监控量测实施细则.docx
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监控量测实施细则
目录
一、编制依据1
二、工程概况1
2.1工程概况1
2.2工程地质条件2
2.2.1地形地貌及地层岩性2
2.2.2工程地质条件2
三、监控量测实施方案2
3.1监控量测组织机构及监控量测仪器的配置3
3.1.1监控量测组织机构3
3.1.2监控量测仪器的配置3
3.2暗挖段监控量测4
3.2.1监控量测的目的和作用4
3.2.2暗挖段监控量测的内容及方法4
3.3隧道洞口段、浅埋和偏压段地表沉降监测8
3.4明挖段监控量测的内容及方法9
3.4.1监控量测的目的9
3.4.2监测布置及实施阶段9
3.4.3监测项目、手段9
3.5量测频率及控制基准10
3.5.1量测频率10
3.5.2监控量测控制基准10
3.6监控量测数据的统计分析与信息反馈11
3.6.1暗洞监控量测数据的统计分析与信息反馈11
3.6.2明洞监测数据的整理与分析14
3.7质量保证措施15
3.8强化量测数据在隧道施工中的作用15
3.8.1评价围岩稳定性，确保施工安全15
3.8.2评价围岩达到稳定的标准，确定仰拱浇注时间及二衬施作时间15
3.8.3调整施工方法16
3.8.4调整锚杆支护参数及喷砼厚度16
3.8.5及时调整预留变形量适当考虑工程的经济性16
3.8.6如何设定量测管理标准值，量测管理标准值应该根据隧道施工实践加以修正16
3.9监控量测管理16
四、考核、奖罚措施17
新建武汉至咸宁城际铁路一标段
青龙山一号隧道工程监控量测实施细则
一、编制依据
1．《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-07J721-07）；
2.青龙山一号隧道的设计文件和图纸（武咸施图（隧）01及03）；
3.湖北城际铁路有限责任公司编制的《新建武汉至咸宁城际铁路指导性施工组织设计》；
4.中铁十八局集团有限公司武咸城际铁路一标项目经理部编制的《青龙山一号隧道施工组织设计》。
二、工程概况
2.1工程概况
武咸城际铁路青龙山一号隧道位于武汉市江夏区纸坊街境内，中心里程DK14+016.5，里程范围为DK13+913～DK14+120，全长207m，全部为Ⅴ级围岩，其中进口轨面设计标高为49.153m，出口轨面设计标高为49.773m。
隧道内DK14+112.5～DK14+120段设置圆曲线型竖曲线，竖曲线半径25000m。
全隧道位于直线上，隧道内设置单面上坡，坡度3‰。
隧道内采用带挡肩的平板式无碴轨道，有仰拱隧道内轨道结构高度为700mm。
隧道进、出口均采用帽檐斜切式洞门。
该隧道通过软岩地层，岩石多为全～强风化，岩质软，浅埋地段多，工程地质条件较差，暗洞设计开挖方法为双侧壁导坑法。
隧道围岩条件差，开挖进尺慢，具体结构形式表见表3-1。
表3-1青龙山一号隧道结构形式表
段落
编号
起始里程
终止里程
段落
长度（m）
结构型式
施工
方法
备注
1
DK13+913
DK13+932
19
斜切式洞门
明挖
放坡开挖
2
DK13+932
DK13+972
40
隧道暗洞
双侧壁
导坑法
Ф108长管棚
3
DK13+972
DK14+052
80
超前小导管注浆
4
DK14+052
DK14+092
40
Ф108长管棚
5
DK14+092
DK14+101
9
拱形明洞
明挖
放坡开挖
6
DK14+101
DK14+120
19
斜切式洞门
2.2工程地质条件
2.2.1地形地貌及地层岩性
2.2.1.1地形地貌
剥蚀低丘，丘坡下接长江高阶地区，丘坡自然坡度30°左右，植被发育。
高阶地平坦开阔，起伏平缓，相对高差40m左右。
2.2.1.2地层岩性
丘坡表层为e1+d1Q2黏土，硬塑～半干硬，厚度0～2m，下伏志留系（S2f）泥岩，全～弱风化、泥盆系（D3w）砂岩，强～弱风化。
泥岩全风化层厚约10m，岩质软，风化成土状，强风化层厚约10m，节理裂隙发育，岩性破碎，弱风化层较完整，节理裂隙较发育。
砂岩强风化层厚约5～7m。
2.2.2工程地质条件
2.2.2.1工程地质评价
隧道大部分通过软岩地层，全～强风化，岩质软，岩体破碎，浅埋地段多，工程地质条件较差，其中隧道进口～DK14+000段局部石英砂岩弱风化层岩质硬。
2.2.2.2隧道洞身围岩分级
全段围岩分级为Ⅴ级，洞身多浅埋，其中进、出口段最小埋深为2m，洞身段最大埋深25m。
隧道进口～DK14+000附近，洞身围岩为强～弱风化砂岩、石英砂岩，岩质较硬，节理裂隙发育，厚层～块状结构，岩层产状83°∠32°～61°∠50°。
DK14+000～隧道出口，洞身多为全～强风化的泥岩、泥质粉砂岩，岩质软、裂隙发育。
岩层产状70°∠5°。
2.2.2.3隧道进出口地质条件
1、进口：
土层边仰坡坡率为1：
1.5，岩层边仰坡坡率1：
1.25，控制高度8m；出口：
边坡坡率为1：
1.5，控制高度8m。
2、隧道进出口拱部为土层或全风化层。
2.2.2.4不良地质及特殊地质
黏土层具弱膨胀性。
三、监控量测实施方案
采用喷锚构筑法修建的隧道应进行监控量测设计，并将监控量测作为关键工序列入现场施工组织，施工中认真实施。
隧道监控量测是隧道施工采用新奥法复合衬砌设计施工的核心技术之一，通过现场监控获得围岩动态，为支护提供信息依据，是指导施工的重要手段，因此必须做好该项工作。
3.1监控量测组织机构及监控量测仪器的配置
3.1.1监控量测组织机构
3.1.1.1组织机构
针对本工程监测项目的特点，成立以项目总工为第一负责人、施工队技术负责人为主要负责人的施工监测机构,配置2-3人组成监控量测及信息反馈小组，成员由多年从事地下工程施工及监测经验的技术人员组成，在监测主管的组织下负责地面和地下的日常监测工作及资料整理工作。
施工监测组织机构见下图3-1。
项目总工
对监测方案及施工措施作出决策
队技术负责人、监测主管
制定监测方案，提供监测报告
监测人员
日常监控量测工作并处理反馈监控数据处理
图3－1施工监测机构图
3.1.1.2人员配置
为切实做好监控量测工作，项目部确定成立监控量测责任小组，以便使该项工作能在有序有控的情况下进行工作。
监控量测人员要求相对稳定，确保监控量测工作的连续性。
组长：
陶友海
副组长：
李文敖阳
组员：
郭顺心吕科敖斌郭振兴
3.1.2监控量测仪器的配置
根据本工程特点，隧道工作面配置相应数量的量测仪器如表3-1，所用仪器必须通过质量检定中心检定，附有相关检定证书，符合高速铁路建设相关规范要求并能满足现场正常使用。
表3-1监控量测仪器配置表
序号
名称
单位
数量
1
周边收敛计
台
1
2
精密水准仪
台
1
3
地质罗盘
台
１
4
全站仪
台
1
5
刚挂尺
把
1
其它仪器根据现场实际情况，在确定了选测项目后再予配置。
3.2暗挖段监控量测
3.2.1监控量测的目的和作用
3.2.1.1监控量测的目的
1．确保施工安全及结构的长期稳定性；
2．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调整支护参数和施工方法提供依据；
3．确定二次衬砌的施做时间；
4．监控工程对周围环境影响；
5．积累量测数据，为信息化设计和施工提供依据。
3.2.1.2监控量测的作用
1．掌握围岩和支护动态，进行日常施工管理；
2．了解支护构件的作用及效果；
3．确保隧道工程安全与经济；
4．将监控量测结果反馈与设计及施工中；
5．积累资料，供以后设计、施工参考。
3.2.2暗挖段监控量测的内容及方法
监控量测可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；选测项目是为满足隧道设计与施工的特殊要求进行的监控量测项目。
1.必测项目的内容及方法见表3-2。
表3-2必测项目的内容、方法及仪器
序号
监测项目
测试方法和仪器
测试
精度
备注
1
洞内、外观察
现场观察、数码相机、地质罗盘
2
二次衬砌前净空变化
隧道净空变化测定仪（收敛计、全站仪）
0.1mm
全站仪采用非接触观测法
3
拱顶下沉
水准测量的方法，水准仪、水准尺
1mm
一般进行水平收敛量测
4
地表下沉
测量的方法，水准仪、水准尺
1mm
浅埋隧道必测（H0≤2b）
5
二次衬砌后净空变化
隧道净空变化测定仪（收敛计、全站仪）
0.01mm
6
沉降缝两侧底板不均匀沉降
三等水准测量
1mm
沉降缝两侧底板（或仰拱填充层面）沉降
7
洞口段与路基过渡段不均匀沉降观测
三等水准测量
1mm
洞口底板（或仰拱填充层面）与洞口过渡段的沉降
2.选测项目的内容及仪器见表3-3。
表3-3选测项目的内容及仪器
序号
监控量测项目
常用仪器
1
围岩压力
压力盒
2
钢架内力
钢筋计、应变计
3
喷混泥土内力
混泥土应变计
4
二次衬砌内力
混泥土应变计、钢筋计
5
初期支护与二次衬砌间接触压力
压力盒
6
锚杆轴力
钢筋计
7
围岩内部位移
多点位移计
8
隧底隆起
水准仪、铟钢尺或全站仪
9
爆破振动
振动传感器、记录仪
10
孔隙水压力
水压计
11
水量
三角堰、流量计
12
纵向位移
多点位移计、全站仪
3.隧道开挖后应及时进行地质素描及数码成像，必要时进行物理力学试验。
4.初期支护完成后应进行喷层表面裂缝及发展、深水、变形观测记录。
5.对围岩为土砂质时可对围岩内部移位、锚杆轴力、初期支护内力、锚杆拉拔试验等进行量测。
6.对地下水对地下水发育断层破碎带等地质构造可进行水量、空隙水压力等进行量测。
7.对隧道附近存在隧道施工爆破影响的构筑物时，可进行爆破振动监控量测。
8.对一般硬质岩、软岩为可以优化设计，减少支护数量，可对锚杆轴力、围岩压力、初期支护与二次衬砌间接触压力等进行量测。
3.2.2.1洞内外观测
1．洞内观察
（1）开挖工作面观察在每次开挖后进行。
观察中发现围岩条件恶化时，应采取相应处理措施；观察后应及时绘制开挖工作面地质素描图、填写开挖工作面地质状态记录表；
（2）在节理、裂隙发育的镶嵌状、块状脆性硬岩地段应重视观察围岩的节理、裂隙走向及发育程度，对易引起坍塌的岩埠及时进行锚杆支护或喷射混凝土封闭；
（3）对已施工地段的观察每天至少应进行一次，主要观察喷射混凝土、锚杆、钢架和二次衬砌等的工作状态。
2．洞外观察
重点应在洞口段和洞身埋置深度较浅地段，其观察内容应包括地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗透情况等。
3．作业要求
观察后应及时绘制开挖工作面地质素描图，同时数码成像，填写开挖工作面地质状况记录表（附录A），并与勘察资料进行对比。
（1）对开挖后没有支护的围岩进行观察，主要了解开挖工作面下列的工程地质和水文地质条件。
①岩质种类和分布状态，结构面位置的状态；
②岩石的颜色、成分、结构、构造；
③地层时代归属及产状；
④节理性质、组数、间距、规模、节理裂隙的发育程度和方向性，结构面状态特征，充填物的类型和产状等；
⑤断层的性质、产状、破碎带宽度、特征等；
⑥地下水类型、用水量大小、涌水位置、涌水压力、湿度等；
⑦开挖工作面的稳定状态、有无剥落现象。
（2）对已施工地段的观察每天进行一次，其目测内容如下：
①初期支护完成后对喷层表面的观察以及裂隙状况的描述和记录，要特别注意喷混凝土是否发生剪切破坏；
②有无锚杆脱落或垫板陷入围岩内部的现象；
③钢拱架有无被压曲、压弯现象；
④是否有底鼓现象。
观察到的有关情况和现象，应详细记录，并绘制开挖工作面及两侧素描图，要求每个断面至少绘制一张，同时进行数码成像。
3.2.2.2拱顶下沉及收敛量测
1.测点及测线布置
拱顶下沉及净空变化测点应布置在同一断面上，纵向断面间距Ⅳ级围岩按10m布置；Ⅴ级围岩按5m布置。
拱顶下沉测点布置在拱顶轴线上。
当隧道跨度较大时，应结合施工方法在拱部增设测点。
本隧道Ⅴ级围岩地段采用双侧壁导坑法施工，其测点布置详见图3-2；Ⅳ级及Ⅳ级以上围岩地段采用弧形导坑预留核心土法施工，其测点布置详见图3-3。
净空变化量测测点、侧线布置与拱顶下沉测点在同一断面上，其测点布置详见图3-2、3-3。
注：
①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。
监控量测断面应在相应段落施工初期优先设置，并及时开展量测工作。
②不同断面的测点尽量布置在相同部位，测点尽量对称布置，以便数据的相互验证。
图3-2双侧壁导坑法测点布置图3-3弧形导坑预留核心土法测点布置
2.拱顶下沉及净空变化量测的方法
变形监控量测采用接触量测的方法。
（1）净空变化量测
隧道净空变化量测采用收敛仪进行。
测点采用焊接或钻孔预埋。
预埋环采用φ22钢筋（或购买膨胀螺栓），长30cm，制环材料采用φ6钢筋，将环焊接在φ22钢筋尾端。
按照围岩级别以相应的间距埋设预埋环，打30cm深风钻孔，用水泥将直杆部分埋入孔中，环外露即可。
净空变化量测通过布设于洞室周边的固定点，每次测出对称点之间的净长L，求出两次量测的增量（或减量）ΔL，即为此处净空变化值。
读数时读三次，取其平均值，具体记录表格见附录B。
（2）拱顶下沉量测
拱顶下沉量测采用精密水准仪和铟钢挂尺进行。
在隧道拱顶轴线附近通过焊接或钻孔预埋测点（方法同净空变化量测）。
测点与隧道外监控量测基准点进行联测。
支护结构施工时要注意保护测点，一旦发现测点被埋掉，要尽快重新设置，保证数据不中断。
拱顶下沉量测详见图3-4。
图3-4拱顶下沉量测示意图
拱顶下沉量测通过测点不同时刻相对标高h，求出两次量测的差值Δh，即为该点的下沉值。
读数时应读三次，然后取其平均值。
具体记录表格见附录C。
3.3隧道洞口段、浅埋和偏压段地表沉降监测
隧道洞口段覆盖层薄，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，量测频率与拱顶下沉和净空变化的量测频率相同。
地表下沉的量测与洞内净空变化和拱顶下沉量测在同一断面内。
布点原则为：
横向间距为2～5m，在隧道中线附近测点应适当加密，隧道中线两侧量测范围不应小于H0+B,且两侧必须各加一个基准点，其测点布置如图3-2所示。
地表下沉量测断面间距见表3-5。
监测仪器：
精密水准仪，水准尺等。
图3-5地表沉降横向测点布置示意图
H0:
量测断面处覆盖层厚度；
B：
隧道宽度。
表3-4地表沉降测点纵向间距
埋置深度H与开挖深度
量测断面间距（m）
2B＜H0＜2.5B
20～50
B＜H0≤2B
10～20
H0≤B
5～10
注：
地表无建筑物时取表中上限值，H0为隧道埋深，B表示隧道开挖宽度。
地表沉降监控量测采用精密水准仪、铟钢尺进行，其量测精度为±1mm。
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。
地表下沉量测方法和拱顶下沉量测方法相似，即通过测点不同时刻相对标高h，求出两次量测的差值Δh，即为该点的下沉值。
3.4明挖段监控量测的内容及方法
3.4.1监控量测的目的
1、掌握施工过程中周围地层、支护结构、地下管线的动态，预防工程破坏事故和环境事故的发生。
2、将现场量测结果与预测值相比较，以判别前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步施工参数，从而指导现场施工，做到信息化施工。
3.4.2监测布置及实施阶段
3.4.2.1监测布置
监测布置点参照“一般明挖段施工监测项目及方法”布置，未示意测点应根据所处的地形地质条件布置，并应满足相关规范、规程的要求。
3.4.2.2监控量测的实施阶段
第一阶段：
施工前调查，各监测项目在基坑支护施工前应测得稳定的初始值，且不应少于两次。
第二阶段：
施工开始至工程交验。
3.4.3监测项目、手段
各监测项目的监测位置或对象、监测手段等见表3-5“一般明挖段施工监测项目及方法”。
表3-5一般明挖段施工监测项目及方法
序号
项目名称
量测类别
测量方法
测点布置
频率测量
1-15天
16天-1个月
1-3个月
1
开挖边坡及影响范围内观察
必测
观察、记录
开挖后后进行
每次开挖后进行
2
土体变位量测
必测
测斜仪
每10-15m设两处
1-2次/天
1次/2天
1-2次/周
3
坡顶水平位移及沉降量测
必测
精密水准仪、经纬仪
每10-15m设两处
1-2次/天
1次/2天
1-2次/周
4
土压力量测
必测
土压力盒
每代表性地段20-50m一断面，同一孔测点间距2-3米。
1-2次/天
1次/2天
1-2次/周
5
地下水位量测
必测
水位计
每代表性地段20-50m一断面，每断面1-2个测点
1-2次/天
1次/2天
1-2次/周
6
衬砌、钢筋应力
必测
钢筋计
每10m一断面，每断面10-16个测点
1-2次/天
1次/2天
1-2次/周
7
邻近建筑物的下沉及倾斜、裂缝、地下管线的监测
必测
精密水准仪、经纬仪
根据现场情况布点
参照“青龙山一号隧道地表监控量测设计图”实施
8
底部隆起量测
必测
水准仪、水准尺
每代表性地段10-20m一断面，同一断面测点间距3-5米
1-2次/天
1次/2天
1-2次/周
9
孔隙水压力量测
必测
孔隙水压力
每代表性地段20-50m一断面，每断面2个测孔
1-2次/天
1次/2天
1-2次/周
10
地层分层沉降量
必测
分层沉降仪
有必要时设置
11
明洞洞周收敛（净空变形）
必测
收敛计
每5-10m一断面，每断面2-6对测点
1-2次/天
1次/2天
1-2次/周
12
明洞拱顶下沉
必测
精密水准仪、钢尺
每5-10m一断面，每断面1-3个测点
1-2次/天
1次/2天
1-2次/周
3.5量测频率及控制基准
3.5.1量测频率
量测频率根据测点距开挖面的距离及位移速度分别按表3-6和表3-7确定。
由位移速度决定的监控量测频率和由开挖面的距离决定的监控量测频率之中，原则上采用较高的频率值，出现异常情况或不良地质时，应增大量测频率。
表3-6按距开挖面距离确定的监控量测频率
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
表3-7按位移速度确定的监控量测频率
量测断面距开挖面距离（mm/d）
量测频率
≥5mm
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
开挖面地质素描、支护状态的描述每施工循环记录一次。
选测项目监控量测频率应根据设计和施工要求以及必测项目反馈信息的结果确定。
3.5.2监控量测控制基准
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以及周围建筑物特点和重要性等因素制定。
3.5.2.1位移控制基准
位移控制基准根据测点距开挖面的距离，由初期支护极限相对位移按表3-8要求确定。
表3-8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。
3.5.2.2管理等级
根据位移控制基准，按表3-9分为三个管理等级。
表3-9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＜U1B/3
Ⅱ
U1B≤U≤2U1B/3
U2B/3≤U≤2U2B/3
Ⅰ
U＞2U1B/3
U＞2U2B/3
注：
U为实测位移值
3.5.2.3监控量测结束标准
根据收敛速度判别：
一般地段：
收敛速度＞5mm/d时，围岩处于急剧变化状态，加强初期支护系统；收敛速度＜0.2mm/d时，拱部下沉速度小于0.15/d，围岩基本达到稳定。
特殊地质地段：
加强初期支护强度和刚度，严格控制过大变形。
各量测项目持续到变形基本稳定后2周结束，断层破碎带地段位移长时间不能稳定时，延长量测时间并采取加强措施。
当施工中出现下列情况之一时，应立即停止施工，采取措施处理。
（1）支护结构及其背后土体坍塌、滑移及开裂。
（2）监测数据有不断增大的趋势。
（3）支护结构变形过大，超过控制基准或出现明显的受力裂缝并不断发展。
（4）时态曲线长时间没有变缓的趋势等。
3.6监控量测数据的统计分析与信息反馈
3.6.1暗洞监控量测数据的统计分析与信息反馈
3.6.1.1量测数据的整理、分析
1.量测数据的观测、整理
每次观测后应立即对观测数据进行校核，如有异常应及时补测；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、误差分析等。
2.量测数据分析
根据量测值绘制时态曲线。
图3-6时态散点图
数据整理：
把原始数据通过一定的方法，如大小顺序，用频率分布的形式把一组数据分布情况显示出来，进行数据的数字特征计算以及离群数据的取舍。
回归分析和曲线拟合：
取得监测数据后，及时整理分析监测数据，绘制位移—时间曲线，当位移—时间曲线趋于平缓时，进行数据处理或回归分析，推算最终位移值，掌握位移变化规律。
结合施工步骤对围岩、支护等变形进行分析判断，将实测数据与允许值进行比较，及时绘制各种变形-时间关系曲线，预测结构变形发展趋势，预测结构的安全性，评价施工方法，确定工程技术措施，并向总工程师及监理工程师汇报，工区技术负责人根据监测结果并及时调整施工工序及采取相应的技术措施，以实现信息化施工。
为确保监测结果质量，加快信息反馈速度，全部所得监测数据均由计算机分析，并绘制测点位移变化曲线图。
回归分析采用以下三种回归函数：
①对数函数U=A+B×ln（t+1），U=A×ln（（B+T）/（B+t0））；②指数函数U=A×e-B/t，U=A×（e-Bt0-e-BT）；③双曲函数U=t/（A+Bt），U=A[（1/（1+Bt0）2-（1/（1+BT）2）。
试用每个函数进行电算，并且选用回归精度和拟合程度最高的函数作最终回归计算。
根据回归结果计算位移极值和提前确定二衬日期。
绘制量测数据的时态变化曲线图（图3-6时态散点图）和距开挖面关系图。
在取得足够的数据后，根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最大位移值或应力值，预测结构和建筑物的安全状况，防患于未然。
还可通过插值法，在实测数据的基础上，采用函数近似的方法，求得符合测量规律而又未实测到的数据。
当围岩位移速度不断下降时（du2/d2t＜0），围岩趋于稳定状态；
当围岩位移速度不断下降时（du2/d2t=0），围岩不稳定状态，加强支护；
当围岩位移速度不断
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