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隧 道

监控量测指导书

编制：

复核:

中铁五局集团贵广铁路三标项目部

一、施工监测目的
（1）通过监控量测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，把握施工过程中结构所处的状态，判断围岩稳定性。
（2）用现场实测的结果弥补理论分析过程中存在的不足，并把监测结果反馈设计、指导施工。
（3）通过监控量测进行隧道日常的施工管理，确保施工安全和施工质量。
（4）通过施工现场的监控量测，确定二次衬砌合理施作时间。
二、施工监测项目
隧道监控量测主要包括洞内外围岩及支护状态观察、拱顶下沉量测、浅埋隧道地表下沉量测、周边位移及收敛、锚杆抗拔力、针对Ⅳ、Ⅴ级围岩段观测锚杆轴力、围岩与支护结构的接触应力、支护结构的应力状态量测、隧道内分段涌水量和水压、涌水含砂量与含泥量观察、地表水水位观察等监测项目。
施工中的监控量测是施工安全的保障，在施工过程中按要求进行此项工作，并将结果做系统处理后及时反馈指导施工。监控量测工艺流程见下页“隧道监控量测工艺流程图”。

原施工设计
现场施工
监控量测
量测结果的微机信息处理系统
监测结果的综合评价
量测结果的综合处理及反分析
量测结果的形象化，具体化
监测设计
资料调研
报送设计，监理单位
结构安全稳定经济性判断
经验类比
理论分析
甲方/规范要求等
“围岩—结构”体系动态及现态及现状分析说明，提交修正设计，施工建议
反馈设计施工
是否改变设计，施工方法
新设计施工方法
是
调整设计参数，改变施工方法或辅助施工措施
否
A项量测的回归分析
隧道监控量测工艺流程图

三、监测量测内容、方法和仪器
(1)地质和支护状况信息的观察
观察记录工作面的工程地质与水文地质情况，作地质素描。观察开挖面附近初期支护状况，判断围岩、隧道的稳定性和初期支护的可靠性。由工区地质组进行，其它技术人员协助。
范围：工作面及初期支护后的地段进行观察。
监测仪器：地质罗盘仪等。
(2)隧道洞口段、浅埋和偏压段地表沉降监测
洞口浅埋段覆盖层薄，开挖后围岩难以自稳成拱，地表易沉陷，为了确保洞口浅埋段的施工安全，进行地表沉降监测。
在隧道每个量测断面各布置一个拱顶下沉测点和二条净空水平收敛量测测线。测点布置见下图。

测点布设示意图
浅埋地段隧道地表下沉量测，断面布置宜与洞内水平净空变化和拱顶下沉在同一横断面内。当地表有建筑物时，应在建筑物周围增设下沉测点。
布点原则为：在Ⅴ级围岩且埋深小于40m的地段沿隧道轴向每隔5～10m布设。同时在横向依据实际情况，选定主断面，沿主断面布设测点，以了解地表沉降的横向影响范围。横断面方向在隧道中心及两侧间距2～5m施设下沉测点，每断面施设7个测点。监测范围应在隧道开挖影响范围以外。
地表下沉量测应在开挖面前方隧道埋置深度与隧道开挖高度之和处开始，直到衬砌结构封闭，下沉基本停止时为止。
地表下沉量测频率应和拱顶下沉和水平净空变化的量测频率相同。

监测仪器为：精密水准仪，铟钢尺等。
(3)拱顶下沉及收敛量测
拱顶下沉及净空变位收敛量测, 根据围岩类别、隧道尺寸和埋深等，沿隧道纵向在拱顶和墙中布设测点，测点间距一般Ⅴ级围岩为10m，Ⅳ级围岩为20～30m，Ⅲ级围岩为50m。净空变位量测在开挖后尽早进行，初读数在开挖12小时内且在下一循环开挖前读取，采用无尺量测法。浅埋地段洞内外量测点布设在同一横断面内。
(4)仰拱底部的监测
Ⅴ级围岩开挖地段在底部设测点，每10m设一点与拱顶下沉量测点同断面布设、水准仪测量。
(5)锚杆抗拔力量测
锚杆拉拔是锚杆施工过程控制中质量检验的常规项目，可检验锚杆锚固效果和锚杆强度，每300根检查一组,每组做3根锚杆拉拔力检验；或根据实际情况及监理指令加设检验项目。
监测仪器：电测锚杆、锚杆抗拔器等。
(6)锚杆轴力量测
锚杆轴力主要是量测锚杆的在不同时期的受力状况。
方法：在软岩变形段及断层破碎带变形段各设置1～2组进行测试,每组设5根锚杆进行轴力测试。
监测仪器：电测锚杆、锚杆轴力计等。
(7)围岩压力及支护拱架应力量测
主要量测围岩与初期支护结构之间的相互作用力及初支结构拱架主力筋受力情况，以此评价支护结构的受力状况及合理性。
方法：在断层破碎带及其影响带（Ⅴ级围岩中进行）5～10m各设置断面，每断面上测点对称布置24个。同时初期支护的格栅主筋应力量测点与围岩与初期支护的接触应力点设置在同一断面上，对称布置，每断面布设15～20测点。
监测仪器：采用土压力盒、钢筋应力计及频率接收仪量测。
(8)隧道涌水量及涌水含泥量与含砂量观察内容
在隧道排水沟内每50～200米设置一个涌水量监测点，对隧道涌水量进行测试和评估，以此指导隧道结构防水堵排对策，从而达到隧道结构防水的“限量排放”的目的。同时为了保证隧道排水系统的畅通，不定期的对隧道初期支护段涌水进行取样分析测试其含泥量和含砂量，根据其水质状况采取必要的堵排措施，防止排水导致隧道排水系统的堵塞和淤积现象发生。
方法：涌水量采用三角形围堰法或浮标进行测试，而含泥量与含砂量则采用烘干后秤取重量法进行测试。
(9)地表水力联系观察项目
为确切了解隧道涌水排水对地表水系的影响，进一步弄清隧道排水与地表水的水力联系，为制定隧道堵排水方案提供依据，在隧道内发生大的涌水和突水时，则有必要对地表水系进行观察。主要设置的项目有相关区域内的井泉水位状况的观察。
四、量测频率与结束标准
1、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，地质情况基本无变化时，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，锚杆，钢架的支护状况。
2、量测频率
量测频率根据监测数据的变化情况而定，一般按“量测频率表”进行。
量测频率表
项目
量测仪器设备
量测时间间隔
1～15天
16～30天
1～3月
3月以上
围岩及支护状态观察
目测、数码相机、地质罗盘等
开挖面每次开挖后进行
已施工地段喷混凝土、锚杆、钢架1次/天
地表沉降
精密水准仪，铟钢尺
开挖面离量测面<2B时，2次/天
开挖面离量测面<5B，1次/2天
开挖面离量测面＞5B时，1次/周
拱顶下沉
水准仪，挂尺
2次/天
1次/2天
1～2次/周
2次/月
周边收敛
坑道收敛计
同上
围岩与支护间压力
压力盒，频率接收仪
1次/天
1次/2天
1～2次/周
2次/月
格栅主筋内力
钢筋应力计，频率接收仪
1次/天
1次/2天
1～2次/周
2次/月
结构混凝土裂缝观察
读数显微镜，钢尺
根据需要进行
锚杆轴力
锚杆轴力计
根据需要进行
其它

根据实际情况和要求进行

实际量测频率应从表2-1中根据变形速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率。

拱顶下沉量测与净空变化量测频率表
表2-1
变形速度mm/d
量测断面距离开挖工作面的距离
量测频率
≥5
0～1B
1～2次/天
1～5
1～2B
1次/天
0.5～1
1～2B
1次/2～3天
0.2～0.5
2～5B
1次/3天
<0.2
>5B
1次/7天

变形管理基准等级表
表2-2
管理等级
管理基准确
施工状态
Ⅲ
Uo＜Un/3
可正常施工
Ⅱ
（Un/3）≤Uo≤（2Un/3）
加强支护
Ⅰ
Uo＞2Un/3
采取特殊措施
注：Uo—实测值；Un—允许值
隧道周边允许位移值的制定
初支结构允许相对位移见表2-3。
初支结构允许相对位移表(%) 表2-3
埋深
围岩级别
<50m
50～300m
>300m
Ⅳ
0.15～0.50
0.40～1.20
0.80～2.00
Ⅴ
0.20～0.80
0.60～1.60
1.80～3.00
注：相对位移指实测位移值与两点间距离之比或拱顶下沉实测值与隧道宽度之比。

3、监测结束标准
根据收敛速度判别：
一般地段：收敛速度＞5mm/d时，围岩处于急剧变化状态，加强初期支护系统；收敛速度＜0.2mm/d时，围岩基本达到稳定。
特殊地质地段：加强初期支护强度和刚度，严格控制过大变形。
各量测项目持续到变形基本稳定后2周结束，断层破碎带地段位移长时间不能稳定时，延长量测时间并采取加强措施。
(3)监测数据的统计分析与信息反馈
工程监控量测作为施工组织的核心内容之一，置于动态管理体系之中，具体包括监测、数据的整理分析和信息反馈等几个主要方面。
A) 量测数据的整理、分析
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，净空水平收敛曲线进行回归分析。示意图如下：
洞内收敛及沉降数据回归分析表
工程部位：

XXXXXXXX隧道

沉降
收敛

日期
变形速率
累计值
变形速率
累计值

根据量测分析结果及《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》的规定，根据变形管理等级见表2指导施工。
观察及量测发现异常时，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：
①喷射混凝土表面无裂缝或仅有少量微裂缝。
②位移速度除在最初1～2天允许有加速外，应迅速减少。
位移很快达到稳定，且围岩状况比预计要好时，应适当减弱设计参数。
采用复合衬砌地段的监控量测，应在隧道周边变形速率有明显减缓趋势，初期支护表面裂缝不再继续发展，收敛速率7天至少的平均值小于0.15mm/天，累计位移值不超过极限位移值的80～90％等情况下，选定围岩和喷锚支护基本稳定的最佳时机施作二次衬砌，并根据监控量测信息反馈，及时修正衬砌参数，确报施工和运营安全及经济合理。
数据整理：把原始数据通过一定的方法，如大小顺序，用频率分布的形式把一组数据分布情况显示出来，进行数据的数字特征计算以及离群数据的取舍。
B)建立监测管理等级基准
建立监测变形管理等级标准，管理等级分三等，其等级划分及相应基准值见“变形管理等级标准表”。通过对监测结果的比较和分析来判定支护结构的稳定性和安全性，并指导施工。
变形管理等级标准表
管理等级
管 理 位 移
施工状态
Ⅰ
U0＜Un／3
正常施工
Ⅱ
Un／3≤U0≤2Un／3
加强支护
Ⅲ
U0＞2Un／3
采取特殊措施
注：U0 为实测变形值，Un允许变形值见“结构允许相对位移表”。Un的确定：Un的确定考虑围岩类别、隧道埋置深度等因素并结合现场条件选择。
结构允许相对位移表（%）
埋深
围岩级别
<50m
50～300m
300m～500m
拱脚水平相对静空变化值
Ⅴ
0.29～0.72
0.58～2.88
2.59～4.32
Ⅳ
0.14～0.43
0.29～1.15
1.00～1.73
Ⅲ
0.04～0.14
0.12～0.58
0.43～0.86
Ⅱ

0.01～0.04
0.01～0.12
拱脚水平相对静空变化值
Ⅴ
0.12～0.23
0.20～1.58
1.15～2.02
Ⅳ
0.09～0.14
0.06～0.12
0.43～1.15
Ⅲ
0.04～0.09
0.06～0.22
0.17～0.43
Ⅱ

0.04～0.09
0.07～0.17
注：硬岩取下限，软岩取上限。拱脚水平相对净空变化指两侧点间净空水平变化值与其距离之比；拱顶相对下沉指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比。墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化值乘以1.2～1.3后采用。
C)建立快速信息反馈渠道
为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，建立快速信息反馈平台。监控量测设置洞内和地表两个监测小组，每个小组的监测数据均由计算机管理，并与项目分部总工计算机通过局域网进行内部快速传递，从而作到每日监测结果的及时上报。如有变形超过管理标准，则由项目分部总工分部根据相关要求制定对策，通过调度命令直接传达到工区执行，并同时通过电话及其它方式通知监理及设计单位。周报、月报则通过书面形式上报项目分部总工，各项目分部按期向局项目部工程部汇总，由局项目部工程部向施工监理、设计单位和业主单位提交监测报告，并附上相对应的测点位移或应力时态曲线图，和对施工情况进行评价并提出施工建议。
D)监测信息反馈程序
监控量测与信息反馈程序见下页“监控量测与信息反馈程序图”。

施工设计
监控量测
现场施工
监测设计
资料调研
量测结果的计算机信息分析处理
必测项目的回归分析
监测结果的综合评价
量测结果的形象化、具体化
报送设计和监理单位
结构安全性、经济性判断
经济类比
理论分析
设计、规范要求
选测项目的动态分析
量测结果的综合处理及反馈分析
“围岩—结构”体系动态及现状分析说明、提交修正设计意见、建议
反馈设计施工
是否改变设计、施工方法
新设计方案
调整设计参数、改变施工方法或辅助施工措施
监控量测与信息反馈程序图

E)信息反馈设计的主要内容
施工方法变更的建议；施工工序的更改；预留变形量的修改或确认；设计参数的修改或确认；辅助施工措施的选择与变更；周边环境的影响评估及辅助施工措施建议。

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