监控量测细则.docx
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监控量测细则
重庆市唐家沱至长寿凤城二级公路江北段
（复盛至五宝段）
隧道工程监控量测和超前水文地质预报方案实施细则
2010-7-8
1.工程概况
隧道起止桩号分别为：
K34+377—K36+792，隧道长2415m、纵坡2.20%，属长隧道。
隧道按Ⅱ、Ⅲ两个标段实施，其中Ⅱ合同标段隧道起止桩号K34+377～K35+677，长1300m；Ⅲ合同标段隧道起止桩号K35+677～K36+795，长1115m。
公路等级为二级公路（单洞双车道），计算行车速度：
60km/h，通风、照明设计行车速度为60km/h，隧道建筑限界净宽：
10.00（1.0+0.5+2x3.5+0.5+1.0）m，隧道限界净高为5.0m。
隧道内卫生标准A、一氧化碳（CO）允许浓度：
250ppm。
B、烟尘允许浓度正常运营时为0.0075m-1；当烟雾浓度达到0.012m-1时采取交通管制措施，维修时，烟雾浓度不大于0.0035m-1。
2.编制依据
1.《重庆市唐家沱至长寿凤城二级公路江北段（复盛至五宝段）隧道施工图设计文件》及批准的变更文件；
2．重庆市唐家沱至长寿凤城二级公路江北段（复盛至五宝段）隧道施工组织设计文件；
3．交通部部颁现行相关隧道设计规范、标准；
4．交通部部颁发现行相关隧道施工技术规范、标准；
5．《重庆市唐家沱至长寿凤城二级公路江北段（复盛至五宝段）隧道监控量测投标文件》；
6.与施工单位签订的委托合同；
7.与监理单位签订的监理合同。
3．仪器设备与检测人员
3.1仪器设备
仪器或设备名称
型号规格
数量
备注
必
须
配
备
设
备
地质罗盘
DQY-1
2
用于地质及支护状况观察
收敛计
SWJ-IV
2
用于隧道水平收敛
水准仪
DSN2
1
用于隧道地表沉降
钢尺
/
2
用于各种尺寸测量
瓦斯浓度检测仪
GB90
2
用于瓦斯监测
钢筋应力计
JTM-V1000DA
12
用于钢支撑应力
钢筋应力计
JTM-V1000DA
96
用于锚杆轴力
压力盒
JTM-V2000D
36
用于衬砌内外受力
流量计
JTM-U8000A
1
用于渗水流量
渗压计
JTM-V3000
20
用于渗水压力
地质雷达
SIR3000
1
用于地质超前预报
摄像头
/
2
用于特殊情况下摄像监测
3.2监控人员配置
注：
1、现场未出现异常情况，现场正常事务由李健民负责。
2、现场如果出现异常情况，由总监控工程师带队，相关专业人员立刻到场处理。
4．监测实施方案细则
4.1隧道围岩与初期支护观察
4.1.1对开挖后未支护的围岩进行目测，主要包括以下内容
岩石的种类和产状
岩石特性：
岩石的颜色、成分；
断层的性质、产状、破碎带宽度、倾角及走向；
开挖工作面的稳定状态，顶板有无脱落现象。
4.1.2开挖后支护段的目测内容包括
初期支护完成后对喷层表面的观察以及裂缝状况的描述和记录；
喷射混凝土是否产生裂隙。
4.1.3监测方法与频率
采用肉眼观察、地质罗盘、数码摄影等方法对所选择的开挖面进行目测。
隧道开挖工作面每次爆破后立即观察。
4.1.4监测后数据处理
按要求及时记录和整理制成如下表4-1。
以便配合其它监控项目进行分析研究。
表4-1隧道围岩与初期支护观察结果
序号
项目
内容
序号
项目
内容
1
起止里程
2
围岩级别
3
岩性
4
节理
5
掌子面
6
开挖方法
7
初支方式
8
初支状态
9
日期
10
地质素描图
11
地质素描说明
4.2拱顶下沉量及围岩位移量测
4.2.1监测内容与目的
隧道周边水平收敛和拱顶下沉是隧道围岩应力状态变化的最直观反映，它是新奥法施工的必测项目，也是新奥法施工的重要工序。
量测周边位移可为判断隧道稳定性提供可靠信息，根据围岩位移状态曲线判定围岩类别，利用量测信息的反馈，判断初期支护设计与施工方法是否稳妥，从而达到修改设计和指导施工的目的。
4.2.2布点时间、间距与位置
初期监控测点埋设时间是一个重要因素。
测点距离开挖工作面小于4m。
测点埋设后，第一次量测时间应在上次爆破后24h内，并在下次爆破前进行。
并对每条测线进行3次读数并进行记录与整理。
根据《公路隧道施工技术规范》与现场围岩类别、隧道埋设等现场情况按照下表6-2确定量测断面间距
量测断面间距表4-2
围岩级别
断面间距（m）
Ⅲ
30~40
Ⅳ
20~30
Ⅴ
10~20
侧线布置如图6-1:
如图4-1隧道拱顶下沉及围岩位移量测侧线布置
4.2.3测量的方法与频率
隧道周边水平收敛采用量测采用隧道专用型收敛计（如SWJ-IV型隧道收敛计）测量。
隧道拱顶下沉量采用水准仪与钢尺测量。
量测项目
量测频率
1-15天
16天-1个月
1-3个月
3个月以后
拱顶下沉
1-2次/天
1次/2天
1-2次/周
1-3次/月
水平净空收敛
1-2次/天
1次/2天
1-2次/周
1-3次/月
4.2.4数据的处理
量测原始记录应呈表格形式，注明断面桩号、测点设置时间，列出量测内容并填写具体量测值，表格中应留备注栏，以便记录施工情况。
隧道拱顶下沉量的大小，根据各测线的实测值，并做成图表的形式。
4.3围岩压力及两层支护间压力量测
4.3.1监测内容与目的
隧道开挖后，围岩要向净空方向变形，而支护结构要阻止这种变形，这样就会产生围岩作用于支护结构上的围岩压力。
围岩压力量测是指围岩与支护或喷层与二次衬砌混凝土间的接触压力的测试，方法是沿隧道周边拱顶和两拱腰埋设传感器，将压力盒分别埋设在围岩与喷射混凝土之间。
围岩与喷射混凝土之间的应力盒在喷射混凝土之前埋设。
在混凝土达到初凝强度后开始读数，分别读取其应力。
4.3.2压力盒的布置断面间距与位置
1．根据《公路隧道施工技术规范》、围岩级别与现场情况和监控量测设计方案布置断面。
在埋设压力盒时要求：
接触紧密和平缓，防止滑移，不损伤压力盒及引线。
2．断面压力盒的布置如图6-2
图4-2压力盒的布置
4.3.3压力盒监测方法与频率
1．压力盒按观测设计要求布置埋设好以后，应将每个压力盒的电缆线按顺序编排好号码，以防混乱。
电缆线铺设一定要得当，切不可被压断、拉断。
观测时，根据具体情况及要求，使用频率仪定期进行观测；观测频率按照《公路隧道施工技术规范》进行。
每次观测做到每个压力盒的测量应不少于3次，力求测量数值可靠、稳定，并做好原始记录。
2．监测频率
量测项目
量测频率
1-15天
16天-1个月
1-3个月
3个月以后
衬砌内应力，表面应力
1次/天
1次/2天
1-2次/周
1-3次/月
4.3.4数据处理
量测原始记录应呈表格形式，注明断面桩号、测点设置时间，列出量测内容并填写具体量测值，表格中应留备注栏，以便记录施工情况。
并做成图表的形式。
4.4锚杆轴力量测
4.4.1锚杆监测内容与目的
A、了解锚杆受力状态，为确定合理的锚杆参数提供依据；
B、判断锚杆布置是否合理以及评价锚杆的支护效果。
4.4.2．量测锚杆的布置形式与埋设间距
1、量测设备采用钢筋应力计。
在每个监测断面内布置3~5个应力计。
具体的布置形式是在拱顶中央1个，在拱基线上左右各设一个（或在两侧墙最大跨度处各设一个），其具体数量由围岩等级、埋设深度等现场条件做适当调整。
如图4-3所示。
图4-3量测锚杆的布置形式
2、埋设间距
埋设间距根据合同与围岩等级、埋设深度等现场条件埋设。
4.4.3监测方法与频率
1、采用频率仪对钢筋应力计读出频率，然后换算成应力。
按照《公路隧道施工技术规范》进行。
每次观测做到每个锚杆应力计的测量应不少于3次，力求测量数值可靠、稳定，并做好原始记录。
2、监测频率
量测项目
量测频率
1-15天
16天-1个月
1-3个月
3个月以后
锚杆轴力
1次/天
1次/2天
1-2次/周
1-3次/月
4.4.4数据处理
量测原始记录应呈表格形式，注明断面桩号、测点设置时间，列出量测内容并填写具体量测值，表格中应留备注栏，以便记录施工情况。
并做成图表的形式。
4.5钢支撑内力及外力的量测
4.5.1监测内容与目的
钢支撑应力量测仅限于围岩段有钢支撑的地段，其目的是了解钢架拱所受荷载及其产生的内力，判断初期支护的受力情况及围岩稳定性。
4.5.2钢支撑应力计的埋设与间距
量测断面在钢架拱设置范围布设，即在左右隧道进出口围岩段分别布置。
量测设备采用钢筋计，将两个钢筋应力计同时焊在钢支撑上，使两者保持刚性连接，并要求同一个钢支撑断面上下各一个钢筋应力计。
埋设间距做到每50m为一个断面。
其具体长度由围岩等级、埋设深度等现场条件做适当调整。
4.5.3监测方法与频率
1、采用频率仪对钢筋应力计读出频率，然后换算成应力。
按照《公路隧道施工技术规范》进行。
每次观测做到每个锚杆应力计的测量应不少于3次，力求测量数值可靠、稳定，并做好原始记录。
2、监测频率
量测项目
量测频率
1-15天
16天-1个月
1-3个月
3个月以后
钢支撑内力及外力的量测
1次/天
1次/2天
1-2次/周
1-3次/月
4.5.4数据处理
量测原始记录应呈表格形式，注明断面桩号、测点设置时间，列出量测内容并填写具体量测值，表格中应留备注栏，以便记录施工情况。
并做成图表的形式。
4.6地质水文超前预报
4.6.1地质水文超前预报方法
4.6.1.1地质超前钻（短距离探测，向前5米左右）
施工方在掌子面向前打5米左右的超前钻，我方检测人员通过超前钻打出的液体的稠度与岩体颜色和组成进行初步预测前方地质水文情况，并在报告中进行描述。
4.6.1.2地质雷达探测（中距离探测，向前30米左右）
对设计及地勘单位提出的或在施工过程中发现的开挖面前方存在不良地质条件的时候采用地质雷达对开挖面进行扫描，扫描的方式为点测或线测，获取开挖面前方的地质情况。
检测时采用人工控制移动天线，将雷达的发射和接收天线密贴于衬砌混凝土表面，对隧道支护结构及围岩进行连续扫描，电磁波通过天线进入混凝土衬砌中，遇到钢筋、钢支撑、材质有差别的混凝土、混凝土中间的不连续面、混凝土与空气分界面、混凝土与岩石分界面、岩石中的裂隙等产生反射，接收天线接收到反射波，测出反射波俄入射、发射双向走时，即可算出反射波走过的路程长度，从而求出天线距反射面的距离。
雷达天线沿测线连续滑动，每个测点的时间曲线可以汇成时间剖面图像，多个测点资料汇成的时间剖面，各个测点接收到的同一反射波汇成一定图像，从而直观的反映出各种不同的反射面，对于特殊地段或条件不允许时可采用点测方式，测点间距不大于200mm。
支撑天线的器材选用绝缘材料，天线操作人员不能佩戴含有金属成分的物件，并应与工作天线保持相对固定的距离。
观测过程中，应保持工作天线的平面与探测面基本平行，距离相对一致。
记录标注与测线桩号保持一致。
4.6.1.3TGP地质隧道超前预报（长距离探测，向前150米左右）
①探测原理
隧道地震波超前预报是利用地震波在岩体传播过程中，在声阻抗界面会产生地震反射波，利用仪器设备采集隧道岩体中地震波传播的信息，通过相关处理系统进行数据处理，结合已有的地质资料综合分析，实现对隧道前方地质条件的推断，达到地质超前预报的目的。
地震波震源一般采用小药量炸药在隧道边墙的风钻孔中爆炸产生，激发炮孔在洞壁一侧沿直线布置，一般采用24个炮孔。
地震波接收采用三份量采集的模式，接收探头安置在与炮孔等高程的洞壁钻孔中，并与钻孔岩体良好耦合，在隧道同里程的左右壁钻孔中各布置一个。
地震波在岩体中呈球面波形式传播，当地震波遇到岩体中声波阻抗存在有差异的界面时，例如断层、岩体破碎带、岩性变化带或岩溶发育带等，一部分地震波信号反射回来，一部分地震波信号透射进入前方岩体传播和继续发生反射，地震波信号传播的全过程被高灵敏度的地震检波器接收下来。
地震波信号的传播时间与传播距离成正比，与传播速度成反比；地震波信号的衰减和传播符号与岩体性质和界面的声阻抗性质有关。
因此预报工作要采集隧道地震波的全波列信息，实现全波列分析。
隧道地震超前预报工作要贯穿隧道施工的全过程，在一定间隔距离内连续预报，一方面是隧道安全施工工序的需要；另一方面是预报工作本身资料分析的需要。
连续无间断和资料的重复对比，有助于提高预报成果的质量和准确性。
②探测方法
对测线布置段和隧道掌子面岩体进行地质描述，并选择岩体相对完整的地段布置接收孔位置。
记录检波器接收孔、激发起至的炮孔的隧道里程，对于不等间距的炮孔要测量炮孔间距，记录隧道掌子面的里程；定向并耦合安置孔中三分量检波器；逐炮孔安置带有计时线的炸药卷，药量一般控制在60～120克；根据隧道岩体条件选择仪器采集参数：
一般软岩条件采样率选择0.1ms,硬岩条件采样率选择0.05ms；通过选择采样点数的多少保证地震记录的长度不小于300～400ms。
以上有关数据填写在TGP现场数据记录表中。
尔后进行逐炮地震波数据的采集工作，测量中要求隧道内具有安静的条件，有关的产生振动施工的项目需要暂时停止。
所有炮孔的数据采集完毕，在检查采集数据合格后结束现场测量工作。
4.6.2地质超前预报具体实施细则
根据各种地质超前预报方法的特点与现场条件，我方将根据各种方法的预测距离采取长短结合的方式进行。
首先采用TGP进行隧道全里程覆盖的方法进行预测，然后在TGP预测出的特殊位置（预测有涵洞与断层等）和设计地勘报告上的特殊位置采用地质雷达再次扫描，再次预测，提高预测的准确性。
地勘报告上的特殊位置如下表
里程范围
地层
突水突泥方式及突水量
K35+400～K35+430
T3XJ1
突水突泥发生重点部位，须家河一段泥岩等隔水层进入到雷口坡组灰岩等透水层，涌流状出水或溶洞突水，具承压性质,估计涌水量800m3/h。
k35+750～k35+770
k35+450～k35+660
T1J
突水突泥重点发生地段，可能发生部位为裂隙发育和溶洞发育部位，估计突水量600m3/h.
K35+800～k36+000
K35+660～K35+800
断层破碎带
突水突泥重点发生地段，断层的上、下盘中有大股的岩溶水流出，并伴随有流砂，雨季流量增大，灰岩和白云岩裂隙和溶隙发育地带有股状岩溶水，估计突水量1200m3/h。
4.7地表沉降
4.7.1监测内容与目的
浅埋隧道和隧道的洞口段通常位于软弱、破碎、自稳时间较短的围岩中，施工方法不妥极易发生冒顶塌方或地表有害沉降。
浅埋隧道开挖时可能会引起地层沉陷而波及地表，因此，对浅埋隧道的施工进行地表下沉量测时十分重要的。
4.7.2地表沉降的埋设与间距
隧道浅埋段地表沉降的埋设：
首先在浅埋段地表横向布置间距范围为5~8m；布置3~6个测点（根据现场具体情况决定）为一个断面。
前后距离每20m一个断面。
每个测点布置：
首先将地表挖出直径为30cm，深度为30cm的凹槽，然后采用50cm左右的螺纹钢筋（钢筋一头画出十字交叉点）将其打入其中。
最后用水泥混凝土将凹槽填满并整平。
螺纹钢筋要求露出地表5cm左右。
4.7.3监测方法与频率
1、采用水准仪量测，量测精度为±0.5mm。
2、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。
（B为隧道洞内宽度）。
4.7.4数据处理
量测原始记录应呈表格形式，注明断面桩号、测点设置时间，列出量测内容并填写具体量测值，表格中应留备注栏，以便记录施工情况。
4.8瓦斯浓度检测
4.8.1监测内容与目的
隧道在掘进中有时穿过煤系地层，煤系地层经常富含瓦斯。
瓦斯是多种可燃可爆气体的总称，其主要成分时甲烷。
瓦斯爆炸时含有瓦斯与助燃成分的混合气体在火源引燃下，瞬间完成燃烧反应，形成高温高压产物的过程。
由于反应过程很快，与时间成反比的功率就很大，所形成的瞬间压力对掘进中的隧道有很大的破坏力，对人员生命安全有很大威胁。
因此，在隧道施工中必须对瓦斯进行严格检测。
4.8.2监测方法与频率
在隧道内采用便携式瓦检仪检查瓦斯进行检测。
序号
地点
限值
超限建议处理措施
1
低瓦斯工区任意处
0.5％
超限处20米范围内立即停工，查明原因，加强通过监测
2
局部瓦斯聚集（体积大于0.5m3）
2.0％
附近20米范围内停工、撤人、断电，进行处理，加强通风
3
开挖工作面风流中
1.0％
停止电钻钻孔
4
煤层爆破后工作面风流
1.0％
继续通风，不得进入
5
局部通风机或电器开关20米范围内
0.5％
停机并不得启动
6
钻孔排放瓦斯回流中
1.5％
撤人、停电，调整风量
4.8.3数据处理
量测原始记录应呈表格形式，注明断面桩号、测点设置时间，列出量测内容并填写具体量测值，表格中应留备注栏，以便记录施工情况。
并在数据达到危险值时立刻向现场监理报告。
4.9摄像监控
4.9.1监测内容与目的
通过现代电子设备对隧道施工进行24小时的现场监控。
4.9.2摄像监控的布置
1、在隧道口布置一个固定的摄像头，进行现场24小时监控。
对其进入隧道的人员与车辆进行监控记录。
并且进行1个月的电子保存。
2、在离掌子面20m左右的合适位置布置一个摄像头，对其掌子面的施工情况和周围环境进行时时监控。
4.10渗水压力与水流量
4.10.1监测内容与目的
水一直是我们隧道工程建设最大的危害，在隧道施工中经常发生涌水等问题，所以对渗水压力和水流量的检测是非常必要的。
4.10.2渗水压力计的埋设与检测方法
在隧道有渗水问题的特殊位置埋设空隙水压力计，通过频率仪读出空隙水压力计的频率，进而换算出渗水压力。
进行对渗水位置水压力的量测。
在隧道发生涌水问题时，采用50L容器，测出涌水体积，同时根据涌水体积与时间的关系换算出涌水的水流量。
从而对涌水位置进行监控
4.10.3数据处理
量测原始记录应呈表格形式，注明断面桩号、测点设置时间，列出量测内容并填写具体量测值，表格中应留备注栏，以便记录施工情况。
5.主要控制指标
1、根据各监测数据所绘制的曲线变化情况和趋势，判断围岩的稳定性，及时预报险情，建议施工时应采取的措施，提供修改设计的参考数据。
2、当喷射混凝土出现大量的明显裂缝和隧道支护表面任何不为的实测值已达下表允许值的70％，且收敛速度无明显下降时，及时根据实测值进行回归分析，预测最终位移值，若最终位移值接近或表6.3（见下页）的净空位移允许相对位移时，应立即采取补强措施，并改变支护设计参数。
3、地表沉降控制指标：
地表沉降应控制在10～30mm以内。
4、围岩稳定控制指标：
当隧道净收敛值的速度明显下降，收敛量已达总收敛量的80～90％，且水平收敛速度小于0.2mm/d和拱顶位移速度小于0.2mm/d时，认为围岩已基本达到稳定。
5、位移变化速度，当拱脚水平相对净空变化速度大于10～20mm/d时，表明围岩处于急剧变形状态；当变化速度小于0.2mm/d时，可以认为围岩达到基本稳定（浅埋段不适用）。
6、根据回归后位移时态曲线的形态，当围岩位移速度不断下降时表示围岩趋于稳定状态；当位移速度保持不变时表示位移不稳定；当位移速度不断上升时表示围岩进入危险状态。
根据量测结果可按表6.4所列变形管理等级指导施工。
表6.3净空允许相对收敛值（%）
允许相对位移
围岩级别
覆盖层厚
<50m地段
覆盖层厚
50m～300m地段
覆盖层厚
<500m地段
覆盖层厚
50m～300m地段
拱脚水平净空相对变化值
拱顶相对下沉
Ⅴ
0.20-0.50
0.40-1.20
0.08-0.16
0.14-1.10
Ⅳ
0.10-0.30
0.20-0.80
0.06-0.10
0.08-0.40
Ⅲ
0.03-0.10
0.08-0.40
0.03-0.06
0.04-0.15
表6.4变形管理等级
管理等级
管理位移
施工状态
Ⅲ
U可正常施工
II
U0/3≤U≤2U0/3
应加强支护
I
U>2U0/3
应采取特殊措施
附注：
U－实测位移值；U0－最大允许位移值
6隧道监控量测断面布置
根据现提供的地质条件、围岩类别和隧道设计规模大小、监测费用的合理性等因素，同时满足现行相应规范的要求来综合考虑量测断面，断面数量如下
里程桩号
围岩
岩性
分段
长度
（m）
围岩
级别
量测断面数
必测项目
选测项目
地质及支护状况观察
水平收敛量测
拱顶沉降量测
锚杆轴力量测
地质超前预报
瓦斯浓度检测
钢支撑内外力量测
两层支护间压力及衬砌内应力
地表下沉
摄像监控
渗水压力及水流量
K34+377～K34+928.7
泥岩
551.7
Ⅴ
每次爆破后及初期支护后进行
每次爆破后及初期支护后进
行
35
35
10
开
挖
前
进
行
开
挖
前
进
行
需
要
的
位
置
进
行
1
3
3
洞口与距离掌子面20左右
富
水
地
段
监
测
断
面
K34+928.7～K34+982
砂岩
53.3
Ⅳ
2
2
1
/
/
/
K34+982～K35+085
砂岩
103
Ⅲ
4
4
2
/
/
/
K35+085～K35+148
泥岩、煤线
63
Ⅴ
4
4
1
1
1
/
K35+148～K35+257
砂岩
109
Ⅳ
5
5
1
/
/
/
K35+257～K35+317
泥岩、煤线
60
Ⅴ
4
4
1
/
1
/
K35+317～K35+364
砂岩夹泥岩
47
Ⅳ
2
2
1
/
/
/
K35+364～K35+423
泥岩、煤线
59
Ⅴ
5
5
1
/
1
/
K35+423～K35+610
灰岩
187
Ⅲ
9
9
1
/
/
/
K35+610～K35+822
断层角砾岩、白云质
灰岩
212
Ⅴ
13
13
3
需
要
的
位
置
进
行
1
1
/
富
水
地
段
监
测
断
面
K35+822～K35+992
灰岩
170
Ⅲ
8
8
1
/
/
/
K35+992～K36+120
泥岩、煤线
128
Ⅴ
8
8
2
1
1
/
K36+120～K36+212
砂岩
92
Ⅳ
4
4
1
/
/
/
K36+212～K36+259
泥岩、煤线
47
Ⅴ
3
3
1
1
1
/
K36+259～K36+392
砂岩、夹泥岩层
133
Ⅲ
6
6
/
/
/
/
K36+392～K36+464
砂岩
72
Ⅳ
5
5
/
/
1
/
K36+464～K36+792
泥岩
328
Ⅴ
20
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