隧道地质超前预报与施工监控量测施工方案secret.doc

**高速项目
隧道地质超前预报与施工监控量测
**隧道
实
施
方
案
**大学建筑设计研究院
二○XX年十月
目 录
第一章 工程概况.……………………………………..……………..4
第二章 地质超前预报与量测的依据……………………………….7
第三章 地质超前预报与量测的目的 …………………………….8
第四章 地质超前预报与监控量测方法…………………………….10
第五章 测点布置原则、各隧道量测测点及断面布置 ………….33
第六章 信息反馈与预测预报 …………………………………….37
第七章 质量保证方案及措施 …………………………………….39
第八章 量测过程中的应急处理措施……………………………….42
第九章 人员与组织机构…………………………………………….44

第一章 工程概况
1.1 概 述
XX省XX至XX高速公路（以下简称XX高速公路）是国家规划的重点干线公路“XX至XX”的重要组成部分。XX高速公路是东部沿海地区通往中部地区重要的省际通道，同时也是一条重要的国防交通干线与快速入闽通道。
本项目路线位于戴云山以西，穿越的地貌单元较复杂，地貌上属闽西中低山－重丘－丘陵地貌，地形起伏大，山体较多陡峻。其中中低山地貌，海拔标高一般在500～1300米，相对高差150～420米，山间河谷深切，“V”型谷发育，水流湍急；丘陵地貌区一般丘顶浑圆，相对高差50～250米，河谷低平，河曲发育。山间盆地地形较为平缓，多为村镇或垦为农田。
本隧道位于XX高速***合同段。隧道按规定的远期交通量设计，采用双孔四车道单向交通。
左洞：ZK48+543～ZK48+766，全长223m（明洞明挖施工，暗洞按新奥法施工）。
右洞：YK48+534～YK48+817，全长283m（明洞明挖施工，暗洞按新奥法施工）。
1.2 自然地理环境条件
1. 地形地貌
本隧道场址区属高丘陵地貌，山体海拔约350-500m，相对高差约150m，洞身最高点海拔496.7m，地形起伏大。进洞口自然山坡坡度约20-25°，自然山坡稳定，出洞口自然山坡坡度约15-20°，自然山坡稳定。洞身处沟堑较不发育，沿线地表植被发育，主要为林地。
2.工程地质层组及特征
隧道场区表层为第四系坡残积层，其下伏基岩为燕山期花岗岩及其风化层。根据钻探揭露及地面调查，隧道区内地层自上而下为：
坡积粉质粘土：灰黄色，可塑，稍湿。成份以粘粉粒为主，粘性较大，手搓有少许砂感。
残积砂质粘性土：灰黄色，可塑，稍湿，成份以粘粉粒为主，含石英颗粒，残余结果模糊，岩芯遇水易软化。
全风化花岗岩：灰黄、黄褐色，岩芯呈砂土状，手捏即散，组织结构完全破坏，矿物成份已风化成土状，岩芯遇水易软化、崩解。属极软岩，岩体完整程度为极破碎。

砂土状强风化花岗岩：灰黄、黄褐色，岩芯呈砂土状，手捏即散，组织结构基本破坏，矿物成份已风化成土状，岩芯遇水易软化、崩解。属软岩，岩体完整程度为极破碎。
碎块状强风化花岗岩：灰黄、黄褐色，岩芯呈3-8cm碎块状，矿物成份风化剧烈，块体已通体风化，节理裂隙发育，锤击易碎。属较软岩，岩体完整程度为极破碎。
弱风化花岗岩：肉红色，岩芯中短柱状为主，局部呈碎块状，岩质较新鲜，主要矿物成分为石英、长石及少量的暗色矿物等，粗粒花岗结构，块状构造，节理裂隙较发育，倾角以50-75度为主。属较坚硬岩，岩体完整程度为较破碎。
3．水文地质条件
本隧道区地表水不发育。洞口以孔隙裂隙水为主，赋存于风化层的孔隙与基岩裂隙中，其富水性及导水性弱。构造带导水性强。地下水主要接受大气降水及地下水侧向补给，向下游地下水或以泉的形式排泄。据本次勘察钻孔简易抽水试验资料分析，预计隧道双洞总涌水量约91.52m3/d。
根据本次勘察取水样分析，地下水对混凝土不具腐蚀性。
4．地质构造及不良地质作用
根据本次钻探资料，隧道区发现有一小断裂构造通过，构造带中为强风化层充填。隧道区未发现有明显滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象的迹象。
据《中国地震动参数区划图(GB18306-2001)》XX省区划一览表及《XX至XX高速公路线路工程地震安全性评价报告》，本场址区地震基本烈度为Ⅵ度区，地震动峰值加速度为0.05g。中硬场地地震动反应谱特征周期0.35s，近期未发生过较大地震，为地震相对稳定区。

第二章 方案编制依据
根据**高速公路隧道施工监控量测合同中的有关内容，为掌握隧道在施工期间围岩发生的变形，确保隧道施工安全，结合J2,J3标段内隧道所穿越地层的工程地质条件，针对该公路隧道的结构特点，制订现场监控量测实施方案，以利于本项目工作的实施，为隧道的安全施工提供科学依据。本监控量测实施方案的制订主要依据以下文件与标准：
（1） **高速公路隧道的相关设计文件
（2） 《XX高速公路**合同段施工图设计阶段工程地质勘察报告》
（3）XX省高速公路标准化施工指南
（4）中华人民共与国交通部《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）
（5）中华人民共与国交通部《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）
（6） 中华人民共与国国家标准《锚杆喷射混凝土支护技术标准》(GB50086-2001)
（7）中华人民共与国交通部《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）
（8）中华人民共与国交通部《公路隧道》人民交通出版社，1998

第三章 地质超前预报与量测的目的
隧道施工监控量测、现场地质调查及地质超前预报是在隧道开挖过程中进行，通过现场勘察及使用各种量测仪器与传感器对围岩与支护结构的工作状态进行测量，掌握隧道围岩与支护结构的工作状况与安全信息，及时预见事故与险情，并为调整与修改支护设计参数提供重要依据，特别是在采用新奥法修建的复合式衬砌的隧道支护体系当中，可以根据围岩及初期支护结构的力学与变形信息来确定二次衬砌的施作时间。
通过对J2,J3合同段内的隧道在施工过程中围岩与支护结构变形与力学特性的现场监控量测以及围岩前方的超前地质预报，主要达到如下的目的与任务：
1、监控量测的目的
本项目隧道按锚喷构筑原理，鉴于隧道地质构造及地层岩性复杂，为了保证隧道施工的安全与顺利进行，掌握围岩与支护的动态信息；使隧道结构既安全，满足其使用要求，又经济合理；在不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求的停车、通道交叉地段或业及监理认为有必要监控的地段设置监控量测断面，进行全面、系统的监控量测。
（1）掌握围岩动态与支护结构的工作动态，利用量测结果修改设计，指导施工；
（2）预见事故与险情，以便及时采取措施，防范于未然；
（3）积累资料，为以后的工程设计、施工提供经验；
（4）为隧道施工提供可靠的信息；
（5）量测数据经分析处理与必要的计算与判断后，进行预测与反馈，以保证施工安全与隧道稳定。
2、监控量测的任务
（1）制定可靠的监控量测方案，为隧道的安全与优化施工及地下水的自然状态的保护提供技术支撑；
（2）指导并校核施工单位的日常量测与掌子面观测；
（3）负责对典型断面的量测断面的测点埋设、量测，对开挖后的围岩状态做出评价，对量测数据及时分析整理并及时向业主、监理单位通报；
（4）对支护结构型式，支护参数与二次衬砌支护时间提出建议，并书面通知监理及业主；
（5）参与由业主、设计、监理及施工单位参加的支护结构型式及参数、围岩类别变更及其它一些变更讨论会议；

（6）对出现的异常情况迅速向有关部门（业主监理土建施工承包人）发出警报并及时提出处理方案，对支护结构的合理性及安全性作出评价；
（7）对本隧道水压力对支护衬砌受力影响进行监测与评价；
（8）每周与每月提交监控量测报告。每季度在原计划基础上向业主与监理提交修正下季度工作安排，工作完后向业主提交系统的、完整的监控报告及其原始资料，报告的电子文本；
（9）根据施工需要向业主提出召开监控工作会议的建议。

第四章 地质超前预报与监控量测方法
4.1 地质超前预报的内容与工作方法
隧道地质超前预报主要是在隧道施工过程中，根据岩土工程勘察及设计资料与已经揭露的地质情况，采用仪器设备与地质数学方法，对隧道围岩级别变化、不良地质做出预测，根据预测的结果优化方案并指导施工，有效地控制灾害。
根据工程所处的地质环境，本次隧道施工地质超前预报的内容包括：
（1）预报掌子面前方的围岩级别与设计是否吻合，并判断其稳定性，随时提供修改设计、调整支护类型、确定二次衬砌时间的建议等；
（2）预报前方可能出现塌方、滑动的部位、形式、规模及发展趋势；
（3）预报围岩裂隙发育状态，可能出现突然涌水的地点、涌水量的大小及对施工的影响；
（4）对隧道将要穿过不稳定岩层或较大的断层破碎带做出预报，以便提早改变施工方法，做好应急预案；
（5）浅埋隧道地表出现下沉或裂缝时，预报对隧道稳定与施工的影响程度；
根据XX高速公路提供的《XX高速公路隧道地质超前预报与施工监控招标文件》，主要采用如下二种方法进行预报：声波探测法；地质雷达探测法。
（2）声波探测
声波探测是弹性波测试方法中的一种，其理论基础建立在固体介质中弹性波的传播理论上。采用的频率一般为1k～15kHz与50k～1000kHz两个主要频段。声波仪主要由发射系统、接受系统与记录显示系统组成。
该方法是以人工激振的方法向介质（岩石、岩体等）发射声波，在一定的距离上接受介质物理特性调制的声波，通过观测与分析声波在不同介质中的传播速度、振幅、频率等声学参数，确定隧洞前方的岩体结构特征。
声波对裂隙反应很敏感，遇到裂隙即发生介面效应（反射、折射与绕射）；耗损波能，波形复杂，波速减缓，此外波速的大小还与岩体强度有关。
声波测试方法有多种，主要有岩面测试与孔内测试两种，其中孔内测试又分为单孔与双孔测试两种。
A．岩面测试是在已开挖地段进行的，由于隧道开挖放炮形成许多张裂隙，所测波速表面岩石比实际岩体的波速略低。
B．孔内测试分为单孔与双孔测试两种：单孔测试是把发射源与接收器放在同一孔
内，但只能测到钻孔周围一倍波长左右范围内的地质情况。双孔测试是把发射源与接收器放在不同的钻孔内，测试两孔之间的岩体波速。
C．孔内测试按耦合方式又分为干孔与湿孔两种，湿孔测试是向钻孔内灌水耦合，但由于水充填了裂隙影响测试结果，往往使测试波速偏高，岩石越破碎，偏差越大。干孔测试是在发射器与接收器的外面套上环形胶囊，然后再向胶囊内注水，使接收器、发生器与孔壁耦合，其测试结果比较真实。
（3）地质雷达探测预报
地质雷达是利用超高频窄脉冲电磁波探测介质分布的一种地球物理勘探仪器，其工作原理是发射天线向隧道掌子面前方发射电磁波信号(频率106～109Hz)，在电磁波向掌子面前方传播的过程中，当遇到电性差异的目标体(如空洞、裂隙、岩溶、富含水等)时，电磁波便发生反射，由接收天线接收反射波。实际上，电磁波在介质界面产生反射就是因为两侧介质的介电常数不同，差异越大反射信号越强烈，反之反射信号越差。在对地质雷达数据进行处理与分析的基础上，根据雷达波形、电磁场强度、振幅与双程走时等参数便可推断掌子面前方的地质构造。目标体到掌子面的距离为：
(4-1)
式中： 为目标体到掌子面的距离，单位为m；
为电磁波在介质中的传播速度，单位为m/ns；
为记录的反射电磁波双程走时，单位为ns；
为发射天线与接收天线之间的距离，单位为m。
拟采用美国生产的SIR-20 型地质雷达（如图4-1所示）或其它型号探测效果较好的地质雷达。开展地质雷达探测以前，必须依据以下条款检查探测适应性：

图4-1 SIR-20 型地质雷达主机(a)与100MHz(b)天线
(a) 主机
(b) 100MHz天线

1）探测对象与周围介质之间应存在明显电性差异且电性稳定；
2）探测对象与探测距离相比应具有一定规模，探测距离不宜过大（40m以内）；
3）探测目的体在探测天线偶极子轴方向上的厚度应大于所用电磁波在围岩中有效波长的1/4；
4）掌子面不能被极高电导屏蔽层如金属板等覆盖；
5）探测工作区内不能有大范围的金属构件或无线电发射频渊等较强的人工电磁干扰；
测网布置应符合下列规定：
1）应根据设计、监理等相关单位的技术文件或合同规定布置测线，应使检测成果具有代表性，并能真实地探测区域的工程地质情况；
2）测网布置应根据任务要求，探测对象的大小与探测距离等因素综合考虑。
仪器参数选取应符合下列规定：
1）通过现场试验确定天线与仪器参数，应得出试验结论。
2）记录时窗的选择由最大探测距离、上覆地层的平均电磁波波速以及雷达反射信号的质量来确定，要保证所有可用信号全部被采集。
3）采样间隔宜根据天线中心频率而定；
现场工作应符合下列规定
1）应根据工程图的要求，绘制测线分布的截面图；
2）应详细查验测区内及附近电磁干扰情况与干扰源位置、特性；
3）现场测量时，应清除天线与天线电缆附近的金属物；

4）检查工作应均匀分布在不同测线段，重点选择在主要异常地段或质量可疑地段。检查工作量不得少于总工作量的5％～20％。
建议本项目以地质雷达法为主要预报方法，声波法为次要预报方法进行经常观察判断有关地质情况。
4.2 隧道施工监控量测方法
4.2.1 监控量测工作流程
工作流程应在现场监测工作完成后，及时对量测数据进行处理、计算与分析，具体工作流程见图4-2所示。
图4-2 工作流程图
4.2.2 监控量测的内容
根据《XX高速公路隧道地质超前预报与施工监控招标文件》，本次监控量测内容总共分为9项，具体内容如表4-2所示。
表4-2 隧道主要监控量测项目表
编号
项目名称
仪器设备
要 求 及 目 的
量测
类别
1
洞内围岩观察及预报
地质罗盘
数码相机
岩性、岩层产状、结构面、溶洞、断层描述，支护结构裂缝观察。

必
测

2
洞内位移监测
收敛计
根据位移、收敛状况、断面变形状态等判断：
① 周边围岩体的稳定性；
② 初期支护的设计与施工方法是否妥善；
③ 二次衬砌的浇注时间等。
3
拱顶下沉
监 测
高精度全站仪或水准仪
监视隧道拱顶下沉，了解断面的变形状态，判断隧道拱顶的稳定性。
4
浅埋隧道地表下沉监测
高精度全站仪或水准仪
从地表设点观测，根据下沉位移量判定开挖对地表下沉的影响，以确定隧道支护结构。根据边坡变形量判定开挖对边坡变形的影响，以确定边坡加固、隧道支护结构。
选测
5
围岩内部位移监测
洞内钻孔安设多点杆式位移计
通过测定围岩内部不同位置的位移，建立其深度的关系曲线，判断：①开挖后围岩的松动区、强度下降区与弹性区范围；②锚杆长度的适宜性；③对相邻隧道施工影响。
6
锚杆轴力
监 测
钢筋应力计、频 率 计
根据锚杆所承受的拉力，判断锚杆布置是否合理。了解围岩内部应力的分布情况。
7
喷砼应力
监 测
应力计、频率计
了解初期支护对围岩的支护效果；了解初期支护的实际承载情况及分担围岩压力情况；
8
围岩压力
监 测
压力盒
频率计
判断复合式衬砌中围岩荷载大小，判断初期支护与二次衬砌各自分担围岩压力情况。
9
钢拱架应力监 测
钢筋应力计、频 率 计
量测钢拱架应力，推断作用在钢拱架上的压力大小。判断钢拱架尺寸、间距及设置钢拱架的必要性。
1.洞内围岩观察
（1） 观测内容
1) 对开挖后没有支护的围岩：
a. 岩质各类与分布状态，近界面位置的状态；
b. 岩性特征：岩石的颜色、成分、结构、构造；
c. 地层时代归属及产状；
d. 节理性质、组数、间距、规模、节理裂隙的发育程度与方向性，断面状态特征，充填物的类型与产状等；
e. 断层的性质，产状，破碎带宽度、特征；
f. 石煤层情况；

g. 溶洞的情况；
h. 地下水类型，涌水量大小，涌水压力、水的化学成分，湿度等；
i. 开挖工作面的稳定状态，顶板有无剥落现象。
2) 开挖后已支护段：
a. 初期支护完成后对喷层表面的观测及裂缝状况的描述与记录；
b. 有无锚杆被拉脱或垫板陷入围岩内部的现象；
c. 喷混凝土是否产生裂隙或剥离，要特别注意混凝土是否发生剪切破坏；
d. 钢拱架有无被压曲现象；
e. 是否有底鼓现象。
（2） 量测目的
a. 预测开挖面前方的地质条件及围岩级别；
b. 为判断围岩、隧道的稳定性提供地质依据；
c. 根据喷层表面状态及锚杆的工作状态，分析支护结构的可靠程度。
（3） 量测方法
根据不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求的停车、通道交叉地段或业主及监理认为有必要监控的地段，设置监控量测断面，利用地质素描、照相或摄像技术将观测到的有关情况与现象进行详细记录，观测中，如发现异常现象，要详细记录发现的时间、距开挖工作面的距离以及附近测点的各项量测数据。
（4）测试仪器
地质罗盘、地质锤、钢卷尺、放大镜、秒表、手电、照相机或摄像机。
（5）量测频率
目测应在隧道开挖工作面爆破后及初期支护后立即进行，每个监测断面应绘制隧道开挖工作面及两张素描剖面图。
2.周边位移监测
（1）量测内容
量测隧道内壁两点连线方向的相对位移。
（2）量测目的
a.周边位移是隧道围岩应力状态变化的最直观反映，测量周边位移可为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息；

b.根据变位速度判断隧道围岩的稳定程度，为二次衬砌提供合理的支护时机；
c.判断初期支护设计与施工方法的合理性，用以指导设计与施工；
（3）量测方法
根据不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求的停车、通道交叉地段或业主及监理认为有必要监控的地段，设置监控量测断面，每个断面分别在侧墙与拱顶设置测点，利用收敛计，采用一根在重锤作用下被拉紧的普通钢尺作为传递位移的媒介，通过百分表测读隧道周边某两点相对位置的变化。
测点应距开挖面2m的范围内尽快安设，并应保证爆破后24h内或下一次爆破前测读初次读数。
（4）监测仪器：钢尺收敛计,如图4-3所示
图4-3 钢尺收敛计
（5）测点布置
通过在开挖后坑道内壁面设置锚固点，采用收敛计测定坑道围岩壁面发生的收敛位移，围岩收敛量测的布置如图4－4所示，每个量测断面设置5个锚固点，即图中的点A、B、C、D与E点。通过测定测线AE、BD、CE的位移变化，可以确定出其发生的收敛位移与大变形。
图4-4 围岩收敛位移量测图
（6）量测频度
根据位移速度与距工作面距离选取，见表4-3所示。
表4-3 隧道收敛位移与拱项下沉量测频度表
位移速度(mm/d)
距工作面距离
频度
备注
>5
(1~2)D
1~4次/1天
1. D为隧道宽度
2.当位移速度>5mm/d时，应视为出现险情，及时发出警报。
1~5
(2~5)D
1次/2天
0.2~1
5D
1次/1周
<0.2

不监测
注：（1）从不同的测设得到的位移速度不同，量测频率应按速度高的取值；
（2）若根据位移速度与据工作面距离两项指标分别选取的频率不同，则从中取高值；
（3）后期量测时，间隔时间可加大到几个月或半年量测一次。
3.拱顶下沉监测
（1）量测内容
拱顶下沉量量测，是对隧道拱顶的实际位移值进行量测，是相对于不动点的绝对位移。
（2）量测目的
a. 通过拱顶位移量测，了解断面的变化状态，判断隧道拱顶的稳定性；
b.根据变位速度判断隧道围岩的稳定程度，为二次衬砌提供合理的支护时机；

c.判断初期支护设计与施工方法的合理性，用以指导设计与施工；
（3）埋设及量测方法
根据不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求的停车、通道交叉地段或业主及监理认为有必要监控的地段，设置监控量测断面，在拱顶中心用凿岩机钻成孔，然后将带膨胀管的收敛预埋件敲入，旋紧收敛钩，将钢尺或收敛计挂在收敛构上，读钢尺数，再读出基准点上的标尺数，用全站仪或精密水准仪进行测量。
测点应距开挖面2m的范围内尽快安设，并应保证爆破后24h内或下一次爆破前测读初次读数。
（4）监测仪器：精密水准仪、钢尺、标尺等仪器。
（5）测点布置
拱顶下沉测点如图4－4中的C点所示。
（6）监测频率
见表4-3所示。
4．浅埋地表下沉监测
（1）量测内容
量测浅埋隧道洞口开挖成形后，地表岩土下沉量。
（2）量测目的
a. 通过地表下沉监测，了解地面的变化状态，判断隧道拱顶的稳定性；
b. 根据下沉速度判断隧道围岩的稳定程度；
d. 为设计优化运气参数提供可靠的数据，保证施工的安全。
（3）埋设及量测方法
基点布设：埋设在隧道开挖纵、横向4倍洞径外的区域，埋设2个基点，以便互相校核，参照标准水准点埋设，所有基点应与附近水准点联测取得原始高程。
测点布设：在测点位置挖长、宽、深均为200mm的坑，然后放入地表测点预埋件（自制），测点四周用砼填实，在预埋件顶端安装全站仪反射贴片，待砼固结后即可量测。地表下沉量测每一个断面布置5个点，断面的间距5~10m。
量测：用高精度全站仪进行观测。要求a）观测应在仪器检验合格后方可进行，且避免在测站与标尺有振动时进行；b）尽量选择在每一天同一时间内进行观测；c）在气候变化较大时，需对气压与气温进行校正。观测坚持四固定原则，即：施测人员固定，测站位置固定，测量延续时间固定，施测顺序固定，且应每隔30天用精密水准测量的方法进行基点与水准点的联测，其误差不得超过±0.5mm（n为测站数）。
数据简要分析：可绘制时间－位移与距离－位移图，曲线正常则说明位移随施工的进行渐趋稳定。如果出现反常，出现反弯点，说明地表下沉出现点骤增加现象，表明围岩与支护已呈不稳状况，应立即采取措施。
（4）监测仪器： GP3130R3全站仪、水准仪、钢尺与标杆等仪器。
（5）测点布置
埋设在隧道开挖纵、横向4倍洞径外的区域，埋设2个基点，以便互相校核，参照标准水准点埋设，所有基点应与附近水准点联测取得原始高程，见图4-5所示。
测点

图4-5 浅埋地表下沉量测图
（6）监测频率
对于小净距隧道
洞口、偏压、浅埋段每10～20m布设一个断面。每断面布设至少5个点
先行洞与后行洞开挖面距量测断面前后＜2B时，1～2次/天
先行洞与后行洞开挖面距量测断面前后＜5B时，1次/2天
先行洞与后行洞开挖面距量测断面前后＞5B时，1次/周；
B为隧道毛洞开挖宽度。
对于分离式隧道
每5～50m一个断面，每个断面至少5个测点，每隧道至少2个断面。中线每5～20m一个测点
开挖面距量测断面前后＜2B时，1～2次/天。开挖面距量测断面前后＜5B时，1次/2天。开挖面距量测断面前后＞5B时，1次/1周。
5．围岩内部位移监测
（1）量测内容
从隧道内或在浅埋隧道地表围岩内钻孔，在孔内安设测试元件，量测沿钻孔不同深
度岩层的位移值。
（2）量测目的
a.确定围岩随深度变化曲线；
b. 找出围岩的移动范围，深入研究支架与围岩相互作用的关系；
c.判断开挖后围岩的松动区、强度下降区以及弹性区的范围；
d.判断锚杆长度是否适宜，以便确定合理的锚杆长度；
e.判断相邻隧道施工对既有隧道围岩稳定性的影响。
（3）埋设及量测方法
1)测点安装
(a) 在预定量测部位，用特制直径140mm钻头，钻一深40cm的钻孔，然后再在此钻孔内钻一同心的直径为48mm的小孔，孔深由试验要求确定，钻孔要求平直，并用水冲洗干净。
(b) 矫直钢丝，并截成预定长度，将钢丝连接在钻孔锚头上。
(c) 把锚头末端插入安装杆，然后将锚头推进到预定深度，在操作时要注意定向，避免安装杆旋转，千万不能将安装杆后退，以免安装杆与锚头脱落。
(d) 紧固锚头，若用楔形弹簧式锚头，则用30～50公斤力拉钢丝，如果锚头不滑动，即可认为锚头已经锁紧；若用压缩木锚头，则等待压缩木吸水膨胀后，亦用30～50公斤力拉钢丝，若拉不动，则可认为锚头已经紧固。
(e) 重复以上2、3、4操作步骤，安装剩余锚头，每根钢丝必须穿过楔形弹簧式锚头上的环或压缩木锚头中间的铁管，要注意避免钢丝互相缠绕。
(f) 把与各锚头连接的钢丝分别穿过测筒上的各个导杆，并把测筒的上筒用固定螺丝、木楔及水泥砂浆固定在孔内，然后拉紧钢丝，并用螺母夹紧在各个导杆上，这时要注意调整导杆距离，使之有15mm的伸长量。
(g) 把下筒与上筒相接，并用木楔塞紧，若是电测下筒，还需仔细安装，调整电感式位移传感器的量程，并引出电缆，盖上盖板。当试验点离开挖面很近时，必须采取防护措施，以防止爆破飞石损坏电缆及测筒。
(h) 开始初读数（如果用百分表测读，应每次打开盖板）。为保证读数的稳定性，第一次读数的建立应不小于24小时。
(i)开始阶段，每天应至少进行一次测读，随着开挖面的远离，测读间隔时间可以酌情延长。

2)量测与计算
将钻孔伸缩计测筒上的电感式位移传感器与数字位移计连接，并打开位移计电源开关，即可进行读数。然后根据实际位移与读数的标定数字回归方程，即可算出钻孔伸缩计四个测点的实际位移。
（4）仪器设备
采用多点位移计，多点位移计如图4-6所示，使用3～4点钻孔伸长计进行量测。它由四个钻孔锚头、四根量测钢丝、一个测筒、四个电感式传感器与它的量测仪器－数字位移计组成。
图4-6 GBW-901型多点位移计
（5）测点布置
根据不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求的停车、通道交叉地段或业主及监理认为有必要监控的地段，设置监控量测断面，每个断面在侧壁与拱顶设置共5个测孔（根据实际情况，每个测孔内布设3~5个测点），测孔布置如图4-7所示，测点布置见图4－8所示。
图4-7 多点位移计量测布置图
图4-8 洞内多点位移计沿深度方向分布
（6）监测频率
与隧道周边位移量测相同。
6．锚杆轴力监测
（1）量测内容
量测锚杆轴力的大小
（2）量测目的
a. 了解锚杆受力状态及锚向力的大小，为确定合理的锚杆参数提供依据；
b. 判断围岩变形的发展趋势，大致判断围岩内强度下降区的界限；
c. 评价锚杆的保护效果；
d. 掌握岩体内应力重分布的过程。

（3）埋设及量测方法
测点安装：安装前，在锚杆待测部位并联钢弦式钢筋计，然后将锚杆按设计进行安装与注浆，记下钢筋计型号，并将钢筋计编号，用透明胶布将写在纸上的编号紧密粘贴在导线上。注意将导线集结成束保护好，避免在洞内被施工所破坏。
量测：采用频率计采集钢筋计频率，根据钢筋计的频率－轴力标定曲线，将量测数据直接换算成相应的锚杆轴力。
（4）量测仪器
振弦式钢筋测力计，如图4-9所示。
图4-9 GJJ-10A振弦式钢筋测力计
（5）测点布置
根据不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求的停车、通道交叉地段或业主及监理认为有必要监控的地段，设置监控量测断面，每个断面与拱顶与侧壁设置5个测孔（根据实际情况，每个测孔内布设3~5个测点）。
将带有丝扣的钢筋计旋紧而成锚杆测力计，每根锚杆连接3～5个钢筋计，每个量测断面布置5根测试锚杆。通过测试锚杆的应力来确定锚杆的受力状态，以判断锚杆设计的合理性。锚杆轴力量测断面布置如图4-10所示，锚杆沿深度方向的分布见图4-11所示，各孔内的传感器数据采用频率计进行采集。为分析数据准确性，钢拱架内力量测点设在同一位置。
钢筋计

图4-10 锚杆轴力横断面量测布置图
图4-11 锚杆轴力测试沿深度方向分布
（6）量测频率
锚杆轴力量测频率见表4-4所示。
表4-4 锚杆轴力量测频率表
开 挖（天）
频 度
开 挖（天）
频 度
1~15
2~4次/天
30~90
1次/周
16~30
1次/天
>90
1次/周
7．喷砼应力监测
1)量测内容
量测围岩与初期支护之间的压力。
2) 量测目的
a. 了解初期支护对围岩的支护效果；
b. 了解初期支护的实际承载情况及分担围岩压力情况；
c. 检查隧道偏压，保证施工安全，优化支护参数。
3)量测方法

根据不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求的停车、通道交叉地段或业主及监理认为有必要监控的地段，设置监控量测断面，每个监控断面沿隧道周边在围岩与初期支护之间埋设土压力盒或应力计进行量测。
4)测量仪器
土压力盒或应力计、频率读数仪。
5)测点布置
每个断面布置5个测点，见图4-12所示。
图4-12 喷层接触压力量测点布置图
6) 量测频度
与锚杆轴力量测频度相同。
8．围岩压力监测
(1) 量测内容
量测围岩与初期支护之间的压力；
(2)量测目的
a. 了解初期支护对围岩的支护效果；

b. 了解初期支护的实际承载情况及分担围岩压力情况；
c. 检验隧道偏压，保证施工安全，优化支护参数。
(3)量测方法
根据不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求的停车、通道交叉地段或业主及监理认为有必要监控的地段，设置监控量测断面，每个监控断面沿隧道周边在围岩与初期支护之间埋设土压力盒进行量测。
压力盒布设在围岩与初衬之间，即测得围岩压力；压力盒布设在初衬与二衬之间，即测得两层支护间压力。
测点布设∶应把测点布设在具有代表性的断面的关键部位上（如拱顶、拱腰、拱脚、边墙仰拱等），并对各测点逐一进行编号。埋设压力盒时，要使压力盒的受压面向着围岩。在隧道壁面，当测围岩施加给喷砼层的径向压力时，先用水泥砂浆或石膏把压力盒固定在岩面上，再谨慎施作喷砼层，不要使喷砼与压力盒之间有间隙，保证围岩与压力盒受压面贴紧。记下压力盒型号，并将压力盒编号，用透明胶布将写在纸上的编号紧密粘贴在导线上。注意将导线集结成束保护好，避免在洞内被施工所破坏。
量测：采用频率计采集压力盒频率，根据压力盒的频率－轴力标定曲线，将量测数据直接换算成相应的锚杆轴力。
(4)量测仪器
土压力盒、频率读数仪，土压力盒如图4－13所示。
图4-13 振弦式土压力计
(5)测点布置
围岩接触压力的测定可在围岩与初期支护之间、初期支护与二次衬砌之间埋设压力盒的方式进行量测。为便于压力盒的安装，采用在围岩与二次衬砌之间埋设压力盒的方
式进行测试。每个量测断面布置5个压力量测点，以确定围岩作用在支护体系上的压力，并判断支护类型的合理性。围岩压力量测的布置如图4-14所示。压力盒采用钢弦式双膜压力盒进行测定，其受围岩作用而发生的变形由频率读数仪采集。
图4-14 围岩接触压力量测图
(6) 量测频度
与锚杆轴力量测频度相同。
9．钢拱架应力监测
（1）量测内容
测试钢拱架中内、外钢筋的轴力与型钢钢架内、外侧的应变，从而计算其所受到的轴力与弯矩。
（2）量测目的
a.了解钢拱架与混凝土对围岩的组合支护效果；
b.了解钢拱架的实际工作状态，视具体情况决定是否需要采取加固措施；
c. 判断初期支护承载能力，保证施工安全，优化支护参数。
(3)埋设及量测方法
根据不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求的停车、通道交叉地段或业主及监理认为有必要监控的地段，设置监控量测断面，利用地质素描、照相或摄像技术将观测到的有关情况与现象进行详细记录，观测中，如发现异常现象，要详细记录发现的时间、距开挖工作面的距离以及附近测点的各项量测数据。每个监控断面沿隧道周边在钢拱架内、外侧侧壁对撑地布设5对钢筋应力计进行监测。
1)具体布设方法：钢格栅的钢筋计分别沿钢架的内外边缘成对布设。安装前，在钢
拱架待测部位并联焊接钢弦式钢筋计，在焊接过程中注意对钢筋计淋水降温，然后将钢格栅或钢拱架由工人搬至洞内安装或立好，记下钢筋计型号，并将钢筋计编号，用透明胶布将写在纸上的编号紧密粘贴在导线上。注意将导线集结成束保护好，避免在洞内被施工所破坏。
2)量测：根据钢筋计的频率－轴力标定曲线可将量测数据来直接换算出相应的轴力值，然后根据钢筋混凝土结构有关计算方法可算出钢筋轴力计所在的拱架断面的弯矩，并在隧道横断面上按一定的比例把轴力、弯矩值点画在各钢筋计分布位置，并将各点连接形成隧道钢拱架轴力及弯矩分布图。
(4)测试仪器
钢筋应力计、频率读数仪见图4-15所示。
图4-15 频率读数仪
（5）测点布置
在左右洞适当位置共设置5个监控量测点，量测点布置如图4-16所示。
图4-16 钢拱架应力量测布置图
（6）监测频度
同锚杆轴力监测。
4.3 报警指标
根据中华人民共与国行业标准：《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）规定，隧道周边最大允许相对位移（指实测位移值于两测点间距离之比，或拱顶位移实测值与隧道宽度之比）如表4-5所示，具体数值：拱顶下沉允许变形量为30mm，水平收敛允许变形量为15mm。
表4-5 隧道周边允许相对位移值（％）
覆盖层
厚度(m)
围岩级别

<50

50～300

>300
Ⅱ～Ⅲ
0.10B～0.30B
0.20B～0.50B
0.40B～1.20B
Ⅳ
0.15B～0.50B
0.40B～1.20B
0.80B～2.00B
Ⅴ
0.20B～0.80B
0.60B～1.60B
1.00B～3.30B
注：B为隧道收敛基线长度，单位：米。
表4-6 变形管理等级
管理等级
管理位移（压力）
施工状态
Ⅲ
U0＜Un/3
可正常施工
Ⅱ
Un/3≤U0≤2Un/3
应加强支护
Ⅰ
U0＞2Un/3
应采取特殊措施
表中：U0 ——实测变形值Un ——允许变形值
表4-7 围岩稳定性判据

急剧变位
缓慢变位
基本稳定
收敛位移
＞1.0mm/d
1.0～0.2mm/d
<0.2mm/d
单点位移
＞0.5mm/d
0.5～0.1mm/d
<0.2mm/d
拱顶位移
＞1.0mm/d
1.0～0.2mm/d
<0.2mm/d
注：
（1）相对位移值系指实测位移值与两点距离之比，或拱顶位移实测值与隧道宽度之比。
（2）脆性围岩取表中较小值，塑性围岩取表中较大值。

（3）Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ级围岩可按工程类比原则选定允许值范围。
二衬施作则应在满足下列要求时进行：
（1） 各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定；
（2） 已产生的各项位移已达预计总位移量的80％～90％；
（3） 周边位移速率小于0.1～0.2mm/d，或拱顶下沉速率小于0.07～0.15mm/d。
监测警戒值也可由设计单位提出，经有关单位认可后执行。
4.4 监测进度计划安排
(1) 监测进度
① 中标即日开始着手仪器的购置、检测、标定与调试等。
② 监测安排根据施工要求及工程进度而定，在隧道施工前根据业主及甲方通知进场，至隧道二衬施工完毕后结束。
(2) 计划工期
隧道地质超前预报与施工监控计划监测工期约为20个月。
4.5 报告与报警制度提交
由仪表量测的数据记录在专用的表格上，原始记录表格存档以供需要时查用。所有数据均输入计算机，用专门程序进行计算处理，监控单位每天监测的数据用电子版发给施工单位与总监办。每周每月监控工作的进展与监控成果汇总分析后，形成周报与月报，打印报施工单位，监理，业主。周报每周二报送上周情况。每月初报上月报告。隧道二衬完成后，监控单位应提交每条隧道的总结报告，并于所有隧道完成后提交综合报告。若地质预报与监控中出现特殊情况（检测出的数据异常、发生紧急情况等）应当日及时通过 联系总监办、项目部，同时报告业主。
每月召开一次的监理工地会议，汇报最近一段时期的监测情