隧道监控量测施工作业指导书

1、隧道监控量测施工作业指导书1、编制目的对施工监控量测作业程序进行设计和实施， 使施工监控量测的数据有效和可靠，以利指导后续工序的施工。2、适用范围适用于本标段所有隧道的施工监控量测作业。3、职责分工由工程部进行量测方法控制， 并根据试验结果对量测方案进行改进。4、编制依据技术标准 / 质量标准客运专线隧道工程施工质量验收暂行标准铁建设2005160 号客运专线隧道工程施工技术指南TZ214-2005铁路混凝土工程施工质量验收补充标准铁建设2005160号铁路隧道喷锚构筑法技术规范 TB10108-2002 J159-2002 5、量测项目隧道施工的监测旨在收集可反映施工过程中围岩动态的信息，据

2、以判定隧道围岩的稳定增长状态，以及所定支护结构参数和施工的合理性。量测项目可分为必测项目和选测项目两大类。本标段隧道的监控量测主要以围岩与支护状态观察、拱顶下沉、周边位移及收敛以及洞口浅埋段的地表下沉为必测项目( 见表 1)。为确保隧道施工顺利进行，及时掌握围岩和支护在施工中的力学动态及稳定程度，保障施工安全；为评价和修改初期支护参数、力学分析及二次衬砌施作时间提供信息依据， 结合隧道具体条件确定开展监控量测。正洞测量选择洞内观察， 水平净空变化值以及拱顶下沉量测、三个必测项目 , 为日常施工管理提供有关数据资料，必要时，在断层带增设隧道底上鼓量测项目, 在进口洞口段选择地表下沉量测项目。表

3、1隧道监控量测必测项目序号量测主要项目量测仪器主要内容1. 开挖面围岩自稳性；2. 岩质破碎带、褶皱节1地质和支护现场观察、数理等情况； 3. 核对围岩类别及风化变质情况；状况观察码相机4. 地下水情况； 5. 支护变形开裂情况；6. 洞口浅埋地表下沉情况。周边变形收敛计根据收敛情况判断： 1.围岩稳定性； 2.支护设计和施工方法的合理性；3. 模筑混凝土衬砌。2围岩变形量测水平仪、钢挂监视拱顶下沉值，了解断面变化情况，判断拱顶拱顶下沉尺或全站仪的稳定性，防止坍方。3洞口地表沉降水平仪、钢挂判断隧道开挖对地表产生的影响及防止沉降措尺或全站仪施的效果。6、隧道施工过程中应进行洞内、外观察洞内观察

4、可分开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。(1) 开挖工作面观察应在每次开挖后进行。 观察中发现围岩条件恶化时，应立即采取相应处理措施；观察后应及时绘制开挖工作面地质素描图、填写开挖工作面地质状态记录表和施工阶段围岩级别判定卡。对已施工地段的观察每天至少应进行一次， 主要观察喷射混凝土、锚杆、钢架和二次衬砌等的工作状态。(2) 洞外观察重点应在洞口段和洞身埋置深度较浅地段， 其观察内容应包括地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗透情况等。7、量测现场作业7.1 现场量测要求(1) 初期支护施作 2h 后即埋设测点，进行第一次量测数据采集。(2) 测试前检查仪表设备是否完好，如发现故障

5、应及时修理或更换；确认测点是否松动或人为损坏，只有测点状态良好时方可进行测试工作。(3) 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；三次读数相差不大时，取算术平均值作为观测值，若读数相差过大则应检查仪器仪表安装是否正确、测点是否松动，当确认无误后再按前述监控量测要求进行复测。每次测试都要认真做好原始数据记录，并记录掘进里程、支护施工情况以及环境温度等，保持原始记录的准确性。量测数据应在现场进行粗略计算，若发现变位较大时，应及时通知现场施工负责人，以便采取相应的处理措施。(4) 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，监控量测资料须认真整理和审核。7

6、.2 施工监测测点埋设：喷锚支护施作后，用风钻凿40mm、深 200mm的孔，先用锚固剂塞满后再插入测点固定杆，尽量使同一基线两测点的固定方向在同一直线上，等锚固剂凝固后，即可进行量测工作。量测仪器：采用隧道收敛计监测、精密水准仪。8、量测断面布置8.1 测线布设隧道量测断面布置图见图1、图 2、图 3、图 4、图 5。8.2 量测断面间距根据铁路隧道喷锚构筑法技术规范要求，结合本隧道具体情况，各级围岩量测断面间距为级围岩地段5m；级围岩地段10m；级围岩地段 3050m。为掌握各级围岩位移变化规律，在各级围岩起始地段增设量测断面。8.3 拱顶下沉量计算拱顶下沉量的大小 , 根据测线 a、b、

7、C 的实测值并利用三角形面积公式换算求得，如图6。拱顶下沉量 h=h-h1h=2s(sa)(sb)(sc)as=2/a*(a+b+c)2h1=as ( sa )( sb )( sc )s1 / 2(abc )式中 :a 、b、c为前次量测的实测值。a、b、c为后次量测的实测值。隧隧道道中中线线内轨顶面内轨顶面图 1 全断面法测点布置图图 2 台阶法测点布置图隧隧道道中中线线内轨顶面内轨顶面图 3 弧形导坑预留核心土法测点布置图图 4 三台阶七步发测点布置图隧道中线内轨顶面图例拱顶下沉测点周边收敛测点图 5 双侧壁导坑法法测点布置图cbbcacd1 hh起拱线图 6测量断面布置图9、量测频率(1

8、) 洞内观察分为开挖工作面观察和初期支护观察两部分，开挖工作面观察应在每次开挖后进行， 观察发现围岩条件恶化时立即采取相应处理措施，地质情况基本无变化时，可每天进行一次，观察后应及时绘制开挖工作面地质素描图， 对初期支护的观察也应每天至少进行一次，观察内容包括喷射混凝土是否有剥落、开裂，锚杆是否松动，钢架是否变形等状况。(2) 净空水平收敛量测及拱顶下沉量测采用相同的量测频率，量测频率见表 2。实际量测频率应在表中根据变形速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率。表 2监控量测频率位移速度（mm/d）量测断面距开挖工作面距离量测频率51B2 次 /d15（12）B1 次 /d0.5 1（2

9、5）B1 次/2 3d0.2 0.51 次/3d0.25B1 次/7d注： B 为隧道开挖宽度。10、量测数据处理现场量测的数据应包括量测日期、时刻、隧道内温度、同一测线的三次重复量测微读数及钢尺孔位读数等。见下表3、表 4 样式。现场量测的数据应及时绘制位移- 时间散点图。表 3收敛量测记录表量测仪器：WRN-型J收敛计围岩级别： 级隧道开挖宽度：15m测点编号SSJ-001埋设里程DK2位置拱脚埋设日期2005. .测力环百分表量测钢尺孔测微计读数(mm)距掌观测读数(0.01mm)差值子面拉力位读数时刻(mm)日期初始(Kg)(mm)123距离终值平均(m)值10-1414:004002

10、0010.753538027.15027.25627.23027.2120.000610-179:0040020010.753538026.57026.67626.65026.6320.5801310-2415:0040020010.753538025.87025.97625.95025.9320.7002210-3116:0040020010.753538025.31025.41625.39025.3720.54040表 4序量测时累计量收敛差累计收敛测时间当日收敛速率平均收敛 /(mm/d)至开挖面距离 /m号间/d值 /mm速率 /mm/d由于现场量测的数据具有一定的离散性, 它包含着偶

11、然误差的影响, 要经过数学处理方可应用 , 对所有数据进行回归计算 , 即用曲线 u=f(t) 对时间 - 位移散点图进行拟合 , 同时对变形形速率 du/dt 及变形速率的变化率 d2u/dt 2 进行探讨 , 根据数据处理后围岩变形 - 时间曲线, 找出不同时刻围岩的变形量以及围岩变形的发展趋势 , 进而预估围岩的最大变形量 , 用以同变形临界值相比较 , 以便判断遂道围岩变形是否在允许范围内 , 据此来判断隧道围岩的稳定性和支护结构的可靠性 .绘制：(1) 位移与时间的变化曲线 ( 见图 7 例样 ) ；(2) 位移速度与时间的变化曲线 ( 见下图 8 例样 ). 有必要时绘制；(3)

12、位移与开挖工作面距离的关系曲线；(4) 可作位移加速度与时间的变化曲线。位移 - 时间曲线6)mm4(/U20位移 - 时间散点回归曲线多项式 ( 位移 - 时间散点回归曲线)0102030405060708090 100y = -3E-10x6 + 9E-08x5 - 1E-05x 4 + 0.0007x 3T/d- 0.0241x2 + 0.4361x图 7 位移与时间的变化曲线图位移速度 - 时间曲线)d/mm(v0.60.50.4位移时间回归曲线0.3指数 ( 位移时间回归曲0.2线)0.10.013279371532612-0.1677x0.1.2.45.512278 y = 0.5

13、756e.31904t(d)2R = 0.9588图 8位移速度与时间的变化曲线图11、量测数据的应用对初期支护时态曲线进行回分析， 选择与实测数据拟合好的函数进行回归，预测可能出现的最大位移。(1) 实测最大位移值或预测最大位移值不大于允许极限位移值的2/3 时右认为初期支护达到基本稳定。参照表5 变形管理等级进行指导施工。(2) 根据位移变化速度 , 当拱脚水平相对净空变化速度大于 1020mm/d时, 表明围岩处于变形急剧增长状态；当速度在小于 0.2mm/d 时当速度 小于 0.2mm/d 时, 可认为围岩达到基本稳定 .(3) 根据回归后位移时态曲线的形态 ( 即位移加速度 - 时间

14、曲线 ),当围岩位移速度不断下降时( 即位移加速度 0) 表示围岩趋于稳定状态；当围岩位移速度保持不变时表示围岩向不稳定状态发展须发出警告, 加强支护系统；围岩位移速度不断上升时表示围岩进入危险状态须立即停工 , 进行加固。表 5位移管理等级管理等级距开挖面 1B距开挖面 2B施工状态UoU1B/3UoU2B/3可正常施工U1B/3 Uo综合评价设计施工U2B/3 Uo2U2B/3措施，加强监控量测，必2U1B/3要时采取相应工程对策Uo2U1B/3Uo2U2B/3暂停施工，采取相应工程对策U-实测位移值或预测可能出现的最大位移值；U0- 最大允许位移值。U0- 的选取参照“铁路隧道喷锚构筑法

15、技术规范TB10108-2002”表 6.3.3-2 。上述判别准则不适用于浅埋及特浅埋地段。浅埋及特浅埋地段隧道围岩自承载体系不完善， 要加强初期支护的强度和刚度，严格控制变形发展。12、地表下沉量测对于浅埋隧道地表沉降以及沉降的发展趋势是判断隧道围岩稳定性的一个重要标志。12.1 测点布置纵向 : 与洞内收敛、拱顶下沉量测断面对应同一里程，其纵向（隧道中线方向）间距可按表 5 选用 , 但至少布置两个纵向断面。地表下沉量测点集中设在隧道中线附近，并在开挖面前方 H+h1处设测点，(H 为隧道埋深， h1 为上半断面净高 ) 。整个纵向测定区间的长度为(h+h1)+(2 5)D+h(h 为上

16、台阶开挖超前下台阶的距离) 。地表下沉量测在横断面上至少应布置11 个测点，两侧点的距离为25m。在隧道中线附近测点应布置密些，远离隧道中线应疏些。见图9、图10 所示。量测区间H+h60mH45 h上半断面h下半断面15.24m图 9 地表下沉量测区间不动体 10m不动体 10m45 45 中线 10m6m6m6m6m6m6m6m6m6m6m6m隧道 10m图 10 浅埋段地表下沉量测布置示意图12.2 测量方法采用水平仪、水准尺配合测量地表沉降，精度可达24mm。用全站仪将所有测点布设于同一直线上。测点钢筋安设就位后， 表面磨平，并用钢钉等锐器在其表面冲眼标记。12.3 围岩稳定性和支护效

17、果分析将量测数据进行处理和分析，绘制时间- 位移曲线。测量方法：采用水平仪、水准尺配合测量地表沉降， 精度可达 24mm。用经纬仪将所有测点布设于同一直线上。测点钢筋安设就位后，表面磨平，并用钢钉等锐器在其表面冲眼标记。13、量测结束标准待围岩达到基本稳定后，在以1 次/7d 的量测频率量测23 周后，可结束量测。对于膨胀性围岩，位称长期不能趋于稳定时，应当适当延长时测时间，当移速率小于1mm/d时方可结束量测。14、量测管理工作隧道现场监控量测成立专门量测小组，由测量班负责具体实施。施工班另派两人配合 , 量测组负责测的埋设、日常量测、数据处理和仪器保养维修、数据处理后发现异常马上向工程部长和总工汇报。现场监控量要按量测计划认真组织实施， 并将有关时测信息反馈于施工与设计。 测得的数据就尽可能在现场