隧道监控量测培训

1、隧道监控量测隧道监控量测 主讲人：XXX培 训 内 容1、隧道监控量测的目的和内容2、隧道监控量测的实施方法和技术要求3、隧道监控量测的数据分析及位移管理等级4、隧道监控量测的信息反馈5、结束语1、隧道监控量测的内容和目的1.1 1.1 有关监控量测的术语有关监控量测的术语 新奥法施工的基本原理充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护的量测、监控,指导地下工程的设计施工,其中，承载地应力的主要是围岩体本身，而采用初次喷锚柔性支护的作用，是使围岩体自身的承载能力得到最大限度的发挥，第二次衬砌主要是起

2、安全储备和装饰美化作用。 监控量测隧道施工中对围岩、地表、支护结构的变形和稳定状态，以及周边环境动态进行的经常性观察和量测工作。 隧道净空变化隧道周边上两点间相对位置的变化。 拱顶下沉隧道拱顶测点的绝对沉降(量)。 地表沉降（隆起）隧道开挖后地表中的(应力)扰动区延伸至地表而引起的地表沉降(隆起)。 基准点建在稳定的岩层或原土层或构筑物上的经确认固定的点。 非接触量测指在不接触被测目标点的情况下，获取被测点的空间位移信息的方法。铁路隧道监控量测技术规程-TB10121-2007 序号 主要量测 项目量测仪器主要内容1洞内、外观察 目测、地质罗盘、数码相机 开挖工作面观察应在每次开挖后进行，及时

3、绘制开挖工作面地质素描图、数码成像，填写开挖工作面地质状况记录表，并与勘查资料进行对比；已施工地段观察，应记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形和二次衬砌等的工作状态。2净空变化全站仪，收敛仪根据收敛情况判断：1.围岩稳定性；2.支护设计和施工方法的合理性；3.二衬施作时机。3拱顶下沉全站仪，水准仪监测拱顶下沉值，了解断面变化情况，判断拱顶的稳定性，防止塌方。4地表下沉全站仪，水准仪 1、洞口及浅埋段地表下沉情况；2、判断隧道开挖对地表产生的影响及防止沉降措施的效果。1.2 1.2 隧道监控量测项目隧道监控量测项目（1） 必测项目（2） 选测项目根据设计要求确定的隧道监控量测选测项目： 围岩内部变形；

4、 锚杆轴力； 围岩压力和两层衬砌间压力； 衬砌、钢架应力； 锚杆拉拔试验； 底部隆起量测； 围岩弹性波测试。 （3） 隧道开挖后及时进行地质素描及数码成像，必要时进行物理力学试验。 （4） 初期支护完成后进行喷层表面裂缝及其发展、渗水、变形观察和记录。1.3 1.3 监控量测作业程序监控量测作业程序（1）熟悉资料（施工图纸、规范和作业指导书等）；（2）布点量测；（3）取得数据；（4）整理签认；（5）分析处理；（6）位移管理；（7）信息反馈；（8）工程对策；（9）资料归档；1.4 1.4 监控量测目的监控量测目的（1） 确保施工安全及结构的长期稳定性；（2） 验证支护结构效果，确认支护参数和施工

5、方法的准确性或为调整支护参数和施工方法提供依据；（3） 及时掌握支护施工后的变形，对围岩位移速度提供准确的预报，确定二次衬砌施作时间，同时指导下一步的开挖工序；（4） 监控工程对周围环境影响；（5） 积累量测数据，为施工中调整围岩级别、完善设计方案及参数、优化施工方案及施工工艺提供依据。 通俗点说，监控量测最大的作用就是能够根据沉降量、沉降速率等数据的变化有效的对隧道的塌方、大变形进行预警，保证施工安全。同时围岩量测是优化施工，指导施工、验证施工方案，提高企业利润的基础数据;是隧道施工、索赔的基础数据。2、隧道监控量测的实施方法和技术要求1、隧道浅埋段的地表沉降点断面布设要求2.1 监控量测断

6、面和测点布设原则 （1）地表沉降测点和隧道内测点布置在同一里程断面，量测应超前于隧道开挖工作面。 （2）地表沉降测点横向间距为2-5m，在隧道中线附近测点适当加密，隧道中线两侧量测范围不小于H0+B，且横断面上至少布置11个测点。纵向间距布置要求见表1。（注：Ho隧道埋深，B隧道开挖最大宽度） 表1 地表沉降测点纵向间距隧道埋深与开挖宽度 纵向测点间距(m) 2BHO2.5B 2050 BHO2B 1020 HOB 510 注：注：HO为隧道埋深，为隧道埋深，B为隧道开挖宽度为隧道开挖宽度 量测应超前，有没有一个量的界定？ 答：对于洞口处的浅埋地表来讲，肯定是在隧道开挖前就要开始监测；而对于洞

7、内施工中遇见的浅埋地段，应在距离开挖面Ho+h处（Ho为隧道埋深，h为隧道开挖高度）超前监测。 监控量测时间应一直持续到地表沉降长期稳定、隧道衬砌施作完毕后停止。地表沉降测点间横向示意图2、洞内拱顶下沉测点和净空变化断面布设要求 断面布设要求拱顶下沉测点和净空变化点应布置在同一里程断面上。测点应尽量对称布设，即“同面等高”，以便数据的相互验证。 其量测断面间距及测点数量应根据围岩级别、隧道埋深、开挖方法等按表2和表3规定进行。 围岩级别围岩级别断面间距（断面间距（m m）5105101030103030305050注：注：级围岩视具体情况确定间距级围岩视具体情况确定间距 表2 拱顶下沉和净空变

8、化量测断面间距表3 净空变化量测测线数 地段地段开挖方法开挖方法 一般地段一般地段特殊地段特殊地段全断面法全断面法一条水平测线一条水平测线-台阶法台阶法每台阶一条水每台阶一条水平测线平测线每台阶一条水平测线，每台阶一条水平测线，两条斜测线两条斜测线分部开挖法分部开挖法每分部一条水每分部一条水平测线平测线CDCD或或CRDCRD法上部、双侧法上部、双侧壁导坑法左右侧部，每壁导坑法左右侧部，每分部一条水平测线，两分部一条水平测线，两条斜测线、其余分部一条斜测线、其余分部一条水平测线条水平测线围岩量测断面布置示意图三 台 阶 临 时 横 撑 法 测 点 布 置 示 意 图全 断 面 法 测 点 布

9、置 示 意 图台阶法测点布置示意图三台阶七步开挖法测点布置示意图不同围岩因为测点个数不一致，那这个测点高度该如何把控? 答：规范并无硬性要求，根据经验，三台阶和台阶法施工，台阶设置在哪里，就把测点设置在台阶处，以少被施工扰动为宜；全断面法，设置在跨度最大处。测点埋设要求（1）测点采用leica反射膜片，粘贴在埋设于初喷混凝土的钢板上，钢板粘贴反射膜片的一面要求经过防锈处理，并清理干净，同时可以用油漆涂刷表面，以防生锈，反射膜片可以用强力胶粘附于钢板上。（2）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，严禁直接将预埋件焊接在钢拱架上。在埋设点位处，用电钻钻孔径为2cm，深度为进入围岩

10、内至少20cm的孔眼。 一测点位于初支厚度为20cm的地方，请问该测点应焊接在多长的钢筋上？（3）测点用锚固剂或速凝水泥锚固稳定,同时尽量使左右两侧相对的预埋件处于“同面等高”的位置；（4）将反射膜片贴于朝向隧道口方向的一面，并尽量使法线方向朝向隧道中线；（5）待锚固剂或砂浆凝固后，即可量测，量测测点应牢固可靠、易于识别并妥善保护。（6）地表沉降测点在埋设测点处挖宽30cm，深60cm的坑，用混凝土埋设长150cm的20mm钢筋，外露100cm，顶部焊接5cm5cm钢板（23mm）。（最好用PVC管套住，为了预防喷射混凝土固结，从而托住预埋钢筋，不能真实反应沉降。）（7）测点应在支护完成后2小

11、时内埋设完成并读取初测数据。(新规范P9)注：L视初支厚度而定2-3mm厚钢板20mm钢筋并与钢板焊接Leica 4x4反射膜片测点预埋件正面图测点预埋件正面图 洞内测点埋设示意图地表测点埋设示意图2.3 监控量测方法及频率 必测项目量测频率根据测点距开挖面距离及位移速度，分别按下表4、表5确定。当按下表选择量测频率出现较大差异时，取量测频率较高的作为实施的量测频率。出现异常情况或不良地质时，适当加大监控量测频率。 各项量测作业均应持续到变形基本稳定后并在二衬施工前结束。开挖面的地质素描、支护状态的描述每施工循环记录一次。选测项目监控量测量频率根据设计和施工要求以及必测项目反馈信息的结果确定。

12、 位移速度(mm/d)量测频率52次/d151次/d0.511次/23d0.20.51次/3d0.21次/7d表表4 按位移速度的量测频率按位移速度的量测频率表表5 5 按距开挖面距离的量测频率按距开挖面距离的量测频率量测断面距开挖面距离(m)量测频率(01)B2次/d(12)B1次/d(25)B1次/23d5B1次/7dB B隧道开挖宽度隧道开挖宽度拱顶下沉量测1)、数据采集： 采用全站仪自由设站的方式进行测量，每次测量时，将全站仪架设于后视点与量测断面的中间位置，对中整平，后视基点，然后对拱顶反射片进行观测，获得反射片中心的高程H。2)、沉降计算： H=Hi-Hi-12.4 监控量测的方法

13、 变形监控量测可采用接触量测或非接触量测方法，但因非接触量测成本低廉，受施工干扰小，快速省力等优点，所以现在被广泛应用。净空收敛量测1)、数据采集： 采用全站仪自由设站的方式进行数据采集，在能看到测点的地方自由架设全站仪，对中整平，量测收敛水平线两端点的相对坐标为（Xa、Ya、Za）和（Xb、Yb、Zb）。 2)、收敛计算: 222()()()iabababLXXYYZZ1iiLLL外业数据采集时，应注意以下几点要求：1、 全站仪（标称精度不得低于2、2mm+2ppm）必须经过鉴定合格后方能使用，并且各作业面应定期或不定期对全站仪进行自检；2、 测站位置应尽量靠近隧道中线，并使测站离最近监控断

14、面的距离大于20m，以确保监控量测的精度；3、 每测站可同时观测多个监控断面，离最远监控断面的距离应根据现场光线等实际情况而定；4、 每站测量前，需实时在全站仪上进行温度和气压检核或改正；5、 每站测量，应对各断面的监测点进行两测回观测（盘左、盘右为一个测回），并将测量成果直接存储于手机（监控量测数据采集终端）中，便于后续数据上传和数据分析；6、 若遇外界干扰，则应暂停测量，确认仪器稳定后再测量；7、 为避免误差对监控量测成果的影响，应固定仪器和监控人员。8、 监控量测系统的测试精度应满足设计要求：拱顶下沉、净空变化、地表沉降、纵向位移、隧底隆起测试精度为0.5-1 mm ,其他监控量测项目的

15、测试精度结合元器件的精度确定。 3、监控量测的数据分析及控制基准监控量测数据的分析应包括以下主要内容：1） 根据量测数据及时绘制拱脚相对净空变化、拱顶相对下沉和地表下沉的时态曲线及其与开挖工作面距离的关系图；2） 选择回归曲线，对初期支护的时态曲线进行回归分析，选择与实例数据拟合性好的函数进行回归，预测可能出现的最大位移并与控制基准进行比较；3） 对支护及围岩状态、工法、工序进行评价；4） 及时反馈评价结论，并提出相应工程对策建议。围岩稳定性的综合判别，应根据量测结果按照下列指标进围岩稳定性的综合判别，应根据量测结果按照下列指标进行：行： 位移控制基准位移控制基准类别距开挖面1B (U1B)距

16、开挖面2B ( U2B )距开挖面较远允许值65% Uo90% Uo100% Uo注：1、B隧道开挖宽度。 2、U0极限相对位移值。 3、U0查阅铁路隧道监控量测技术规程Q/CR9218-2015监控量测控制基准监控量测控制基准1）、 根据位移变化值判别表表11 位移管理等级位移管理等级 管理级别距开挖面1B距开挖面2BIIIUU1B/3UU2B/3IIU1B/3U2 U1B/3U2B/3U2 U2B/3IU2U1B/3U2U2B/3注：注：U为实测位移值为实测位移值2 2）、 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，应加强初期支护系统。 净空变化速

17、度小于0.2mm/d时，围岩达到基本稳定。3 ） 、绘制位移、绘制位移时间关系曲线，根据曲线时间关系曲线，根据曲线形态判断围岩的稳定情况。形态判断围岩的稳定情况。位移位移u-u-时间时间t t关系曲线图关系曲线图u(m)u(m)t(d)t(d)正常曲线反常曲线ab回归分析 由于量测的偶然误差所造成的离散性，绘制的散点图是上下波动和不规则的， 因此必须对量测采集的数据进行数字处理-回归分析，采用最小二乘法拟合数据获得合理的典型曲线，并以相应的数字公式进行描述。 由上图可分析得出：1、当围岩位移速率不断下降时，围岩趋于稳定状态。2、当围岩位移速率保持不变时，围岩不稳定，应加强支护。3、当围岩位移速

18、率不断上升时，围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。二次衬砌施做时机二次衬砌施做时机表表12 12 措施对应表措施对应表 根据变形总量和变形速率对隧道安全进行等级管理。可按表11进行安全管理分级指导施工。并按表12 采用相应的工程对策。安全等级应对措施III正常（绿色）正常施工预警二级（黄色）加强监测，必要时采取喷混凝土等措施进行补强预警一级（红色）暂停施工，增设横、竖支撑抢险，后续施工时，应加强支护，调整施工工法工程安全分级及应对措施 当拱顶下沉、水平收敛速率达5mm/d或位移累计达100mm时，应暂停掘进，并及时分析原因，采取处理措施。 变形量应控制在管理等级范围内，当变形量未达到控制基准值时，采用变形速率的大小对稳定状态进行判断和控制。4、监控量测的信息反馈监控量测信息反馈程序框图监控量测信息反馈程序框图 监控量测数据提交使用信息化系统将当日监测数据上传至工管中心平台，每日提交日报，每周提交周报；每月提供一份监控量测阶段性月报；如遇量