某隧道监控量测实施方案.docx

1、某隧道监控量测实施方案岩土工程监测与灾害预报作业某隧道监控量测实施方案李育慧 2014131692015年9月15日目 录1.1 监控量测项目 11.2 实施方法 21.2.1 地表沉降观测 21.2.2 周边位移及拱顶下沉量测 61.2.3支护及衬砌应力 111.2.4 锚杆应力 121.2.5 钢筋应力 131.3 测点布设与保护 151.3.1 测点布设的细节 151.3.2 施工人员的保护意识 151.4数据分析与反馈 161.4.1数据分析 161.4.2信息反馈 161.1 监控量测项目隧道监测重点为围岩变形、拱顶下沉等位移类监测（必测项目）、辅以围岩与隧道结构相互作用力情况（选测

2、项目）。主要监测内容如下表1:表1隧道监控量测项目及量测方法 序号项目名称方法及工具布 置量 测 间 隔 时 间15d16d一个月13个月大于3个月1地质和支护状况观察（必测）岩性、结构面产状及支护裂缝观察或描述，地质罗盘等开挖后及初期支护后进行每 次 爆 破 后 进 行2拱顶下沉及周边位移（必测）各种类型收敛计，水准仪，水准尺V级断面间隔510m;IV级10-30m;III级30-50m;II级50-100m;每断面23对测点12次/天1次/2天12次/周13次/月3地表下沉及平面位移（必测）水平仪、水准尺，全站仪每550m一个断面，每个断面至少7个测点，每隧道至少2个断面。开挖面距量测断面

3、前后2B时，12次/天。开挖面距量测断面前后5B时，1次/23天。开挖面距量测断面前后5B时，1次/37天。4锚杆抗拔力（必测）拉拔器每10m一个断面，每个断面至少做三根锚杆-5围岩压力及两层支护间压力（选测）各种类型压力盒每代表性地段一个断面，每断面10个测点12次/天1次/2天12次/周13次/月6钢拱架支撑内力（选测）测力计每代表性地段一个断面，每断面10个测点12次/天1次/2天12次/周13次/月7支护、衬砌应力、表面应力及裂缝量测（选测）各类混凝土内应变计、应力计、测缝计及表面应力解除法每代表性地段一个断面、每断面宜为10测点12次/天1次/2天12次/周13次/月1.2 实施方法

4、1.2.1 地表沉降观测（1）监测目的了解隧道开挖过程中隧道顶部地表的最大沉降值，为调整隧道开挖速度和支护强度参数提供依据，以确保隧道支护结构和周边环境的安全。（2） 监测仪器设备使用精密水准仪、铟钢尺进行监测。用精密水准仪以二级沉降监测的精度 （观测点测站高差中误差0.5mm）来施测，组成变形监测的高程监测控制网。仪器在开始使用前均需检定，作业过程中严格遵守规范。每次观测都采用相同的观测仪器，相同的观测人员按相同的观测线路进行。监测精度h0.1mm。（3）测点布置1）监测基准点的设置沉降监测是根据监测基准点高程进行的，基准点的形式和埋设可参考三等水准点的要求进行，其数目不少于3个，以便组成水

5、准控制网。对基准点定期进行校核，防止其本身发生变化，以保证沉降监测结果的准确性。基准点应在沉降监测的初次观测之前1个月埋设好。 图1 基准点埋设方法示意图（单位:mm）埋设基准点应考虑如下因素，见图1：a.基准点应布设在监测对象的沉降影响范围以外，保证其坚固稳定。b.尽量远离道路和空压机房等，以防受到碾压和震动的影响。c.力求通视良好，与观测点接近，其距离不宜超过100m，以保证监测量精度。d.避免将基准点埋设在低洼容易积水处。2)监测点的设置测点布置在洞口浅埋地段，共设置12个观测横断面，每23m一个测点。图2 地表沉降观测布置图（4）监测频率开挖面前后30m， 2次/1天开挖面后3080m

6、， 1次/2天开挖面后80m， 1次/7天（5）注意事项1）施工前应作好监测准备工作：如设置测点，引入高程控制点，配置水平高的监测人员及水平仪等仪器。2）在布置测点时应注意在位移量较大的地段将测点布置密一点。3）地表量测与地下洞室各项监测应同步进行，以利于资料的相关分析。4）量测数据及分析结果全部纳入竣工资料，备查。（6）量测数据的整理1）绘制每一横断面沉降槽随时间的变化关系图；2）绘制每一横断面最大沉降量随时间的变化关系图；3）绘制每一横断面最大沉降量与开挖面距离关系图；4）对横断面沉降槽垂直位移进行回归分析；5）对纵断面沉降槽垂直位移进行回归分析；6）根据隧道顶部地表沉降及拱顶沉降值对土体

7、内部垂直位移进行回归分析；7）根据回归分析数据求出每一断面沉降稳定值；图3 横断面沉降随时间变化图图4 横断面最大沉降量随时间变化关系图图5 横断面最大沉降量随开挖面距离关系图（7）处理措施1）在整理资料时，若发现地表位移量过大或下沉速度无稳定趋势时，对下部结构应采取补强措施。 增加喷混凝土厚度，或加长加密锚杆，或加挂更凑密更粗的钢筋网； 提前施作二次衬砌，要求通过反分析较核二次衬砌强度； 提前施作仰拱。2）在整理资料时，若发现地表下沉速度具有稳定趋势时，应据此求出隧道结构初期支护及二次衬砌上的最终荷载，以便对结构的安全度作出正确的判断3）若经过对各种量测数据联合反分析后，发现初期支护或二次衬

8、砌结构安全系数较大，在经过设计人员同意后，可对下一段与此地质类型相近的支护参数作适当调整。1.2.2 周边位移及拱顶下沉量测(1) 周边位移监测即净空变化1）监测目的地下工程开挖后，净空收敛也是反映围岩与支护结构力学形态变化的最直接、最明显的参数，通过监测可了解围岩和支护结构的稳定状态。2）监测仪器使用收敛计进行监测。3）测点布设原则净空变化监测最重要的是合理确定监测断面的数量，而断面数量的确定应从国家公路隧道施工技术规范相关内容和设计图纸要求这两方面充分考虑。并应遵守如下原则：a.设计单位有指导意见的，按设计单位的指导意见考虑布置；b.若设计单位没有指导意见的，按规范规定选择具有代表性地段进

9、行布置。当然，在施工过程中可根据实际情况做适当调整。每个断面上周边位移的测线数量，根据隧道地质条件和施工方法的不同而不同，测线数量布置一般如表2所示。表2 净空变化量测断面的测线数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，两条斜测线分部开挖法每部分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周边位移测点与拱顶下沉测点布置在同一个断面上。在同一断面内，收敛基线的布设，应根据断面大小、开挖方法选择不同的布置形式。安装测点时，在被测断面上用风钻机或冲击钻成孔，孔径为40-80mm深度20cm，在孔中填塞水泥砂浆后插入收敛预埋件

10、，尽量使两预埋件轴线在基线方向上并使销与孔轴线处于垂直位置，上好保护帽，待砂浆凝固后即可进行监测。4）收敛观测方法a.将百分表读数调至2.53.0cm；b.将收敛计钢尺挂钩分别挂在两个测点上，收紧钢尺，将销钉插入钢尺上适当的小孔内，用卡钩将其固定；c.转动调节螺母使钢尺收紧到观测窗中的线条与面板成一直线为止；d.读取钢尺百分表中的数值，两者相加即为测点间距离；e.每次测量完毕后，先松开调节螺母，然后退出卡钩，将钢尺取下，擦净收好，并定期涂上防锈油脂；f.将每条测线前后两次测线距离相减即可算出各测点间相对位移（即隧洞位移收敛值）。5）周边位移监测提交成果a.绘制位移量随时间变化的曲线；b.绘制位

11、移速度随时间变化的曲线；c.绘制位移量与开挖面距离关系曲线；d.找出位移一时间回归曲线，求出最终净空位移量；图6 拱顶下沉量测和净空变化量测的测线布置(a) 拱顶测点和1条水平测线示例；(b) 拱顶测点和2条水平测线、2条斜测线示例；(c) CD或CRD法拱顶测点和测线示例；(d) 双侧壁导坑法拱顶测点和测线示例（2）拱顶下沉监测1）监测目的了解断面变化情况，判断拱顶的稳定性，防止塌方。2）监测仪器使用水准仪和铟钢尺进行监测。3）测点布置与周边位移设在同一个断面，测点布置如图6所示。4）监测方法在拱顶固定一带倒三角环的测桩，测试时将水准仪安放在标准高程点和拱顶测点之间，铟钢尺底端抵在标准高程点

12、上，并将铟钢尺调整到水平位置，然后通过水准仪后视铟钢尺记下读数为，再前视普通钢卷尺（注意钢卷尺在每次测试时均要保持相同的张紧力）记下读数位，若标准高程点的高程为，则本次测试拱顶测点的高程为，两次不同测试的拱顶高程差即为两次间隔时间内的拱顶下沉。测试方法示意图如图7所示。测桩长度要考虑喷射混凝土的厚度，不能将测桩埋入喷射混凝土的厚度内。图7 拱顶下沉测试方法示意图5）注意事项a.在施工初期阶段，或地质较差时，或位移下沉量及速度较大时，应适当增加量测断面及量测频率。b.测点设置应可靠，并应妥善保护，测量仪器使用前应严格标定。c.各测量项目应尽可能布置在同一断面，测量点应尽可能选择具有代表性的地方，

13、以便对测量数据的分析及为以后的工作提供经验。6）数据处理分析a.当隧道水平位移收敛速度为0.10.2mm/天，拱顶下沉位移速度为0.1mm/天时可以认为围岩已基本稳定。对、级围岩，应根据量测结果确定二次衬砌施作的适当时间，施作过早可能使二次衬砌承受过大的荷载。b.在监测过程中，若发现净空位移过大或收敛速度无稳定趋势时，对结构应采取补强措施。c.若发现净空位移收敛速度具有稳定趋势时，应据此求出隧道结构初期支护及二次衬砌上的最终荷载，以便对结构的安全度做出正确的判断。d.若经过对各种量测数据联合反分析后，发现初期支护或二次衬砌结构安全系数较大，在经过设计人员同意后，可对下一段与此地质类型相近的支护

14、参数作适当调整。e.对围岩级别的变更及对支护参数的调整均必需有相应的量测数据并得到设计方认可。（3）注意事项及监测数据处理1）在施工初期阶段，或地质较差时，或位移下沉量及速度较大时，应适当增加量测断面及量测频率。2）测点设置应可靠，并应妥善保护，测量仪器使用前应严格标定。3）各测量项目应尽可能布置在同一断面，测量点应尽可能选择具有代表性的地方，以便对测量数据的分析及为以后的工作提供经验。（4）对测量资料的整理1）绘制位移量随时间变化的曲线；2）绘制位移速度随时间变化的曲线；3）绘制位移量与开挖面距离关系曲线；4）找出位移一时间回归曲线，求出最终净空位移量；（5）围岩稳定标准当隧道水平位移收敛速

15、度为0.10.2mm/天，拱顶下沉位移速度为0.1mm/天时可以认为围岩已基本稳定。对、级围岩，应根据量测结果确定二次衬砌施作的适当时间，施作过早可能使二次衬砌承受过大的荷载。（6）特殊情况处理在监测过程中，若发现净空位移过大或收敛速度无稳定趋势时，对结构应采取补强措施。根据我国现行公路隧道施工技术规范的规定，隧道周边允许相对位移值见表3。结构补强的主要措施如下：1）增加喷混凝土厚度，或加密锚杆，或加挂钢筋网；2）提前施作二次衬砌，要求通过反分析较核二次衬砌强度；3）提前视作仰拱。表3 隧道周边允许相对位移值1.2.3支护及衬砌应力（1）监测目的主要量测围岩与初期支护结构之间及两层衬砌之间的相

16、互作用力，以此评价支护结构的受力状况及合理性。（2）监测仪器及精度使用土压力传感器和频率计进行监测，土压力计分辨力为0.05F.S.（3）测点布设原则在每一断面上，沿隧道周边拱顶、拱腰及边墙埋设至少5个压力传感器，将钢弦式压力传感器分别埋设在围岩与喷射混凝土之间及喷射混凝土与二次衬砌之间。围岩与喷射混凝土之间的压力盒是在喷射混凝土之前埋设，喷射混凝土与二次衬砌之间的压力盒是在挂防水板之前进行安设，分别测取围岩对喷射混凝土的压力及围岩对二次模注混凝土衬砌的压力。混凝土达到初凝强度后开始测取读数。每个断面至少5个量测位置，围岩压力和层间压力各5个测点，II、III级围岩只测二次衬砌承受的围岩压力，

17、量测采用频率计进行，测点布置如图8、图9所示。 图8 围岩压力测点布置 图9 初支与二衬间接触应力测点布置（4）测量方法安装完毕用频率计测定并记录下每个钢筋计的读数作为初值；下次用频率计测定的读数作为测量值为，根据仪器测定公式换算得到该次测量时对应位置围岩应力值。（5）提交监测成果1）初支与二衬压力观测点布置图；2）初支与二衬压力观测记录及报表；3）初支与二衬压力时间历时关系曲线。1.2.4 锚杆应力为了掌握锚杆工作状态和锚固效果，了解锚杆与周边围岩之间的相互作用，开展锚杆应力监测。使用振弦式锚杆应力计进行监测，锚杆应力计分辨率为0.07F.S.。据工程设计要求和围岩分级情况，锚杆应力计应布置

18、在支护受力较大部位。图10锚杆应力计安装示意图锚杆应力计安装如图10所示。安装分为以下几步：(1)基面整平：使安装部位表面平整、清洁、无锈、无油渍出现，防止基面过于粗糙，从而影响测试结果。(2)点焊试验：在点焊之前应进行点焊机测试，确保焊接能量适度。(3)点焊应力计：若应力计传感器和外壳是可分离的，则取下传感器元件，待外壳焊接后，再安装传感器元件；若是不可分离的，则按仪器说明书要求的焊接方式和顺序点焊应力计，焊接时保证外观上一致，不要留有焊瘤。(4)应力计保护：安装后，采用防水复合剂进行焊点保护，防止焊点被腐蚀。(5)电缆保护：用电缆扎线或胶带将应力计电缆固定到锚杆上。(6)读数检查：检测应力

19、计读数。安装完毕后，用频率计测定锚杆应力计读数作为初值；监测时用频率计测定锚杆应力计读数，根据仪器标定公式换算得到锚杆应力值。1.2.5 钢筋应力了解钢格栅的应力发展变化性态，掌握钢筋的实际应力状态，评价其稳定状况。使用振弦式钢筋应力计进行监测，分辨率为0.5F.S.。据工程设计要求和地质条件，布置钢筋应力监测断面。根据图纸位置，选择受力主筋，切断钢筋，切断长度根据仪器长度和搭接要求确定。钢筋计尽量焊接在同一直径的受力钢筋并保持在同一轴线上，受力钢筋的绑扎接头应距仪器1.5 m以上。焊接采用斜口对焊。焊接时及焊接后，在仪器部位浇水冷却，使仪器温度不超过60C，但不得在焊缝处浇水。引线至临时接线

20、箱并检查仪器标识。安装过程中，设专人监控仪器工作是否正常。图11钢筋计安装示意图在混凝土浇注前，制定切实可行的措施，保护好仪器和电缆。测试电缆要绑在钢筋的下部，以防混凝土浇筑时，损伤电缆。浇注混凝土前进行测读，测读三次，取其平均值，即获得初读数（基准值）。混凝土浇注时注意保护仪器和电缆。混凝土浇注后进行测试读数和检查，填写安装记录。钢筋计安装如图11所示。安装完毕后，用频率计测定钢筋计读数作为初值；监测时用频率计测定钢筋计读数，根据仪器标定公式换算得到钢筋应力值。1.3 测点布设与保护测点布设布设后，由于处于施工环境中，容易遭受施工机械刮碰，施工人员触碰而遭受损坏，影响监测数据的采集，为此，有

21、必要对测点进行保护：1.3.1 测点布设的细节测点被破坏根本原因是与现场施工环境相干扰。因此在布设时应考虑到防破坏的细节。 地表沉降观测点，布设位置应选在远离坑洼积水、道路、机房等处，测点上或者测点附近应有明显的喷漆标志，便于监测时寻找和避免人为破坏； 周边位移和拱顶沉降监测点位于隧道内部，更容易遭受破坏。为此，应尽量减少测点的突起；可以在洞壁掏一个小圆坑，将测点安设在圆坑内，避免测点过于突出而被触碰。同时应在测点周边喷漆标记，避免人为破坏； 各类应力应变计引出的导线应固定在洞壁相对凹陷处、且远离地面的位置，同时做好明显标记，避免人为破坏；1.3.2 施工人员的保护意识考虑到很多测点破坏情况是

22、由施工人员的误操作造成的，因而有必要对施工人员进行上岗培训，解释监测工作的重要性（包括对他们本身安全的重要性），让施工人员有意识地对测点进行保护，减少破坏。1.4数据分析与反馈 1.4.1数据分析 获取监测数据、后应及时进行数据分析，如累计位移值、位移变化速率、累计应力值、应力变化速率等，并按要求绘制位移-时间曲线图、位移变化速率-时间曲线图、位移-开挖长度曲线图等；同时根据曲线图估算最终位移、应力值等。1.4.2信息反馈向业主、监理等相关单位信息反馈的内容包括：监测工作实施进度、监测仪器设备安装埋设的质量情况，监测仪器及监测工作情况；对支护衬砌情况的巡视检查的主要成果；阶段性监测资料特征值统计，异常值分析及处理情况；资料分析主要内容及结论；对围岩工作性态综合评估；对监测工作实施和支护措施等方面的建议。信息反馈形式：常规监测报告：以定期的形式进行信息反馈，分为周报、月报、年报、监测资料分析报告。监测简报：当出现问题如坍塌、裂缝、明显变形或监测成果出现异常有加密时，需要提供监测简报。专题监测报告：为特殊需要所提供，包括安全鉴定、工程竣工和专家咨询会等所需要的专题监测报告。