隧道监控测量作业指导书.docx
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隧道监控测量作业指导书
目录
1编制目的1
2编制依据1
3适用范围1
4量测项目1
4.1、必测项目2
4.2、选测项目2
5量测的管理及人员、仪器配备2
5.1、人员配备2
5.2、仪器配备3
6监测断面、测点布置、频率及监测基准4
6.1、监测断面及测点布置4
6.2、监测频率6
6.3、监测基准7
7量测方法9
7.1、地表沉降9
7.2、拱顶下沉及净空收敛9
8数据处理及预测方法10
8.1、数据处理10
8.2、预测方法12
9信息反馈与对策13
9.1、监测信息反馈13
9.2、对策14
10监控量测质量保证措施16
监控量测施工作业指导书
1编制目的
明确隧道监控量测施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范隧道监控量测施工作业。
监控量测是信息化施工的重要内容，对隧道施工进行信息化动态管理，达到确保工程质量和进度，合理控制投资的目的。
通过施工现场的监控量测，判断围岩稳定性，支护、衬砌可靠性，二次衬砌合理施作时间，以及修改施工方法、调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据，指导日常施工管理，确保施工安全和质量。
施工中进行地质素描、地表下沉、水平收敛、拱顶下沉项目的监控量测。
为准确的反映围岩和支护结构的变形情况，拱顶下沉及净空变位采用无尺量测法量测。
监测后及时根据监测数据绘制拱顶下沉、水平位移等随时间及工作面距离变化的时态曲线,了解其变化趋势，并对初期的时态曲线进行回归分析，综合判断围岩和支护结构的稳定性，并根据变位等级管理标准及时反馈施工。
2编制依据
⑴《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）；
⑵《新建铁路工程测量规范》（TB10101-99）；
⑶《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）；
⑷．。
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隧道施工图；
3适用范围
适用于新建。
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隧道监控量测的施工作业。
4量测项目
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。
隧道监控量测的项目根据工程特点、规模大小和设计要求综合选定。
量测项目可分为必测项目和选测项目两大类。
必测项目在采用喷锚构筑法施工时必须进行，选测项目根据本部隧道工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其他要求，有选择地进行。
监控量测工作必须紧跟开挖、支护作业。
按设计要求布设测点，并根据具体情况及时调整或增加量测的内容。
根据施工图及现场踏勘资料，我部隧道的必测项目和选测项目见表4-1及表4-2。
4.1、必测项目
表4-1监控量测必测项目
序号
监测项目
测试方法和仪表
测试精度
备注
1
洞内、外观察
现场观察、地质罗盘、数码相机
2
衬砌净空变化
隧道净空变化测定仪（收敛仪、全站仪）
0.1mm
3
拱顶下沉
水准测量方法，水准仪、钢挂尺或全站仪
1mm
一般水平收敛量测
4
地表沉降
水准测量方法，水准仪、铟钢尺或全站仪
1mm
浅埋隧道必测（H0≤2b
5
二次衬砌净空变化
隧道净空变化测定仪（收敛计、隧道激光断面仪）
0.01mm
注：
H0—隧道埋深；b—隧道最大开挖宽度。
4.2、选测项目
表4-2监控量测选测项目
序号
监测项目
仪器
测试精度
备注
1
围岩压力
压力盒
0.001MPa
2
钢架内力
钢筋计、应变计
0.1MPa
3
喷混凝土内力
混凝土应变计
10με
4
二次衬砌接触压力
压力盒
0.001MPa
5
锚杆轴力
钢筋计
0.1MPa
6
隧底隆起
水准测量的方法、水准仪、铟钢尺或全站仪
1mm
5量测的管理及人员、仪器配备
5.1、人员配备
本隧道属于浅埋隧道，围岩松散，结构稳定性较差。
对施工安全影响大，监测控制工作非常重要。
因此，分部经理部决定成立专业监测领导小组，由分部项目经理。
。
。
。
任组长、项目总工程师。
。
。
、测量主任。
。
任副组长、各联络处联络员任监测负责人、监测小组由各隧道洞口技术负责人及测量人员组成，从组织上保证监测的顺利进行，使施工完全进入信息化控制中，其组织管理机构见下图。
施工监测组织机构图
监测小组人员配置表
工作人员
人数
人员组成
工作职责
测量
4
量测数据的现场采集
数据处理
1
量测数据的处理、分析
5.2、仪器配备
仪器配备表
序号
仪器名称
型号
数量（台、套）
1
罗盘仪
DQY-1
1
2
数码相机
CannonpowershotA1100IS
1
3
收敛计
ZW30
1
4
全站仪
RTS-822RS
1
5
水准仪
DINI03
1
6
铟钢尺
LD13
2
6监测断面、测点布置、频率及监测基准
6.1、监测断面及测点布置
⑴、地表沉降
1）布点时间
浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布置。
2）布点要求
地表沉降测点的布置断面纵向间距应与隧道埋深相对应，具体要求见表-3。
地表沉降测点纵向间距表-3
埋深与开挖宽度
纵向测点间距（m）
2B＜H0＜2.5B
20~50
B＜H0≤2B
10~20
H0≤B
5~10
注：
H0-隧道埋深；B-隧道最大开挖宽度。
在一个量测断面上测点横向间距为2~5m，在隧道中线应布置一个测点，两侧对称布置，隧道中线两侧量测范围应不小于H0+B,在隧道中线附近测点应适当加密。
图1地表沉降横向测点布置示意图
3）测桩要求
测桩要求由混凝土包铁心埋植而成，具体要求见图2。
图2地表沉降测桩埋设示意图
⑵、拱顶下沉和净空变化
1）布点时间
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始读数。
2）布点要求
拱顶下沉测点和净空变化测点应布置在同一个断面上，且在洞口浅埋段应与地表沉降断面布置在同一里程断面。
必测项目监测断面间距表-4
围岩级别
断面间距（m）
Ⅴ~Ⅵ
5~10
Ⅳ
10~30
Ⅲ
30~50
净空变化量测测线根据施工方法的差异而不同，具体见表-5。
在每条测线的布置，必须方便量测读数，现统一规定测桩离地面高度为1.5m。
必测项目监测断面间距表-5
地段
开挖方法
一般地段
特殊地段
全断面法
一条水平测线
-
台阶法
每台阶一条水平测线
每台阶一条水平测线，两条斜测线
分部台阶法
每分部一条水平测线
上部每分部一条水平测线，两条斜测线，其余分部一条水平测线。
图3拱顶下沉、净空变化测桩布置示意图
3）测桩要求
测桩由φ22钢筋和φ8钢筋牢固焊接在一起，测桩长度不宜小于50cm，净空变化、拱顶下沉测桩挂钩可采用圆环直径4cm或倒三角为边长6cm的等边三角形，详见图4。
拱顶下沉测桩在下台阶开挖前要求统一粘贴反光片。
图4拱顶下称、净空变化测桩示意图
6.2、监测频率
⑴地表下沉、拱顶下沉和净空变化量测频率
地表下沉量测频率应与拱顶下沉和净空变化的量测频率相同。
各项量测项目量测频率应根据位移速度和量测断面距开挖面距离，分别按表6-1确定。
当按表6-1选择量测频率出现较大差异时，宜取量测频率较高的作为实施的量测频率。
表6-1量测频率（按位移速度）
位移速度（mm/d）
量测频率
≥5
2次/d
1～5
1次/d
0.5～1
1次/2～3d
0.2～0.5
1次/3d
＜0.2
2次/7d
表6-1量测频率（按距开挖面距离）
量测断面距开挖面距离（m）
量测频率
（0～1）b
2次/d
（1～2）b
1次/d
（2～5）b
1次/2～3d
＞5b
1次/7d
注：
b-隧道开挖宽度
⑵开挖面地质素描、支护状态、影响范围内的建（构）筑物的描述应每施工循环记录一次。
必要时，影响范围内的建（构）筑物德描述频率应加大。
6.3、监测基准
监控量测控制基准包括隧道内位移、地表沉降、爆破振动等，应根据地质条件、隧道施工安全性、隧道结构的长期稳定性，已经周围建（构）筑物特点和重要性等因素制定。
⑴隧道初期支护极限相对位移可参照表6-2。
表6-2隧道初期支护极限相对位移
围岩级别
隧道埋深h（m）
h≤50
50＜h≤30
300＜h≤500
拱脚水平相对净空变化（%）
Ⅲ
0.03—0.10
0.08—0.40
0.30—0.60
Ⅳ
0.10—0.30
0.20—0.80
0.70—0.20
Ⅴ
0.20—0.50
0.40—2.00
1.80—3.00
拱顶相对下沉（%）
Ⅲ
0.03—0.0.06
0.04—0.15
0.12—0.30
Ⅳ
0.06—0.10
0.08—0.40
0.30—0.80
Ⅴ
0.08—0.16
0.14—1.10
0.80—1.40
⑵位移控制基准应根据测点距开挖面的距离，由初期支护极限相对位移按表6-3要求确定。
表6-3位移控制基准
类别
距开挖面1B（U,B）
距开挖面2B（U2B）
距开挖面较远
允许值
65%UO
90%UO
100%UO
注：
B为隧道开挖宽度，UO为极限相对位移值。
⑶根据位移控制基准，可按表6-4分为三个管理等级。
表6-4位移管理等级
管理等级
距开挖面1B
距开挖面2B
Ⅲ
U＜U1B/3
U＜U2B/3
Ⅱ
U1B/3≤U≤2U1B/3
U2B/3≤U≤2U2B/3
Ⅰ
U＞2U1B/3
U＞2U2B/3
注：
U为实测位移值。
⑷地表沉降控制基准应根据地层稳定性、周围建（构）筑物的安全要求分别确定，取最小值。
⑸采用分布开挖法的隧道应每分部分别建立位移控制基准，同时应考虑各分部的相互影响。
⑹围岩与支护结构的稳定性应根据控制基准，结合时态曲线形态判别。
⑺一般情况下，二次衬砌的施作应满足下列要求时进行：
1）隧道水平净空变化速度及拱顶或底板垂直位移速度明显下降；
2）隧道位移相对值已达到总相对位移量的90%以上，对浅埋、软弱围岩等特殊地段，应视现场具体情况确定二次衬砌施作时间。
7量测方法
7.1、地表沉降
进口段覆盖层薄，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。
采用精密水准仪和铟钢尺或全站仪按二级水准测量进行。
在隧道开挖前，埋设基准点，进行水准网布设，首次观测时，应适当增加测回数，一般取2-3次的数据作为测点的初始读数。
地表沉降量测与普通高程量测相似，但要进一步注意量测精度，需提前埋设好不动点并抄好标高，
地表沉降采用全站仪测量精度为1mm，直接记录每次全站仪读数；
采用铟钢尺水准测量精度为0.01mm，为高程测量，并计算出每个测点的高程值。
方法：
沉降计算方法如下
上次相对基准点差值＝上次后视-上次前视。
本次相对基准点差值＝本次后视-本次前视。
本次沉降＝上次差值-本次差值。
累积沉降＝上次累积沉降+本次沉降。
监测仪器为：
水准仪，铟钢尺等。
7.2、拱顶下沉及净空收敛
拱顶下沉采用精密水准仪配合铟钢尺监测，净空收敛采用QJ—82型收敛计监测。
测点布置根据不同的地质条件、不同的开挖断面选用不同的间距及监测点数，一般地段5～30m一个监测断面，设3个拱顶下沉监测点，3个净空收敛监测点；渡线段5～10m一个监测断面，设拱顶下沉监测点3～5个，净空收敛监测点2～5个。
方法：
监测点在支护结构施工时布设，在支护结构完成后最短时间内取得初始值，之后按监测频率要求进行日常监测。
拱顶下沉采用全站仪测量精度为1mm，直接记录每次全站仪读数；
采用铟钢尺水准测量精度为0.01mm，为高程测量，并计算出每个测点的高程值。
净空变化采用收敛计量测，同一量测点在多次量测时后视同一个不动点。
在用收敛计量测时，要注意每次拉力要一致，读三次数，取平均值。
其精度为0.01mm，记录内容为钢尺度数、螺旋千分尺度数、温度。
测距＝修正后的钢尺读数＋螺旋千分尺读数
修正后的钢尺读数=钢尺读数[1-（20-Tn）×α]
式中：
α——钢尺线膨胀系数，取a＝12×10-6℃。
Tn——第n次观测时的环境温度（℃）。
在每次监测完成后，整理监测数据，绘制变形曲线，指导施工。
监测仪器为：
收敛计；水准仪、铟钢尺或全站仪。
8数据处理及预测方法
8.1、数据处理
现场量测所取得的原始数据，不可避免的会具有一定的离散性，其中包含着测量误差。
因此，应对所测数据进行一定的数学处理。
数学处理的目的是：
将同一量测断面的各种量测数据进行分析对比、相互印证，以确定量测数据的可靠性；探求围岩变形或支护系统的受力随时间变化的规律，判定围岩和初期支护系统稳定状态。
在取得监测数据后，及时由专业监测人员整理分析监测数据。
结合围岩、支护受力及变形情况，进行分析判断，将实测值与允许值进行比较，及时绘制各种变形或应力-时间关系曲线，预测变形发展趋向及围岩和隧道结构的安全状况，并将结果反馈给设计、监理和业主，从而实现动态设计、动态施工。
采用回归分析的方法进行量测数据数学处理，通过对量测数据回归分析预测最终位移值和各阶段的位移速率。
具体方法如下：
常用的回归函数有：
对数函数U=Alg（1+t）+B
指数函数U=Ae-B/t
U=A（e-Bt-e-Bt0）
双曲函数
式中：
U—变形值（或应力值）；
A、B—回归系数；
t、t0—测点的观测时间（day）；
T—量测时距开挖时的时间（day）。
在取得监测数据后，及时由专业监测人员整理分析监测数据。
结合围岩、支护受力及变形情况，进行分析判断，将实测值与允许值进行比较，及时绘制各种变形或应力～时间关系曲线，预测变形发展趋向及围岩和隧道结构的安全状况，并将结果反馈给设计、监理，从而实现动态设计、动态施工。
目前，回归分析是量测数据数学处理的主要方法，通过对量测数据回归分析预测最终位移值和各阶段的位移速率。
具体方法如下：
（1）将量测记录及时输入计算机系统，根据记录绘制纵横断面地表下沉曲线和洞内各测点的位移u-时间t的关系曲线，见图8-1。
（2）若位移-时间关系曲线如上图中b所示出现反常，表明围岩和支护已呈不稳定状态，加强支护，必要时暂停开挖并进行施工处理。
图8-1
（3）当位移-时间关系曲线如上图中a所示趋于平缓时，进行数据处理或回归分析，从而推算最终位移值和掌握位移变化规律。
（4）各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定后，进行二次衬砌的施作。
8.2、预测方法
⑴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
U＜U0／3
正常施工
Ⅱ
U0／3≤U≤2U0／3
加强支护
Ⅲ
U＞2U0／3
采取特殊措施
注：
U为实测位移值，U0为最大允许位移值。
U0的确定：
U0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。
⑵根据位移变化速度判别
净空变化速度持续大于5.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护。
水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d，拱顶下沉速度小于0.15mm/d，围岩基本达到稳定。
在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用监控量测分析判别。
⑶根据位移时态曲线的形态来判别
当围岩位移速率不断下降时（du2/d2t＜0），围岩趋于稳定状态；
当围岩位移速率保持不变时（du2/d2t=0），围岩不稳定，应加强支护；
当围岩位移速率不断上升时（du2/d2t＞0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。
围岩稳定性判别是一项很复杂的也是非常重要的工作，必须结合具体工程情况采用上述几种判别准则进行综合评判。
9信息反馈与对策
9.1、监测信息反馈
⑴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。
监控量测小组的监测数据由计算机管理，并与分部总工的计算机通过局域网进行内部快速传递，从而做到每日监测结果的及时上报。
如有变形超过管理标准，则由我分部总工根据相关要求制定对策，通过调度命令直接传达执行，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总工，由项目部按期向施工监理、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。
⑵监测信息反馈程序
监控量测与信息反馈程序见“监控量测与信息反馈程序图”。
⑶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。
9.2、对策
⑴工程安全性评价
工程安全性评价可按下图7-1进行
图7-1
监控量测结果
否
继续施工
位移是否超过Ⅲ级管理
安全
是
不安全
工程对策
综合评价设计施工措
施，加强监控量测
否
位移是否超过Ⅱ级管理理
是
暂停施工
位移是否超过Ⅰ级管理
A、工程安全性评价分级及相应应对措施
管理等级
应对措施
Ⅲ
正常施工
Ⅱ
综合评价设计施工措施，加强监控量测，必要时采取相应工程对策
Ⅰ
暂停施工，采取相应工程对策
B、根据工程安全性评价结果，需要变更设计时，应根据有关铁路工程变更管理办法及时进行设计变更。
⑵工程对策主要应包括下列内容
A、一般措施
a、稳定开挖工作面措施；
b、调整开挖方法；
c、调整初期支护强度和刚度并及时支护；
d、降低爆破振动影响；
e、围岩与支护结构间回填注浆；
B、辅助施工措施
a、地层预处理，包括注浆加固、降水等办法；
b、超前支护，包括超前锚杆（管）、管棚、超前插板、水平高压旋喷法、预切槽法等
10监控量测质量保证措施
⑴、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。
成专门监测小组，具体负责各项监测工作。
⑵、制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施工进度控制计划。
⑶、施工监测紧密结合施工步骤，监控每一施工步骤对周围环境、围岩、支护结构、变形的影响，据此优化施工方案。
⑷、积极配合监理、设计单位做好对监测工作的检查、监督和指导，及时向监理、设计单位报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录，工程完成后，根据监测资料整理出标段的监测分析总报告纳入竣工资料中。
⑸、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。
⑹、测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作，及时进行资料整理及信息反馈。
升级会员 