隧道监控量测施工工艺手册.docx
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隧道监控量测施工工艺手册
隧道监控量测施工工艺手册
隧道监控量测施工工艺手册
版本号：
ZGZT1J-NGZQ6-SD-01
编制：
复核：
审核：
目 录
第一章 监控量测设计
隧道施工按《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007J721-2007）和《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）等有关要求进行，以确保质量，监控量测计划根据隧道规模、地形地质条件、支护类型和参数、开挖方式等确定。
第二章施工工艺框图
图1 监控量测工艺流程图
第三章 施工工艺
1、施工准备
1.1、技术准备
（1）开工前应根据隧道规模、地形、地质条件、支护类型和参数、施工方法等，进行监控量测设计。
该设计应包括：
量测项目、量测仪器、测点布置、量测频率、数据处理及量测人员组织等。
（2）根据监控量测设计及测试精度选用简单适用、稳定可靠、操作方便、量程合理、便于进行结果处理和分析的量测仪器。
（3）施工前成立专门监控量测小组，负责测点埋设、日常监测、数据处理和仪器维修保养工作，并及时将量测信息反馈于设计和施工。
1.2、材料准备
监控量测所用材料应满足设计及验标要求，并与选用的量测设备配套。
1.3、机具准备
隧道单口施工，监控量测设备应结合隧道开挖方法、量测设计及测试精度等要求进行合理配置。
表1 隧道监控量测设备配备表
序号
监测项目
监测仪器
1
地表沉降（陆域）及仰拱隆起
WILD-N3精密水准仪、铟钢尺各1套
2
隧道拱顶下沉
全站仪或水准仪1套
3
隧道净空收敛
全站仪或收敛计1套
4
锚杆抗拔力
锚杆拉拔计（每个分部1台）
5
沉降缝两侧底板不均匀沉降
WILD-N3精密水准仪、铟钢尺各1套
6
洞口段与路基过渡段不均匀沉降观测
WILD-N3精密水准仪、铟钢尺各1套
7
地质和支护状况观察
地质罗盘仪及规尺等各1套
8
数据处理
电脑2台
9
计算器
2台
10
扶梯
2个
11
20m钢尺
1把
12
9m长可伸缩挂钩（挂钢尺用）
1把
2、监控量测项目选定
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。
量测项目可分为必测项目和选测项目两大类。
选测项目应根据工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其他要求，有选择地进行。
监控量测工作必须紧跟开挖、支护作业。
按设计要求布设测点，并根据具体情况及时调整或增加量测的内容。
根据本线隧道的特点，必测项目和选测项目包括：
表2 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
2
二次衬砌前净空变化
隧道净空变化测定仪
（收敛计、隧道激光断面仪、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、钢尺
1mm
一般进行水平收敛量测
4
地表下沉
水准测量的方法，水准仪、塔尺
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）
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
表3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
地表下沉
水准测量的方法，水准仪、塔尺
1mm
H0＞2b时
2
隧底隆起
水准测量的方法，水准仪、塔尺
1mm
3
围岩内部位移
多点位移计
0.1mm
4
围岩压力
压力盒
0.001MPa
5
二次衬砌接触压力
压力盒
0.001MPa
6
钢架受力
钢筋计
0.1MPa
7
喷混凝土受力
混凝土应变计
10με
8
锚杆杆体应力
钢筋计
0.1MPa
9
二次衬砌内应力
混凝土应变计
0.1MPa
10
爆破振动观测
爆破振动记录仪爆破振动记录仪
临近建筑物
11
围岩弹性波速度
弹性波测试仪
3、测点布置
净空变化、拱顶下沉和地表下沉（浅埋地段）等必测项目应设置在同一断面，其量测断面间距及测点数量应根据围岩级别、隧道埋深、开挖方法等按表5.2.2规定进行。
测点布置具体见图5.2.2-1～4。
表4 必测项目量测断面间距和每断面测点数量
围岩级别
断面间距（m）
每断面测点数量
净空变化
拱顶下沉
Ⅴ～Ⅳ
5～10
1～2条基线
1～3点
Ⅳ
10～30
1条基线
1点
Ⅲ
30～50
1条基线
1点
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。
4、量测频率
4.1、按位移速度
表5量测频率
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
4.2按距开挖面距离
表6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
注：
①、B为隧道开挖宽度；
②、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；
③、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。
5、量测数据采集
根据设计文件、结合施工指南，制定本线隧道围岩量测方案。
⑴拱顶下沉、收敛量测起始读数宜在3～6h内完成，其他量测应在每次开挖后12h内取得起始读数，且在下一循环开挖前必须完成。
测点应牢固可靠、易于识别，并注意保护，严禁爆破损坏。
⑵基底处理完毕经检测符合各项指标后，在仰拱回填顶面横断面上设3个测点，纵向每10m设一排，采用精密水准仪进行沉降观测。
观测周期及观测时间根据现场实际情况确定。
观测计划及观测方案应征得监理批准，观测结果异常时应立即报设计单位拿出处理意见，情况紧急时，应果断采取措施，确保施工安全。
⑶隧道浅埋地段地表下沉的量测宜与洞内净空变化和拱顶下沉量测在同一横断面内。
当地表有建筑物时，应在建筑物周围增设地表下沉观测点。
⑷测试中按各项量测操作规程安装好仪器仪表，每测点一般测读三次，取算术平均值作为观测值；每次测试都要认真做好原始数据记录，并记录开挖里程、支护施工情况以及环境温度等，保持原始记录的准确性。
⑸各项量测作业均应持续到变形基本稳定后2～3周后结束。
对于膨胀性和挤压性围岩，位移长期没有减缓趋势时，应适当延长量测时间。
6、监测资料整理、数据分析及反馈
现场量测所取得的原始数据，不可避免的会具有一定的离散性，其中包含着测量误差。
因此，应对所测数据进行一定的数学处理。
数学处理的目的是：
将同一量测断面的各种量测数据进行分析对比、相互印证，以确定量测数据的可靠性；探求围岩变形或支护系统的受力随时间变化的规律，判定围岩和初期支护系统稳定状态。
在取得监测数据后，及时由专业监测人员整理分析监测数据。
结合围岩、支护受力及变形情况，进行分析判断，将实测值与允许值进行比较，及时绘制各种变形或应力～时间关系曲线，预测变形发展趋向及围岩和隧道结构的安全状况，并将结果反馈给设计、监理，从而实现动态设计、动态施工。
目前，回归分析是量测数据数学处理的主要方法，通过对量测数据回归分析预测最终位移值和各阶段的位移速率。
具体方法如下：
（1）将量测记录及时输入计算机系统，根据记录绘制纵横断面地表下沉曲线和洞内各测点的位移u-时间t的关系曲线，见图3。
（2）若位移-时间关系曲线如上图中b所示出现反常，表明围岩和支护已呈不稳定状态，加强支护，必要时暂停开挖并进行施工处理。
（3）当位移-时间关系曲线如上图中a所示趋于平缓时，进行数据处理或回归分析，从而推算最终位移值和掌握位移变化规律。
图3 位移u-时间t的关系曲线
（4）各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定后，进行二次衬砌的施作。
⑸监控量测应报专门的周报，监控量测数据及周报必须经项目分部总工复核签字，再报现场监理审核后，才能报项目部工程部，监控量测数据由项目部工程部汇总后，报南广公司筹备组安质部，周报制度从2009年6月1日起执行，各分部周报截止上报时间为每周日16：
00,周报以电子文档形式发至项目部工程部唐斌即时通。
特殊地段或围岩变形较大的隧道,监控量测应执行日报制，其上报程序同周报制。
7、监控量测的判别
实测最大位移值或回归预测最大位移值不大于规范要求的极限相对位移的2/3，可认为初期支护达到基本稳定。
⑴、根据位移变化速度判别
当拱角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，量测工作应加强到每天2—3次，并向有关领导提出加强初期支护系统的建议；
一般围岩地段当净空变化（收敛）速度小于0.2mm/d时，不良地质地段当净空变化（收敛）速度小于0.5mm/d时，则认为围岩达到基本稳定。
⑵、根据位移时态曲线的形态来判别
当围岩位移速率不断下降时（du2/d2t＜0），围岩趋于稳定状态；
当围岩位移速率保持不变时（du2/d2t＝0），围岩不稳定，应加强支护；
当围岩位移速率不断上升时（du2/d2t＞0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。
8、监控量测变形管理等级
表7 变形管理等级表
管理等级
管理位移
施工状态
Ⅲ
U＜U0/3
可正常施工
Ⅱ
U0/3≤U≤2U0/3
加强支护
Ⅰ
U＞（2U0/3）
采取特殊措施
注：
U为实测位移值，U0最大允许位移值。
9、监控量测信息反馈及工程对策
9.1、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。
9.2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。
9.3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。
第五章 施工操作要点
1、根据隧道地质情况、施工方法、断面情况制定监控量测实施方案，制定监控量测控制基准值，成立监控量测工作小组，及时掌握使用先进仪器设备。
2、隧道开挖时要及时对工作面地质变化和围岩稳定情况观察，察看喷射混凝土、锚杆和钢架等的工作状态，发现异常时立即采取相应处理措施。
浅埋地段要做好洞顶地面观察和沉降监测。
3、测点应在开挖面施工后及时安设，并尽快取得初读数，测点布置应牢固可靠、易于识别，并注意保护，拱顶下沉和地表下沉量测基点应与洞内或洞外水准基点联测，每15－20d应校核一次。
4、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。
5、将监测管理及监测实施计划纳入施工生产计划中，作为一个重要的施工工序来抓，并保证监测有确定的时间和空间。
各施工单位应由工程技术管理中心组成专门监测小组，具体负责各项监测工作。
6、制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施工进度控制计划。
7、施工监测紧密结合施工步骤，监控每一施工步骤对周围环境、围岩、支护结构、变形的影响，据此优化施工方案。
8、积极配合监理、设计单位做好对监测工作的检查、监督和指导，及时向监理、设计单位报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录，工程完成后，根据监测资料整理出标段的监测分析总报告纳入竣工资料中。
9、量测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。
量测仪器专人使用、专业机构保养、专业机构检校。
量测设备、元器件等使用前均经过检校，合格后方可使用。
10、测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作，及时进行资料整理及信息反馈。
图4 监控量测信息反馈程序流程图
第六章 质量控制及检验
1、监控量测验收资料
1.1、监控量测设计书，包括以下内容：
①确定监控量测项目；
②确定测点布置原则、监控量测断面及监控量测频率；
③确定监控量测控制基准。
1.2、监控量测实施细则及批复，包括以下内容：
①确定监控量测项目；
②人员组织
③元器件及设备
④确定测点布置原则、监控量测断面及监控量测频率；
⑤数据记录格式
⑥数据处理及预测方法；
⑦信息反馈及对策等
1.3、监控量测结果日、周、月报；
1.4、监控量测数据汇总表及观察原始记录表
1.5、监控量测工作总报告。
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