07 隧道监控量测管理细则.docx

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07隧道监控量测管理细则

第七章隧道监控量测管理细则

7.1.总则

7.1.1监控测量工作是隧道新奥法施工的重要环节，通过施工现场监测掌握围岩和支护在施工过程中的力学动态及稳定程度，为隧道的动态设计和信息化施工提供依据，以确保施工安全。

7.2.2拱顶下沉量测与水平净空相对变化宜用相同的量测频率，量测频率应根据位移速度和量测断面距开挖面距离进行确定，宜选取较高的一个量测频率。

7.3.3测点应布置在围岩内，且应牢固可靠，易于识别、妥善保护。

7.4.4各项量测作业均应持续到变形基本稳定后1～3周。

7.2.目的与适用范围

7.2.1通过现场监控量测主要达到以下几个目的：

（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安全状态，判断围岩的稳定性、支护、衬砌的可靠性，确保施工安全及结构的长期稳定性；

（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，为修改施工方法，调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据，验证支护结构效果，确认支护参数和施工方法的准确性或为支护参数和施工方法提供依据；

（3）通过监控量测对施工中可能出现的事故和险情进行预报，以便及时采取措施，防患于未然；

（4）通过监控量测，判断初期支护稳定性，确定二次衬砌合理的施作时间；

（5）对工程施工可能产生的环境影响进行全面的监控；

（6）通过监控量测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程或该施工方法本身的发展提供借鉴，依据和指导作用，积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据。

7.2.2本细则适用于赣龙铁路扩能改造工程GL-5标隧道工程。

7.3.编制依据

7.3.1《铁路隧道施工技术指南》（TZ204-2008）；

7.3.2《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）；

7.3.3建设单位《隧道围岩监控量测管理细则》。

7.4.组织机构

7.4.1为了抓好隧道围岩监控量测工作，成立中铁五局赣龙铁路扩能改造工程GL-5标工程指挥部隧道围岩监控量测管理领导小组。

组长：

吴智

副组长：

各项目部总工

组员：

工程部人员、各项目部工程部长、技术主管。

7.4.2各项目部（架子队）相应成立隧道围岩监控量测管理小组，指定专人负责此项工作，开工前应将组织机构或专职人员报指挥部监控量测领导小组。

7.5.主要职责

7.5.1指挥部的主要职责

（1）开工前编制隧道围岩监控量测管理细则，负责隧道围岩监控量测实施方案的报批。

（2）负责审查各项目部提报的隧道围岩监控量测实施方案。

（3）强化对隧道施工围岩监控量测实施过程的监督，检查围岩监控量测实施方案的落实执行情况，重点检查各项目部（架子队）现场测量专业人员的数量及能力、设备的型号及数量、围岩监控量测技术操作的规范性、数据采集的及时性和准确性等，必要时组织人员进行复测。

（4）项目部（架子队）反馈监控量测反映变形异常时，组织分析采集的围岩监控量测数据，及时对项目部（架子队）提出的处理方案进行审查，并上报建设单位、监理单位。

7.5.2各项目部（架子队）的职责

（1）根据相关规范、设计文件和隧道工程实际情况，编制隧道围岩监控量测实施方案，按程序审查和批准后负责组织实施。

（2）将围岩监控量测纳入施工工序管理。

（3）成立现场监控量测小组，建立相应的质量保证体系，按照批准的围岩监控量测实施方案实施，负责及时将监控量测信息反馈于施工和设计，并对围岩监控量测成果及数据的真实性负责。

（4）建立健全围岩监控量测资料台账，工程竣工后将监控量测资料整理归档并纳入竣工文件中。

7.6.监控量测的主要内容

隧道监控量测的项目应根据工程特点、规模大小和设计要求综合选定。

量测项目一般分为必测项目和选测项目两大类。

7.6.1必测项目包括主要包括：

洞内、外观察；净空变化；拱顶下沉；地表下沉（浅埋隧道必测，H0≤2.5B时）。

表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

衬砌前、后净空变化量测

隧道净空变化测定仪（收敛计、全站仪）

0.1mm

一般进行水平收敛量测

3

拱顶下沉

水准测量的方法，精密水准仪、钢挂尺或全站仪

1mm

4

地表沉降

水准测量的方法，精密水准仪、铟钢尺或全站仪

1mm

隧道浅埋段

注：

H0—隧道埋深；B—隧道最大开挖宽度。

7.6.2选测项目包括：

①隧底隆起；②围岩压力；③钢架内力；④喷射混凝土内力；⑤二次衬砌内力；⑥初期支护与二次衬砌间接触压力；⑦锚杆轴力；⑧围岩内部位移；⑨爆破振动；⑩孔隙水压力；（11）水量；（12）纵向位移。

表2监控量测选测项目

序号

监控量测项目

测试方法和仪表

测试精度

备注

1

隧底隆起

水准测量的方法，水准仪、铟钢尺或全站仪

1mm

2

围岩内部位移

多点位移计

0.1mm

3

围岩压力

压力盒

0.001MPa

4

二次衬砌接触压力

压力盒

0.001MPa

5

钢架受力

钢筋计、应变计

0.1MPa

6

喷混凝土内力

混凝土应变计

10με

7

锚杆轴力

钢筋计

0.1MPa

8

二次衬砌内力

混凝土应变计、钢筋计

0.1MPa

9

爆破振动

振动传感器、记录仪

临近建筑物

10

围岩弹性波速度

弹性波测试仪

11

11

孔隙水压力

水压计

12

水量

三角堰、流量计

13

纵向位移

多点位移计、全站仪

注：

H0—隧道埋深；b—隧道最大开挖宽度。

7.7.必测项目的测点布置

7.7.1地表沉降

地表沉降量测在隧道浅埋（H0≤2.5B）地段为必测项目，其他地段根据设计要求进行。

其测点的横向布置范围在隧道中线两侧不小于H0+B，地表有控制性建（构）筑物时，应适当加宽；布置间距2～5m，当地表有控制性建（构）筑物时，应适当加密。

布置应与拱顶下沉及周边收敛测量的测点在同一断面内。

测点布置见下图。

测点埋设时，在地表钻（或挖）20～50cm深的孔，竖直放入φ22mm左右的钢筋，钢筋和孔壁之间可填充水泥砂浆，钢筋头打磨圆滑，露出地面1cm左右，并用红油漆标记，作为测点。

地表沉降横向观测范围示意图

注：

图中H0-隧道埋深，B-隧道最大开挖宽度。

地表沉降点应在开挖前布设在与洞内量测点相同的里程断面上，纵向距离按下表控制。

表3地表沉降测点纵向间距

隧道埋深H（m）

量测断面间距（m）

备注

2B

20～50

B＜H0≤2B

10～20

H0≤B

10

注：

H0-隧道埋深，B-隧道最大开挖宽度

7.7.2拱顶下沉及净空变化量测

拱顶下沉的量测目的是：

监视隧道拱顶的绝对下沉量，掌握断面的变行动态，判断支护结构的稳定性。

净空变化量测的目的是：

根据收敛位移量、收敛速度、断面的变形形态，判断围岩的稳定性、支护的设计（施工）是否妥当，确定衬砌的浇注 时间。

拱顶下沉测点和净空变化测点应布置在同一里程断面上。

断面间距按下表布置。

表4必测项目量测断面间距

围岩级别

断面间距（m）

Ⅴ～

5

Ⅳ

10

Ⅲ

30

注：

①洞口及浅埋地段断面间距取小值；

②各选测项目量测断面的数量，宜在每级围岩内选有代表性的1～2个；

③软岩隧道的观测断面适当加密。

测点应根据施工情况进行合理布置，并能反映围岩、支护稳定状态，以指导施工。

水平相对净空变化量测线的布置应根据施工方法、地质条件、量测断面所在位置、隧道埋置深度等条件确定，见下图。

拱顶下沉测点原则上布置在拱顶轴线附近，当跨度较大或拱部采用采用分部开挖时，应在拱部增设测点。

拱顶下沉量测及净空变化量测测线布置示意图

7.8.必测项目的量测频率及数据分析

7.8.1量测频率

拱顶下沉量测与水平净空相对变化宜用相同的量测频率，各项量测项目的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5、表6确定，两者取大值作为实施的量测频率。

表5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。

表6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

1次/7d

7.8.2数据整理、分析

（1）数据分析、处理的主要内容

根据量测值绘制时态曲线；选择回归曲线，预测最终值，并与控制基准进行比较；对支护及围岩状态、工法、工序进行评价；④及时反馈评价结论，并提出相应工程对策建议。

（2）数据分析、处理的方法

量测数据分析、处理主要采用回归分析法，回归分析主要采用指数模型、对数模型、双曲线模型、分段经验公式等。

由于地下工程（隧道）开挖过程中地表纵向沉降、拱顶下沉及净空变化等位移受开挖工作面的时空效应的影响，多采用指数函数进行回归分析。

具体方法见《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）的条文说明部分。

目前，对量测取得的数据，均采用专用软件分析。

（3）数据分析、处理的实施步骤

数据整理：

监控量测数据取得后，应及时进行分析校对和整理，并注明量测开始时间、开挖方法、各部施工工序特别是开挖牚子面距量测点的距离等信息。

每次观测后，应立即对数据进行校核，发现异常，应及时补测。

每次观测后应及时对观测数据进行整理，包括观测数据计算、填表制图、误差处理等。

（4）数据的曲线拟合。

在取得一定监测数据后，应绘制位移或应力时态变化曲线图，如图所示。

然后寻找一种能够较好反映数据变化规律和趋势的函数关系式，对下一阶段的监测数据进行预测，防患于未然。

时态回归曲线示意图

（5）插值法。

通过已测数据的分析，预测未来某天的量测数据。

（6）计算沉降及收敛变形的速度、加速度曲线，进行稳定性判断，确定管理等级。

7.9.量测数据的应用

7.9.1监控量控制基准

（1）极限相对位移控制基准

极限相对位移值（U0）是指拱顶下沉的最大值相对隧道高度的百分比、或水平净空变化最大值相对隧道开挖宽度的百分比。

极限相对位移值是一个经验统计值，结合变化速率，主要用于判断量测数据的可靠性、确定初期支护的稳定性、判断监控量测的结束时间等。

表7跨度7m

围岩级别

埋深h（m）

h＜50

50

300

拱脚水平相对净空变化值（%）

Ⅴ

0.20～0.50

0.40～2.00

1.80～3.00

Ⅳ

0.10～0.30

0.20～0.80

0.70～1.20

Ⅲ

0.03～0.10

0.08～0.40

0.30～0.60

Ⅱ

0.01～0.03

0.01～0.08

拱顶相对下沉（%）

Ⅴ

0.08～0.16

0.14～1.10

0.80～1.40

Ⅳ

0.06～0.10

0.08～0.40

0.30～0.80

Ⅲ

0.03～0.06

0.04～0.15

0.12～0.30

Ⅱ

0.03～0.06

0.05～0.12

注：

①本表适用于复合式衬砌的初期支护，硬质围岩隧道取表中较小值，软质围岩隧道取表中较大值。

表列数值可在施工中通过实测资料积累作适当修正。

②拱脚水平相对净空变化指两侧拱脚测