隧道量测方案

1、隧道监控量测实施方案第一章 工程概况1、线路概况*隧道位于*与*之间，隧道起讫里程为*2、地形地貌隧道通过部位为低山丘陵区。地势为中部高，南、北低，地形起伏较大，山坡自然坡度多为 10-30° 。3、地层岩性沿隧道洞身出露地层主要为第四系全新统坡残积粉质粘土、厚1.0m8.5m，沟谷地段厚达15.1m；下为中元古界龟山组石英绢云母片岩，强风化层厚大于7.95m，隧道进出口未见弱风化。4、地质构造（1）隧道位于桐柏大别山造山带中段，区内主要构造有翟家沟韧性剪切带，其顺层流劈理化发育，倾向线路右侧，节理产状较杂乱。隧道左侧约500m处有一性质不明断层，走向北东向，对隧址区开挖有一定的影响

2、，可能会有涌水现象。5、不良地质及特殊岩土隧址区未见特殊岩土，山体斜坡风化的岩碎石易松动形成落石。6、岩爆本隧道的最大埋深100多米，未超过发生岩爆的经验临界深度，预测岩爆的可能性较小。7、地温沿热附近无温泉出露和地温异常区，预测围岩原始温度不会超过19。8、水文地质条件地下水主要为基岩裂隙水，主要补给来源为大气降水及坳沟中季节性地表水。由于隧道岩性为石英绢云母片岩，富水性较弱。预测每延米涌水量为0.86(T/m.d)，应加强排水防渗及堵漏处理。第二章 监控量测目的及依据一、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方法的准确性或为调整支护参数和施

3、工方法提供依据; 3、确认二次衬砌施做时间; 4、监控工程对周围环境影响；5、积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据。二、监控量测依据1、铁路隧道喷锚构筑法技术规范（TB10108-2002 J159-2002）；2、铁路隧道监控量测技术规程（TB10121-2007 J721-2007）;3、精密工程测量规范（GB/T 15314-94）4、工程测量规范（GB002693）5、*隧道施工图及参考图;6、既有铁路客运专线的监控量测实施经验。第三章 监控量测工作思路一、量测组织成立由总工程师任组长，工程部、安质部、测量班及作业层共同组成的监控量测小组，全面负责隧道的监控量测工作。具体人员名单及

4、分工见表3.1。表3.1 隧道监控量测小组成员名单序号姓名职位人员分工联系方式1总工程师组长，全面领导监控量测工作2工程部长副组长，数据分析、结果评价3安质部长副组长，数据分析、结果评价4隧道工程师资料复核、数据分析5隧道工程师资料复核、数据分析6测量工程师现场量测、资料整理7测量工程师现场量测、资料整理8技术员（进口）现场量测9技术员（出口）现场量测二、成员职责现场量测工作是隧道施工管理中的一个重要环节，是施工安全和工程质量保障措施之一，量测小组成员的职责如下：负责量测计划安排；负责量测资料的整理；及时向施工技术负责人汇报隧道内围岩稳定状态，并定期提出围岩稳定性和支护可靠性的书面报告；当量测

5、结果危险信号时，应及时向施工技术负责人报告，并积极协作施工技术负责人进行紧急处理。三、工作流程隧道监控量测工作流程见图3.1原施工设计现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统监测结果的综合评价量测结果的综合处理及反分析量测结果的形象化，具体化监控量测实施细则资料调研报送设计，监理单位结构安全稳定经济性判断经验类比理论分析设计/规范要求等“围岩结构”体系动态及现状分析说明，提交修正设计，施工建议反馈设计施工是否改变设计，施工方法新设计施工方法是调整设计参数，改变施工方法或辅助施工措施否A项量测的回归分析图3.1 监控量测工作程序图四、主要工作量测组负责制定监控量测实施方案。经监理工程师认可后，

6、按照隧道监控量测工作流程进行量测段、量测断面的选择，仪器设备保养维修，布置测点埋设、日常量测，进行量测值的计算、数据处理和绘制图表，并及时进行信息反馈，将量测资料及结论向监理工程师、设计代表报告，并实施施工管理。第四章 监控量测总体方案一、监控量测项目及仪器配置监控量测一般分为必测项目和选测项目两类。必测项目包括洞内外观察、拱顶下沉、净空变化和地表沉降共四项，必测项目在采用新奥法原理施工的隧道中必须进行。选测项目包括各承载体压力、围岩位移等十二项内容，是否进行选测项目的监控量测，可根据围岩性质、隧道埋置深度、开挖方式等条件具体确定。本隧道仅对必测项目进行监控量测。具体仪器配置见下表。表4.1

7、隧道监控量测仪器配置表序号监控量测项目仪器配置主要功能备注1洞、内外观察地质罗盘仪测定岩层产状三要素2数码相机数码成像，记录围岩状况3拱顶下沉水准仪钢挂尺测量观测点标高4地表沉降铟钢尺适用于浅埋段5净空变化钢尺收敛计量测隧道周边收敛变形注：拱顶下沉、地表沉降精度要求0.51mm，净空变化精度要求为0.1mm二、监控量测断面布置（一）纵向布置1、拱顶下沉和净空收敛拱顶下沉测点和净空收敛应布置在同一断面上，监控量测断面按下表要求布置：表4.2 必测项目监控测量测断面间距围岩级别断面间距(m)设计方案51010103030305050视具体情况确定预测无级2、洞顶地表沉降当地面水平或接近水平，且隧道

8、覆盖层厚度小于下表所列数值时，开挖的影响会传至地面并发生地表下沉等事故，因而有必要对隧道上方地表状况进行观察和调查。而为了正确判断隧道开挖对地表的影响及防止下沉对策的效果，推定作用在隧道上的荷载范围，施工前要在预计受影响的范围内进行充分的调查，并进行浅埋段地表下沉量测。如有不利于山体稳定的地质条件时，覆盖厚度值应适当加大。表4.3 浅埋隧道覆盖厚度值围岩级别覆盖厚度(m)81015203035地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。一般条件下地表沉降观测点纵向间距应按下表要求布置：表4.4 地表沉降观测点纵向间距隧道埋深与开挖宽度纵向测点间距(m)设计方案2B<H0<2.5B

9、205050B<H02B102020H0B51010注：H0-隧道埋深；B-隧道开挖宽度（二）横向布置1、拱顶下沉拱顶下沉测点至少设置在拱轴线附近。由于铁路客运专线隧道跨度较大，当V级围岩采用双侧壁导坑法开挖时，应在两侧壁拱部增设拱顶下沉测点。2、净空收敛采取全断面法开挖时，布置一条水平测线；采用台阶法开挖时，每个台阶布置一条水平测线；采用分部法开挖时，每个分部布置一条测线。如有临时支护，则在临时支护上增加测点。图4.1洞内监控量测观测点横向布置示意图3、洞顶地表沉降隧道中线两侧地表沉降量测范围应延伸布置至隧道开挖影响范围以外且不小于H0+B，测点横向间距为25m，在隧道中线附近测点应适

10、当加密。*隧道洞顶地表沉降量测点横向布置见下图。图4.2 浅埋段地表沉降观测点横向布置示意图三、监控量测频率1、沉降、位移量测频率沉降、位移项目的量测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度分别按表确定。由位移速度决定的监控量测频率和由距开挖面的距离决定的监控量测频率之中，原则上采用较高的频率值。出现异常情况或不良地质时，应增大监控量测频率。表4.6 按距开挖面距离确定的监控量测频率监控量测断面距开挖面的距离监控量测频率（01）B2次/d（12）B1次/d（25）B1次/23d>5B1次/7d注： B-隧道开挖宽度，取14.86m（V级围岩）表4.7 按位移速度确定的监控量测频率位移速度（

11、mm/d）监控量测频率52次/d151次/d0.511次/23d0.20.51次/3d<0.21次/7d2、洞内、外观察开挖面地质素描、支护状态、影响范围内的建（构）筑物的描述应每施工记录一次，必要时，影响范围内的建（构）筑物的描述频率应加大。四、监控量测控制基准及位移管理等级（一）控制基准监控量测控制基准应根据地质条件、隧道施工安全性、隧道结构的长期稳定性以及周围建（构）筑物特点和重要性等因素制定，主要包括隧道内位移和地表沉降。根据控制基准，结合时态曲线形态判别围岩与支护结构稳定性。1、地表沉降控制基准地表沉降控制基准根据地层稳定性，周围建（构）筑物的安全要求具体确定。2、位移控制基准

12、位移控制基准根据测点距开挖面的距离，由初期支护极限位移按表4.8要求确定：表4.8 位移控制基准类别距开挖面1B(U1B)距开挖面2B(U2B)距开挖面较远允许值65%U090%U0100%U0注：B-隧道开挖宽度，U0-极限相对位移值对于跨度大于12m的隧道，由于目前还没有统一的位移判定基准，初期支护极限相对位移值暂参照表4.9计算确定。表4.9 隧道周边允许位移值(UO)围岩级别开挖宽度(m)埋深h(m)h<5050h300位移相对值（%）位移绝对值（mm）位移相对值（%）位移绝对值（cm）14.340.2290.355014.70.33490.811815.060.50741.11

13、63注：周边位移相对值系指两测点间实测位移累计值与两测点距离之比，两测点之间的位移值也称为变化值。（二）位移管理等级根据位移控制基准，位移管理按表4.10分为三个等级：表4.10 位移管理等级管理等级距开挖面1B(U1B)距开挖面2B(U2B)距开挖面较远U0<(U1B/3)U0<(U2B/3)可正常施工(U1B/3)U0(2U1B/3)(U2B/3)U0(2U2B/3)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U0>(2U1B/3)U0>(2U2B/3)暂停施工，采取相应工程对策注：U0-实测位移值；U0-极限相对位移值第五章 监控量测具体方案一、洞内

14、、外观察（一）洞外观察洞外观察的重点部位为洞口段和洞身浅埋段、山间洼地、岩堆、破碎带、岩溶漏斗区域。观察的主要内容包括：1、地表开裂、下沉、滑移状况；2、洞口边、仰坡的稳定状况；3、地表建（构）筑物安全状况；4、地表渗、流水水文地质监测主要监测水的流量、水文、水质（主要是混浊度）；5、气象观测主要观测天气状况（晴、阴、雨、雪）、气温（Co）、降雨量（mm）。（二）洞内观察洞内观察分为开挖工作面观察和已施工地段观察。1、隧道开挖工作面的观测（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下列的工程地质和水文地质条件：岩石种类和分布状态，结构面位置的状态；岩石的颜色、成分、结构、构造；地

15、层时代归属及产状； 节理性质、组数、间距、规模、节理裂隙的发育程度和方向性，结构面状态特征，充填物的类型和产状等；断层的性质、产状、破碎带宽度、特征等；地下水类型、涌水量大小、涌水位置、涌水压力、湿度等；开挖工作面的稳定状态、有无剥落现象。2、对已施工地段的观察每天至少应进行一次，其目测内容如下：初期支护完成后对喷层表面的观察以及裂缝状况的描述和记录，要特别注意喷砼是否发生剪切破坏；有无锚杆脱落或垫板陷入围岩内部的现象；钢拱架有无被压屈、压弯现象；是否有底鼓现象； 若遇特殊不稳定情况时，派专人进行不间断观察。观察到的有关情况和现象，应详细记录，并绘制隧道开挖工作面及两侧素描图，要求每个断面至少

16、绘制1张，同时进行数码成像。观察中如果发现异常现象，要详细记录发现时间、距开挖工作面的距离等。二、洞顶地表下沉量测1、测点埋设隧道浅埋段地表沉降观测点应在隧道开挖前埋设。在埋设点挖长、宽、高均为200mm的坑，然后放入沉陷测点，测点一般采用2030mm，长200300mm半圆头钢筋制成。测点四周用混凝土填实。在开挖影响范围以外设置水平基点23个。水平基点埋设方法同上。2、沉陷量量测地表下沉量测采用精密水准仪和铟钢尺进行测量，量测精度为±1mm。一般在距离开挖面前方H+h处（H为隧道埋深，h为隧道开挖高度）就应对相应测点进行超前监控量测，然后随着工程的进展按规定的频率进行监控量测，然后

17、按下式计算沉陷量：un=Ao-( A基R后-R前)（mm）式中，un第n次量测累计下沉量（mm）; Ao测点初始标高（mm）；A基测点初始标高（mm）；R后第n次量测后视读数（mm）；R前第n次量测前视读数（mm）。在读数时各项限差严格控制，每个测点读数误差不得超过0.3mm，超过时应重读后视点读数，以作核对。首次观测时，对测点进行连续三次观测，三次高程之差应小于±1.0mm，取平均值作为初始值。三、洞内位移量测（一）测点埋设洞内测点应在距开挖面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次读数。在观测点将长度为2030cm的盘条钢筋弯成三角形钩，锚固于

18、岩壁或喷射砼内，并用早强水泥砂浆将其固定，测头的位移即可代表岩壁表面该点的位移。（二）位移量测1、拱顶下沉使用水准仪和钢挂尺，测出各拱顶测点的标高，然后按下式计算下沉量：un=Ao-( A基+R后+R前)（mm）式中，un第n次量测累计下沉量（mm）; Ao测点初始标高（mm）；A基测点初始标高（mm）；R后第n次量测后视读数（mm）；R前第n次量测前视倒尺读数（mm）。拱顶下沉量测示意图如下：图5.1 拱顶下沉量测示意图2、净空收敛采用收敛仪量测时先将收敛仪的挂钩挂到量测点的预埋挂钩上，调节收敛仪上的拉力调整螺旋，待仪表上的两刻画线重合后方可读数。每条测线应重复读数三次，取平均值作

19、为初始观测值。由于钢尺受温度变化的影响会产生热胀冷缩，故需要将温度变化对测微读数的影响加以修正。按下式计算修正值。式中：因温度变化引起的读数的变化值（mm）第次量测时的钢尺挂孔长度钢尺线膨胀系数，取值0.000012 四、量测间隔时间的计算为了使收敛量测值与相应的量测时刻准确对应，以适应现场条件及量测具体情况的变化，也便于准确计算收敛速率，故将量测间隔时间按量测时读取的准确时刻用下式计算：式中：第次量测与第次量测的间隔时间（天）第次量测时的小时数（小时）第次量测时的小时数（小时）第次量测时的分钟数（分）第次量测时的分钟数（分）第次量测与第次量测的间隔天数（天）第1次量测到第次量测的总累计间隔时

20、间（天）1440每天折算出的分钟数（分/天）第六章 监控量测数据处理与回归分析一、数据收录1、对每个观察量测项目都要按规定的频率进行量测，并由两个人复式记录，对每次记录数据在现场进行简单分析，对可疑数据要进行核查。2、每次量测要记录量测的里程、测点编号、测点的环境温度等相关数据。二、量测数据整理（一）资料整理内容首先对现场量测数据资料进行认真检查和计算，每次量测后，在2小时内进行资料整理工作；每次量测后，对每一个量测断面内每一种量测项目，均应进行以下资料整理1、原始记录表及实际测点布置图。2、位移值随时间及随开挖面距离的变化图。3、位移速度、位移加速度随时间以及随开挖面变化图。（二）图表填制及

21、时将量测资料填入有关图表，以便了解量测数据的变化规律，便于各量测断面和相同与不相同测量手段之间的对比、验证。三、量测数据回归分析将原始观测记录进行整理，计算出某一测点在不同时间距掌子面不同距离时的位移值，并绘制出位移-时间散点图。由于量测的偶然误差所造成的离散性，绘制的散点图总是上下波动和不规则的，难以进行分析。因此有必要应用数学方法对净空收敛数据进行处理，找出被测物理量随时间变化的规律。回归分析是对一系列具有内在规律的测试数据通过处理和计算，得到两个变量之间的函数关系，用这个函数式绘出的曲线代表测试数据的散点分布，并能推算出因变量的极限值。 根据量测处理数据，选用双曲线函数、指数函数 及对数

22、函数 对其净空收敛值进行回归，选择精度最高的作为预测最终位移量的回归方程。式中：A、B回归常数；t 初读数后的时间（d）；u 位移值（）。（一）非线性方程的线性化1、双曲线函数式（1）对其两边取倒数，得：令，则式（2）2、指数函数式（1）对其两边取自然对数，得：令，则式（2）3、对数函数式（1）令，则式（2）（二）回归常数的确定式（2）则是式（1）线性化的直线方程，其参数的确定可利用Excel对观测数据进行回归分析的方法确定。1、要使用Excel的数据分析工具，首先要确认“分析工具库”处于加载状态；2、依据量测数据计算出、；3、点击Excel菜单中的“工具”“数据分析”，出现数据分析窗口后，选择“回归”，选择计算区域后，得到回归分析结果；4、反推计算出回归常数A、B。（三）最终位移值的确定依据回归分析结果，若1、双曲线函数相关系数r最接近1，则当时，最终位移值为；2、指数函数或对数函数相关系数r最接近1，则当时，最终位移值为A。第