监控量测技术交底3.docx

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监控量测技术交底3

中铁二十局集团有限公司沪昆铁路客运专线TJ2

技术交底

年月日

工程名称

隧道监控量测技术交底

交底地点

交底组织单位

五分部工程管理科

交底负责人

施工单位

隧道九队

接收负责人

内容及说明：

一、隧道监控量测的目的和意义

隧道监控量测是新奥法的三大核心之一，在隧道施工过程中，对围岩及支护结构的荷载、位移、应力进行量测，监测围岩的自承能力和变形，支护构件内力的动态变化，以便最大限度地利用围岩自承能力，并利用掌子面附近的量测资料和已施作初期支护隧道的量测资料，对围岩及隧道支护结构当前的和最终的稳定性进行分析，并据之对设计和施工安全进行动态判断。

隧道施工期间进行的监控量测是在隧道开挖过程中，使用各种量测仪表和工具对围岩变化情况和支护结构的工作状态进行量测，及时提供围岩的稳定程度和结构可靠性的安全信息，预见事故和险情，作为调整和修改支护设计的依据，并在复合式衬砌中，依据量测结果确定二次衬砌的施作时间，进而实现隧道工程的信息化设计。

隧道现场监控量测是保证工程质量的重要措施，也是判断围岩和衬砌结构是否稳定、保证施工安全和工程质量、指导施工顺序、进行施工管理和提供设计支护信息的手段。

隧道监控量测的主要任务应做到提高安全性，修正设计、指导施工、积累建设经验，并通过对实测数据的现场分析、处理，及时向监理方、设计方和业主提供分析资料，对直接服务隧道施工具有重要现实意义。

隧道监测的主要目的为：

（1）通过对隧道洞口地表下沉进行监测，及时分析隧道进出口施工对边坡可能产生的影响；掌握地表下沉的量值和范围、地表下沉随掌子面推进的规律以及地表下沉的稳定时间。

（2）通过对拱顶下沉及周边收敛监测，确定围岩变形是否达到稳定状态，为二次衬砌施作提供合理的支护时机。

二、监控量测内容

1、隧道监控量测的主要内容

（1）必测项目

●地质及支护状况观察描述

●拱顶下沉

●净空收敛

上述必测项目中，隧道洞口段的周边收敛、拱顶下沉监测每隔10m埋设一个监测断面，洞身段原则上每隔30m埋设一个监测断面，具体可根据现场地质情况进行调整。

根据相关要求，其布置要求如下：

表一净空位移，拱顶下沉测点间距（单位:

m〕

2、隧道监控量测频率

表二监测频率

测试项目类别

序号

量测项目

监测频率

1～15天

16天～1个月

1～3个月

3个月以后

必

测

1

地质及支护状况观察描述

每次爆破后、支护结构施做完成后进行

2

拱顶下沉

1～2次/天

1次/2天

2次/周

2次/月

3

净空收敛

1～2次/天

1次/2天

2次/周

3次/月

选

测

4

洞口地表下沉监测

1～2次/天

1次/2天

2次/周

3次/月

三、监控量测实施细则

地质及支护状况观察描述

1、目测观察内容

（1）对开挖后没有支护的围岩进行目测，主要是了解开挖工作面的工程地质和水文地质条件。

l）岩质种类和分布状态，境界面位置的状态。

2岩性特征:

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，断面状态特征，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。

6）地下水类型，涌水量大小、涌水位置、涌水压力、水的化学成分，湿度等。

7）开挖工作面的稳定状态，顶板有无剥落现象。

（2）开挖后已支护段的目测内容。

1）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。

2）有无锚杆被拉脱或垫板陷入围岩内部的现象。

3）喷混凝上是否产生裂隙或剥离，要特别注意喷混凝土是否发生剪切破坏。

4）有无锚杆和喷混凝土施工质量问题。

5）钢拱架有无被压屈现象。

6）是否有一底鼓现象。

观察中，如果发现异常现象，要详细记录发现时间、距开挖工作面的距离以及附近测点的各项量测数据，并及时上报。

（3）观察时间

每次隧道开挖工作面爆破后立即观察情况及有关现象，按要求及时记录整理。

2、目测观察中围岩的破坏形态分析

（1）、危险性不大的破坏

构筑仰拱后，在拱肩部出现的剪一切破坏，一般都进展缓慢，危险性不大，特别是当拱肩部的剪切破坏面上有锚杆穿过时，因锚杆的抵抗作用，更不会发生急剧破坏。

（2）、危险性较大的破坏

在没有构筑仰拱的情况下，当隧道内空变位速度收敛很慢且内空变位量很大时，拱顶喷混凝土因受弯曲压缩而产生的裂隙常常进展急剧，时常伴有混凝土碎片飞散，是一种危险性较大的破坏。

（3）、塌方征兆的破坏

拱顶喷混凝土层出现对称的、可能向下滑落的剪切破坏的现象时，或侧墙发生向内侧滑动的剪切破坏，并伴有底鼓现象时，这两种情况都会引起塌方事故的破坏形态。

拱顶下沉及周边收敛量测

1、量测目的

确定围岩变形是否达到稳定状态，为二次衬砌施作提供合理的支护时机

2、量测的仪器及方法

拱顶下沉量测：

采用高精度水准仪（配备放大仪）采集数据。

周边收敛：

采用JSS30收敛计。

测点布设:

图1拱顶下沉测试方法示意图

拱顶下沉量测主要用于确认围岩的稳定性，及时掌握隧道整体的稳定情况。

拱顶下沉量测点,一般布置在拱顶和两侧拱腰,每断面布置三点,预埋三个挂钩，当受通风管或其它障碍时,可适当移动位置,水准基准点一般设在距离掌子面至少4B~5B（B为隧道开挖宽度）以外,选择在围岩稳定地段设置，最好是下台阶已经开挖的地段，且要保护好基准点。

若基准点有被破坏的可能，则必须测得基准点的绝对高程，以方便更换基准点。

周边收敛位移量测是最基本的主要量测项目之一，各测点在避免爆破作业破坏测点的前提下，尽可能靠近工作面埋设，一般为0.5～2m，并在下一次爆破循环前获得初始读数。

初读数在开往后12h内读取，最迟不超过24h，而且在下一循环开挖前，完成初期变形值得读数。

周边收敛每次量测需读数三次，三次读数两两之间的差值不能超过0.09mm，否则测量数据作废，需重新量测。

测点布置根据施工方法、地质条件、量测断面所在位置、隧道埋置深度等条件确定。

在地质条件良好，采用全断面开挖方式时，可设一条水平测线。

当采用台阶开挖方式时，可在拱腰和边墙部位各设一条水平测线。

一般情况下，上测线位于起拱线附近，下测线位于施工底面1.5m左右。

图2隧道必测项目监控量测断面布置示意图

四、监控量测信息的采集、整理、分析、反馈及预报

1、数据采集

断面测点布置好后即可通过各种监控量测仪表进行数据的采集工作。

现场数据采集工作安排两名专职人员负责，测取的读数记录在预先设计好的原始记录表中，每个数据至少测读两次，同时记录下当时的施工情况，还要监控量测断面距掌子面的距离，及本次监控量测的具体日期和时间，最后原始记录表中要有两名测试人员的签名。

每次采集回的数据，测试人员要立即输入计算机进行初步分析处理。

为了满足分析数据的需要，参考规范中的要求，采集数据的频率如上表二中所示。

2、实测资料的整理

①详细的观测记录、观测时的环境、开挖情况是资料整理的基础。

②每次观测后24小时内整理观测成果，异常的观测数据应随时测得随时上报。

③对各物理量值按各类仪器的工作特征，埋设情况进行修正。

④绘制各量值与时间、空间的关系曲线。

3、实测资料分析、信息反馈与预报

根据量测情况，按月提交监控量测阶段报告，如遇量测数据异常及险情，以紧急报告或异常报告的形式向业主、监理、设计等有关单位通报，同时在施工现场及时将量测信息反馈到施工过程中去，指导施工。

净空位移分析

在复杂多变的隧道施工条件下，如何进行准确的信息反馈是本项研究的主要内容之一。

信息反馈综合分析可以通过以下途径来实现：

（1）力学计算法

支护系统是确保隧道施工安全与进度的关键。

可以通过力学计算来调整和确定支护系统。

力学计算所需的输入数据则根据现场量测数据来推算。

（2）经验法

此法也是建立在现场量测的基础之上的；其核心是根据经验建立一些判断标准来直接根据量测结果或回归分析数据来判断围岩的稳定性和支护系统的工作状态。

在施工监测过程中，数据“异常”现象的出现可以作为调整支护参数和采取相应的施工技术措施的依据。

何为“异常”，这就需要针对不同的工程条件（例如围岩地层、埋深、隧道断面、支护、施工方法等）建立一些根据量测数据对围岩稳定性和支护系统的工作条件进行判断的准则：

根据围岩（或净空变化）量值或预计最终位移值与位移临界值对比来判断。

位移临界值的确定需根据具体工程具体确定。

预测最大位移值不大于下表所列极限相对位移值的2/3，可以认为初期支护已达到基本稳定：

表3初期支护极限相对位移（%）

围岩级别

埋深（m）

≤50

50～300

300～500

拱脚水平相对净空变化

Ⅴ

0.2～0.5

0.4～2.0

1.8～3.0

Ⅳ

0.1～0.3

0.2～0.8

0.7～1.2

Ⅲ

0.03～0.1

0.08～0.4

0.3～0.6

拱顶相对下沉

Ⅴ

0.08～0.16

0.14～1.10

0.8～1.4

Ⅳ

0.06～0.1

0.08～0.4

0.3～0.8

Ⅲ

0.03～0.06

0.04～0.15

0.12～0.3

根据位移变化速率来判断:

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）。

根据位移－时间曲线来判断:

根据现场量测变形加速度进行如下判断：

当

时，说明隧道围岩变形，随着时间的增加，变形处于越变越小的状况，对应的变形速率也在逐步减小。

这预示着隧道围岩逐渐趋于稳定。

从岩体的流变特性看，处于稳定蠕变阶段。

当

时，说明隧道围岩变形为一恒定值，其对应的变形速率也保持某一数值进行恒速变形（除零位移）。

这表明围岩的变形，并未日趋减小，而是在单位时间内以等值的变形持续增加，它预示着围岩处于临界状况，隧道围岩有可能失稳。

当

时，说明隧道围岩变形在逐步增大，其变形速率不断加快，这往往表示围岩很快将出现破坏和垮塌，隧道围岩处于危险状态，必须及时采取措施进行特殊支护或用其他措施加固围岩，这时围岩处于加速蠕变阶段。

如不立即采取措施，加固围岩，隧道围岩会垮落破坏。

这样，根据量测结果就可以按下表所列变形等级来指导施工（表4）。

表4围岩变形管理等级

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

注：

U为实测位移值；U0为最大允许位移值。

二衬施作则应在满足下列要求时进行：

各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定；

已产生的各项位移已达预计总位移量的80%-90%；

周边位移速率小于0.1-0.2mm/d，或拱顶下沉速率小于0.07-0.15mm/d。

五、监控量测工作质量的保证措施

为保证量测数据的真实可靠及连续性，特采取以下措施：

（1）量测人员相对固定；

（2）仪器的管理采用专人使用专人保养，专人检验的方法；

（3）量测设备，传感器等各种元器件在使用前均经检查校准合格后方投入使用；

（4）直读式仪表每月检查一次，以保证仪表的准确度。

填写观测记录表，注明仪器异常，仪表或装置故障。

（5）量测数据均经现场检查。

六、监控资料提交

整编成果应考证清楚、项目齐全、数据可靠、方法合适、图表完整、说明完备。

应按照各现场实际要求制定监控资料提交方案。

如遇量测数据异常及险情，以紧急报告或异常报告的形式向项目部汇报，同时在施工现场及时将量测信息反馈到施工过程中去，指导施工。

七、监控量测注意事项

1、进行选择断面仪器安装前，先检查仪器是否正常，避免破损仪器埋入洞内，影响量测整体性。

2、掌子面观测时，发现围岩严重破碎，可将事先划分好的断面进行调整，在破碎处增加测试断面。

3、将采集的数据进行及时整理，与先前的数据进行对比，若有较大改变，及时向项目部汇报。

4、必测项目拱顶下沉、周边收敛量测数据应及时分析，并与先前数据对比，发现数据突变或累积值超过允许值，需及时上报。

八、测点埋设要求

1、净空变化测点和拱顶下沉测点应布置在同一断面上，测点布置时应避开钢架和脱空回填处，将测点布置在两榀钢架之间。

净空变化、拱顶下沉等必测项目必须布置在同一断面上。

禁止焊接在钢架上。

2、所有预埋构件挂钩必须符合要求，预埋构件必须贴紧岩面，预埋件周围必须用反光油漆画半径为5cm的园包围，确保量测时方便及检查方便。

3、监控量测所有数据必须真实，埋设测点和检测频率必须符合要求，资料及时整理。

接收人签字：

编制：

复核：