监控量测作业指导书.docx
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监控量测作业指导书
新建吉林至珲春铁路工程项目JHSK-I标四工区
隧道监控量测作业指导书
编制：
复核：
审批：
中铁隧道集团有限公司吉图珲客专JHSK-I标项目经理部四工区
二0一一年五月十日
一、编制总则
第1条为加强铁路隧道施工安全质量管理，充分发挥监控量测在隧道安全质量管理中的作用，规范铁路隧道施工监控量测工作，根据《铁路隧道监控量测技术规程》、《铁路隧道工程施工安全技术规程》、《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》（铁建设〔2010〕120号）的要求，并结合本标段的特点和施工图纸，编写本作业指导书。
第2条监控量测是隧道施工过程中，对围岩支护体系的稳定状态进行监测，为初期支护参数的调整和二次衬砌施作的时机提出依据，是确保施工安全和结构安全可靠、指导施工过程和施工安全监控的重要手段，是铁路隧道设计文件的重要组成部分，也是铁路隧道施工作业中关键的重要作业环节，监控量测须纳入关键工序管理。
二、编制依据
《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）
《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）
本标段施工图纸以及铁道部下发的《关于进一步加强铁路隧道施工安全管理的通知》120号文件。
三、适用范围
适用于吉图珲客专JHSK-Ⅰ标段四工区隧道监控量测工作。
四、作业准备
监控量测前应做的准备工作包括：
监测项目的确定、人员和仪器设备的组织，以及技术工作的准备。
1、人员配备
工区结合施工图纸及施工特点，成立专业监控量测小组，按照隧道划分，负责全工区隧道监控量测的数据采集和分析。
2、制定监测作业指导书
工区要结合现场实际情况和隧道施工图纸，针对不同隧道的地质状况制定出可行的监控量测实施细则，并上报监理。
五、监控量测的技术要求
1、监控量测目的
确保施工安全及结构的长期稳定性；监控工程对周围环境影响；研究监测工程状况的累计记录，积累量测数据，有助于修正工程设计，并通过观测数据与理论上的工程特性指标进行比较，以便了解设计的合理程度，为信息化设计和施工提供依据；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工法本身的发展提供借鉴、依据和指导作用；隧道洞内支护结构和周围岩体的变形及应力状态及其稳定情况密切相关，隧道支护结构和周围岩体的各种破坏形式产生之前通常有大的位移、变形、受力异常等，通过观测结果来验证施工方案的正确性；确定二次衬砌合理的施作时间；验证支护结构效果，确定支护参数和施工方法的准确性或为调整支护参数和施工方法提供依据。
2、编制监控量测实施细则主要内容
⑴监控量测项目；
⑵人员组织、元器件及设备；
⑶监控量测管理工作流程；
⑷监控量测断面、测点布置、监控量测频率及监控量测基准；
⑸数据记录格式；
⑹数据处理及预测方法；
⑺信息反馈及对策等。
监控量测流程图
监控量测管理工作流程图
3、监控量测项目
监控量测分为必测项目和选测项目两类。
必测项目是隧道工程应进行的日常监控量测项目。
选测项目应根据隧道建设规模、围岩的性质、隧道埋置深度、开挖方式等特殊要求进行的监控量测项目。
监控量测选测项目
序号
监测项目
测试方法和仪表
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
二次衬砌内力
混凝土应变计、钢筋计
0.1Mpa
5
初期支护与二次衬砌接触压力
压力盒
0.001Mpa
6
锚杆轴力
钢筋计
0.1Mpa
7
围岩内部位移
多点位移计
0.1mm
8
隧底隆起
水准仪、铟钢尺或全站仪
1mm
9
爆破振动
振动传感器、记录仪
临近建筑物
10
孔隙水压力
水压计
11
水量
三角堰、流量计
0.1mm
12
纵向位移
多点位移计、全站仪
0.1Mpa
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、数码相机、罗盘仪
2
二次衬砌前净空变化
全站仪
0.1mm
全站仪采用非接触观测法
3
二次衬砌后净空变化
全站仪
0.01mm
4
地表沉降
水准仪、铟钢尺或全站仪
0.1mm
浅埋隧道必测（Ho≤2B）
5
拱顶下沉
全站仪
0.1mm
注：
Ho为隧道埋深；B为隧道最大开挖宽度
4、监控量测断面及测点布置原则
浅埋隧道地表沉降观测点应在隧道开挖前布设。
地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。
地表沉降测点纵向间距
隧道埋深与开挖宽度
纵向测点间距（m）
2B＜Ho＜2.5B
20～50
B＜Ho≤2B
10～20
Ho≤B
5～10
注：
1、无地表构筑物时取表中上限值；2、Ho为隧道埋深，B为隧道最大开挖宽度
必测项目监控量测断面间距
围岩级别
断面间距（m）
Ⅱ
50
Ⅲ
30～50
Ⅳ
10～30
Ⅴ～Ⅵ
5～10
测点布置示意图
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
分部开挖法
每分部一条水平测线
CD或CRD法上部，双侧壁导坑法左右侧部，每分部一条水平测线，两条斜测线、其余分布一条水平测线。
⑴拱顶下沉测点原则上设置在拱顶轴线附近。
当隧道跨度较大时，应结合施工方法在拱部增设测点；
⑵浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布设。
地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程；
⑶选测项目量测断面及测点布置应考虑围岩代表性、围岩变化、施工方法及支护参数的变化；
⑷不同断面的测点应布置在相同部位，测点应尽量对称布置，以便数据的相互验证。
5、监控量测频率
按距开挖面距离确定的监控量测频率
量测断面距开挖工作面的距离（m）
监控量测频率
（0～1）B
2次/d
（1～2）B
1次/d
（2～5）B
1次/2～3d
﹥5B
1次/7d
按按位移速度确定的监控量测频率
位移速度（mm/d）
监控量测频率
≥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
注：
Ⅰ、B为隧道开挖宽度；
Ⅱ、当监测项目的累计变化值接近或超过报警值时，应加大监测频率；
Ⅲ、当变形曲线趋于平缓时，在有充足的数据判断变化趋于稳定，可以停止相应项目的监测工作，并经工程师批准。
⑴观测仪器设备的安装及埋设
ａ、围岩内部变形监测
监测仪器采用多点位移计,每一量测断面布设3个测点，测点布置要尽量靠近锚杆或周边位移量测的测点处，以便于计算分析。
每一测点，选择三种不同深度的钻孔，锚头深度分别为1m、3m、5m，连续测几种不同深度围岩内的位移，以确定松弛范围。
ｂ、隧洞衬砌结构的应力应变监测
根据衬砌结构的计算结果，在结构应力集中部位及受拉部位布设钢筋计（含锚杆测力计）、无应力计、应变计等，监测衬砌结构的受力状况，同时以验证设计、施工质量。
ｃ、隧洞围岩压力监测
监测仪器采用土压力盒，土压力盒埋设前根据予计接触压力变化幅度确定压力盒量程，检验传感器的稳定性，压力盒采用直接法埋设在初支与岩体间。
接触压力测点布设在具有代表性的隧洞断面的关键部位上（如拱顶、拱腰、拱脚、边墙仰拱等），并对各测点逐一进行编号。
压力盒埋设时，要使压力盒的受压面向着围岩，谨慎施作喷混凝土层，避免喷混凝土与压力盒之间产生间隙。
保证围岩与压力盒受压面贴紧。
⑵各项监控量测作业均应持续到变形基本稳定后1～3周。
6、监控量测控制基准及监控量测管理等级
⑴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，以及周围建（构）筑物特点和重要性等因素制定。
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要求确定。
位移控制基准
类别
距开挖面1B（U1B）
距开挖面2B（U2B）
距开挖面较远
允许值
65%U0
90%U0
100%U0
注：
B为隧道开挖宽度，U0为极限相对位移值。
⑶根据位移变化速度，净空变化速度持续大于5.0mm/d时，表明围岩处于急剧变化状态，应加强初期支护系统；水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d，拱部下沉速度小于0.15mm/d，围岩基本达到稳定。
⑷根据围岩回归位移时态曲线的形态来判别，当围岩位移速率不断下降（du2/d2t＜0）时围岩趋于稳定状态；当位移速率保持不变（du2/d2t＝0）时围岩不稳定，应加强支护；当位移速率不断上升（du2/d2t＞0）时围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。
⑸根据量测结果可按变形管理等级指导施工。
管理等级
管理等级
距开挖面1B
距开挖面2B（U2B）
施工状态
Ⅲ
UU可正常施工
Ⅱ
U2B/3≤U≤2U1B/3
U2B/3≤U≤2U2B/3
应加强支护
Ⅰ
U>≤2U1B/3
U>≤2U2B/3
应采取特殊措施
注：
U为实测位移值。
⑹采用分部分开挖法施工的隧道应每分部分别建立位移控制基准，同时可考虑各分部的相互影响。
⑺一般情况下，二次衬砌的施做应在满足下列要求时进行：
ａ、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；
ｂ、隧道位移相对值已达到总相对位移量的90%以上。
7、监控量测设备
监控量测设备配置表
序号
监测项目
监测仪器
1
地表沉降（陆域）及仰拱隆起
精密水准仪、铟钢尺等
2
隧道拱顶下沉
全站仪
3
隧道净空收敛
全站仪
4
锚杆抗拔力
锚杆拉拔计
5
钢架内力
VW-1型频率接收仪，钢筋应力计、应变计、压力盒等
6
二衬钢筋应力
7
围岩与接触压力
8
地质和支护状况观察
地质罗盘仪及规尺等
9
数据处理
电脑2台
六、监控量测技术方法
1、洞内、外观察
⑴施工过程中应进行洞内、外观察。
洞内观察可分开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。
⑵开挖工作面观察应在每次开挖后进行，及时绘制开挖工作面地质素描图、数码成像，填写开挖工作面地质状况记录表，并与勘查资料进
行对比。
⑶已施工地段的观察每天至少应进行一次，主要是观察并记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形和二次衬砌等的工作状态。
⑷洞外观察重点应在洞口段和洞身浅埋段，记录地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗透情况等，同时还应对地面建（构）筑物进行观察。
2、变形监控量测
⑴变形监控量测可采用接触量测或非接触量测方法。
⑵隧道净空变化量测可采用收敛计或全站仪进行。
测点应埋设在规定的测线两端。
ａ、采用收敛计量测时，测点采用焊接或钻孔预埋。
ｂ、采用全站仪量测时，测点应用膜片式回复反射器作为测点靶标，靶标粘附在预埋件上。
量测方法包括自由设站和固定设站两种。
⑶拱顶下沉量测可采用全站仪进行。
在隧道拱顶轴线附近通过焊接或钻孔预埋测点。
测点应与隧道外监控量测基准点进行联测。
⑷地表沉降监控量测可采用精密水准仪、铟钢尺进行，基准点应设置在地表沉降影响范围之外。
测点采用地表钻孔埋设，测点四周用水泥砂浆固定。
当采用常规水准测量手段出现困难时，可采用全站仪量测。
3、周边位移量测
⑴隧道开挖后应不间断进行周边位移和拱顶下沉的量测，运用全站仪进行无尺量测。
ａ、隧道开挖后，周边点的位移是围岩和支护力学形态变化的最直接、最明显的反映，净空的变化（收缩和扩张）是围岩变形最明显的体现。
ｂ、拱顶下沉量测值是反映隧道安全和稳定的重要数据,是围岩和支护系统力学形态变化的最直接、最明显的的反映，易于实现量测信息的反馈。
拱顶测点在支护结构施工时埋设。
ｃ、拱顶下沉、收敛量测初始值读数宜在每次开挖后12h内取得初始值，最迟不得大于12h，且在下一循环开挖前必须完成。
ｄ、拱顶下沉和地表下沉量测基点应与洞内、外水准基点建立关系。
七、监控量测数据分析及信息反馈
1、监控量测数据分析处理
⑴监控量测数据的分析处理应包括数据校核、数据整理及数据分析。
⑵每次观测后应立即对观测数据进行校核，监测结果分析采用散点图（时态曲线）和回归分析法，依据时态曲线的形态结合围岩稳定性、支护结构的工件状态安全性评价，并提出实施意见指导施工。
如有异常应及时补测。
⑶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。
⑷监控量测数据的分析应包括以下主要内容：
ａ、根据量测值绘制时态曲线；
ｂ、选择回归曲线，预测最终值，并与控制基准进行比较；
ｃ、对支护及围岩状态、工法、工序进行评价；
ｄ、及时反馈评价结论，并提出相应工程对策建议。
⑸监控量测数据可采用指数模型、对数模型、双曲线模型、分段函数、经验公式等进行分析，并预测最终值。
2、监控量测信息反馈及工程对策
⑴监控量测信息反馈应根据监控量测数据分析结果，对工程安全性进行评价，并提出相应工程对策与建议。
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
⑵施工过程中应进行监控量测数据的实时分析和阶段分析。
ａ、实时分析：
每天根据监控量测数据及时进行分析，发现安全隐患应分析原因并提交异常报告；
ｂ、阶段分析：
按周、月进行阶段分析，总结监控量测数据的变化规律，对施工情况进行评价，提交阶段分析报告，指导后续施工。
⑶工程对策主要应包括下列内容：
ａ、一般措施：
稳定开挖工作面措施；调整开挖方法；调整初期支护强度和刚度并及时支护；降低爆破振动影响；围岩与支护结构间回填注浆。
ｂ、辅助施工措施：
地层预处理，包括注浆加固，降水、冻结等方法；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。
工程安全性评价流程
八、监控量测验收资料
监控量测验收资料应包括以下内容：
1、监控量测设计；
2、监控量测实施细则及批复；
3、监控量测结果及周（月）报；
4、监控量测数据汇总表及观察资料；
5、监控量测工作总结报告。
七、参考资料
1、《客运专线铁路工程施工技术指南使用手册》TZ214-2005
2、《铁路隧道监控量测技术规程》TB10121-2007J721-2007
附件：
附录A隧道初期支护拱顶下沉监测记录表
附录B隧道初期支护单点拱顶下沉监测日报汇总表
附录C隧道初期支护收敛监测记录表
附录D隧道初期支护单点收敛监测日报汇总表
附录A隧道初期支护拱顶下沉监测记录表
承包单位：
监理单位：
工程名称
该测点开挖时间
年月日时
监测点埋设位置
监测点编号
监测点里程
该测点埋设时间
年月日时
测点初测时间
测点初测数值D0
监测
次数
掌子面所在里程
距掌子面（m）
本次监测时间
年月日时
本次监测拱顶下沉值DN（㎜）
拱顶下沉值
DN-DN-1（㎜）
时间间隔
（h、d）
拱顶下沉速度
（㎜/h、d）
监测点评价
备注
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
注：
同一里程（断面）拱顶下沉编号应与敛点的编号相同。
记录员：
复核：
审核：
日期：
附录B隧道初期支护单点拱顶下沉监测日报汇总表
承包单位：
监理单位：
监测点编号
监测点里程
埋设位置
掌子面里程
距掌子面（m）
累计监测时间
（h、d）
拱顶下沉值
DN-DN-1（㎜）
累计拱顶下沉值
DN（㎜）
时间间隔
（h、d）
拱顶下沉速度
（㎜/h、d）
监测点评价
注：
同一里程（断面）拱顶下沉编号应与敛点的编号相同
制表：
复核：
审核：
日期：
附录C隧道初期支护收敛监测记录表
承包单位：
监理单位：
工程名称
该测点开挖时间
监测点埋设位置
监测点编号
监测点里程
该测点埋设时间
测点初测时间
测点初测数值D0
监测
次数
掌子面所在里程
距掌子面（m）
本次监测时间
年月日时
本次监测收敛值
DN（㎜）
收敛值
DN-DN-1（㎜）
时间间隔
（h、d）
收敛速度
（㎜/h、d）
监测点评价
备注
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
注：
同一里程（断面）拱顶下沉编号应与敛点的编号相同。
记录员：
复核：
审核：
日期：
附录D隧道初期支护单点收敛监测日报汇总表
承包单位：
监理单位：
监测点编号
监测点里程
埋设位置
掌子面里程
距掌子面（m）
累计监测时间
（h、d）
收敛值
DN-DN-1（㎜）
累计收敛值
DN（㎜）
时间间隔
（h、d）
收敛速度
（㎜/n、d）
监测点评价
注：
同一里程（断面）拱顶下沉编号应与敛点的编号相同
制表：
复核：
审核：
日期：
升级会员 