隧道监控测量作业指导书.docx

1、隧道监控测量作业指导书目 录1 编制目的 12 编制依据 13 适用范围 14 量测项目 14.1、必测项目 24.2、选测项目 25 量测的管理及人员、仪器配备 25.1、人员配备 25.2、仪器配备 36 监测断面、测点布置、频率及监测基准 46.1、监测断面及测点布置 46.2、监测频率 66.3、监测基准 77 量测方法 97.1、地表沉降 97.2、拱顶下沉及净空收敛 98 数据处理及预测方法 108.1、数据处理 108.2、预测方法 129 信息反馈与对策 139.1、监测信息反馈 139.2、对策 1410 监控量测质量保证措施 16监控量测施工作业指导书1 编制目的明确隧道监

2、控量测施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范隧道监控量测施工作业。监控量测是信息化施工的重要内容，对隧道施工进行信息化动态管理，达到确保工程质量和进度，合理控制投资的目的。通过施工现场的监控量测，判断围岩稳定性，支护、衬砌可靠性，二次衬砌合理施作时间，以及修改施工方法、调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据，指导日常施工管理，确保施工安全和质量。施工中进行地质素描、地表下沉、水平收敛、拱顶下沉项目的监控量测。为准确的反映围岩和支护结构的变形情况，拱顶下沉及净空变位采用无尺量测法量测。监测后及时根据监测数据绘制拱顶下沉、水平位移等随时间及工作面距离变化的时态曲线, 了解其变化趋

3、势，并对初期的时态曲线进行回归分析，综合判断围岩和支护结构的稳定性，并根据变位等级管理标准及时反馈施工。2 编制依据铁路隧道工程施工技术指南（TZ204-2008）；新建铁路工程测量规范（TB10101-99）；铁路隧道监控量测技术规程（TB10121-2007）；。隧道施工图；3 适用范围适用于新建。隧道监控量测的施工作业。4 量测项目。隧道监控量测的项目根据工程特点、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。必测项目在采用喷锚构筑法施工时必须进行，选测项目根据本部隧道工程规模、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

4、。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。根据施工图及现场踏勘资料，我部隧道的必测项目和选测项目见表4-1及表4-2。4.1、必测项目表4-1 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、数码相机2衬砌净空变化隧道净空变化测定仪（收敛仪、全站仪）0.1mm3拱顶下沉水准测量方法，水准仪、钢挂尺或全站仪1mm一般水平收敛量测4地表沉降水准测量方法，水准仪、铟钢尺或全站仪1mm浅埋隧道必测（H02b5二次衬砌净空变化隧道净空变化测定仪（收敛计、隧道激光断面仪）0.01mm注：H0隧道埋深；b隧道最大开挖宽度。4.2、选测项目表4-2

5、监控量测选测项目序号监测项目仪器测试精度备注1围岩压力压力盒0.001MPa2钢架内力钢筋计、应变计0.1MPa3喷混凝土内力混凝土应变计104二次衬砌接触压力压力盒0.001MPa5锚杆轴力钢筋计0.1MPa6隧底隆起水准测量的方法、水准仪、铟钢尺或全站仪1mm5 量测的管理及人员、仪器配备5.1、人员配备本隧道属于浅埋隧道，围岩松散，结构稳定性较差。对施工安全影响大，监测控制工作非常重要。因此，分部经理部决定成立专业监测领导小组，由分部项目经理。任组长、项目总工程师。、测量主任。任副组长、各联络处联络员任监测负责人、监测小组由各隧道洞口技术负责人及测量人员组成，从组织上保证监测的顺利进行，

6、使施工完全进入信息化控制中，其组织管理机构见下图。施工监测组织机构图监测小组人员配置表工作人员人 数人员组成工作职责测量4量测数据的现场采集数据处理1量测数据的处理、分析5.2、仪器配备仪器配备表序号仪器名称型号数量（台、套）1罗盘仪DQY-112数码相机CannonpowershotA1100IS13收敛计ZW3014全站仪RTS-822RS15水准仪DINI0316铟钢尺LD1326 监测断面、测点布置、频率及监测基准6.1、监测断面及测点布置、地表沉降1）布点时间浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布置。2）布点要求地表沉降测点的布置断面纵向间距应与隧道埋深相对应，具体要求见表-3。 地表

7、沉降测点纵向间距 表-3埋深与开挖宽度纵向测点间距（m）2BH02.5B2050BH02B1020H0B510注：H0-隧道埋深；B-隧道最大开挖宽度。在一个量测断面上测点横向间距为25m，在隧道中线应布置一个测点，两侧对称布置，隧道中线两侧量测范围应不小于H0+B,在隧道中线附近测点应适当加密。图1 地表沉降横向测点布置示意图3）测桩要求测桩要求由混凝土包铁心埋植而成，具体要求见图2。图2 地表沉降测桩埋设示意图、拱顶下沉和净空变化1）布点时间测点应距开挖面2m的范围内尽快安设，并应保证爆破后24h内或下一次爆破前测读初始读数。2）布点要求拱顶下沉测点和净空变化测点应布置在同一个断面上，且在

8、洞口浅埋段应与地表沉降断面布置在同一里程断面。 必测项目监测断面间距 表-4围岩级别断面间距（m）51010303050净空变化量测测线根据施工方法的差异而不同，具体见表-5。在每条测线的布置，必须方便量测读数，现统一规定测桩离地面高度为1.5m。 必测项目监测断面间距 表-5 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，两条斜测线分部台阶法每分部一条水平测线上部每分部一条水平测线，两条斜测线，其余分部一条水平测线。图3 拱顶下沉、净空变化测桩布置示意图3）测桩要求测桩由22钢筋和8钢筋牢固焊接在一起，测桩长度不宜小于50cm，净空变化、拱顶下

9、沉测桩挂钩可采用圆环直径4cm或倒三角为边长6cm的等边三角形，详见图4。拱顶下沉测桩在下台阶开挖前要求统一粘贴反光片。图4 拱顶下称、净空变化测桩示意图6.2、监测频率 地表下沉、拱顶下沉和净空变化量测频率地表下沉量测频率应与拱顶下沉和净空变化的量测频率相同。各项量测项目量测频率应根据位移速度和量测断面距开挖面距离，分别按表6-1确定。当按表6-1选择量测频率出现较大差异时，宜取量测频率较高的作为实施的量测频率。表6-1量测频率(按位移速度)位移速度（mm/d）量测频率52次/d151次/d0.511次/23d0.20.51次/3d0.22次/7d表6-1量测频率（按距开挖面距离）量测断面距

10、开挖面距离（m）量测频率（01）b2次/d（12）b1次/d（25）b1次/23d5b1次/7d注：b-隧道开挖宽度 开挖面地质素描、支护状态、影响范围内的建（构）筑物的描述应每施工循环记录一次。必要时，影响范围内的建（构）筑物德描述频率应加大。6.3、监测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，已经周围建（构）筑物特点和重要性等因素制定。隧道初期支护极限相对位移可参照表6-2。表6-2隧道初期支护极限相对位移围岩级别隧道埋深h（m）h5050h30300h500拱脚水平相对净空变化（%）0.030.100.080.400

11、.300.600.100.300.200.800.700.200.200.500.402.001.803.00拱顶相对下沉（%）0.030.0.060.040.150.120.300.060.100.080.400.300.800.080.160.141.100.801.40 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按表6-3要求确定。表6-3位移控制基准类别距开挖面1B（U,B）距开挖面2B（U2B）距开挖面较远允许值65%UO90%UO100%UO注：B为隧道开挖宽度，UO为极限相对位移值。 根据位移控制基准，可按表6-4分为三个管理等级。表6-4位移管理等级管理等级

12、距开挖面1B距开挖面2B UU1B/3UU2B/3U1B/3U 2U1B/3U2B/3U 2U2B/3U2U1B/3U2U2B/3注：U为实测位移值。地表沉降控制基准应根据地层稳定性、周围建（构）筑物的安全要求分别确定，取最小值。采用分布开挖法的隧道应每分部分别建立位移控制基准，同时应考虑各分部的相互影响。围岩与支护结构的稳定性应根据控制基准，结合时态曲线形态判别。一般情况下，二次衬砌的施作应满足下列要求时进行：1)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；2) 隧道位移相对值已达到总相对位移量的90%以上，对浅埋、软弱围岩等特殊地段，应视现场具体情况确定二次衬砌施作时间。7 量测

13、方法7.1、地表沉降进口段覆盖层薄，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。采用精密水准仪和铟钢尺或全站仪按二级水准测量进行。在隧道开挖前，埋设基准点，进行水准网布设，首次观测时，应适当增加测回数，一般取2-3次的数据作为测点的初始读数。地表沉降量测与普通高程量测相似，但要进一步注意量测精度，需提前埋设好不动点并抄好标高，地表沉降采用全站仪测量精度为1mm，直接记录每次全站仪读数；采用铟钢尺水准测量精度为0.01mm，为高程测量，并计算出每个测点的高程值。方法：沉降计算方法如下上次相对基准点差值上次后视-上次前视。本次相对基准点差值本次后视-本次前视

14、。本次沉降上次差值-本次差值。累积沉降上次累积沉降+本次沉降。监测仪器为：水准仪，铟钢尺等。7.2、拱顶下沉及净空收敛拱顶下沉采用精密水准仪配合铟钢尺监测，净空收敛采用QJ82型收敛计监测。测点布置根据不同的地质条件、不同的开挖断面选用不同的间距及监测点数，一般地段530m一个监测断面，设3个拱顶下沉监测点，3个净空收敛监测点；渡线段510m一个监测断面，设拱顶下沉监测点35个，净空收敛监测点25个。方法：监测点在支护结构施工时布设，在支护结构完成后最短时间内取得初始值，之后按监测频率要求进行日常监测。拱顶下沉采用全站仪测量精度为1mm，直接记录每次全站仪读数；采用铟钢尺水准测量精度为0.01

15、mm，为高程测量，并计算出每个测点的高程值。净空变化采用收敛计量测，同一量测点在多次量测时后视同一个不动点。在用收敛计量测时，要注意每次拉力要一致，读三次数，取平均值。其精度为0.01mm，记录内容为钢尺度数、螺旋千分尺度数、温度。测距修正后的钢尺读数螺旋千分尺读数修正后的钢尺读数=钢尺读数1-（20-Tn）式中：钢尺线膨胀系数，取a1210-6。 Tn第n次观测时的环境温度（）。在每次监测完成后，整理监测数据，绘制变形曲线，指导施工。监测仪器为：收敛计；水准仪、铟钢尺或全站仪。8 数据处理及预测方法8.1、数据处理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

16、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、监理和业主，从而实现动态设计、动态施工。采用回归分析的方法进行量测数据数学处理，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：常用的回归函数有

17、：对数函数 U=Alg（1+t）+B指数函数 U=Ae-B/tU=A（e-Bt-e-Bt0）双曲函数 式中：U变形值（或应力值）；A、B回归系数；t、t0测点的观测时间（day）；T量测时距开挖时的时间（day）。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

18、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8-1。(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。 图8-1(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。(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。8.2、预测方法建立监测管理等级基准建立监测变形管理等级标准，管理等级分三等，其等级划分及相应基准值见“变形管理等级标准表”。通过对监测结果的比较和分析来判定支护结构的稳定性和安

19、全性，并指导施工。变形管理等级标准表管理等级管 理 位 移施工状态UU03正常施工U03U2U03加强支护U2U03采取特殊措施注：U 为实测位移值，U0为最大允许位移值。U0的确定：U0的确定考虑围岩类别、隧道埋置深度等因素并结合现场条件选择。根据位移变化速度判别净空变化速度持续大于5.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护。水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d，拱顶下沉速度小于0.15mm/d，围岩基本达到稳定。在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用监控量测分析判别。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/d2t0），围岩趋于稳定状态；当围

20、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/d2t0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。围岩稳定性判别是一项很复杂的也是非常重要的工作，必须结合具体工程情况采用上述几种判别准则进行综合评判。9 信息反馈与对策9.1、监测信息反馈建立快速信息反馈渠道为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，建立快速信息反馈平台。监控量测小组的监测数据由计算机管理，并与分部总工的计算机通过局域网进行内部快速传递，从而做到每日监测结果的及时上报。如有变形超过管理标准，则由我分部总工根据相关要求制定对策，通过调度命令直接传达执行，并同时通过电话及其

21、它方式通知监理及设计单位。周报、月报则通过书面形式上报项目总工，由项目部按期向施工监理、设计单位和业主单位提交监测报告，并附上相对应的测点位移或应力时态曲线图，和对施工情况进行评价并提出施工建议。监测信息反馈程序监控量测与信息反馈程序见“监控量测与信息反馈程序图”。 信息反馈设计的主要内容施工方法变更的建议；施工工序的更改；预留变形量的修改或确认；设计参数的修改或确认；辅助施工措施的选择与变更；周边环境的影响评估及辅助施工措施建议。9.2、对策工程安全性评价工程安全性评价可按下图7-1进行图7-1监控量测结果否继续施工位移是否超过级管理安全是不安全工程对策综合评价设计施工措施，加强监控量测否位

22、移是否超过级管理理是暂停施工位移是否超过级管理A、工程安全性评价分级及相应应对措施管理等级应对措施正常施工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暂停施工，采取相应工程对策B、根据工程安全性评价结果，需要变更设计时，应根据有关铁路工程变更管理办法及时进行设计变更。 工程对策主要应包括下列内容A、 一般措施a、稳定开挖工作面措施；b、调整开挖方法； c、调整初期支护强度和刚度并及时支护； d、降低爆破振动影响； e、围岩与支护结构间回填注浆；B、辅助施工措施 a、地层预处理，包括注浆加固、降水等办法； b、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

23、10 监控量测质量保证措施、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。成专门监测小组，具体负责各项监测工作。、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。、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。、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。、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、元器件等在使用前均经过检校，合格后方可使用。、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。