铁路隧道监控量测作业指导书

1、中隧集团大丽项目经理部北衙隧道2工区 隧道监控量测指导书PAGE PAGE 23大丽铁路N7标(北衙隧道)监控量测作作业指导导书拟制： 复核：审核：大丽铁路NN7标项目经经理部二二工区北衙隧道监监控量测测作业指指导书监控量测是是信息化化设计与与施工的的重要内内容，应应将监控控量测纳纳入工序序管理,作为隧隧道施工工的有机机组成部部分。由由于地下下工程的的受力特特点及其其复杂性性，通过过施工现现场的监监控量测测所得到到的信息息，为判判断围岩岩稳定性性，支护护、衬砌砌可靠性性，二次次衬砌合合理施作作时间，以以及调整整施工方方法、改改变支护护设计参参数、调调整预留留变形量量等修正正设计提提供原始始依据

2、，同同时将量量测等到到的结果果迅速反反馈到设设计施工工中去，以以提高隧隧道施工工的安全全性、经经济性。一、监测内内容及监监测方法法1、监测内内容根据隧道围围岩地质质情况和和设计文文件及相相关规范范要求，北北衙隧道道确定的的量测内内容见下下表。 监测内内容汇总总表序号监测项目监测仪器监测目的1地表下沉DS32型型水准仪仪、塔尺尺掌握隧道施施工时地地表沉降降的规律律2隧道拱顶下下沉DS32型型水准仪仪，钢挂挂尺、塔塔尺了解隧道施施工过程程中隧道道支护结结构变位位规律3隧道水平收收敛数显式收敛敛仪(SGGS-11收敛仪)4支护状态观观测每次开挖后后对开挖挖面进行行观测，如如发现异异常应立立即进行行处

3、理；对已施施工的区区段每天天至少观观察一次次，发现现结构开开裂、突突出等异异常应立立即采取取应急措措施。了解隧道支支护结构构及围岩岩地稳定定情况2、测点布布置净空变化、拱拱顶下沉沉和地表表下沉（浅浅埋地段段）等必必测项目目应设置置在同一一断面，其其量测断断面间距距及测点点数量应应根据围围岩级别别、隧道道埋深、开开挖方法法等，沿沿隧道纵纵向在拱拱顶及内内轨顶布布设测点点，单线线测点间间距：V级围岩510米，级围岩1030米，级围岩3050米；双线线或三线线大跨测测点间距距：按单单线围岩岩级别降降一级处处理。预埋环采用用22钢筋（或或购买膨膨胀螺栓栓），长长30ccm，制制环材料料采用6钢筋，将将

4、环焊接接在22钢筋尾尾端。按按照围岩岩级别以以相应的的间距埋埋设预埋埋环，打打30ccm深风风钻孔，用用水泥将将直杆部部分埋入入孔中，环环外露即即可。拱拱顶点应应布置在在隧道中中线上。拱拱顶点、水水平收敛敛点布设设在同一一里程断断面上。全断面开开挖水平收敛点点高度布布设在轨轨顶标高高处。示示意图如如下：图1 测测点布置置示意图图台阶法开开挖水平收敛点点高度布布设在上上半断面面拱脚标标高上11m处。示示意图如如下：测沉法置图图2 测测点布置置示意图图3、量测频频率、变变形管理理等级、量测管理取值标准量测频率与与结束标标准见下下表： 量测频频率表位移速度（mm/d）量测断面距距开挖面面距离量测频率

5、5（01）B2次/d15（12）B1次/1dd0.511（12）B1次/23d 0.200. 55（25）B1次/3dd0.25B1次/7dd 注：B表示示隧道开开挖宽度度变形管理等等级标准准表管理等级管理位移施工状态U0Unn/3可正常施工工Un/3U02 UUn/33加强支护、及及时支护护U02UUn/33采取特殊措措施注：U0为为变形实实测值，Un容许实实测值，见“结构容许相对位移表”。Un的确定应考虑围岩类别、隧道埋深等因素选择。结构允许相相对位移移表（）拱脚水平相相对净空空收敛值值围岩类别50m50m3300mm0.100.50.400.70.200.70.522.60.311.00

6、.833.5拱顶相对下下沉值围岩类别50m50m3300mm0.010.0040.030.1110.030.0070.060.1150.060.1120.100.6注：1、水水平相对对收敛值值系指实实测收敛敛与两测测点间距距离之比比； 22、硬质质围岩的的隧道取取表中较较小值，软软质围岩岩的隧道道取表中中较大值值；3、本表所所列数值值可在施施工过程程中通过过实测和和资料积积累作适适当修正正；当施工中出出现下列列情况之之一时，应应立即停停止施工工，采取取措施处处理。（1）支护护结构及及其背后后土体坍坍塌、滑滑移及开开裂。（2）监测测数据有有不断增增大的趋趋势。（3）支护护结构变变形过大大，超过过

7、控制基基准或出出现明显显的受力力裂缝并并不断发发展。（4）时态态曲线长长时间没没有变缓缓的趋势势等。各量测作业业均应持持续到变变形基本本稳定后后23周结束束，变形形基本稳稳定应符符合隧道道周边位位移速度度有明显显减缓趋趋势。参参照我国国现行锚锚喷支护护规范：拱脚水水平收敛敛变化速速度小于于0.22mm/d,拱顶相相对下沉沉速度小小于0.15mmm/dd时，作作为围岩岩稳定标标志之一一。对于于洞口段段软弱围围岩，位位移长期期没有减减弱趋势势时，应应适当延延长量测测时间。监测数据据处理与与信息反反馈施工期间，监监测人员员在每次次监测后后，及时时根据监监测数据据绘制拱拱顶下沉沉、水平平收敛位位移随时

8、时间及工工作面距距离变化化的时态态曲线，了了解其变变化趋势势。在取得足够够的数据据后，还还应根据据散点图图的数据据分布状状况，选选择合适适的函数数，对监监测结果果进行回回归分析析，以预预测该测测点可能能出现的的最大位位移值和和变化速速率，综合判判断围岩岩和支护护结构的的稳定性性，并根根据变形形的等级级管理标标准及时时反馈施施工，作作出结构构安全性性、经济济性评价价，提出出合理化化建议。1、可采用用的回归归函数有有：U= A +Blntt或 （U= A + Bllg（1+t）U=t/（A+ Bt） UU=Aee-B/t UU=A（e-Btt-e-BBt0） UU=Allg（B+t）/（B+tt0

9、）式中： UU 变形值值 A、B 回归系系数 t、t0 测点的的观测时时间（day）2、量测数数据处理理回归分分析在现场测试试中，由由于测试试条件、人人员等因因素的影影响，给给测试数数据造成成偶然误误差，使使散点图图上下波波动，应应用中必必须进行行数学处处理，以以某一函函数式来来表示，进进而获得得能较准准确反映映实际情情况的典典型曲线线，找出出测试数数据随时时间变化化的规律律，并推推算测试试数据的的极值，为为监控设设计提供供重要信信息。21一元元线性回回归一元线性回回归是研研究被测测物理量量随时间间呈线性性变化的的规律，若若被测物物理量（位位移）为为y,观测时时间为xx，找出出一直线线函数式式

10、来表示示两个变变量Y与X的关系系，即：y=a+bx。实实测数据据散点一一般都不不在直线线上，要要使选择择的直线线与实际际散点相相差最小小，最有有代表性性，故采采用最小小二乘法法原理来来判别。即即使平方方和:达到最小的的回归线线是最好好的。使使上述平平方和达达到最小小的回归归线的A、B分别为为：b=Lxyy/Lxxx其中：；22 一一元非线线性回归归在现场测试试中，两两变量之之间多数数不是线线性关系系，而是是某种曲曲线关系系，如何何选择适适当类型型的曲线线，进行行一元非非线性回回归，可可按下述述步聚进进行：选择能代代表两变变量X与Y之间内内在关系系的函数数类型。在在选择中中，主要要是从散散点图的

11、的分布特特征，变变化点是否具具有收敛敛性等特特点，进进行选择择，具体体工程应应用中，选选择何种种曲线函函数，不不能单纯纯依靠理理论上的的推导，还还要借鉴鉴以往的的经验，才才能选出出满意的的函数类类型。求出两不不变量x与y相关函函数中的的未知参参数。欲欲求非线线性函数数中的未未知参数数，首先先是通过过把非线线性的函函数转化化为线性性函数关关系（Y=AA+BXX），然后后按线性性函数求求未知参参数的方方法求出出未知参参数，再再由参数数变换式式求得选选定的曲曲线函数数的未知知参数，而而得到曲曲线函数数的回归归方程。经过剩余余标准离离差分析析，感到到精度不不够理想想时，则则可另选选择一种种曲线函函数按

12、上上述步聚聚在进行行重新分分析。2.3算例例(以北衙隧道道某断面处处拱顶位位移为例)1、用指数数函数进进行回归归（）：求未知参参数a、b 将取自然然对数：Lnyy=Lnna-bb/x,令y=Lnny;xx=1/x；a=Lnna;bb=-b则有：y=a+bLnxx用一元线线性回归归列表计计算方法法，求出出线性回回归系数数a、 b。具体算法见见表1、见表2、见表3用常对数函函数进行行回归（）：求未知参参数a、b，令y=y;x=Lnxxa=a;b=b则有：y=a+bx用一元线线性回归归列表计计算方法法，求出出线性回回归系数数a、 b。具体算法见见表1、见表表4、见表表5注：因该函函数无极极限值，需需

13、根据经经验判别别围岩稳稳定时间间。沉 降 观观 测 记 录表1施工单位：中铁隧隧道集团团大丽铁铁路项目目部一工工区 编号：DL7BY2DK775+3500工 程 名 称北衙隧道观测点布置置简图水 准 点点 编 号BM75+3500水准点所在在位置DK75+3500水准点高程程(m)BM21449.4494观测日期：06-5-229自 055 年11 月 229 日起至 055 年 122 月 118 日止观 测 点点观测时间实测标高(m)本期沉降量量(mm)总沉降量(mm)说 明月日时拱顶11292156.0388600初始读数11302156.038810.50.511312156.0377

14、80.30.81212156.037700.81.61222156.036680.21.81232156.036650.32.11242156.036610.42.51252156.036600.12.612112156.035570.32.912182156.035560.13.0监理： 复核： 计算： 测量：收敛位移回回归(Y=aae(-b/x)计算表表表2编号及算式式XYXi=11/XiiYi=LLnYiiXi2XiYiiYi2110.51.00000 -0.69931 1.00000 -0.69931 0.48005 220.80.50000 -0.22231 0.25000 -0.1

15、1116 0.04998 331.60.33333 0.47000 0.11111 0.15667 0.22009 441.80.25000 0.58778 0.06225 0.14669 0.34555 552.10.20000 0.74119 0.04000 0.14884 0.55005 662.50.16667 0.91663 0.02778 0.15227 0.83996 772.60.14229 0.95555 0.02004 0.13665 0.91330 8132.90.07669 1.06447 0.00559 0.08119 1.13336 9203.0 0.05000 1

16、.09886 0.00225 0.05449 1.20669 61.000 17.800 2.72 4.92 1.52 0.07 5.74 N=9LXX=Xi21/NN(Xi)20.70 LXY=XiYi1/NN(Xi)(Yi)-1.411 LYY=Yi21/NN(Yi)23.05 b=LXXY/LLXXX-2.022 a=1/NYi-b/NXi1.16 b=-b2.02 a=ea3.18 Y=ae(-b/x)Y=3.118e(-2.02/x)-0.977 计算：复核：监理：日期：监控量测数数据处理理分析表表表3施工单位：中铁隧隧道集团团大丽铁铁路项目目部一工工区 编号：DL7BY2 DDK7

17、55+3500工 程 名 称北衙隧道测点布置简简图测 点 编 号BY23500测点所在位位置拱顶水准点高程程(m)BM21449.4494观测日期：05-11-229数据据处理日日期：005-12-118 水平、沉降降位移随随时间或或工作面面距离变变化的时时态曲线线图：时态曲线回回归分析析处理（判判断位移移量大小小和变化化速率，综综合判断断围岩和和支护结结构的稳稳定性）：对以上数据据处理采采用指数数函数曲线线拟合时时间位移移曲线，运运用最小小二乘法法原理,采用EXXCELL表进行行计算，得得到指数回归归方程：Y=33.188e(-2.02/x) ，相关关系数r= 0.997 ,预测总沉降量量（

18、极限限位移）为y=3.18 mm。变形基本稳定，拱顶下沉变化速率小于0.15mm/d。围岩趋于稳定，且收敛较快。 级围岩最大允许沉降位移值U0= 108500.010.1=10.85mm,V V0/3。数据处理结结论:管理等级 级，可以以按原施施工方案案进行施施工,同时将将设计预预留变形形量由77cm调调整为22cm。监理： 复核： 计算： 分项技技术负责责人：收敛位移回回归(Y=a+bbLnXX)计算表表表3编号及算式式XiYiXi=LLnXiiYi=YYiXi2XiYiiYi2110.50 0.00 0.50 0.00 0.00 0.25 220.80 0.69 0.80 0.48 0.5

19、5 0.64 331.60 1.10 1.60 1.21 1.76 2.56 441.80 1.39 1.80 1.92 2.50 3.24 552.10 1.61 2.10 2.59 3.38 4.41 662.50 1.79 2.50 3.21 4.48 6.25 772.60 1.95 2.60 3.79 5.06 6.76 8132.90 2.56 2.90 6.58 7.44 8.41 9203.00 3.00 3.00 8.97 8.99 9.00 61.000 17.800 14.099 17.800 28.755 34.155 41.522 N=9LXX=Xi21/NN(Xi)

20、26.70 LXY=XiYi1/NN(Xi)(Yi)6.29 LYY=Yi21/NN(Yi)26.32 b=LXXY/LLXXX0.94 a=1/NYi-b/NXi0.51 b=b0.94 a=a0.51 Y=a+bbLnXXY=0.551+00.944LnXX0.97 预测第300天总沉沉降位移移3.71 计算：复核：监理：日期：监控量测数数据处理理分析表表 表表5施工单位：中铁隧隧道集团团大丽铁铁路项目目部二工区 编号：DL7BY2 DDK755+3500工 程 名 称北衙隧道测点布置简简图测 点 编 号BY23500测点所在位位置拱顶水准点高程程(m)BM21449.4494观测日期：0

21、5-11-229数据据处理日日期：005-12-118 水平、沉降降位移随随时间或或工作面面距离变变化的时时态曲线线图：时态曲线回回归分析析处理（判判断位移移量大小小和变化化速率，综综合判断断围岩和和支护结结构的稳稳定性）：对以上数据据处理采采用常对对数函数数曲线拟拟合时间间位移曲曲线，运运用最小小二乘法法原理,采用EXXCELL表进行行计算，得得到指数数回归方方程：yy=0.51+0.994Lnnx ，相关关系数r= 0.997 ,预测第30天总总沉降量量为y=3.71 mmm。变变形基本本稳定，拱拱顶下沉沉变化速速率小于于0.115mmm/d。围岩岩趋于稳稳定，且且收敛较较快。 级围岩岩最

22、大允允许沉降降位移值值U0= 110855000.0110.1=110.885mmm, VV= V00/3。 数据处理结结论:管理等级 级，可可以按原原施工方方案进行行施工,同时将将设计预预留变形形量由77cm调调整为22cm。监理： 复核： 计算： 分项技技术负责责人：3、用卡西西欧48000（或48550）计算算器对量量测数据据按常对对数函数数（）进进行回归归分析：随着电电子技术术的广泛泛应用工工程单位位，工程程单位大大多数拥拥有卡西西欧48000（或48550）计算算器，现现将采用用48550计算器器的计算算过程叙叙述如下下：开机按按“FUNNCTIION”键“6（DSPP/CLLR）”

23、-“6(SSCL)”-“EXE”；按“MOODE”键“4（LR）”；按下列句句法输入入数据：“Ln”数据x值“，”数数据y值“M+”,结合本本算列具具体如下下：Ln1,00.5;Ln2,00.8;Ln3,11.6;Ln4,11.8;Ln5,22.1;Ln6,22.5;Ln7,22.6; Ln133,2.9; Ln200,3.0;输入结束束后,按“FUNNCTIION”-“8(RESSULTTS)”后屏幕幕显示：RegreessiionA=0.55086653551B=0.993866813370.996711313326预测第330天的总总沉降量量：按“EXIIT”键“ln”-输入数数值“30

24、” “FUNNCTIION”“7（STAAT）”-“倒三角”键“倒三角”键“5（）”“EXE”后屏幕幕显示：Ln30 3.70013屏幕显示的的数值“3.770133”即为第30天的预预测总沉沉降量。具体计计算过程程可参考考CASSIO计算器fx-48550用户说说明书。监控量测数据处理分析表（略）。总结：从以以上采用用的三种种算法来来看，无论采采用何种种算法，其其结果都都非常接接近，但但在具体体应用过过程中又又各有其其特点，采用第一种方法（指数函数回归）可以直接求出极限位移值，较明确；采用第二种方法（常对数函数回归）处理起来简单明了，但极限位移值不能直接求出，往往使得到的结果偏大；采用第三种

25、方法（采用计算器）进行回归分析，不需要了解计算过程就能直接得到结果，不要用到高等数学知识，一般人都能用，所以实用性更强；监测管理理体系针对本工程程监测项项目的特特点拟由由23人组成成监控量量测及信信息反馈馈小组，负负责北衙衙隧道2号横洞洞监控量量测日常常工作。为确保监测测结果的的质量，加加快信息息反馈速速度，全全部监测测数据均均由计算算机管理理，每次次监测必必须有监监测结果果，及时时上报监监测日报报表，并并按期向向施工监监理、局局项目部部提交监监测月报报或周报报，并附附上相对对应的测测点位移移或应力力时态曲曲线图，对对当月的的施工情情况进行行评价并并提出施施工建议议。并根根据当前前的施工工方法

26、修修改监测测方案，提提高监测测数据的的可靠性性和及时时性。监监测反馈馈程序见见图4。质量保证证措施为保证量测测数据的的真实可可靠及连连续性，特特制定以以下各项项质量保保证措施施：1）、监测测组与监监理工程程师、技技术负责责人密切切配合工工作，及及时向监监理工程程师、技技术负责责人报告告情况和和问题，并并提供有有关切实实可靠的的数据记记录。2）、制定定切实可可行的监监测实施施方案和和相应的的测点埋埋设保护护措施，并并将其纳纳入工程程的施工工进度控控制计划划中。3）、量测测项目人人员要相相对固定定，保证证数据资资料的连连续性。4）、量测测仪器采采用专人人使用、专专人保养养、专人人检校的的管理。5）

27、、量测测设备、元元器件等等在使用用前均应应经过检检校，合合格后方方可使用用。6）、各监监测项目目在监测测过程中中必须严严格遵守守相应的的实施细细则。7）、量测测数据均均要经现现场检查查，室内内两级复复核后方方可上报报。8）、量测测数据的的存储、计计算、管管理均采采用计算算机系统统进行。9）、各量量测项目目从设备备的管理理、使用用及资料料的整理理均设专专人负责责。强化量测测数据在在隧道施施工中的的作用1、评价围围岩稳定定性，确确保施工工安全评价围岩稳稳定性主主要是应应用围岩岩位移、位位移速率率及围岩岩位移加加速度（有有变位时间曲曲线看出出）等数数据。我我国锚喷喷支护规规范规定定，当隧隧洞支护护上

28、任何何部位的的实测收收敛相对对值达到到上述结结构允许许相对位位移表中中所列数数值的70或用回回归分析析进行预预报的总总收敛值值接近上上述结构构允许相相对位移移表中数数值时，必必须立即即采取补补强措施施，并改改变原支支护参数数，同时时分析原原因看是是否由施施工方法法不当造造成的，如如由施工工不当引引起的，应应立即改改变施工工方法。从从监视施施工中位位移稳定定的角度度看，尤尤其注意意围岩位位移加速速度的出出现，在在时态位移曲曲线上出出现明显显的反弯弯点（及及拐点）时时应采取取紧急加加固措施施。对于于浅埋隧隧道则应应根据地地表下沉沉量来判判断位移移稳定性性。2、评价围围岩达到到稳定的的标准，确确定仰

29、拱拱浇注时时间及二二衬施作作时间。我国喷锚构构筑法规规范规定定，确定定二衬(隧道最最终支护护)施作时时间应在在围岩达达到稳定定以后，即即应满足足下述要要求：（1）周边边收敛速速度明显显下降；（2）收敛敛量已达达到总收收敛量的的8090；（3）收敛敛速率小小于0.2mmm/d,或拱顶顶位移速速率小于于0.115mmm/d。一般软弱围围岩仰拱拱灌注时时间可在在围岩稳稳定以后后进行；对于极极差的围围岩，当当位移量量和位移移速度很很大时，为维持围岩稳定，仰拱灌注应尽早施作。3、调整施施工方法法 当测测得的位位移速率率或位移移量超过过容许值值时，除除加强支支护外还还应调整整施工方方法，如如采用台台阶法开开挖，缩缩短台阶阶长度和和增加台台阶层数数，缩短短进尺节节约循环环时间以以提前锚锚喷支护护的时间间，提前前施作仰仰拱等。4、调整锚锚杆支护护参数及及喷砼厚厚度当测得的位位移速率率或位移移量超过过容许值