监控量测作业指导书.docx

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监控量测作业指导书

沪昆客专贵州段CKGZTJ-9标段隧道工程

编号：

监控量测作业指导书

单位：

编制：

审核：

批准：

2010年11月30日发布2010年12月1日实施

监控量测作业指导书

1．适用范围

适用于沪昆客专贵州段CKGZTJ-9标段隧道监控量测。

2．作业准备

2.1内业技术准备

⑴设计单位已根据隧道工程地质条件、环境条件、断面大小、施工方法和安全要求进行监控量测设计，并进行技术交底，提供与本工程监测项目相关的技术参数。

⑵已成立监控量测小组，责任落实到人，并建立相应的质量保证体系；监控量测人员熟练掌握监控量测的相关知识，并经过隧道监控量测施工安全教育培训，掌握安全操作技术和安全生产的基本知识。

⑶监控量测设计已申报批准，监控量测项目已明确。

2.2外业技术准备

⑴已对隧道现场进行初始调查，完成测点布设。

⑵仪器准备：

隧道位移计、精密水准仪、振动水准仪、锚杆拉力计、地质罗盘、全站仪、应力计、钢挂尺等。

3．技术要求

3.1监控量测必测项目：

洞内与洞外观察、拱顶下沉、净空变化及地表下沉等。

3.2选测项目根据工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其他条件进行选择，主要有围岩压力、钢架内力、喷混凝土内力、二次衬砌内力、隧底隆起、围岩内部位移等。

3.3监控量测工作包括现场情况的初始调查、编制实施性监控量测计划、测点布设及取得初始监测值、现场监测、提交监测结果、报送周（月）报和编写总结报告。

3.4应根据监测精度要求，减小系统误差，控制偶然误差，避免人为错误。

4．施工程序与工艺流程

4.1施工程序

监控量测工作紧跟开挖、支护作业，应按设计要求进行布点和监测，并根据现场施工情况及时调整监测项目和内容。

监测数据及时分析处理，并将结果反馈到施工过程中。

4.2监控量测管理流程

5．施工要求

5.1监控项目

隧道围岩监测必测项目有洞内与洞外观察、拱顶下沉、净空变化及地表下沉等。

选测项目根据工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其他条件进行选择，主要有隧底隆起、围岩内部位移、围岩压力、钢架受力、混凝土受力、二次衬砌内应力等。

5.2量测方法

5.2.1洞内、外观察

洞内观察可分为开挖工作面观察和已施工区段观察两部分，开挖工作面观察的主要内容为开挖面的地质描述，包括围岩岩性、岩质、断层破碎带、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、剥落掉块现象、有无渗漏水等。

已施工区段观察包括喷层是否产生裂缝、剥落和剪切破坏、格栅支撑是否压屈等。

洞外观察包括对洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定、地表水渗透的观察。

开挖工作面观察应在每次开挖后进行一次，当地质情况基本无变化时，可每天进行一次，观察后应绘制开挖工作面略图（地质素描），填写工作面状态记录表及围岩级别判定卡。

在观察中如发现地质条件恶化，应立即采取应急措施。

对已施工区段的观察也应每天至少进行一次。

及时对数据进行分析评价，并据此对施工方法和支护参数进行修正。

5.2.2净空收敛量测

⑴测点布设：

净空收敛量测是最基本的主要量测项目之一。

与拱顶下沉点布置在同一断面。

隧道开挖后，为尽早获得围岩开挖后初始阶段的变形动态，尽快埋设测点。

埋设测点时，先在测点处用人工挖孔或凿岩机开挖孔径为40～80mm，深为25mm的孔。

在孔中填满水泥砂浆后插入收敛预埋件，尽量使两预埋件轴线在基线方向上，并使预埋件销孔轴线处于铅垂位置，上好保护帽，待砂浆凝固后即可量测，量测测点牢固可靠，易于识别并妥善保护。

⑵量测：

采用高精度全站仪或激光隧道限界检测仪进行自动数据采集。

净空变形量测在每次开挖后尽早进行，初读数在开挖后12小时内读取，最迟不得大于24小时，而且在下一循环开挖前，必须完成初期变形值的读取。

5.2.3拱顶下沉

测点布设：

拱顶下沉主要用于确认围岩的稳定性。

在每个量测断面的拱顶中心埋设一自制的钢筋预埋件。

埋设前，先用小型钻机在待测部位成孔，然后将预埋件放入，并用混凝土填塞，待混凝土凝固后即可量测。

双线隧道测点布置见示意图。

双线隧道测点布置示意图

5.2.4地表沉降

地表沉降观测对于隧道浅埋地段是十分必要的，地表沉降量测应根据隧道埋置深度、地质条件、地表有无建筑物、所采用的开挖方式等因素确定。

量测的目的：

地表下沉范围、量值；地表及地中下沉随工作面推进的规律；地表及地中下沉稳定的时间。

地表量测点和洞内量测点布置在同一断面上，拱顶中心线及两侧和开挖轮廓外2～3m各布设1个观测点，每个量测断面上测点间距为2～5m，在每个量测断面内应设7～11个测点。

地表下沉量测应在开挖工作面前方H+h（隧道埋置深度+隧道高度）处开始，知道衬砌结构封闭、下沉基本停止为止。

地表下沉的量测频率应和拱顶下沉及水平相对净空变化的量测频率相同。

施工中在地表设置观测控制桩，定期采用水准仪进行量测，并作好记录，通过整理，据此控制地表的沉降量，以确保洞口地段的施工安全。

地表沉降量测采用水准仪进行量测，测量精度为1mm，标高采用绝对标高或相对标高。

对于浅埋隧道地面沉降以及沉降的发展趋势是判断隧道围岩稳定性的一个重要标志。

测点拟布置如下：

开挖时水平收敛基线布置2条，拱顶下沉测点每个断面内布1～3点。

各测点布置见下图：

地表沉降横向测点布置示意图

地表下沉量测断面间距表

埋置深度H

量测断面间距（m）

H＞2B

20～50

B＜H＜2B

10～20

B＜H＜2B

5～10

5.2.5净空变化（洞内埋设）

用于监测隧道围岩的径向位移分布和松弛区域范围，获得决定锚杆长度的判断资料、隧道每一量测断面布设5组测点。

⑴仪器设备

多点位移使用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、四个电感式传感器和它的量测仪器-数字位移计组成。

⑵测点安装

在预定量测部位，用特制直径140mm钻头，钻一深40cm的钻孔，再在此钻孔内钻一同心的直径为48mm的小孔，钻孔要求平直，并用水冲洗干净。

矫直钢丝，并截成预定长度，将钢丝连接在钻孔锚头上。

把锚头末端插入安装杆，然后将锚头推进到预定深度，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，以免安装杆和锚头脱落。

紧固锚头，若用楔形弹簧式锚头，则用30～50kg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30～50kg力拉钢丝，若拉不动，则可认为锚头已经紧固。

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。

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。

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。

开始初读数（如果用百分表测读，每次打开盖板）。

为保证读数的稳定性，第一次读数的建立不小于24小时。

开始阶段，每天至少进行一次测读，随着开挖面的远离，测读间隔时间可以酌情延长。

⑶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。

⑷净空变化量测测线数

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

分不开挖法

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

5.2.6接触压力

测点布设∶把测点布设在具有代表性的断面的关键部位上（拱顶、拱腰、拱脚、边墙仰拱等），每断面布置8个测点，并逐一进行编号。

分别埋设于围岩和初期支护之间以及初期支护和二衬之间。

埋设压力盒时，要使压力盒的受压面向着围岩。

在隧道壁面，当测围岩施加给喷混凝土层的径向压力时，先用水泥砂浆或石膏把压力盒固定在岩面上，再谨慎施作喷混凝土层，不要使喷混凝土与压力盒之间有间隙，保证围岩与压力盒受压面贴紧。

5.2.7钢架内力

和围岩力布设在同一量测断面上，每环格栅钢拱架布设8组钢筋计，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，然后将钢拱架由工人搬至洞内立好，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。

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、弯矩值点画在各轴力计分布位置，并将各点连接形成隧道钢拱架轴力及弯矩分布图。

5.2.8边坡稳定监测

⑴基点布设：

根据边坡的具体情况，埋设在隧道洞门边坡立面横向3～5倍洞径外的区域，埋设9个基点，以便互相校核，参照标准水准点埋设，所有基点和附近水准点联测取得原始高程。

⑵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），测点一般采用φ20～30mm、φ200～300mm的平圆头钢筋制成。

测点四周用混凝土填实，待混凝土固结后即可量测。

⑶量测：

用全站仪进行观测。

要求观测在全站仪检验合格后方可进行，且避免在测站和标尺有振动时进行；尽量选择在每一天同一时间内进行观测；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）。

⑷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，说明边坡的位移出现骤然增加现象，表明边坡已呈不稳状况，立即采取措施。

5.2.9其他量测

除以上量测项目外，还根据实际情况，对隧道进行一些必要的补充量测，如隧道软弱围岩、膨胀性地层的底板上鼓、隆起量测等。

5.3必测项目的检测频率

必测项目的检测频率应根据测点的距开挖面距离及位移速度分别按照一定的要求进行。

⑴按距开挖面距离确定监测频率

监测断面距开挖面距离（m）

监测频率

（0～1）B

2次/d

（1～2）B

1次/d

（2～5）B

1次/2～3d

＞5B

1次/7d

⑵按位移速度确定的监测频率

监测断面距开挖面距离（m）

监测频率

≥5

2次/d

1～5

1次/d

0.5～1

1次/2～3d

﹤0.5

1次/7d

5.4量测数据整理分析

隧道监控量测最核心的环节是量测后的数据证了和数据分析，绘制量测数据与时间的关系曲线及量测数据与开挖工作面距离的关系曲线。

并对量测数据作如下一系列的处理、分析及反馈：

⑴依据回归分析、预测位移、收敛、拱顶下沉及钢筋力的最终值。

⑵以位移～时间曲线为基础，根据位移、位移速率等分析、评定围岩和支护的稳定性。

⑶当位移急骤增加，每天的相对净空变化超过10mm时，重点加强观测，并密切注意支护结构的变化；

⑷当位移～时间曲线出现反弯点时，同时支护开裂或掉块，此时尽快采取补强措施，以防塌方；

⑸当位移、周边收敛、拱顶下沉达到预测最终值的90%，收敛速度小于0.2mm/天，拱顶下沉速率小于0.15mm/天时，认为围岩基本稳定，可进行二次衬砌施工；

⑹利用位移、力（拱架主力）反分析程序对围岩及