分为南亚热带、中亚热带、北亚热带、南温带四种气候类型。

境内气温7.0－22.4℃，年均气温16.0℃，月均最高气温21.7℃，月均最低气温8.3℃，极端最高36.6℃，极端最低-6.9℃；多年平均降雨量817.4 毫米，80%的雨量集中在5～10月，且多雾而潮湿，连续降雨日达20日以上，测区浅埋土体为粘土，雨季降水量大，边坡地表容易发生坍塌甚至泥石流等自然灾害，11月至次年4月为干季，降雨量极小，气候干燥多风；年平均蒸发量800～2432mm；年平均相对湿度为70%；年均风速1.6米/秒，风向多为西南风。

1.3周边环境监测重点及措施
1）玉楚高速凤凰隧道为山顶隧道，隧道边坡过于陡峭，边坡土体过于松散，围岩过于破碎，且距隧道进口正上方150m处有村庄，隧道边坡有生活用水浸出，加强边坡监控量测频率和巡视。

2）在隧道施工前进行边坡地表和村庄建筑物布设监测点采集初始值，确保后期监测数据的可靠性，在隧道于村庄下方施工时缩短监测频率并及时反馈信息，确保隧道进口施工时施工人员安全和村庄安全。

3）5~10月是本测区的雨季，若边坡出现裂缝，应进行加密量测，立即通知施工单位进行加固，防止边坡出现坍塌现象。

第二章项目管理
2.1 项目岗位责任
2.1.1 项目经理职责
认真执行有关人员、仪器及凤凰隧道施工安全工作、文明监测的方针、标准及公司制定的各项安全监测条例，使监测项目安全生产达到凤凰隧道工程安全目标标准；定期检查监测人员是否按照技术要求进行监测，出现安全生产与管理方面的问题，要定时调派专门人员采取相应措施予以解决；定时开展关于安全监测、文明监测工作会议；定期组织员工进行技术交流和技术培训；对外积极与承建单位和施工单位交流沟通，以便项目快捷高效实施。

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2.1.2 项目技术负责人职责
认真执行有关监测人员工作安全和凤凰隧道施工安全、文明监测的方针、标准及公司制定的各项安全监测条例，使监测项目安全生产达到凤凰隧道工程安全目标标准；以监测人员安全和隧道安全为原则，编制监测方案，使凤凰隧道施工始终处于安全的状态；要了解施工单位所用的施工工艺和技术，如果承建单位施工方法出现变更，需要编制相应的安全技术措施和安全操作规程，保证生产安全；参加项目安全生产、文明监测工作会议。

负责审批项目安全技术交底工作；及时解决制定的技术措施和专项监测方案执行中出现的问题；综合考虑导致事故发生的因素制定相应的技术措施预防事故再次发生。

2.1.3 监测人员职责
监测人员必须熟悉怎样去监测才符合监测标准，了解工作的内容；必须能够熟练操作监测仪器全站仪，了解相关的操作流程；监测过程中严格按照操作规范进行监控量测，并按要求进行记录，如需修改数据必须按照公司的规定进行修改；监测过程中，如遇数据有异常情况，必须进行复测；掌握监测完成后数据的处理以及报告、监测通报等的编写；能准确判定支护结构工作状态，保障工程的安全性，如有异常情况，应及时上报项目部；进入施工现场开展监测作业，必须佩戴安全帽、反光背心、防滑鞋，严禁在施工场地及办公场所地吸烟；具体实施要求如下所述：
1）如果隧道出现或监测到重大风险事故，成立由项目部管理的施工现场监控量测小组，实时实地全天候进行监控量测，对监控量测数据的真实性和准确性负责。

2）根据监控量测设计，编制隧道的监控量测实施细则，经单位项目技术负责人审核，报建设单位批准后实施。

3）负责按规定完成监控量测所需预支件的埋设工作，保证状态完好。

4）根据监控量测成果及时调整施工工艺或施工方法，并按规定程序做好报批。

5）隧道施工可能会破坏监测点，巡视过程中认真巡查并对损坏的测点进行记录和恢复。

6）对监控量测工作质量开展自检自查，对检查发现的问题及时进行整改。

2.2 过程管理
项目中标后进场1月内完成项目立项工作，项目立项后3个月内完成项目责任成本编制及申报工作。

完成项目责任成本编制及申报通过审批后，项目部立刻编制项目
5
执行预算编制。

在项目执行成本申报后，项目按照精细化管理做好营业额确认、资金支付申请、成本管控等工作。

与此同时，项目部在项目执行过程中按照精细化管理做好项目财务管控、质量管控、安全管控、薪酬与绩效管理、审计监察管理、综合事务管理、收尾管理等工作。

2.3 安全交底
安全交底包括人员安全和仪器安全，其中最重要的是人员安全。

监测人员进入施工现场之前需进行安全教育工作，着重“望闻问切”：
1）望：进入施工现场一定要注意观察四周，观察边坡是否会有落石，隧道内是否有细沙、细石、混凝土掉落；
2）闻：隧道内部是否有特殊的刺激性气味，比如瓦斯；
3）问：多和施工单位交流，因为施工单位对隧道变化情况最为了解；
4）切：根据监测的数据结果和巡视结果对隧道的稳定进行综合分析。

如果遇到上述这几种情况，监测人员应立即停止工作，撤出施工现场，向项目部作出汇报。

第三章新奥法施工原理、监测目的及技术路线
3.1 新奥法施工原理
新奥法是利用隧道周围岩体具有一定的支撑力这一特性，采用各种台阶法进行掘进施工。

凤凰隧道采用的是三台阶法，隧道洞口做好后利用凿岩台车开始大管棚施工进行超前支护，完成这一工序后对隧道上台阶开始掘进并架设工字钢，铺设钢筋网，打锚杆，喷注混凝土，当上台阶掘进一定距离之后开挖中台阶，以同样的方法对下台阶掘进后，也就完成了初次柔性支护，也叫做初期支护，即在洞身掘进之后必须马上进行的支护施作，初期支护使围岩的承载能力得到大大的加强[2]。

隧道掘进到安全距离之后施工仰拱，其作用是使隧道内部除了进出口外处于闭合状态，使洞子本身更加稳固；仰拱施作完成之后开始铺设止水围布，最后做二衬，第二次衬砌也称为永久支护，即永久支护施工完成之后隧道基本成形且趋于稳定，主要是起进一步安全保障和装饰美化作用。

在施工的过程中，监控量测是至关重要的一道工序，保障隧道安全、高效的进行掘进[3]。

3.2 监控量测目的
6
监控量测在隧道施工中有着巨大的作用，有助于正确认识和了解隧道掘进后围岩、边坡地表及其周边环境和建筑物所发生的变化和将要发生怎样的变化，能够正确判断施工过程中隧道围岩和支护结构的稳定性[4]。

监控量测的对象是周边环境的变化情况、支护结构的工作状况及围岩的风险问题。

通过监测采集数据，结合巡视情况，对围岩的稳定性进行分析和预测，保证隧道安全施工。

在隧道施工中，围岩地质是一个徐变的过程，并不是说突然就发生变化，有时候是几个小时，或者几天，甚至几个月，这个徐变的过程在巡视检查时难以发现，这时可以对其进行规律性的监控，通过数据可以间接的反应出隧道地质徐变的过程，当数据超限时，需要采取应急措施，必要时停止施工。

下面是监控量测在凤凰隧道施工中具有的意义：
1）为适应玉楚高速凤凰隧道建设，最大限度地规避风险，避免人员伤亡和环境破坏，降低工程经济损失和减短工期，为玉楚高速凤凰隧道施工提供安全保障服务。

2）对凤凰隧道围岩、地表及隧道上方的村庄进行监控量测，判断周边环境变化情况及围岩是否稳定，为隧道施工安全提供参考依据[5]。

3）监测数据和分析资料可成为凤凰隧道处理隧道安全事故的依据，并且提前对凤凰隧道施工安全进行分析预测[6]。

4）为承建单位和施工单位对凤凰隧道工程建设提供科学施工依据和安全保障，通过对凤凰隧道现场安全监控、现场安全巡视和安全预警，较全面地判断工点的施工安全，及时给出施工建议[7]。

5）凤凰隧道进出口围岩等级为V级围岩，地质较为复杂，需要量测地表沉降及位移来对其风险进行把控。

6）对出现安全事故的对象进行后续的预警监控，防止二次事故的发生。

3.3 监控路线
7
图3.1监控路线图
8
第四章监测频率、周期、控制值及预警标准
4.1 监测频率及周期
凤凰隧道工程监测频率如下表4.1所示。

各监测项目在施工开始前取得初始值，施工开始后按要求的频率进行监测，当工程施工结束，施工影响安全的因素消除，监测对象变形趋于稳定后，或永久支护完成，方可停止相应的监测工作。

表4.1 监测频率
注：L为掌子面至监测点或监测断面的水平距离（m）；出现重大风险事故时加密量测，监测频率不低于2~4次/1d；d为天数；二衬做好之后停测。

4.2 监测控制值
根据凤凰隧道工程设计文件，各监控对象控制值如下表4.2所示。

表4.2 监控量测控制值及预警值
9
注：“～”含义为包括上、下限值
表4.3 累积和单次变化控制值
第五章监控量测
5.1 监控量测项目
根据玉楚高速凤凰隧道工程区间施工图设计文件及相关规范，并综合考虑技术的可行性，区间的监测项目及对象如下表5.1。

表5.1区间监测项目
注：监测过程中应对施工后工程地质与水文地质进行观察记录；支护结构的观察描述；邻近建筑物及地面的变形、裂缝等的观察描述；监测设施的检查。

5.2 监控量测工作基点埋设原则
工作基准点布设距监测点不能太远，距离不能大于1公里，距离过远全站仪可能读不出数，而且测量误差会很大，但工作基准点应布设在不受沉降和施工现场工作影
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响的地方，既要离观测范围近，而且地势要稳固。

工作基准点一般需要布设三个或三个以上，方便工作基准点之间的两两校核，且夹角不能小于30°，仰角不能大于60°，尽可能的避免或减小测量误差。

5.3 工作基准点埋设方法
本项目以玉楚高速凤凰隧道工程高程控制网控制点为基准点，并向区间附近引测若干工作基准点，工作基准点必须埋设在施工影响范围（20米）以外，采用钻机开凿钻孔后打设Φ22螺纹钢，其次用水泥回填，并做好点的记号，每观测区域工作基点不能少于2~3个，并联系成网，以便相互校核。

工作基准点埋设形式如图5.1。

图5.1 工作基准点埋设形式示意图
5.4监测点布点原则
表5.2 监测点布点原则
序号
监测项目
布点原则
1
地表沉降及位
移
1.明洞正上方为第一排断面，距明洞拱顶垂直距离2~5m ，步距2~3m ；第一个监测点垂直于隧道中轴线，左右两侧根据需要布设测点，一般
不少于3个测点，必须囊括洞门；
2.若地表为斜坡，垂距10~20m 为第二排断面，步距为5~8m ；
3.若地表为台阶状，监测点布设于台阶边缘；
4.测点埋设深度不小于80cm 。

2
拱顶沉降
1.隧道拱顶总共布设3个监测点，第一个监测点位于隧道拱顶中心或其附近上，左右两侧各布设一个监测点，步距为2~4m ；
2.采用在土体中布设直接竖向位移监测点的方式埋设隧道拱顶竖向位移监测点；
3.根据围岩等级，V 级围岩断面步距为5m ，IV 级围岩断面步距为10m ；
4.测点埋设深度不小于20cm 。

5.5沉降测点埋设方法
1）地表边坡测点埋设方法
凤凰隧道地表呈阶梯状依次上升，总共有3个阶梯，第一阶梯用于稳固钢筋网的钢筋裸露在地表较长，直接将预支架焊接于钢筋上即可，步距为2~4米，钢筋埋深超过50cm，符合监测点埋设要求。

第二台阶施工方使用导管稳固钢筋网，把预支架焊接于导管上就行，步距为5~8m，导管长度为6m，符合要求。

第三台阶距明洞垂直距离为50米，焊机无法施工，且地表导管埋置较深，没有裸露在地表外，则无法使用上面两种方法。

首先把钢筋切割长为1m，把预支架焊接在钢筋上，焊接时预支架需离钢筋头部2cm，将钢筋砸入地表，用喷漆做好标记，然后在标志钢筋周围填入细沙夯实，是为了防止由于地表表层沉降带动测点沉降影响监测成果数据[8]，最后贴上反射片，步距为8~10m，钢筋埋深不小于50cm。

若后续监控过程中数据变化过大或出现裂缝且有加宽的趋势时，需要缩短步距加密测点并且加密量测。

2）隧道内部测点埋设方法
凤凰隧道采用三台阶开挖法，隧道施工上台阶铺设钢筋网时直接把预支件焊接于支护结构上；如果混凝土浇筑完成且未凝固，把预支件用手锤砸入混凝土中，当混凝土凝固，预支件也随之稳固；当混凝土凝固时，使用电钻打15~20cm深的孔，插入预支件，并使用胶水和水泥钉使之稳固。

5.6监测仪器
监控量测仪器主要采用TS09 PLUS型电子全站仪和电子水准仪，其主要技术指标为中误差0.3mm，满足本项目的要求。

表5.3 仪器使用表
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5.7监测方法
凤凰隧道监控量测项目采用的是高程传递和后方交会的测量方法，后方交会用于计算地表边坡位移、加密控制点及布设临时转点。

高程传递：利用已知点的高程求算出待定点高程。

后方交会：根据两个或两个以上的控制点得出待定点坐标。

5.7.1 洞内外观察
1)凤凰隧道每次开挖后进行开挖掌子面观察，观察地表边坡和导向墙是否出现裂缝，是否出现涌水、掉沙、落石现象，若裂缝出现错台现象，立即通知施工方处理，需要量测上、中、下台阶及隧道进尺情况，观察后应及时做好记录，并且填写施工阶段围岩级别判定卡[9]。

2)凤凰隧道洞外观察重点应在洞口段，因为凤凰隧道边坡较为陡峭，土体是粘土，围岩破碎，隧道进口上方有村庄，重点巡视边坡是否有裂缝、边坡沉陷、地表渗水等情况，而且需要定期对村庄进行巡视，判断隧道施工是否对村庄安全有影响。

3)在巡视检查过程中，若发现凤凰隧道周边环境及施工便道出现问题，初期支护发生异常现象，需编制预警报告，通知施工单位采取应急措施，并派监测人员24小时进行不间断监测，直至情况稳定为止。

5.7.2 拱顶下沉及水平相对周边收敛量测
1)凤凰隧道掌子面开挖后应在12h内布设监测点并取得周边收敛、拱顶沉降量测初始读数，最迟不得超过24h。

2)因为拱顶下沉和水平相对周边收敛在同一个平面内，所以量测频率相同，凤凰隧道水文地质较为复杂，若出现沉降量大或裂缝存在偏压现象时，进行加密量测[10]。

3)凤凰隧道土体较为破碎，地表粘土较为松散，测点应布设在稳定可靠的地方，做好标记，易于识别并注意保护。

拱顶下沉和地表沉降量测工作基点应与水准基点相互联系，便于检测工作基点的准确性。

4)量测仪器的选择应符合凤凰隧道工程精度要求，因为凤凰隧道距项目部较远，
13
全站仪要求电量耐用，全站仪在使用前必须经过相关单位严格鉴定。

5.7.3地表下沉量测
1)地表沉降监测的监测点应在隧道中心线上及两侧，步距为2～5m，每个断面根据实际情况而定，但不能少于3个，若地表呈台阶状，测点应布设在台阶边缘。

2)地表下沉量测应在凤凰隧道掌子面施工之前采初始值，直到永久支护结构完成，下沉基本停止时停止量测。

5.8数据处理方法
外业观测完成后，采用TS09 PLUS仪器自带的平差软件进行平差，软件进行数据处理得到各个时态的曲线图和数据成果表，监测得到各测点的高程Hn，设沉降监测点首次测量高程为Ho，则其沉降量Δh可通过公示5—1求得。

Δh=（Hn-Ho）（5—1）
5.9 洞内外巡视内容
巡视检查在隧道监控中有着很大的作用，直接体现出隧道及周边环境存在的风险隐患。

图5.4 巡视内容
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5.10 资料整理与编制
完成监控量测后需把监测数据上传平台，然后统计出单次变化最大值和累计最大值，且需要编制日报，每周周报，每月月报，日报存档，周报和月报一式三份，一份存档，其余分别报送承建单位和指挥部。

日报、周报、月报中最重要的是监测成果图表汇总，其中表分别为地表沉降监控数据表、拱顶沉降监控数据表、周边收敛监控数据表[11]，如下表5.5所示。

图则是每个监测点监测累计值的实时曲线变化图，和监测成果表分别对应。

若出现异常情况，需要编写监控预警信息，如下表5.6所示。

表5.5 沉降监测数据表
表5.6监控预警信息表
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第六章监测点布置图
6.1监测点边坡布置平面图
凤凰隧道监测点点号根据路线里程布设，由小里程往大里程方向掘进，监测点布置平面图如图6.1所示。

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图6.1 凤凰隧道洞门、边坡水平位移监测点平面布置图6.2 监测点拱顶、地表布置平面图
凤凰隧道左幅拱顶沉降、地表沉降监测点平面布置图如图6.2所示。

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图6.2 监测点拱顶、地表布置平面图
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参考文献
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