隧道监控量测计划

衡茶吉铁路HCJ-3标段测量工程

编号：hcjtl-clgc-007

隧道围岩监控量测作业指导书

单 位：中铁电气化局集团 编 制： 曾智炫 审 核： 批 准：

2009年06月08日发布 2009年06月10日实施

1、工程概述

本标段有3条隧道：排前2#隧道隧道，丑田1#隧道，丑田2#隧道。本线隧道地质

构造复杂，不良地质和特殊地质多，特别是排前2号隧道Ⅴ级软弱围岩1217米，占隧道全长的38.3%，施工技术复杂，影响因素多，该隧道是关键的工期控制工程，为本标段的重难点工程。

2、现场监控量测手段

监控量测是隧道施工的一大关键，也是隧道施工的重要组成部分。现场监控量测，

是在隧道施工过程中，对围岩和支护系统的稳定状态进行监测，为初期支护和模筑混凝土衬砌的参数调整提供依据，把量测的数据经整理和分析得到的信息及时反馈到设计施工中，进一步优化设计和施工方案，以达到安全、经济、快速施工的目的。

围岩量测是施工安全和质量的保障，通过现场监控量测要达到以下四个目的： 2.1了解围岩、支护变形情况，以便及时调整和修正设计支护参数，保证围岩稳定和施工安全；

2.2 提供判断围岩和支护系统基本稳定的依据，确定模筑混凝土衬砌施作时间；

2.3 通过对量测数据的分析处理与必要的计算和判断后，进行预测和反馈，对原设计和施工的合理性进行评估；

2.4 为信息反馈技术和其他类似工程积累可贵的量测数据和经验不断提高施工技术水平。 3、现场监控量测机构和量测仪表工具以及量测项目及方法的确定

3.1监控量测组织机构

本项目部监控量测工作总体由项目总工负责，下设隧道责任区监控量测组。由隧道责任区技术主管管理，具体由监控量测小组负责现场操作和资料整理、分析，测量队配合实施。

1、人员配备：两名隧道工程师，三名测量工程师，五名测量人员。 2、责任分工

总体负责 项目总工 张小东 数据分析 隧道工程师 程裕 李俊

数据整理 测量工程师 曾智炫 班利红 徐向杰

现场监控量测 测量队 杨海飞 秦凯凯 张建南 于景冰 李洛东 测量队按照施工规范及设计文件在隧道内外进行布点，严格按要求频率量测监控，收

集量测数据，由测量工程师进行数据整理，上报隧道工程师进行数据分析、总结，并把分析结果上报总工。正常情况7天一汇报，如发现围岩变形超过正常范围，应立即向总工报告，并向业主、设计、监理单位审核报告。

3、监控量测设备配备：收敛变化量测采用BJS330型数显收敛计量测，拱顶下沉采用水准仪观测，洞外监控采用全站仪测距或测坐标高程进行观测。

2.2监控量测管理流程 施工监测管理流程见下图1。

量 测 施 工 改变管理基准 改变量测计划 措施（优化支护结构） 否 措施（改变施工方法， 调整支护参数） 否 安 全 性 是 经 济 性 是 是 量测计划是否变 否 是 管理基准是否变 否 (管理基准) (管理基准) 2.3 各项监测内容所采用的仪器设备和方法 根据业主项目部对监控量测的要求，分为必测项目与选测项目两大类，本项目部结合工程实际情况及其它要求，确定监控量测项目见表1

量测项目及内容

表1

序号 1 量测项目 地质和支护状况观察 周边收敛位移 量测方法和量测仪器 现场观察 地质罗盘 收敛计、全站仪无尺量测 水平仪挂钩式钢尺水准尺 水平仪水准尺,全站仪 收敛计、全站仪无尺量测 四等水准测量，水平仪水准尺 量测精度 主 要 内 容 1.开挖面围岩自稳性；2.岩质破碎带、褶皱节理等情况；3.核对围岩类别及风化变质情况；4.地下水情况；5.支护变形开裂情况；6.洞口浅埋地表下沉情况。 根据收敛情况判断：1.围岩稳定性；2.支护设计和施工方法的合理性；3.模筑二次衬砌。 监视拱顶下沉值，了解断面变化情况，判断拱顶的稳定性，防止坍方。 判断隧道开挖对地表产生的影响及防止沉降措施的效果。 根据收敛情况判断模筑二次衬砌安全性、永久性 2 0．1mm 3 拱顶下沉 1mm 4 5 洞口地表沉陷 二次衬砌后净空变化 沉降缝两侧底板不均匀沉降 洞口段与路基过渡段不均匀沉降观测 隧底隆起 1mm 0．01mm 6 1mm 判断隧道结构的安全性。 7 四等水准测量，水平仪水准尺 1mm 判断隧道与路基衔接过渡段的稳定性。 8 水准测量，水平仪水准尺 1mm 判断是否有对隧底结构产生破坏。 2.4、监测控制标准

2.4.1按隧道监控量测变形管理等级管理，见表2：

表2

管理等级 Ⅲ Ⅱ Ⅰ 管理位移 U<（Uo/3） （Uo/3）≤U≤（2Uo/3） U >（2Uo/3） 施工状态 可正常施工 应加强支护 停工，采取特殊措施后方可施工 注：U为实测位移值；Uo为最大允许位移值。

2.4.2按位移变化速度判定：

净空变化速度持续大于5mm/d时，围岩处于急剧变形状态，加强初期支护系统； 水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d时，拱部下沉速度小于0.15mm/d，围岩基本

达到稳定。

在浅埋地段以及膨胀性、挤压性围岩等情况下，采用监控量测分析判别。 2.4.2按位移时态曲线的形态来判别：

将量测数据进行处理和分析，绘制时间--位移曲线。一般情况会出现如下两种时间──位移特征曲线见图2

μ(min) 移

t t 位 μ(min) 位 移 (a)正常曲线 (b)反常曲线

图2 时间—位移特征曲线

(a) 图表示绝对位移值逐渐减小，支护结构趋于稳定，可施作模筑砼衬砌。 (b) 图表示位移变化异常，反弯点喷锚支护出现严重变形，这时应及时通知施工管理人员，该段支护须采取加强措施，确保隧道不坍方；严重时施工人员须迅速撤离施工现场，保证施工人员安全。 3、量测断面间距和测点布置

3.1量测断面间距严格按照设计文件和相关规范要求，根据隧道实时地质条件、隧道埋置深度等条件确定。a、拱顶下沉观测点：Ⅴ级围岩地段按拱顶、两拱腰3点布设，其它地段按拱顶1点布设。b、水平变形量测点：按拱脚和断面最宽处左右各2点，共4点对称布设。c、地表和隧道洞口监控量测观测点：黄土地段、浅埋地段全部布置，其布点范围D=B+2（H+h）tg30°，从隧道中线向两边每5m设一观测点，有建筑物时酌情在建筑物上增加布点； D---布点宽度 （H+h）tg30°---黄土内摩擦角对地表影响宽度。d、隧道衬砌结构不均匀下沉降观测点：在衬砌沉降缝两边边墙同一水平线上，每条沉降缝左右对称布设。e、洞内、外观察：主要目的测量检查初期支护结构物的明显变形和地表及建筑物的变形。具体要求见表3。

3.2测点布置参照设计资料和规范要求，根据施工方法、地质条件、量测断面所在位置，拟制定以下两种布设方式：见图2。

拱顶下沉及周边收敛量测间距表

表3

围岩级别 Ⅴ（浅埋） Ⅴ（深埋） Ⅳ（浅埋） Ⅳ（深埋） Ⅲ Ⅱ 量测断面间距（m） 5~10 10~15 10~15 20~30 30~50 50~100 注：浅埋指隧道埋深小于2B。（B表示隧道开挖宽度）

拱顶下沉点拱顶下沉点22a)全断面法测点布置示意 图2 断面测点布置示意

b)分台阶法测点布置示意 4、量测频率

4.1、土质隧道第一次拱顶下沉、水平变形量测时间应在开挖完成后3～6小时内完成；石质隧道第一次拱顶下沉、水平变形量测时间应在开挖完成后12小时内完成。

4.2、洞内量测频率按日变形量和距开挖面距离双因素指标控制：

U=5mm／d 或 （0～1）B：每日2次

5mm＞U＞0.2mm／d或（1～2）B：每日1次

0.2mm≥U 或 距开挖面距离＞2B：每3日1次，5日后变为7日1次。

（U--日变形量 B—隧道开挖宽度）

4.3、地表和隧道洞口段监控量测观测频率：第一次观测必须在隧道开挖前5日内完成

初始观测值，以后按洞内同频率进行地表观测。

4.4、地表布置的监控测点在开挖面前方不小于一倍洞径处取得初始值，地表进行的量测项目应测至二次衬砌施作后不小于一个月时间。洞内必测项目测至二次衬砌施作时。

4.5、洞内、外观察每日1次定时检查并记录。

4.6洞内观察分为开挖工作面观察和初期支护观察两部分。开挖工作面观察在每次开挖后12小时内进行，以后每天一次。对初期支护的观察也是每天至少一次。

4.7净空水平收敛量测和拱顶下沉量测采用相同的量测频率。具体量测频率见表4。 4.8结束量测时间：当围岩达到基本稳定后，以一周一次的量测频率量测两周，若无明显变化可以结束量测。

4.9对于膨胀性围岩，位移长期不能收敛时，量测至变形速率小于每月1mm时，即可结束量测。

拱顶下沉及周边收敛量测频率表

表4

变形速度（mm/d） ≥5 1~5 0.5~1 0.2~0.5 ＜0.2 量测断面距开挖工作面距离 （0~1）B （1~2）B （1~2）B （2~5）B ＞5B 量测频率 1~2次/天 1次/天 1次/2天 1次/2天 1次/周 注：B表示隧道开挖宽度

5、沉降变形观测网布置

我项目部已于2009年6月1日完成了管段内复测调查工作，沉降观测网按三等变形测量等级技术要求建立，变形观测的水准测量采用二等变形观测测量技术，利用D1、D2、 D3、I185、D4、 D5、I187建立施工变形测量观测网，并根据四等水准点D1、D2、 D3、I185、I187、D4、 D5建立高程控制网。为满足沉降变形观测精度要求，在两水准基点之间沿线路方向按间距不大于200m、距中心小于100m布设工作基点。工作基点采用直径20mm长60cm顶端园滑的钢筋打入土中，桩周上部50cm用混凝土浇注固定并编号。

截至目前，布点工作已基本完成。

6、量测方法及要求

6.1现场量测手段的要求

现场监控量测手段必须满足下列要求：

6.1.1 快速埋设测点。隧道进洞后测试断面一般设置在距开挖面2m范围内，开挖后24h内即埋设测点，并在下次爆破前进行第一次量测数据采集；以获取围岩开挖初始阶段的变形动态数据。

6.1.2 测试元件应具有良好的防震、防冲击波能力，保证能在埋设后能长期有效地工作； 6.1.3 测试前检查仪表设备是否完好，如发现故障应及时修理或更换；确认测点是否松动或人为损坏，只有测点状态良好时方可进行测试工作；

6.1.4 测试数据须准确可靠。测试中按各项量测操作规程安装好仪器仪表，每测点一般测读两次；两次读数相差收敛计时不超过0.4mm，水准仪不超过2mm，取两次读数的算术平均值作为观测值，若读数相差过大则应检查仪器仪表安装是否正确、测点是否松动，当确认无误后再按前述监控量测要求进行复测。每次测试都要认真做好原始数据记录，并记录掘进里程、支护施工情况以及环境温度等，保持原始记录的准确性。量测数据应在现场进行粗略计算，若发现变位较大时，应及时通知现场施工负责人，以便采取相应的处理措施；

6.1.5要交代给现场施工人员保护好测试元件，使其能保证足够的精度与可靠性，且在现场各种变化条件的干扰下“零飘小”；

6.1.6 测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作。及时进行资料整理，监控量测资料须认真整理和审核。

6.2周边水平位移（收敛）量测

测点埋设：喷锚支护施作后，用风钻凿?40mm、深200mm的孔，直接用锚固剂灌满后再插入测点固定杆，固定杆外露部分不宜大于50mm，以免受外力损坏。尽量使同一基线两测点的固定方向在同一直线上，等锚固剂凝固后，即可进行量测工作。量测预埋件如图3。

Φ22螺纹钢25～30cm图3 量测预埋件示意

φ6条钢4cm

量测方法：采用隧道数显收敛计量测。 6.3 拱顶下沉量测

拱顶位移量测的测点用风枪打眼埋设好固定杆，并在外露杆头设挂钩。测点的大小要适中，如过小，测量时不易找到；如过大，爆破时易被打坏。支护结构施工时要注意保护测点，一旦发现测点被掩埋，要尽快重新设置，以保证数据不中断。

采用水准仪、水准尺、挂钩式钢尺配合测量拱顶下沉，精度可达1mm。量测时用一把6～8m长的挂钩式钢尺挂上即可。

拱顶下沉量测见图4。

拱顶测点 开挖面 钢卷尺 水准尺 水准点 水准仪 图4 拱顶下沉量测示意图 7、量测数据处理与应用、量测管理

7.1、每次现场量测完成后，均应及时对量测数据进行填表统计，并将测的数据及时添加到“变形时态变化散点图”中，据以及时考察变形发展动态，修正回归系数。10～30日不断对两图进行回归分析，并根据两图发展趋势，预测可能出现的最大值和变形速率。根据变形最大值和变形速率预报围岩稳定性和安全性。

7.2根据量测结果经处理分析，及《铁路隧道锚喷构筑法技术规范》的规定可指导施工。 8、监控量测管理

将监测管理及监测实施计划纳入施工生产计划中，作为一个重要的施工工序来抓，并保证监测有确定的时间和空间。

量测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。量测仪器专人使用、专业机构保养、专业机构检校。量测设备、元器件等在使用前均经过检校，合格后方可使用。

施工监测紧密结合施工步骤，既要测出每一施工步骤对周围环境、围岩、支护结构、变形的影响，又要计算各测点的累计变形量。

监测组与监理工程师密切配合工作，及时向监理工程师报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录。

针对施工各关键问题开展相应的QC小组活动，及时分析、反馈信息，指导设计和施工。

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