隧道監(jiān)控量測技術(shù)應(yīng)用

隧道監(jiān)控量測技術(shù)應(yīng)用第一頁，共62頁。隧道監(jiān)控量測技術(shù)

第二頁，共62頁。一、監(jiān)控量測的目的二、監(jiān)控量測的項(xiàng)目和量測方法

三、監(jiān)控量測數(shù)據(jù)處理

四、信息反饋（量測成果應(yīng)用）五、量測管理六、總結(jié)及技術(shù)展望第三頁，共62頁。

量測就是通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，在限定時(shí)間內(nèi)可能正確地收集被測對象的未知信息的過程；通過對量測結(jié)果的處理，取得某個(gè)被測值的大小或取得一個(gè)變量與另一個(gè)變量的關(guān)系（變化曲線）。采用新奧法施工的隧道，監(jiān)控量測對施工有重要的指導(dǎo)意義。通過監(jiān)控量測，了解和掌握隧道的動態(tài)信息，通過對量測數(shù)據(jù)經(jīng)過分析處理后，可用來預(yù)測圍巖變形趨勢，為日常施工管理提供有關(guān)數(shù)據(jù)資料，進(jìn)行信息反饋及預(yù)測預(yù)報(bào)，優(yōu)化施組設(shè)計(jì)，以指導(dǎo)現(xiàn)場安全施工，確定不同地質(zhì)條件下合理的開挖方法、支護(hù)方式、支護(hù)時(shí)間，為優(yōu)化設(shè)計(jì)，修改支護(hù)參數(shù)，指導(dǎo)施工，提供直接信息。第四頁，共62頁。

隧道監(jiān)控量測的內(nèi)容應(yīng)根據(jù)具體工程的特點(diǎn)，圍巖的地質(zhì)條件、覆蓋層厚度、支護(hù)類型和施工方法，并結(jié)合業(yè)主要求來選擇。通常分為必測項(xiàng)目和選測項(xiàng)目，如地表下沉對城市地鐵項(xiàng)目應(yīng)為必測項(xiàng)目；但對于山地交通隧道可把地表下沉做為選測項(xiàng)目。《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ042-94）對復(fù)合式襯砌的隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測要求內(nèi)容見下表：二、監(jiān)控量測的內(nèi)容及方法第五頁，共62頁。第六頁，共62頁。

該項(xiàng)目包括對掌子面觀察和支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)效果觀察。掌子面工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況觀察包括巖石的名稱、巖層產(chǎn)狀、斷層、層理、節(jié)理等結(jié)構(gòu)面的分布、走向、產(chǎn)狀。每茬炮后需要觀測一次。支護(hù)狀態(tài)觀察包括初期支護(hù)狀態(tài)和已成峒支護(hù)效果觀察。如噴射砼開裂部位、寬度長度及深度。二次襯砌的整體性、防水效果等，每天觀察一次。洞內(nèi)狀態(tài)觀察是可靠性很高且最直接的判斷資料。對洞外邊仰坡穩(wěn)定和地表滲透觀察按要求進(jìn)行描述；做好相關(guān)的觀察記錄。觀察使用地質(zhì)羅盤、地質(zhì)錘、鋼卷尺、放大鏡、秒表、手電、照相機(jī)或攝像機(jī)等。第七頁，共62頁。監(jiān)控量測斷面布設(shè)原則隧道是一個(gè)地下的狹長結(jié)構(gòu)，任何一段洞室都必須是穩(wěn)定、安全的，否則就會導(dǎo)致失穩(wěn)。對于這樣的狹長結(jié)構(gòu)，不可能也無必要對每個(gè)斷面進(jìn)行監(jiān)控量測，因此，隧道監(jiān)控量測斷面的布設(shè)應(yīng)當(dāng)遵循以下原則：⑴對于洞口、淺埋地段，特別是軟弱地層、地質(zhì)條件差的地段，量測斷面應(yīng)當(dāng)加密，間距應(yīng)小于20m。上述原則可按下列關(guān)系描述：設(shè)計(jì)洞跨為B，埋深為h，當(dāng)2B<h，量測斷面間距為20～50m；當(dāng)B<h<2B，量測截面間距為10～20m；當(dāng)h<B,量測間距為5～10m。⑵凈空水平收斂和拱部下沉量測點(diǎn)布置在同一橫斷面上。測線和測點(diǎn)布設(shè)原則測線布設(shè)與開挖方式和測點(diǎn)的性質(zhì)密切相關(guān)。全斷面開挖，布設(shè)3條測線。特殊地質(zhì)條件下，分臺階開挖時(shí)布設(shè)測線布設(shè)6條。第八頁，共62頁。

周邊收斂量測是最基本的主要量測項(xiàng)目之一，布置在主測斷面。先在測點(diǎn)處用鑿巖機(jī)（或電鉆）在待測部位成孔，然后將藕合劑（錨固劑）置入孔中，最后將收斂預(yù)埋件敲入，旋正收斂鉤，盡量使兩預(yù)埋件軸線在基線方向上，以利收斂計(jì)懸掛和觀測。待凝固后，周邊收斂量測采用收斂計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。測頭第九頁，共62頁。

根據(jù)地質(zhì)條件情況布設(shè)量測斷面間距，在量測斷面測點(diǎn)埋設(shè)時(shí)，測點(diǎn)距開挖面應(yīng)小于2米，第一次量測應(yīng)在上次爆破后24小時(shí)內(nèi)進(jìn)行。按照有關(guān)量測頻率要求做好量測工作，每次讀數(shù)時(shí)讀三次讀數(shù)，并測量出隧道內(nèi)量測斷面處的環(huán)境氣溫，并填寫好量測記錄。

收斂計(jì)收斂計(jì)使用數(shù)據(jù)采集第十頁，共62頁。

用測線布置圖中的BC和DE邊的值變化來實(shí)現(xiàn)對凈空水平收斂的量測。周邊收斂數(shù)據(jù)處理：回歸分析時(shí)，一般同時(shí)采用下面的三種函數(shù)，通過對比，推算最終位移時(shí)采用三個(gè)函數(shù)中回歸精度（擬合程度）較高的一個(gè)函數(shù)，不同測點(diǎn)的回歸函數(shù)可能不同。

第十一頁，共62頁。第十二頁，共62頁。

拱頂下沉量測數(shù)據(jù)，主要用于確認(rèn)圍巖的穩(wěn)定性。測點(diǎn)布設(shè)方法是在拱頂中心位置，常與周邊量測點(diǎn)布設(shè)在一起，即布在主量測斷面。用鑿巖機(jī)鉆孔，然后將藕合劑（錨固劑）置入孔中，最后將收斂預(yù)埋件敲入，旋正收斂鉤，以利收斂計(jì)懸掛和觀測。待凝固后，拱頂下沉量測采用收斂計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。拱頂下沉量測的方法常有三種：（1）用收斂計(jì)量測該方法投入較少，用收斂計(jì)量測來獲取數(shù)據(jù)，操作簡單，且儀器設(shè)備投入少；但后期的數(shù)據(jù)處理較多，可用計(jì)算機(jī)編程來實(shí)現(xiàn)電算，提高工作效率。（首推方法）第十三頁，共62頁。（2）用水準(zhǔn)儀量測該方法用一測量鋼尺和高精度的水準(zhǔn)儀配合測量來實(shí)現(xiàn)對拱頂下沉的量測。測量時(shí)把鋼尺掛在預(yù)埋的測點(diǎn)上，下掛一1Kg的垂球保持鋼尺牽直，有水準(zhǔn)儀讀取鋼尺上的讀數(shù)，來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。但該方法的設(shè)備投入較大（主要為水準(zhǔn)儀的投入）。第十四頁，共62頁。（3）用全站儀量測該方法用一全站儀來來實(shí)現(xiàn)對拱頂下沉的量測。測量時(shí)在拱頂測點(diǎn)位置貼一個(gè)反光膜，用全站儀測量測點(diǎn)處的標(biāo)高，來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。但該方法的設(shè)備投入較大（主要為全站儀的投入）。綜合評定后，本文重點(diǎn)介紹采用收斂計(jì)來量測的方法。其數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理方法如下：第十五頁，共62頁。

根據(jù)測線布置圖，由于ABC在同一垂直面內(nèi)，其計(jì)算方法如下：令BC=L、AB=m、AC=n、BH=Xb、CH=Xc、AH=h。由勾股定理：Xa2+h2=m2、Xb2+h2=n2、Xc+Xb=L解方程得：Xb=（L2+m2-n2）/2L、Xc=（L2+n2-m2）/2L、

h2=m2-Xb2=n2-Xc2

我們用h值的變化來實(shí)現(xiàn)對拱頂下沉的量測。拱頂下沉數(shù)據(jù)處理：回歸分析時(shí)，與周邊收斂的數(shù)據(jù)方法相同。第十六頁，共62頁。第十七頁，共62頁。監(jiān)測斷面布設(shè)原則①地表下沉量測，在隧道設(shè)計(jì)淺埋地段布設(shè)；每個(gè)隧道至少2個(gè)斷面，若出現(xiàn)不良地質(zhì)情況時(shí)，加設(shè)監(jiān)測斷面；②當(dāng)現(xiàn)場地形陡峭及有樹木遮擋時(shí)，作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整；③每個(gè)斷面上測線與隧道中心線垂直，埋設(shè)測點(diǎn)時(shí)中心監(jiān)測點(diǎn)設(shè)在隧道軸線的地表位置，其它監(jiān)測點(diǎn)沿中心線對稱布置，測點(diǎn)間距由中心監(jiān)測點(diǎn)開始至距離地表隧道軸線最遠(yuǎn)一點(diǎn)由密至疏布置，具體距離按2～5m布置，寬度范圍為：W=B（開挖寬度）+H/2（兩側(cè)埋深的一半）；④參照標(biāo)準(zhǔn)水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)方法，埋設(shè)2個(gè)臨時(shí)水準(zhǔn)基點(diǎn)．臨時(shí)水準(zhǔn)基點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在通視條件良好的隧道兩側(cè)稍遠(yuǎn)區(qū)域、不受隧道開挖下沉的影響穩(wěn)固地點(diǎn)，所有測點(diǎn)應(yīng)和基點(diǎn)聯(lián)測以取得原始高程。第十八頁，共62頁。測點(diǎn)埋設(shè)與監(jiān)測①基點(diǎn)埋設(shè)在隧道開挖縱、橫向（3～5）倍洞徑外的區(qū)域，參照標(biāo)準(zhǔn)水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)方法，埋設(shè)2個(gè)基點(diǎn)，以便互相校核，所有基點(diǎn)應(yīng)和附近水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測取得原始高程。②在測點(diǎn)位置，開挖成長、寬、深均為200mm的坑，然后，放入地表測點(diǎn)預(yù)埋件（自制），測點(diǎn)四周用混凝土填實(shí)，待混凝土固結(jié)后即可量測。③地表下沉用高精度水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測。觀測時(shí)堅(jiān)持四固定原則，即施測人員固定，測站位置固定，測量延續(xù)時(shí)間固定，施測順序固定。從地表設(shè)點(diǎn)觀測，根據(jù)下沉位移量判定開挖對地表下沉的影響，以確定隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)第十九頁，共62頁。

圍巖體內(nèi)位移監(jiān)測用于監(jiān)測隧道圍巖的徑向位移分布和松弛區(qū)域范圍，通過監(jiān)測及分析，用來驗(yàn)證隧道施工時(shí)設(shè)計(jì)錨桿長度是否能夠確保施工及結(jié)構(gòu)安全。采用4點(diǎn)式多點(diǎn)位移計(jì)來監(jiān)測，隧道每一量測斷面布設(shè)3組測點(diǎn)，考慮現(xiàn)場的測量條件，拱頂測點(diǎn)采用鋼弦式四點(diǎn)位移計(jì)（1.5米、2.0米、2.5米、3.0米），邊墻測點(diǎn)采用機(jī)械式四點(diǎn)位移計(jì)分別為（0.9米、1.8米、2.7米、3.5米）。測點(diǎn)安裝程序如下：①在預(yù)定量測部位，用直徑40mm鉆頭，鉆孔深由設(shè)計(jì)錨桿長度確定（等于錨桿長度），鉆孔要求平直，并用水沖洗干凈。②然后給鉆孔中裝入錨固劑，裝入深度約為孔深的1/2，然后裝入多點(diǎn)位移計(jì)，多點(diǎn)位移計(jì)外露基巖面約40cm(應(yīng)大于噴射砼的厚度約10cm),在噴射砼時(shí)注意對測頭的保護(hù)，拱頂鋼弦式多點(diǎn)位移計(jì)第二十頁，共62頁。

的電纜注意采取保護(hù)措施，噴射砼完工后，及時(shí)清理測頭的砼，以便測量。③當(dāng)測點(diǎn)離開挖面很近時(shí)，必須采取防護(hù)措施，以防止爆破飛石損壞電纜及測筒。④開始初讀數(shù)（如果用百分表測讀，應(yīng)每次打開蓋板）。為保證讀數(shù)的穩(wěn)定性，第一次讀數(shù)的建立應(yīng)不小于24小時(shí)。⑤開始階段，每天應(yīng)至少進(jìn)行一次測讀，隨著開挖面的遠(yuǎn)離，測讀間隔時(shí)間可以酌情延長。機(jī)械式多點(diǎn)位移計(jì)第二十一頁，共62頁。量測與計(jì)算：鋼弦式的多點(diǎn)位移計(jì)采用頻率計(jì)讀數(shù)，機(jī)械式的多點(diǎn)位移計(jì)采用百分表測讀。然后根據(jù)實(shí)際位移與讀數(shù)的標(biāo)定數(shù)字回歸方程，即可算出鉆孔伸縮計(jì)四個(gè)測點(diǎn)的實(shí)際位移,量測斷面的測點(diǎn)布置見圖。

第二十二頁，共62頁。

測點(diǎn)布設(shè)：壓力盒布設(shè)在圍巖與初襯之間，即測得圍巖壓力。應(yīng)把測點(diǎn)布設(shè)在具有代表性的斷面的關(guān)鍵部位上，如拱頂、拱腰、拱腳等，并對各測點(diǎn)逐一進(jìn)行編號。埋設(shè)壓力盒時(shí)，要使壓力盒的受壓面向著圍巖。在隧道壁面，當(dāng)所測圍巖施加給噴混凝土層的徑向壓力時(shí)，先用水泥砂漿或石膏把壓力盒固定在巖面上，再謹(jǐn)慎施作噴混凝土層，不要使噴混凝土與壓力盒之間有間隙，保證圍巖與壓力盒受壓面貼緊。記下壓力盒編號，并將壓力盒編號用透明膠布將寫在紙上的編號緊密粘貼在導(dǎo)線上。注意將導(dǎo)線集結(jié)成束保護(hù)好，避免在洞內(nèi)被施工所破壞。第二十三頁，共62頁。量測：采用頻率計(jì)采集壓力盒頻率，根據(jù)壓力盒的頻率－壓力標(biāo)定曲線，將量測數(shù)據(jù)直接換算成相應(yīng)的接觸壓力。

壓力盒振弦儀第二十四頁，共62頁。測點(diǎn)布設(shè)：鋼筋計(jì)分別沿鋼架的內(nèi)外邊緣對應(yīng)布設(shè)。安裝前，在鋼拱架待測部位并聯(lián)焊接鋼弦式鋼筋計(jì)，在焊接過程中注意對鋼筋計(jì)淋水降溫，然后將鋼格柵或鋼拱架由工人搬至洞內(nèi)安裝或立好，記下鋼筋計(jì)型號，并將鋼筋計(jì)編號，用透明膠布將寫在紙上的編號緊密粘貼在導(dǎo)線上。注意將導(dǎo)線集結(jié)成束保護(hù)好，避免在洞內(nèi)被施工所破壞。對于型鋼拱架，用鋼表面應(yīng)變計(jì)或鋼筋應(yīng)力計(jì)量測，其他與格柵鋼拱架的鋼筋計(jì)量測法相同。量測：根據(jù)鋼筋計(jì)的頻率－軸力標(biāo)定曲線可將量測數(shù)據(jù)來直接換算出相應(yīng)的軸力值，然后根據(jù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有關(guān)計(jì)算方法可算出鋼筋軸力計(jì)所在的拱架斷面的彎矩，并在隧道橫斷面上按一定的比例把軸力、彎矩值點(diǎn)畫在各鋼筋計(jì)分布位置，并將各點(diǎn)連接形成隧道鋼拱架軸力及彎矩分布圖。第二十五頁，共62頁。測點(diǎn)布設(shè)：每個(gè)斷面設(shè)5個(gè)測點(diǎn)，每個(gè)測點(diǎn)安設(shè)1個(gè)傳感器。對于設(shè)計(jì)配有鋼筋的砼襯砌，砼應(yīng)力計(jì)安裝前，在主筋待測部位并聯(lián)焊接砼應(yīng)力計(jì)，在焊接過程中注意對其淋水降溫；對于沒有配筋的砼，傳感器埋設(shè)時(shí)要做一個(gè)專用的支架，把傳感器固定在支架上，再把支架點(diǎn)焊在砼模板臺車表面，以實(shí)現(xiàn)傳感器的固定。記下傳感器編號，并將其編號，用透明膠布（熱縮管）將寫在紙上的編號緊密粘貼在導(dǎo)線上。注意將導(dǎo)線集結(jié)成束保護(hù)好，避免在洞內(nèi)被施工所破壞，在澆注砼施工時(shí)，在邊墻部位用PVC管包住電纜引到邊墻基礎(chǔ)砼以外，以便砼施工后進(jìn)行測量。第二十六頁，共62頁。量測：根據(jù)砼應(yīng)力計(jì)的頻率－軸力標(biāo)定曲線可將量測數(shù)據(jù)來直接換算出相應(yīng)的軸力值，然后根據(jù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有關(guān)計(jì)算方法可算出應(yīng)力計(jì)所在斷面的軸力、彎矩，并在隧道橫斷面上按一定的比例把軸力、彎矩值點(diǎn)畫在各應(yīng)力計(jì)分布位置，并將各點(diǎn)連接形成隧道軸力及彎矩分布圖。

砼應(yīng)變傳感器第二十七頁，共62頁。錨桿內(nèi)力、應(yīng)力量測錨桿錨索內(nèi)力、應(yīng)力量測采用鋼筋計(jì)焊接組成量測錨桿來實(shí)現(xiàn)。測點(diǎn)安裝前，在錨桿待測部位并聯(lián)焊接鋼弦式鋼筋計(jì)，在焊接過程中注意對鋼筋計(jì)淋水降溫，然后將錨桿按設(shè)計(jì)進(jìn)行安裝和注漿，記下鋼筋計(jì)型號，并將鋼筋計(jì)編號，用熱縮管或透明膠布將寫在紙上的編號緊密粘貼在導(dǎo)線上。注意將導(dǎo)線集結(jié)成束保護(hù)好，避免在洞內(nèi)被施工所破壞。測試時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)錨桿長度，把鋼筋計(jì)焊接在一起，組成一個(gè)長度比設(shè)計(jì)錨桿長度長約20cm的量測錨桿，鉆孔后先塞入錨固劑，然后植入量測錨桿，待錨固劑凝固后就可進(jìn)行測量。測試時(shí)采用振弦儀測得量測錨桿上每個(gè)鋼筋計(jì)在受力狀態(tài)下的頻率化，根據(jù)標(biāo)定時(shí)的頻率變化與應(yīng)力的對應(yīng)關(guān)系，可反推算出錨桿和錨索的內(nèi)力及應(yīng)力分布情況。第二十八頁，共62頁。a)鋼弦式鋼筋計(jì)b)振弦儀測試斷面布置：錨桿和錨索內(nèi)力、應(yīng)力斷面布設(shè)時(shí)盡可能的與周邊收斂測點(diǎn)布設(shè)在同一個(gè)斷面（但比收斂測點(diǎn)斷面的間距要大，可在不同類的圍巖段只設(shè)1~3個(gè)代表斷面），這樣可以有利于標(biāo)識和對測點(diǎn)的保護(hù)，同時(shí)可以減少對施工的影響。其斷面布設(shè)間距同拱頂、周邊收斂量測時(shí)斷面布設(shè)要求。第二十九頁，共62頁。錨桿抗撥力測量錨桿錨索抗撥力測量采用錨桿拉撥儀來實(shí)現(xiàn)測量。將錨桿拉拔計(jì)的接口與待測錨桿的外露端連接緊固；然后人工搖動油泵手柄，使油泵壓力逐漸升高；量測結(jié)束后，填寫錨桿拉拔測試報(bào)表，根據(jù)錨桿拉拔實(shí)驗(yàn)的油泵壓力與實(shí)驗(yàn)標(biāo)定數(shù)據(jù)或曲線即可換算出錨桿拉拔力。錨桿拉拔儀錨桿拉拔儀數(shù)顯儀錨桿拉拔儀錨具第三十頁，共62頁。錨桿拉拔力指錨桿能夠承受的最大拉力，錨桿抗拔能力測量主要是檢查錨桿的錨固質(zhì)量，錨桿抗撥力測量采用錨桿拉撥儀來實(shí)現(xiàn)測試。錨桿拉拔力試驗(yàn)工作程序如下：①使用前，在具有相應(yīng)資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室對儀器進(jìn)行標(biāo)定；②測試前，現(xiàn)場加工一塊鐵(或鋼)墊板，中間孔徑不小于錨桿直徑，一側(cè)帶有凹槽，凹槽長、寬及厚度稍大于錨桿墊板的相應(yīng)尺寸；③測試時(shí)，將預(yù)先加工的墊板放在錨桿墊板上，其帶有凹槽的一面朝向巖石墻面；④將錨桿拉拔計(jì)的接口與待測錨桿的外露端連接緊固；⑤拉拔計(jì)百分表歸零，然后人工搖動油泵手柄，使油泵壓力逐漸升高；錨桿拉拔力最大值根據(jù)設(shè)計(jì)提供值最終確定?，F(xiàn)場測試錨桿抗拉拔力數(shù)據(jù)處理方法：根據(jù)錨桿拉拔試驗(yàn)的油泵壓力與試驗(yàn)標(biāo)定數(shù)據(jù)或曲線，即可換算出錨桿拉拔力。第三十一頁，共62頁。測點(diǎn)布設(shè)在待測裂縫左右采用鑿巖機(jī)鉆成2孔，然后在孔內(nèi)塞入水泥等固結(jié)物，按設(shè)計(jì)要求安裝測縫計(jì)。也可在裂縫附近進(jìn)行鋼板二維和鋼釘一維簡易測縫，即在待測裂縫附近安裝簡易鋼板測縫計(jì)（自制）或打入水泥鋼釘，作為裂縫寬度的測點(diǎn)。測縫計(jì)還可以測角，即用于監(jiān)測連拱隧道等拱腳和中墻頂?shù)膴A角，以確定拱腳和中墻頂相對角度的變化，以確定中墻受力后運(yùn)動的方向和趨勢。量測測縫計(jì)采用頻率計(jì)采集，按標(biāo)定曲線可以直接得到裂縫寬度的變化。鋼板二維和鋼釘一維簡易測縫計(jì)可采用數(shù)顯式游標(biāo)卡尺直接讀數(shù)。第三十二頁，共62頁。

采用ZBL-520型聲波儀及配套探頭，對洞內(nèi)圍巖進(jìn)行圍巖彈性波速測試，斷面選在有代表性的地段，根據(jù)現(xiàn)場情況每斷面在隧道的不同位置選取3個(gè)測試點(diǎn)進(jìn)行測試。實(shí)際上該方法在現(xiàn)場很少采用，實(shí)際要取得該項(xiàng)目參數(shù)時(shí)，隧道施工一般要做超前預(yù)報(bào)，而TSP203地質(zhì)預(yù)技術(shù)實(shí)施時(shí)，可以提供圍巖的彈性波速的相關(guān)參數(shù)，為圍巖的類別判定提供相關(guān)的參數(shù)依據(jù)。該部分本文不做詳述。第三十三頁，共62頁。1、地質(zhì)支護(hù)狀態(tài)觀察設(shè)計(jì)專用的表格，記錄現(xiàn)場圍巖的產(chǎn)狀，畫專業(yè)的地質(zhì)素面圖，通過資料積累，最終做出隧道開挖施工后的隧道軸線及典型橫斷面地質(zhì)剖面圖。工作過程中同時(shí)要收集相關(guān)的照片及巖樣標(biāo)本。第三十四頁，共62頁。

繪現(xiàn)場測點(diǎn)布設(shè)示意圖，當(dāng)采用收斂計(jì)方法測量拱頂下沉?xí)r，周邊收斂與拱頂下沉一般布設(shè)在同一個(gè)斷面。我們用水平邊BC的值變化來實(shí)現(xiàn)對凈空水平收斂的量測，用h值的變化來實(shí)現(xiàn)對拱頂下沉的量測。由于ABC在同一垂直面內(nèi)，其計(jì)算方法如下：令A(yù)B=L、AC=m、BC=n、AD=Xa、BD=Xb、CD=h由勾股定理：Xa2+h2=m2、Xb2+h2=n2、Xa+Xb=L解方程得：Xa=（L2+m2-n2）/2LXb=（L2+n2-m2）/2LH2=m2-Xa2=n2-Xb2第三十五頁，共62頁。

拱頂下沉、周邊收斂數(shù)據(jù)處理：回歸分析時(shí)，一般同時(shí)采用下面的三種函數(shù)，通過對比，推算最終位移時(shí)采用三個(gè)函數(shù)中回歸精度（擬合程度）較高的一個(gè)函數(shù)，不同測點(diǎn)的回歸函數(shù)可能不同。最后再做拱頂下沉及周邊收斂的位移與時(shí)間變化曲線，即U-t曲線；同時(shí)還要給出位移速率與時(shí)間變化曲線，即V-t曲線。第三十六頁，共62頁。注意，在數(shù)據(jù)處理前要做溫度改正，溫度改正的方法可以是之后每天測的值都改在第一天測時(shí)的溫度時(shí)的代表值或是把所有的測量值都改到標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃時(shí)的代表值，以保證測量數(shù)據(jù)相減時(shí)基準(zhǔn)相同，有可比性。另外，拱頂下沉可以采用水準(zhǔn)法進(jìn)行測量，但該方法要注意定期對洞內(nèi)所埋設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)與洞外基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測，防止由于隧道開挖引起的洞內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)位移所帶來的測量影響?，F(xiàn)場考慮操作方便及減少測量誤差，一般采用收斂計(jì)法，把拱頂下沉點(diǎn)與周邊收斂測點(diǎn)布設(shè)在同一橫斷面進(jìn)行測量，最后采用高斯定理進(jìn)行相關(guān)計(jì)算后，可間接實(shí)現(xiàn)拱頂下沉量測。成果分析：該項(xiàng)目監(jiān)測在施工中最常用，對于監(jiān)測成果在排除測量誤差引起的U-T和V-T曲線的突變后，發(fā)現(xiàn)曲線有突變和反彎點(diǎn)時(shí)，要強(qiáng)大觀測的頻率，同時(shí)要加強(qiáng)現(xiàn)場支護(hù)效果觀測，注意現(xiàn)場的支護(hù)是否有開裂、起皮、剝落現(xiàn)象，若存在這些現(xiàn)象，則要提醒施工方注意工藝控制和工序調(diào)節(jié)，并作適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)加強(qiáng)工作，控制變形引起的施工破壞和不安全因素。

第三十七頁，共62頁。第三十八頁，共62頁。要畫現(xiàn)場測點(diǎn)布設(shè)示意圖，用水準(zhǔn)測量的處理方法，處理測量數(shù)據(jù)；同時(shí)做出監(jiān)測點(diǎn)的累計(jì)位移統(tǒng)計(jì)表，并作出位移隨時(shí)間的變化曲線，即U-t曲線。注意，現(xiàn)場監(jiān)測及數(shù)據(jù)處理時(shí)可采用相對座標(biāo)體系，不一定用大地座標(biāo)中的國家標(biāo)準(zhǔn)高程。為敘述方便，作統(tǒng)一的規(guī)定：“+”表示地表向下沉降，即測點(diǎn)高程逐漸減??；“-”表示地表向上位移，即測點(diǎn)高程逐漸增大。舉例如下：第三十九頁，共62頁。YK97+300斷面累計(jì)位移隨時(shí)間變化統(tǒng)計(jì)表（單位：mm）日期測點(diǎn)D1測點(diǎn)D2測點(diǎn)D3測點(diǎn)D4測點(diǎn)D5測點(diǎn)D6測點(diǎn)D7測點(diǎn)D82005-12-10.000.000.000.000.000.000.000.002005-12-21.55-0.150.300.350.050.151.351.302005-12-60.750.601.201.550.550.551.951.702005-12-101.001.301.053.002.051.053.052.052005-12-111.154.601.804.652.553.154.854.502005-12-142.055.001.406.053.354.555.455.002005-12-163.554.202.006.554.555.755.855.402005-12-204.055.002.707.355.356.756.656.002005-12-274.355.703.308.556.558.057.456.702005-12-314.856.504.109.958.759.158.757.502006-1-25.657.105.2011.759.559.7510.258.202006-1-76.158.206.3012.7511.7511.2510.858.902006-1-157.259.606.9013.8512.9511.6511.559.602006-2-1611.7513.9017.2019.3518.5515.2514.7518.85第四十頁，共62頁。成果分析：總體來說,YK97+300斷面地表各觀測點(diǎn)發(fā)生了較大位移。各點(diǎn)位移變化值雖有增加，但位移速度已減緩，已趨于穩(wěn)定。其中距地表隧道軸線附近D4、D6號監(jiān)測點(diǎn)發(fā)生了較大的位移，最大位移為23.45mm、44.65mm。第四十一頁，共62頁。

對于機(jī)械式位移計(jì)，用百分表測量，用之后所測的數(shù)據(jù)與第一天的數(shù)據(jù)相比較；對于鋼弦式位移計(jì)，首先要通過傳感器的標(biāo)定曲線把測量的頻率值轉(zhuǎn)化為位移值，然后數(shù)據(jù)處理同百分表處理的方法。要做出位移隧時(shí)間的變化曲線，即U-t曲線。

注意圍巖松動區(qū)半徑的判定依據(jù)，我們監(jiān)測時(shí)在圍巖的不同深度埋設(shè)的監(jiān)測點(diǎn)，判定時(shí)找出發(fā)生最大位移的點(diǎn)與它臨近的未發(fā)生位移的點(diǎn)，考慮最不利因素，取最大位移的監(jiān)測點(diǎn)深度判定為圍巖的松動區(qū)半徑。第四十二頁，共62頁。

成果分析：經(jīng)綜合分析后，位移最大A2與A3測點(diǎn)之間，即在2.5米與3米之間，可初步判定圍巖的松動區(qū)半徑范圍≤3米,該段的設(shè)計(jì)的錨桿長度為3.5米，錨桿長度大于松動區(qū)半徑，原設(shè)計(jì)的錨桿參數(shù)可以保證施工安全。

第四十三頁，共62頁。首先要根據(jù)傳感器的標(biāo)定曲線把測量的頻率值轉(zhuǎn)化為應(yīng)力值，用之后的轉(zhuǎn)化值與第一天的轉(zhuǎn)化值相比較，最終做出應(yīng)力隨時(shí)間的變化曲線，即P-t曲線。舉例如下：監(jiān)測斷面接觸壓力最大值（MPa）變化趨勢ZK111+3800.131拱頂（A點(diǎn)）2006.4.27趨于穩(wěn)定0.045拱腰（B點(diǎn)）2006.6.9趨于穩(wěn)定0.083拱腰（C點(diǎn)）2006.5.14趨于穩(wěn)定第四十四頁，共62頁。第四十五頁，共62頁。方法同上，首先要根據(jù)傳感器的標(biāo)定曲線把測量的頻率值轉(zhuǎn)化為應(yīng)力值，用之后的轉(zhuǎn)化值與第一天的轉(zhuǎn)化值相比較，最終做出應(yīng)力隨時(shí)間的變化曲線，即P-t曲線。舉例如下：

監(jiān)測斷面監(jiān)測斷面時(shí)間變化趨勢大?。↘N）發(fā)生部位ZK111+380-1.49拱頂A2006.7.16趨于穩(wěn)定9.55拱腰左側(cè)B2006.10.19趨于穩(wěn)定-2.23拱腰右C2006.5.10趨于穩(wěn)定第四十六頁，共62頁。第四十七頁，共62頁。方法同上，首先要根據(jù)傳感器的標(biāo)定曲線把測量的頻率值轉(zhuǎn)化為應(yīng)力值，用之后的轉(zhuǎn)化值與第一天的轉(zhuǎn)化值相比較，最終做出應(yīng)力隨時(shí)間的變化曲線，即P-t曲線。舉例如下：成果分析：從該斷面的量測結(jié)果可以看出，二襯所受應(yīng)力比較均勻，各測點(diǎn)變化不大,基本趨于穩(wěn)定。第四十八頁，共62頁。錨桿拉拔力：用專用的試驗(yàn)記錄表，記錄現(xiàn)場的儀器拉拔值，與設(shè)計(jì)拉拔值相比較，確定是否滿足設(shè)計(jì)要求。錨桿軸力首先要根據(jù)傳感器的標(biāo)定曲線把測量的頻率值轉(zhuǎn)化為應(yīng)力值，用之后的轉(zhuǎn)化值與第一天的轉(zhuǎn)化值相比較，最終做出應(yīng)力隨時(shí)間的變化曲線，即P-t曲線。P-t曲線要提供量測錨桿上各監(jiān)測點(diǎn)的力隨時(shí)間的變化曲線，同時(shí)要提供不同時(shí)間段量測錨桿各測點(diǎn)隨錨桿深度的變化曲線。舉例如下：第四十九頁，共62頁。1.由監(jiān)控量測數(shù)據(jù)處理結(jié)果、科學(xué)組織施工。⑴由掌子面地質(zhì)素描圖可分析判斷圍巖變化趨勢，可判斷前方未開挖巖性是否轉(zhuǎn)差，初期支護(hù)是否應(yīng)緊跟開挖面，指導(dǎo)施工工序從而確保施工安全。⑵由收斂量測成果,可分析初期支護(hù)是否已穩(wěn)定,是否具備做二次襯砌的條件；由位移收斂速度確定圍巖穩(wěn)定時(shí)間，當(dāng)收斂速度V﹤0.1～0.2mm/天時(shí)，認(rèn)為圍巖已基本穩(wěn)定，達(dá)到施作二次支護(hù)的條件，可以施工二次襯砌。同時(shí)由實(shí)測的位移值調(diào)整開挖時(shí)的預(yù)留變形量，保證施工的科學(xué)性和合理性。⑶由地表下沉量測成果分析，如果曲線正常，說明位移隨施工的進(jìn)行漸趨穩(wěn)定；如果出現(xiàn)反常，出現(xiàn)反彎點(diǎn)，說明地表下沉出現(xiàn)驟增加現(xiàn)象，表明圍巖和支護(hù)已呈不穩(wěn)狀況，應(yīng)立即采取措施。⑷綜合分析圍巖內(nèi)部位移、圍巖接觸壓力、鋼支撐內(nèi)力、二襯砼內(nèi)力，判斷結(jié)構(gòu)的受力情況，驗(yàn)證原設(shè)計(jì)的支護(hù)參數(shù)是否能滿足安全，確保二次襯砌受力符合設(shè)計(jì)，不承受由圍巖變形而產(chǎn)生的額外荷載，為動態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。第五十頁，共62頁。由量測位移值和隧道力學(xué)有關(guān)公式，反算位移Ua與支護(hù)阻力Pi和塑性區(qū)半徑r0的關(guān)系即Ua→Pi，Pi→r0，由反算的r0即塑性區(qū)半徑可確定出錨桿長度，然后與設(shè)計(jì)的支護(hù)參數(shù)相比，從而檢核設(shè)計(jì)。由于該項(xiàng)計(jì)算較為復(fù)雜，施工現(xiàn)場按設(shè)計(jì)施工，設(shè)計(jì)在確定支護(hù)參數(shù)時(shí)考慮了一定的安全儲備，所以施工現(xiàn)場一般不進(jìn)行該項(xiàng)檢算。但現(xiàn)場量測結(jié)果的這方面的作用是存在的，如需圍巖變更確定支護(hù)參數(shù)時(shí)現(xiàn)場量測的結(jié)果對確定支護(hù)參數(shù)有著重要的指導(dǎo)作用。第五十一頁，共62頁。（1）地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察收集的施工實(shí)際地質(zhì)資料與設(shè)計(jì)的地質(zhì)資料相對比，若不相符，實(shí)際地質(zhì)描述資料將是提供施工變更設(shè)計(jì)不可缺少的重要資料。（2）由現(xiàn)場量測的位移與設(shè)計(jì)的允許位移值相比，若不相符，現(xiàn)場量測的結(jié)果將為施工變更設(shè)計(jì)提供定量的數(shù)據(jù)資料依據(jù)。（3）由隧道力學(xué)的相關(guān)理論可知，由現(xiàn)場量測的位移值，反算圍巖的有關(guān)的巖性參數(shù)，從而確定圍巖類別：即δs（垂直）、δh（水平）→σx/σy=λ→E彈必模量→確定圍巖類別拱頂位移：

δs（垂直）=（1+u）*a*σy〔1+λ+（3-4u）（1-λ）〕/2E周邊位移：

δh（水平）=（1+u）*a*σy〔1+λ-（3-4u）（1-λ）〕/2E第五十二頁，共62頁。1、報(bào)警指標(biāo)每次觀測結(jié)束后可繪制時(shí)間-位移和應(yīng)力-位移圖，對數(shù)據(jù)進(jìn)行簡要分析。如果曲線正常，說明位移隨施工的進(jìn)行漸趨穩(wěn)定；如果出現(xiàn)反常，出現(xiàn)反彎點(diǎn)，說明地表下沉出現(xiàn)驟增加現(xiàn)象，表明圍巖和支護(hù)已呈不穩(wěn)狀況，應(yīng)立即采取措施。（注：監(jiān)測警戒值也可由設(shè)計(jì)單位提出，經(jīng)有關(guān)單位認(rèn)可后執(zhí)行）二襯施做時(shí)機(jī)，應(yīng)在滿足下列要求時(shí)進(jìn)行：⑴各測試項(xiàng)目的位移速率明顯收斂，圍巖基本穩(wěn)定；⑵已產(chǎn)生的各項(xiàng)位移已達(dá)預(yù)計(jì)總位移量的80%～90%；⑶周邊位移速率小于0.1～0.2mm/d，或拱頂下沉速率小于0.07～0.15mm/d。變形管理等級

管理等級管理位移施工狀態(tài)ⅢUo＜Un／3可正常施工Ⅱ(Un/3)≤Uo≤(2Un/3)應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)ⅠUo＞(2Un/3)應(yīng)采取特殊措施第五十三頁，共62頁。⑴周報(bào)將每周監(jiān)測工作的進(jìn)展、儀器埋設(shè)、監(jiān)測成果圖表匯總成表，階段性的結(jié)論、建議匯總成文，并按正規(guī)報(bào)告格式提交出周報(bào)。⑵月報(bào)根據(jù)監(jiān)測資料，對下一階段的變形情況進(jìn)行預(yù)測，當(dāng)有危險(xiǎn)時(shí)，及時(shí)向業(yè)主及施工方提交監(jiān)控聯(lián)系單或?qū)ｉT的計(jì)算分析報(bào)告,并提出合理化建議。并按正規(guī)報(bào)告格式提交出月報(bào)。⑶總報(bào)告在隧道主體工程完成,以及隧道跟蹤監(jiān)測工作結(jié)束后,一個(gè)月內(nèi)提交監(jiān)測工作移交報(bào)告。

第五十四頁，共62頁。為保證量測數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠及連續(xù)性，特采取以下措施：⑴量測人員相對固定；⑵儀器的管理采用專人使用專人保養(yǎng)，專人檢驗(yàn)的方法；⑶量測設(shè)備，在使用前均經(jīng)檢查校準(zhǔn)合格后方投入使用；⑷各設(shè)備必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，確保數(shù)據(jù)采集的科學(xué)性和真實(shí)性；⑸量測數(shù)據(jù)均經(jīng)現(xiàn)場檢查，