隧道监控量测及控制标准docx.docx

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隧道监控量测及控制标准

1.监测内容

施工监控量测项目内容包括必测项目和选测项目。

（1）必测项目：

1）洞内、外观察。

每次开挖及初期支护后进行，已施做地段每天至少观察一次。

2）周边位移量测，III级围岩不大于50m,IV级围岩不大于20m,V级围岩应不大于10m。

围岩变形较大处适当加密。

3）拱顶下沉量测，量测间距和断面位置同周边位移量测。

4）拱脚下沉量测，仰拱施工前，广2次/d。

5）地表下沉量测，量测范围为进、出口V级围岩、IV级围岩浅埋段，布置在洞口地段，纵向每5m至10m-个断面，地表沉降的量测与洞内周边位移和拱顶下沉量测在同一横断面。

6）先进洞与后进洞的对比量测（主要包括周边位移、拱顶下沉、地表下沉、围岩体内位移计压力、支护应力等项目的对比）；中隔墙及中夹岩的倾斜度、内应力、表面应力及裂缝等。

（2）选测项目：

1）围岩内部变形量测；

2）围岩压力量测；

3）初期支护喷射混凝土应变量测；

4）钢架内力及所受的荷载量测；

5）锚杆轴力。

监控量测项目内容见表1表1隧道监控量测项目表

序号

类型

工作内容

1

监控量测

必测项目

洞内外观察

2

地表沉降量测

3

拱顶下沉量测

4

周边位移量测

5

拱脚下沉（软弱破碎围岩处）

中隔墙（中夹岩）位移、内力

水平收敛则峻

水平收敛则峻

图7周边收敛非接触量测示意图

3）量测频率

拱顶下沉及周边收敛量测量测频率如下表6O表6拱顶下沉及周边收敛的监控量测频率

位移速度（mm/d）

监控量测频率

N5

2~3次/d

C5

1次/d

0.5~1

1次/2~3d

0.2~0.5

1次/3d

<0.2

1次/7d

2.5.拱脚下沉

在软弱破碎围岩、软岩大变形或特殊性岩土处需对拱脚下沉进行监控量测，拟采用全站仪进行观察，通过全站仪高程传递的观测方法可以观测出待测点与已知不动点之间的相对高程变化值，进而计算出累计沉降以及沉降速率值。

相比水准仪测量，全站仪非接触测量法具有测量效率高、对施工影响小等优势。

图8拱脚下沉测量示意图（商程传递法）

对监测结果进行分析，可以得出累计沉降、单次沉降等曲线，并可对其进行拟合，进而可以对其最终沉降做出预测，来指导施工。

2.6.中隔墙位移及内应力

小净距段采用CD法施工及连拱隧道施工中应对中隔壁或中隔墙位移及内应力进行监控量测。

量测位置主要为左右洞掌子面的错动段。

（1）中隔墙位移量测

在洞内适当位置选择站点架设仪器（埋设钢筋头并做以标记），在靠近洞口或洞外选择后视点确定坐标系，然后在中隔墙上被测位置固定一量测专用反光贴片。

每次在该固定坐标系下量测该测点的平面坐标即可算得被测点的位移量。

对量测数据进行分析，中隔墙偏移量达到1%应视为危险，应加强监控。

（2）中隔墙内应力

采用钢筋测力计量测。

量测方法有并联法和串联法，即钢筋计并联或串联在被测钢筋上进行量测，用串联法量测钢筋受力的现场图片如图9所示被测钢筋焊缝

图9钢筋计串联法量测钢筋受力示意图

当钢筋计串联时，钢筋轴力等于钢筋计轴力。

此时，钢筋计轴力可通过频率计量测钢弦产生的振动频率，再根据钢筋计生产厂家提供的钢筋计频率与轴力标定函数计算所得。

中隔墙内应力量测断面仪器布置如图10所示

2.7.围岩内部位移

（1）目的：

量测围岩径向位移，可大致判断松弛量及其范围，并用以决定锚杆的适当长度。

（2）断面布置：

典型地段50m—个断面，尽量靠近锚杆或周边位移的测点处。

（3）测点布置：

每个断面5个测点。

（4）量测仪器：

多点位移计。

（5）元件埋设方法及数据采集

根据多点位移计要求的钻孔直径和孔深造孔，开孔直径6150,钻60cm（视表筒长度而定）后改用090T10钻头在＜1）150钻孔的孔底中心开孔。

将事先拼装好的位移计插入钻孔中，用干硬性水泥砂浆将孔口定位体与周围岩体固结牢靠，通过灌浆管孔内灌浆，待水泥砂浆固结后进行读数。

图11多点位移计布置图

（6）数据处理：

绘制孔内各测点（LI,L2,……）位移与时间关系曲线；

绘制不同时间（tl,t2,t3,……）位移与深度关系曲线8.围岩压力及两层支护间压力

（1）测试元件

围岩压力及两层支护间压力采用压力盒进行监测。

（2）测点布置

测点布置如图12所示，图中黑色小长方形表示压力盒。

图12压力盒监测元件布置图

元件埋设在隧道的典型断面上，主要分布在隧道洞口、围岩分级界面、断层破裂带等典型断面处，

（3）元件埋设方法及数据采集

埋设时，将埋设处打磨平整，然后使压力盒就位。

为减小或消除结构中横向力对测量结果的影响，在埋设前，在压力盒周围包一层厚度为广2mm的橡胶圈。

就位的压力盒工作面与结构物底面齐平，不要凹进或凸出，还要防止压力盒偏斜,以避免偏载造成的误差。

具体埋设方法见下图13所示。

111-

11

_111

i11_

zi1—1

1—1

1—11—1

11匚

Z11

图13压力盒安装示意图

（4）测试频率

按设计要求压力盒等内部元件监测频率如表7表7各元件的监控量测频率

测试时间

监控量测频率

广15天

1次/d

16天"个月

1次/2d

1个月~3个月

2次/I周

3个月以上

2次/I月

（5）测试数据处理

现场所测得的是传感器的荷载频率值，与初始频率相对应，根据厂家提供的标定公式和曲线可计算出相应的应变值。

压力盒压力:

x=（r—=）.k

式中，X围岩压力（MPa）；f一一测试频率；

fO——初始频率；k——仪器出厂系数（MPa/Hz2）

2.9.钢拱架支撑内力量测

（1）测试元件

钢拱架支撑内力应力采用支撑压力计或其他测力计进行监测。

（2）测点布置

一个代表性地段设置广2个钢筋内力监测断面

测点通常为5个，连拱隧道设置7个测点，分别设置在拱顶、拱腰、边墙、中墙等控制结构强度的部位。

测点布置如图14所示，采用与衬砌钢筋直径相同的钢筋应力计，钢筋计成对布置在钢架或格栅的内外两侧。

图14测点布置图

（3）元件埋设方法及数据采集

采用钢弦式频率仪进行数据采集，对事先焊在支撑上的钢筋计进行监测，钢筋计受力后振动频率会发生改变，对比事先标定的力与频率的关系曲线可得到作用在应力计上应力。

根据设计每个断面的元器件位置和数量进行埋设，并将元器件的传输缆线绑扎在钢筋上，钢筋计安装时应保证其轴线与受力方向一致，在元件安装完成后并进行初始频率的测试。

（4）测试频率

元件测试频率按上表5进行量测。

（5）测试数据处理

现场所测得的是传感器的荷载频率值，与初始频率相对应，根据厂家提供的标定公式和曲线可计算出相应的应变值。

钢筋轴力：

X=（fxf-FxF-A）K

式中，X-一一荷载（耕a）；f-一一荷载频率；

F——初始频率；A——截矩；

K-——系数。

钢架内力量测应及时处理监测数据，绘制钢架内力-时间曲线散点图和钢架内力-开挖面距离曲线散点图，预测出钢架内力值，按钢材的容许应力和应力变化速率判定钢架的安全性。

2.10.锚杆轴力量测

（1）监测元件

当锚杆受力后应力计处的锚杆发生变形，产生应变，应力计随锚杆产生相应的变化，得出与应变成比例的频率变化，通过率定曲线将电测信号转换成锚杆应力。

本项目拟采用钢铉式应力计

（2）测点布置

一个代表性地段宜设置1〜2个监测断面，宜分别布置在拱顶中央、拱腰及边墙处，每个断面布置的量测锚杆数量不少于6个。

（3）元件埋设

由内装有钢铉式应力计的钢管（或由加粗段锚杆，在上面开槽，装上铉式应力计）与锚杆焊接组成，通过电线引测，由频率仪测读数据。

（4）数据处理分析

锚杆轴力量测应及时处理监测数据，绘制轴力分布图和随时间变化曲线图,按锚杆不同深度位置的受力变化速率，分析围岩变形发展趋势。

2.监测重点

（1）量测间距和频次

监控量测布点设置（V级围岩不得大于10m,IV级围岩不得大于20m,III级围岩不大于50m）量测频次应符合要求，及时对数据进行分析，指导施工。

浅埋、偏压地段的地表必须设置监测网点并实施监测。

（2）测点保护

为保证监测数据连续性，重点做好测点保护工作。

1）洞内拱顶位移、周边位移监测点易受到施工机械损坏，造成测点破坏无法顺利监测，测点做好防护装置的同时做好醒目标示，粘贴反光贴利于识别，现场施工过程中应尽量避免破坏，若测点被破坏应及时布置，让监测工作顺利开展。

2）应力传感器埋设应符合要求，焊接时注意采取洒水降温措施，避免传感器损坏。

3.监测项目控制标准监测项目控制标准

本监测项目控制基准根据图纸及参考资料和相关规范制定，在实际监测中，如发现本基准不适用于监测结果时，需根据实际情况进行调整。

在动态施工信息化施工中，监测后应及时对各种监测数据进行整理分析，判断其稳定性，并及时反馈到施工中去指导施工。

根据以往经验以三级管理制度作为监测管理方式。

监测管理表见表8；表8监测管理表

管理等级

管理位移

施工状态

III

UoVU/3

围岩稳定，可正常施工

II

Ul/3WUdWIK2/3

围岩变形偏大，密切注意围岩动态，加强量测，应加强支护

I

U0>Ut2/3

围岩变形很大，立即停止掘进，应采取特殊的措施

表中：

——实测位移值

Ut——允许位移值

Ut的取值，也就是监测控制标准。

根据招、投标文件、相关设计图纸、有关规范和类似工程经验确定本标段隧道工程监测各项目的预警值。

监测反馈程序如下所示。

图15监测反馈流程图

4.2.地表下沉

隧道在开挖时，由于释放应力的作用，将使洞周的地层发生位移，对浅埋隧道来说，位移场将波及地面，从而引起地表沉降，为了确保隧道的结构型式、地层信息、施工效应等，制订合理的地面沉降控制标准。

地表沉降应遵守监测管理表，当监测值达到允许下沉值的1/3时，为“预警”状态，需通知项目部要引起注意；当监测值达到规定允许下沉值的2/3时，为“报警"状态，此时立即要求项目部停止施工，采取一定的防范措施后再进行施工,并密切关注变形的进一步发展。

4.3.拱顶下沉及周边位移

隧道周边位移及拱顶下沉均为必测项目，其量测值的大小及变化趋势反映了隧道的整体稳定性。

本隧道应严格控制隧道周边位移和拱顶下沉，并根据实际量测的结果进行局部的调整。

根据《公路隧道施工技术规范》（JTG/T3660-2020中）18.6节相关要求进行位移速率判断：

速率大于l.Omni/d或累计位移大于10mm/d,围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护；速率变化在0.2^1.0mm/d,应加强观测，做好加固的准备，速率小于0.2mm/d,围岩达到基本稳定。

隧道周边位移及拱顶下沉应遵守监测管理表，当监测值达到允许下沉值的1/3时，为“预警"状态，需通知项目部要引起注意；当监测值达到规定允许下沉值的2/3时，为“报警"状态，此时立即要求项目部停止施工，采取一定的防范措施后再进行施工，并密切关注变形的进一步发展。

4.4.监控量测反馈分析4.4.1.监测数据的处理与分析

（1）根据量测资料可得位移-时间曲线，位移速度-时间曲线，位移-距开挖面距离曲线，并对量测资料进行回归分析如下图16,得出回归位移-时间曲线，当周边位移速度为0.1-0.2mm/d时，拱顶位移速度为0.Inrni/d以下时，一般可认为围岩已基本稳定，此时在隧道洞身深埋段可施作二次衬砌。

对隧道洞口及浅埋段，隧道二次衬砌应在开挖后及时施工，不能在变形基本稳定后才施工。

隧道施工初期，初期支护按本设计施作，经一段时间量测得到可靠量测资料后，可对支护参数进行调整或调整施工方案。

图16时间一位移曲线图和距离一位移曲线图

（2）采集的监测数据以数值和图形图表等多种形式描述各项监测项目的变化趋势。

根据各个量测项目采集的数据，进行数据处理、分析，并提供给设计、监理作为变更设计和改变施工方法的依据。

29.31152

距离（m）

O-

O

图17时间一位移曲线图表格图

（3）根据监测数据分析结果进行下列分析，提供作为变更设计和施工方法的依据，实现监测的根本目的。

1）随时把握施工的安全性，提供解析结果及评价周报、月报。

2）根据监测数据分析结果，对解析结果进行理论分析。

3）提供完整的监测姑果分析报告书，总结评价该区段的设计、施工合理性、经济性，以便后续施工阶段参考。

4.4.2.监测报表的内容及报送时限

（1）当日报表通常作为施工调整和安排的依据，内容包括标题、测试的数据、落款等部分组成。

其中标题标明监测内容、监测日期、报表编号。

测试数据包括测点编号、初始值、本次测试值、较上次测试增量值主累计变化量。

落款标明监测单位、测试人员、填表人员等。

报表在当天测量数据处理后送工程管理部，并报监理。

（2）周报表主要结合工程例会，在每周末最后一天送工程管理部及监理工程师。

（3）月报表主要归入工程监测总结报告中，在月末30日前报送现场监理工程师。

4.4.3.监控量测预警分级管理

（1）监控量测数据处理：

1）实时分析：

由软件自动完成。

每天根据监控量测数据及时发送各断面的检测数据分析图形，发现安全隐患应分析原因并报告，出现预警提示要按规定及

6

选测项目

围岩内部位移（洞内设点）

7

围岩内部位移（地表设点）

8

围岩压力以及两层支护间压力

9

钢架应力

10

锚杆轴力

3.2监控量测工作量表2监控量测工作量汇总表

序号

项目

单位

数量

备注

1

洞内、外观察

断面

1606

2

周边位移

断面

/

每10-30m一个断面

3

拱顶下沉

断面

/

每10-30m—个断面

4

拱脚下沉

断面

/

软弱围岩破碎处

5

地表沉降

断面

6~8

以实测断面为准

6

中隔墙位移、内力

断面

/

以实测断面为准

7

围岩压力

断面

6

以实测断面为准

8

两层支护间压力

断面

6

以实测断面为准

9

钢拱架内力

断面

6

以实测断面为准

10

喷射轮应力

断面

6

以实测断面为准

11

围岩内部位移

断面

/

以实测断面为准

12

锚杆轴力

根

120

暂估

2.监测方法

2.1.监控量测

根据本项工程地质条件、支护类型、施工方法等特点，监控量测流程见图1,监控量测方法见表3。

时处理。

2）阶段分析：

监控量测系统负责人按周、月进行阶段分析，生成报表，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，按程序报审，指导后续施工。

（2）预警分级管理

III级预警：

正常施工，只需将监测数据以日报的形式报工区总工审核，分析围岩变形特征，为调整支护参数做准备。

责任人（工区总工）：

XXXo

II级预警：

现场监控量测人员立即向工区、项目经理部、监理单位报告，加强监测，由监理单位组织进行原因分析和制定处理措施。

责任人（项目总工）：

XXXo

I级预警：

现场监控量测人员立即向工区、项目经理部、监理单位报告，并加强监测频率，由业主组织设计、监理等单位进行原因分析，并制定处理措施。

责任人（项目经理）：

XXXo

（3）预警处理措施

根据监控量测结果所反应的不同情况及其对应的工程管理等级，可采取如下措施，以保证隧道的施工安全。

1）Ill级预警：

正常施工

2）II级预警：

加强监测，必要时采取网喷混凝土等措施进行补强。

3）I级预警：

暂停开挖施工，增设横、竖支撑进行抢险，后续施工时，应加强支护，调整施工工法。

4.4.4.监控量测动态信息化施工管理

按照项目业主的统一安排，与设计单位，监理单位、咨询单位一起，开展信息化施工与动态设计工作，将监控情况及时反馈与监理单位、设计单位。

动态设计主要内容包括：

开挖方法修改建议、施工工序的更改、预留变形量的修正、设计支护参数的修改和确认、采用辅助施工措施的建议。

（1）在隧道施工过程中，当开挖方法不能满足围岩稳定性要求时，应及时向相关单位反映，并与设计单位、监理单位等相关单位讨论变更为有利于围岩稳定的施工方法或辅助施工措施。

（2）通过监控量测数据得知，当施工信息显示出不稳定征兆时，应检查是否由于工序不当造成。

若是，应及时与设计单位、监理单位等相关单位讨论以便改变施工工序，如：

暂停开挖、及时锚喷、二次衬砌紧跟、提前施作仰拱等都可能促使围岩支护转为趋于稳、定。

（3）通过监控量测数据得知，当设计预留变形量与现场量测结果不符时，应及时修正未开挖段相同地质条件和相同围岩级别地段的预留变形量。

（4）通过监控量测数据得知，当设计支护参数或结构形式与围岩地质条件不匹配时，应对设计进行修改，并通过监控量测予以验证。

图1监控量测具体流程图

表3量测项目与方法

序号

项目名称

方法及工具

布置

量测间隔时间

l~15d

16d~l

个月

1~3

个月

>3个月

1

地质和初期支护观察

岩性、结构面产状及支护状况观察

开挖后及支护后进行每天至少

_次

每次爆破后进行

2

水平净空收敛

高精度全站仪

每10-50m—个断面

1〜2次

/天

1次

/2天

1〜2次/周

1-3

次/月

3

拱顶下沉

高精度全站仪

同上

1〜2次

/天

1次

/2天

1〜2次/周

1-3

次/月

4

拱脚下

'孤

高精度全站仪

软弱围岩破碎带处，仰拱施工前

1〜2次/天

2.2.洞内外观察

5

地表下

高精度全站仪

进、出口V级围岩、IV级围岩浅埋段，纵向每5m至10m一个断面

开挖面距量测断面前后距离d<2.5b时，广2次/d开挖面距量测断面前后距离2.5b

开挖面距量测断面前后距离>5b

时，1

次/7d

6

中隔墙位移

高精度全站仪

每5-30m一个断面

1〜2次

/天

1次

/2天

1〜2次/周

1-3

次/月

7

中隔墙应力

钢筋计

2个断面，每断面

4个测点

1〜2次

/天

1次

/2天

1〜2次/周

1-3

次/月

8

围岩内部位移

单点、多点杆式或钢丝式位移计

代表性地段2个断面，每断面5个测点

1〜2次

/天

1次

/2天

1〜2次/周

1-3

次/月

9

钢拱架内力

钢筋计

代表性地段2个断面，每断面5个测点

1〜2次

/天

1次

/2天

1〜2次/周

1-3

次/月

10

围岩内力

压力盒

代表性地段2个断面，每断面5个测点

1〜2次

/天

1次

/2天

1〜2次/周

1-3

次/月

11

两层支护间压力

压力金

代表性地段2个断面，每断面5个测点

1〜2次

/天

1次

/2天

1〜2次/周

1-3

次/月

12

锚杆轴力

钢筋计

每一类围岩选一组，一组6根

1〜2次

/天

1次

/2天

1〜2次/周

1-3

次/月

在地下工程中，开挖前的地质勘探工作很难提供非常准确的地质资料，所以,在隧道过程中对前进的开挖工作面附近围岩的岩石性质、状态应进行观察，对开挖后动态进行观察，在新奥法量测项目中占有很重要的地位。

（1）观察目的

1）预测开挖面前方的地质条件；

2）为判断围岩、隧道的稳定性提供地质依据；

3）根据喷射混凝土层表面状态及锚杆的工作状态，分析支护结构的可靠程度。

（2）洞内观察

洞内观察分开挖工作面观察和已施工区段观察两部分，开挖工作面观察应在每次开挖后进行一次，每天至少一次。

内容包括节理裂隙发育情况、工作面稳定状态、涌水情况及底板是否隆起等，当地质情况基本无变化时，可每天进行一次，重大地质变化地段，进行数字影像记录。

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

1岩质种类和分布状态；

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、涌水位置等；

7开挖工作面的稳定状态，顶板有无剥落现象等。

在观察过程中如发现地质条件恶化，初期支护发生异常现象，应立即通知施工负责人采取应急措施。

2）初期支护完成区段观察内容包括：

喷混凝土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；有无锚杆被拉脱或垫板陷入围岩内部的现象;有无锚杆和喷混凝土施工质量问题；钢拱架有无被压屈现象；是否有底鼓现象等。

3）对已施工区段的观察每天至少一次，观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状况，以及施工质量是否符合规定的要求。

（3）洞外观察

洞外观察包括洞口及洞身浅埋段地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定、地表水渗透的观察。

2.3.地表下沉量测

隧道洞口段、浅埋段的绝对下沉量称为地表下沉值，单位时间内地表下沉值称为地表下沉速度。

其量测数据是指导施工工序，保证施工质量和安全的最基本的资料。

（1）量测仪器

为了保证测量成果准确、可靠，达到精度要求，采用高精度全站仪。

在作业前，对仪器进行有关检校，使各项指标全部符合国家有关规定。

（2）监测断面及监测点的布置

地表下沉的量测在隧道开挖之前进行，量测断面与隧道内的量测处于同一横断面。

断面布置在隧道进出口段和IV级围岩浅埋段，V级围岩埋深小于32m,IV级围岩埋深小于16m,沿衬砌中线5~10m设置一个测点。

地表下沉测点元件采用16mm,长Im的钢筋，距钢筋一端10cm处焊接宽8cm的正方铁片，在铁片上贴反光贴。

现场选定测点位置后，预钻直径20mm,深度60cm的孔，在孔中填水泥砂浆并插入测点元件50cm,用水泥砂浆封锚保护。

洞口段的地形、埋深等情况合理布置监控断面和监控点如下图2。

图2浅埋段地表下沉监测布置示意图

（3）量测方法

通过相对坐标计算高程的绝对变化量。

沉降值计算：

一如

上式中，Ui第i次测得与基点高差UiT第i-l次测得与基点高差

△Ui第i次测得沉降值

（4）量测频率

地表下沉量测频率见下表4和5。

表4按距开挖面距离确定的监控量测频率注：

B为隧道开挖宽度。

监测量测断面距开挖面距离

（m）

监控量测频率

（0~1）B

2次/d

（广2）B

广2次/d

（2~5）B

1次/2d

>5B

1次/7d

表5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

N5

2次/d

1飞

1次/d

0.5~1

1次/2~3d

0.2〜0.5

1次/3d

<0.2

1次/7d

（5）量测数据处理与成果分析

野外观测完毕以后，在对外业观测记录进行认真检查的前提下，首先对观测数据进行预处理，并保证无粗差，各项外业观测指标均满足规范要求。

根据观测数据汇总表，以观测时间为横坐标，以累计沉