1、 隧道工程技术知识培训 之隧道监控量测 *单位 隧道施工监控量测的必要性 监控量测作为新奥法的三大支柱（另为光面爆破、喷锚支护）之一，有助于我们正确认识和理解掌子面开挖后围岩的动态变化过程及趋势。围岩的变化情况和支护结构的工作状态是监控量测的对象，通过分析处理采集到的监测数据，对围岩的各项指标进行反馈和预测，确定隧道围岩及支护结构是否稳定。在隧道施工过程中，监理工程师首先是通过对监测数据的分析，判断隧道围岩的稳定性和支护结构的安全性，方能对隧道的日常施工进行监督与管理，保证隧道施工安全。通过对围岩及支护的安全动态，就能及时掌握施工过程中出现的各种情况，对可能出现的事故及时地向各级单位反映，以便
2、要求施工单位及时采取相应措施。监控量测方案的有效实施，能及时避免恶性事故发生，指导隧道的科学施工，为隧道安全施工提供保障。在当前铁路施工“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产指导方针形式下，监控量测在隧道施工中具备的意义尤为重要！1、监控量测应作为关键工序纳入现场施工组织；关键知识点：2、监控量测是铁路隧道施工作业中关键的重要作业环节；4、隧道拱顶下沉和净空变化的量测断面间距：级围岩不得超过10米，级围岩不得超过5米；（红线问题）3、监控量测纳入施工质量保证体系，确保监控量测的有效实施；关键知识点：5、必测项目是为了在施工中确保围岩的稳定，并通过判断围岩的稳定性来指导施工的经常性测量，是所
3、有隧道必须进行的项目；6、监控量测反馈程序贯穿于整个施工全过程；7、当拱顶下沉、水平收敛速率达5 /或位移累计达100 时，应暂停掘进，并及时分析原因，采取处理措施。mm mmd 培训内容 一、监测依据 二、监测目的 三、监控量测项目 四、监控量测作业及方法 五、位移基准及二衬施作时间 六、数据分析及信息反馈 七、成果资料 一、监控量测依据 1、铁路隧道监控量测技术规程（Q/CR 9218-2015）2、高速铁路隧道工程施工质量验收标准(TB10753-2010)3、监控量测设计（隧综（15）04）4、关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知（铁建设2010120号）
4、5、施工单位编制的隧道监控量测实施细则和各分部编制的监控量测实施方案 6、相关的标准、规范和建指的文件 监控量测设计技术规程部规、文件 二、监测目的：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合理性，为调整支护参数和施工方法提供依据；3、确定二次衬砌施作时间；4、监控工程对周围环境的影响；5、积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据。现场监控量测工作应包括以下主要内容：1 现场情况的初始调查 2 编制实施细则 3 布设测点并取得初始监测值 4 现场监控量测及分析 5 提交监控量测成果初始调查分为两个大的方面：1 隧道周边是否存在可能造成影响的建筑物，建筑
5、年代、结构形式，使用功能等，比如爆破振动对麻安高速公路的隧道和桥梁受到的影响，应和地方或管理部门进行沟通，是否实施第三方监测；2 隧道附近存在的水系及地下水发育情况 三、监控量测项目1、必测项目（6项）拱顶下沉洞内、外观察净空变化地表沉降 (隧道浅埋段)拱脚位移（不良地质和特殊岩土隧道浅埋段）拱脚下沉（不良地质和特殊岩土隧道浅埋段）2、选测项目 (12项)不良地质和特殊岩土可参考-6标地质统计表1、必测项目 （6项）三、监控量测项目2、选测项目 （12项）B、钢架压力C、喷射混凝土内力D、二次衬砌内力E、初期支护与二衬见接触压力F、锚杆轴力A、围岩压力G、围岩内部压力H、隧底隆起I、爆破振动J
6、、孔隙水压力K、水量L、纵向位移必测项目四、监控量测作业及方法1、洞内、外观察洞内观察分为开挖工作面观察和已施工观察两部分。开挖面观察在每次开挖后进行，绘制掌子面地质素描图、数码成像，填写掌子面地质状况记录表，与设计地质勘查资料进行对比。已施工地段，记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形和二衬等的工作情况。洞外观察重点在洞口段和洞身浅埋段，记录地表开裂、地形变形、边坡及仰坡稳定状态、地表渗水等情况，若有地表构筑物，也应进行观察。必测项目 四、监控量测作业及方法2、拱顶下沉、净空变化拱顶下沉量测时，使用水准仪测量拱顶测点的高程。前次高程与本次量测高程进行比较，高差即 为下沉值可采用接触式或非接触式量测。
7、接触式：拱顶下沉使用精密水准仪搭配铟钢尺进行量测，净空变化使用收敛计。净空变化量测，使用收敛计测量两测点之间的距离。前次数据与本次数据进行比较，差值即为收敛值当采用接触测量时，测点挂钩应做成闭合三角形，保证牢固不变形接触式方法测量拱顶下沉示意图 （图中测量仪器应使用精密水准仪配铟瓦尺）挂钩后焊接钢筋，要伸入围岩15cm，不得焊接在拱架上收敛计量测净空变化示意图 （图中测量仪器应使用精密水准仪配铟瓦尺）斜侧线斜侧线水平侧线边墙测点拱顶测点边墙测点测点的布设应尽量“同面等高”，即：左右两侧在同一个里程断面对称，两侧和纵向测点高度大致相同。起码肉眼观察，拱顶纵向和水平横向是一条直线2、拱顶下沉、净空
8、变化非接触式：采用高精度全站仪，测点采用膜片式回复反射器作为靶标（反射贴片）。此方法测量迅速，对施工干扰小，大多数单位都配备了高精度全站仪，所以被广泛采用。经过调查，六标范围内基本上确定采用非接触式测量方法。可采用接触式或非接触式量测。采用非接触式测量拱顶下沉和净空变化拱顶测点一条直线左右两边测点水平对称边墙上测点纵向方向一条直线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一条水平测线台阶法每台阶一条水平测线每台阶一条水平测线，两条斜测线分部开挖法每分部一条水平测线CD或CRD法上部、双侧壁导坑法左右侧部，每分部一条水平测线，两条斜测线、其余分部一条水平测线净空变化量测测线数拱顶测
9、点和1条水平测线拱顶测点和2条水平测线、2条斜测线CD或CRD法拱顶测点和测线必测项目 四、监控量测作业及方法3、地表沉降监测地表沉降点的埋设断面间距要根据隧道埋深而设置（表1），在洞口开挖影响范围之外设置基准点，至少设置两个，以便相互验证基准点的稳定性。可采用水准仪或全站进行测量隧道埋深与开挖高度、宽度隧道埋深与开挖高度、宽度纵向测点间距（纵向测点间距（m）2BH02(B+H)1530 BH02B 1015 H0B 510表1 地表沉降测点纵向间距H0为隧道埋深；H为隧道开挖高度；B为隧道开挖宽度 （VC类围岩H值为12.66m，B值为14.98m）埋深埋深重要性重要性 测量与否测量与否 3
10、BH0小不必要 2BH03B一般最好量测 BH02B重要必须量测 H0B非常重要必须列为主要量测项目表2地表沉降量测的重要性隧道埋深可以通过初期调查，测量隧道洞口附近中线上的地面高程，也可以通过隧道设计图纸纵断面图上地表线和设计线的差值乘以比例尺得到 地表沉降量测断面一般与洞内量测点布置在同一断面，在横断面至少布置11个测点（规程要求，在监控量测设计上的要求是711个测点），测点横向间距25m。在隧道中线附近测点布置密些，远离中线疏远些。地表沉降观测点的观测要一直到施工结束，甚至有些地方在铁路运营期间仍会观测。这点不同于洞内的监测点，在二衬砼浇筑完成后就不能观测了。地表沉降横向测点布置示意图2
11、、初期支护完成后应进行喷层表面裂缝及其发展、渗水、变形观察和记录；选测项目：3、当围岩为土砂质时可对围岩内部位移、锚杆轴力、初期支护内力、锚杆拉拔试验等进行量测4、对地下水发育断层破碎带等地质构造带可进行水量、孔隙水压力等进行量测5、对隧道附近存在隧道施工爆破影响的构筑物时，可进行爆破振动监控量测。1、隧道开挖后应及时进行地质素描及数码成像，必要时进行物理力学试验；6、对一般硬岩、软岩认为可以优化设计，减少支护结构数量时，可对锚杆轴力、围岩压力、初期支护与二次衬砌间接触压力等进行量测。（关于此点：变更设计等工作会议纪要：为确保隧道工程质量，秉承隧道结构“宁强勿弱”的设计原则，在隧道施工过程中，
12、原则上不受理隧道围岩“由弱变强”、隧道支护“由强变弱”的变更设计提议）必测项目监控量测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度按下表确定。由以下两点决定进行双控：由测点距开挖面的距离决定；由位移速度决定。原则上采用较高的频率 监控量测频率 监测断面距开挖监测断面距开挖面距离面距离 位移速度位移速度（mm/d）监控量测频率监控量测频率 （01）B 5 2次/d （12）B 15 1次/d （25）B 0.51 1次/(2d3d)0.20.5 1次/(3d)5B 0.2 1次/(7d)监控量测频率（双控）开挖面地质素描、支护状态、影响范围内的构筑物描述每施工循环记录一次，必要时应加大频率。选测项目监
13、控量测频率根据设计和施工要求及必测项目反馈信息结果确定。安全步距：红线问题):90m :70m 围岩类别围岩类别 隧道埋深隧道埋深h(m)h5050h300300h500 拱脚水平相对净空变化（%）0.010.030.010.080.030.100.080.400.300.600.100.300.200.800.701.200.200.500.402.001.803.00 拱顶相对下沉（%）0.030.060.050.120.030.060.040.150.120.300.060.100.080.400.300.800.080.160.141.100.801.40隧道初期支护极限相对位移脆性围
14、岩隧道取小值塑性围岩隧道取大值拱脚水平相对净空变化指拱脚测点间净空水平变化值与其距离之比，拱顶相对下沉指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比初期支护墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平净空变化极限值乘以1.11.2倍后采用五、位移基准及二衬施作时间水平测线A隧道中线级围岩c型复合式衬砌断面12661498拱脚监测点拱脚监测点拱顶监测点位移控制基准 类别类别 距开挖面距开挖面1B（U1B）距开挖面距开挖面2B（U1B）距开挖面较远距开挖面较远 允许值 65%U0 90%U0 100%U0位移管理等级管理等级管理等级 距开挖面距开挖面1B 距开挖面距开挖面2B 正常施工UU1B/3U
15、U2B/3 综合评价设计施工措施，加强量测，必要时采取相应的措施U1B/3U2U1B/3U2B/3U2U2B/3 暂停施工，采取相应措施U2U1B/3U2U2B/3位移控制基准（根据极限相对位移表计算方式）类别类别 距开挖面距开挖面1B（U1B）距开挖面距开挖面2B（U1B）距开挖面较远距开挖面较远允许值 65%U0 90%U0 100%U0 VC （埋深50m）水平收敛 39.7mm55mm61.1mm 12.6mm17.4mm19.3mm 拱顶下沉监控指标(例如：VC类（埋深50m)位移管理等级（根据极限相对位移表计算方式）管理等级管理等级 距开挖面距开挖面1B 距开挖面距开挖面2B位移范
16、围水平收敛拱顶下沉允许值水平收敛拱顶下沉 正常施工UU1B/3U13.2mmU4.2mmUU2B/3U18.3mmU5.8mm 综合评价设计施工措施，加强量测，必要时采取相应的措施U1B/3U2U1B/313.2U26.4mm4.2U8.4mmU2B/3U2U2B/318.3U36.7mm5.8U11.6mm 暂停施工，采取相应措施U2U1B/3U26.4mmU8.4mmU2U2B/3U36.7mmU11.6mmU为实测位移值 在隧道开挖过程中，当实测最大位移值超过极限相对位移值，隧道可能发生失稳破坏。事实上，由于隧道及地下工程地质条件、环境条件、开挖方式、支护形式复杂多变，极限位移的精确确定
17、是十分困难的，因此采用实测最大位移和极限位移比较难以操作，一般情况下，设计图纸给出了隧道初期支护的预留变形量，为了确保围岩和初期支护不侵入二次衬砌空间，并保证二次衬砌后，建筑界限准确，可将隧道的设计预留变形量作为极限相对位移进行控制。本项目设计单位明确给出了设计预留变形量，因此我们采取设计预留变形量作为极限相对位移作为控制基准。位移控制基准（根据设计预留变形量计算方式）类别类别 距开挖面距开挖面1B（U1B）距开挖面距开挖面2B（U1B）距开挖面较远距开挖面较远允许值 65%U0 90%U0 100%U0 VC （埋深50m）预留变形量10-15cm 65mm90mm100mm监控指标(例如：
18、VC类（埋深50m)位移管理等级（根据设计预留变形量计算方式）管理等级管理等级 距开挖面距开挖面1B 距开挖面距开挖面2B位移范围VC允许值VC 正常施工UU1B/3U21.7mmUU2B/3U30mm 综合评价设计施工措施，加强量测，必要时采取相应的措施U1B/3U2U1B/321.7U43mmU2B/3U2U2B/330U60mm 暂停施工，采取相应措施U2U1B/3U43mmU2U2B/3U60mmU为实测位移值 二衬的施作应满足下列条件：二衬的施作应满足下列条件：1 隧道水平净空变化速度及拱顶或底板垂直位移速度明显隧道水平净空变化速度及拱顶或底板垂直位移速度明显下降。下降。2 隧隧道位
19、移相对值已达到总相对位移量的道位移相对值已达到总相对位移量的90%以上。以上。对浅埋、软弱围岩等特殊地段，应视现场情况确定二次衬对浅埋、软弱围岩等特殊地段，应视现场情况确定二次衬砌施作时间砌施作时间施工过程中应进行监控量测数据的实时分析和阶段分析，并符合下列要求1、实时分析：每天根据监测数据及时进行分析，发现安全隐患应分析原因并提交异常报告2、阶段分析：按周、月进行阶段分析，总结监控量测数据的变化规律，对施工情况进行评价，提交阶段分析报告，指导后续施工。监控量测反馈程序框图 六、数据分析及信息反馈管理等级管理等级 应对措施应对措施正常施工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措
20、施暂停施工，采取相应措施工程安全性评价分级工程对策包含以下内容：1、一般措施 1）稳定工作面。2）调整开挖方法。3）调整初期支护强度和刚度并及时支护。4）降低爆破振动影响。5）围岩与支护结构间回填注浆。2、辅助施工措施 1）地层预处理，包括注浆加固、降水、冻结等方法 2）超前支护，包含超前锚杆（管）、管棚、超前插板、水平高压旋喷法、预切槽法工程安全性评价流程监控量测成果资料应包含以下内容：1 监控量测设计 2 监控量测实施细则 3 监控量测结果及周（月）报 4 监控量测数据汇总表及观察资料 5 监控量测工作总结报告（以上资料均纳入竣工文件）7、成果资料每日的监控量测结果必须由至少总工级别的责任
21、人签字确认，建议在隧道洞口值班房留有存件，以备随时查看。范例：(VC类（埋深50m，各类参数参照本项目)范例：(VC类（埋深50m，各类参数参照本项目)范例：(VC类（埋深50m，各类参数参照本项目)规范表格无此栏，为了演示而增加上面的图表，大家能看出问题吗？范例：(VC类（埋深50m，各类参数参照本项目)范例：(VC类（埋深50m，各类参数参照本项目)范例：(VC类（埋深50m，各类参数参照本项目)三次高程读数之差要小于1mm根据监控量测频率双控指标，距开挖面1B范围内的监测频率应为每天2次如左图实测数据在正常预测曲线附近分部时则说明隧道围岩变形正常，当实测数据曲线出现反弯点时，则说明围岩变
22、形出现异常性速率开始变大，需采取加强支护措施。监控量测监理工作位置位置项目项目内容内容检查方法检查方法 检查频率检查频率施工单位洞口地表沉降观测点测点布置一次性布置（损毁及时布设、重测）按测点距开挖面的距离和位移速度（双控）数据采集首次采集两次，每个点读数三次，读数差不超过1mm，取平均值内业资料包括垂直位移和水平位移，查看位移值洞外观察洞口段记录地表开裂、地表变形、边、仰坡稳定状态、地表水渗漏，有地表构筑物要进行观察按测点距开挖面的距离和位移速度（双控）洞身浅埋段洞身洞内观察开挖面绘制地质素描图、数码成像，填写地址记录表，与勘测地质对比每次开挖后已支护面记录喷射砼、锚杆、钢架变形和二衬的工作
23、状态（双控）拱顶沉降、净空变化测点布置同面等高按测点距开挖面的距离和位移速度（双控）断面间距类不超过5m,类不超过10m数据采集初支内2小时完成初始数据采集数据汇总表查看位移速率、累计位移量是否超限，判定安全性报表周 报判定围岩是否稳定，支护措施是否安全，施工方法是否恰当每周月 报每月 选测项目 按监控量测设计隧道监控量测技术规程规定的频率必测项目监控量测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度按下表确定。由以下两点决定进行双控：由测点距开挖面的距离决定；由位移速度决定。原则上采用较高的频率 监控量测频率 监测断面距开挖监测断面距开挖面距离面距离 位移速度位移速度（mm/d）监控量测频率监控量测频率 （01）B 5 2次/d （12）B 15 1次/d （25）B 0.51 1次/(2d3d)0.20.5 1次/(3d)5B 0.2 1次/(7d)监控量测频率（双控）开挖面地质素描、支护状态、影响范围内的构筑物描述每施工循环记录一次，必要时应加大频率。选测项目监控量测频率根据设计和施工要求及必测项目反馈信息结果确定。安全步距：红线问题:90m :70m 谢谢大家！
