隧道的監(jiān)控量測設計

1、監(jiān)控量測一、采用新奧法修建的隧道，應將現(xiàn)場監(jiān)控量測項目列入施工組織中，并作為施工工序中不可缺少內容認真實施。 監(jiān)控量測不僅檢測施工各 階段圍巖和支護動態(tài)，確保施工安全，而且可為調整初期支護設計參 數(shù)、確定二次襯砌的施工時機，了解隧道施工對附近既有構筑物的影 響，提供反饋，并作為信息化設計的依據(jù)；同時積累資料，為以后的 設計、施工提供參考。二、監(jiān)控量測計劃與內容1、監(jiān)控量測計劃應根據(jù)隧道的規(guī)模、地形地質條件、支護類型和參數(shù)、開挖方式及機械設備等因素制定，并根據(jù)鐵路隧道監(jiān)控量 測技術規(guī)程(TB10121-2007 )進行，監(jiān)控量測作業(yè)應根據(jù)下圖(圖 1)所示進行：監(jiān)控量測計劃的內容包括：兩側項目及

2、方法、量測儀器的選擇、 測點布置、量測頻率、數(shù)據(jù)處理及量測作業(yè)人員的組織等。施工過程中，當?shù)刭|條件發(fā)生顯著變化時，應及時修訂監(jiān)控量測 計劃。2、監(jiān)控量測應達到以下目的：(1)掌握圍巖和支護狀態(tài)，進行日常施工管理；(2)驗證支護結構效果，確認或調整支護參數(shù)和施工方法；(3)確保隧道工程的安全性、經(jīng)濟性及結構的長期穩(wěn)定性，確定二次襯砌施做時間;(4)將監(jiān)控量測結構反饋與設計及施工中；(5)掌握隧道施工對周圍環(huán)境的影響；(6)積累量測數(shù)據(jù)，為信息化設計與施工提供依據(jù)。圖1監(jiān)控量測反饋程序圖框3、監(jiān)控量測項目(1)監(jiān)控量測項目分為必測項目和選測項目(2)必測項目是隧道工程應進行的日常監(jiān)控量測項目，具體

3、監(jiān)控量測項目見表1。(3)選測項目是為滿足隧道設計與施工的特殊要求進行的監(jiān)控量測項目，具體監(jiān)控量測項目見表 2表1必測項目序號監(jiān)控量測項目常用量測儀器備注1洞內、外觀察現(xiàn)場觀察、數(shù)碼相機、羅盤儀2拱頂卜沉水準儀、鋼掛尺或全站儀3凈空艾化收斂儀、全站儀4地表沉降水準儀、鋼掛尺或全站儀隧道淺埋段表2選測項目序號監(jiān)控量測項目常用量測儀器1圍巖壓力壓力盒2鋼架內力鋼筋計、應受計3噴射混凝土內力混凝土應變計4二次襯砌內力混凝土應變計、鋼筋計5初期支護與二次襯砌間接接觸壓力壓力盒6錨桿軸力鋼筋計7圍巖內部位移多點位移計8遂底隆起水準儀、錮鋼尺或全站儀9爆破振動振動傳感器、記錄儀10孔隙水壓力水壓計11水量

4、三角堰、流量計12縱向位移多點位移計、全站儀(4)隧道開挖后應及時進行地質素描及數(shù)碼成像，必要時應進行物 理力學實驗。(5)初期支護完成后應進行噴層表面裂縫及其發(fā)展。滲水、變形觀 察和記錄。(6)對軟巖大變形可能發(fā)生時可對圍巖內部位移、錨桿軸力、初期 支護內力、錨桿拉拔試驗等進行量測。(7)對圍巖為土砂質時可對圍巖內部位移、錨桿軸力、初期支護內力、錨桿拉拔試驗等進行量測。(8)對地下水發(fā)育斷層破碎帶等地質構造帶可進行水量、孔隙壓力 等進行量測。(9)對隧道附近存在隧道施工爆破影響的構筑物時，可進行隧道振 動監(jiān)控量測。(10)對于一般硬質巖、軟巖認為可以優(yōu)化設計，減少支護結構數(shù) 量時，必要時可對

5、錨桿軸力、初期支護與二次襯砌間接觸壓力等進行 量測。三、監(jiān)控量測作業(yè)1、洞內觀察可分為開挖工作觀察和已施工區(qū)段觀察兩部分。開挖工作觀察應在每次開挖后進行一次， 觀察后應繪制開挖工作面略圖(地 址素描)，填寫工作面狀態(tài)記錄表及圍巖級別判定卡。在觀察中如發(fā) 現(xiàn)地質條件惡化，應立即通知施工負責人采取緊急措施。對已施工區(qū) 段的觀察也應每天至少進行一次，觀察內容包括噴射混凝土、錨桿、 鋼架的狀況。洞外觀察包括對洞口及淺埋段地表情況、地表沉陷、邊仰坡的穩(wěn)定、地表水滲漏的觀察。2、凈空變形量測斷面的間距應根據(jù)圍巖級別、隧道斷面尺寸、埋置 深度及工程重要性等因素確定。在n級圍巖地段可根據(jù)需要酌情設置測點。監(jiān)控

6、量測斷面間距可參考下表 3進行：表3必測項目監(jiān)控量測斷面間距圍巖級別斷面間距（m）V510IV10 303、凈空變形量測應在每次開挖后盡早進行，初始讀數(shù)應在開挖后12h 內讀取，最遲不得超過24h ,而且在下一循環(huán)開挖前，必須完成變形 量的讀取。4、測點應牢固可靠，易于識別并妥善保護。拱頂量測后視測點必須 埋設在穩(wěn)定巖面上并和洞內水準點建立關聯(lián)。5、量測應選用精度適當、性能可靠、使用及攜帶方便的儀器。如拱 頂沉降量測，應采用水準儀、水準尺和掛鉤鋼尺等，有條件時周邊位 移宜采用非接觸量測儀器進行量測。錨桿或圍巖內部變形量測可采用 單點或多點式錨頭和傳遞桿，配以機械式或分表式點測位移計。變形 量測

7、可選用電阻或電感式儀器，一般使用前必須經(jīng)過嚴格標定。6、水平相對凈空變化量測線的布置應根據(jù)施工方法、地質條件、量 測斷面所在位置、隧道埋置深度等條件確定。在地質條件良好、采用 全斷面開挖方式時，可設一條水平測線。當采用臺階開挖方式時，可 在拱腰和邊墻位置各設一條水平測線。7、拱頂下沉量測應與水平相對凈空量測在同一量測斷面內進行，可 采用水準儀等測定下沉量。當?shù)刭|條件復雜，下沉量大或偏壓明顯時， 除量測拱頂下沉外，尚應量測拱腰下沉及基地隆起量。8、必測項目的監(jiān)控量測頻率應根據(jù)測點距開挖面的距離及位移速度 分別按下表4、表5確定。由位移速度決定的監(jiān)控量測頻率和由距開挖面的距離決定的監(jiān)控量測頻率之中

8、， 原則上采用較高的頻率值。出 現(xiàn)異常情況或不良地質時，應增大監(jiān)控量測頻率。表4按距開挖面距離確定的監(jiān)控量測頻率監(jiān)控量測斷面距開挖面的距離(m )監(jiān)控量測頻率(01) B2次/d(1-2) B1次/d(2-5) B1次/23d5B1 次/7d注：B為隧道開挖寬度。表5按位移速度確定的監(jiān)控量測頻率位移速度(mm/d)監(jiān)控量測頻率52次/d151次/d0.5 11次/23d0.2 0.51 次/3dHo2B20-50BHo2B10-20Ho WB5c10注：1、無地表構筑物時取表中上限值。2、H0為隧道埋深，B為隧道開挖寬度。橫斷面方向地表沉降量測測點橫向間距25m ,在一個量測斷面內應設711個

9、測點；在隧道中線附件測點應適當加密。隧道中 線兩側兩側范圍應不小于 Ho+B,地表有控制性建（構）筑物時，量 測范圍應適當加寬。地表沉降量應在開挖工作面前方Ho+B處開始,直至襯砌結構封閉、沉降基本停止為止。地表沉降的量測頻率應和拱 頂下沉及水平相對凈空的量測頻率相同。10、錨桿軸力、圍巖壓力、襯砌應力等的量測，開始時應和同一斷 面的變形量測頻率相同，當量測值變化不大時，可降低量測頻率，從 每周一次到每月一次，直至無變化為止。11、各項量測作業(yè)均應持續(xù)到變形基本穩(wěn)定后的 13周。四、監(jiān)控量測控制基準及位移管理等級監(jiān)控量測控制基準應根據(jù)地質條件、 隧道施工安全性、隧道結構 的長期穩(wěn)定性及周圍建(

10、構)筑物特點和重要性等因素制定，包括隧 道內位移、地表沉降、爆破振動等。位移控制基準根據(jù)測點距開挖面的距離，由初期支護極限相對位移按下表7要求確定：表7位移控制基準類別據(jù)開挖面1B (U1B)據(jù)開挖面2B (U2B)距開挖面較遠允許值60%U 090%U0100%U 0注：1、B為隧道開挖寬度2、U0為極限相對位移值。在缺乏實測資料時，可參照相關規(guī)范在施工加 以調整。根據(jù)位移控制基準，位移管理分為三個等級，根據(jù)將監(jiān)控量測數(shù) 據(jù)分析結果，對工程安全性進行評價，并提出相應工程對策建議，以 此作為設計施工變更最重要的依據(jù)， 做到信息化設計與施工。根據(jù)位 移管理等級，將工程安全性評價相應分為三級進行，

11、 并采取相應的應 對措施，具體位移管理等級及應對措施見表 8。表8位移管理等級管理等級據(jù)開挖面1B據(jù)開挖面2B應對措施mUCU1B/3UCU2B/3可正常施工丑U1B/3 U2U1B/3U2B/3 U 2U1B/3U2U2B/3暫停施工，采取相應工程措施注：U為實際位移值。工程安全性評價可按流程圖進行:圖2工程安全性評價流程地表沉降控制基準根據(jù)地層穩(wěn)定性、周圍建（構）筑物的安全要 求分別確定，取最小值。鋼架內力、噴射混凝土內力、二次襯砌內力、 圍巖壓力（換算成內力）。初期支護與二次襯砌間接觸壓力（換算成內 力）、錨桿軸力等控制基準應滿足鐵路隧道設計規(guī)范（TB10003-2005 ）相關規(guī)定。1

12、、根據(jù)控制基準，結合時態(tài)曲線形態(tài)判定圍巖與支護結構穩(wěn)定性。2、一般情況下二次襯砌的施做應在滿足下列要求時進行：1）隧道周邊水平收斂速度及拱頂或底板垂直位移速度明顯下降；2）隧道位移相對值已達到總相對位移量的 90%以上；3）對淺埋、軟弱圍巖等特殊地段，應視現(xiàn)場具體情況確定二次襯砌 的施做時機。五、監(jiān)控量測資料的整理與反饋1、掌子面的地質狀況表、周邊收斂、拱頂下沉測試數(shù)據(jù)按鐵路隧道監(jiān)控量測技術規(guī)程附表 A、B、C格式記錄。2、應及時根據(jù)量測數(shù)據(jù)繪制水平相對凈空變化、拱頂下沉時時態(tài)曲 線及水平相對凈空變化、拱頂下沉與據(jù)開挖工作面的關系圖等。 根據(jù) 現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)繪制位移一一時間曲線圖或散點圖，在位移

13、一一時間 曲線趨平緩時進行回歸分析，選擇與實測數(shù)據(jù)擬合好的函數(shù)進行回歸， 預測可能出現(xiàn)的最大拱頂下沉及水平相對凈空變化值，并推算最終位 移和掌握位移變化頻率。當位移一一時間曲線出現(xiàn)反彎點，即位移出 現(xiàn)反常的急驟增加現(xiàn)象，表明圍巖和支護已呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)， 應及時 加強支護必要時應停止掘進，采取必要的安全措施。3、根據(jù)位移變化速率判定圍巖穩(wěn)定狀態(tài)，變形基本穩(wěn)定應符合下列 條件：隧道水平凈空變化速度及拱頂或底板垂直位移速度明顯下降； 隧道位移相對值已達到總相對位移量的 90%以上。4、圍巖及支護的穩(wěn)定性應根據(jù)開挖工作面的狀態(tài)，凈空水平收斂值 及拱頂下沉量的大小和速率綜合判斷，并及時反饋于設計和施工中

14、， 根據(jù)水平相對凈空變化值進行判斷時，應符合現(xiàn)行鐵路隧道監(jiān)控量 測技術規(guī)程（TB1021-2007）的有關規(guī)定，并結合隧道跨度修正考慮。5、設計單位可根據(jù)施工單位所提供的監(jiān)控量測數(shù)據(jù)反分析求算初始 應力、巖體似彈簧、塑性區(qū)范圍、作用在二次襯砌上的荷載及巖體流 變參數(shù)等，為動態(tài)設計提供信息和資料。6、測量過程中如發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象或與設計不符時，應及時提出，以便修改支護參數(shù)。7、根據(jù)量測結果及鐵路隧道監(jiān)控量測技術規(guī)程的有關規(guī)定、可按表8 “位移管理等級”指導施工。六、根據(jù)監(jiān)控量測結果所反映的不同情況及其對應的工程管理等級， 可采取加強超前預支護、噴射混凝土穩(wěn)定開挖面、調整施工方法、調 整初期支護強度和剛度并及時支護、降低爆破振動影響、圍巖