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新新建建向向莆莆铁铁路路隧隧道道监监控控量量测测作作业业指指导导书书向莆铁路股份有限公司工程部2008－10－20监控量测是在隧道施工过程中对围岩、地表、支护结构的变形和稳定状态，以及周边环境动态进行经常性观察和量测的工作。一、监控量测的技术要求1、监控量测目的⑴确保施工安全及结构的长期稳定性；⑵监控工程对周围环境影响；⑶研究监测工程状况的累计记录，积累量测数据，有助于修正工程设计，并通过观测数据与理论上的工程特性指标进行比较，以便了解设计的合理程度，为信息化设计和施工提供依据；⑷通过监控量测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程或该工法本身的发展提供借鉴、依据和指导作用；⑸隧洞支护结构和周围岩体的变形及应力状态及其稳定情况密切相关，隧道支护结构和周围岩体的各种破坏形式产生之前通常有大的位移、变形、受力异常等，通过观测结果来验证施工方案的正确性；⑹确定二次衬砌合理的施作时间。⑺验证支护结构效果，确定支护参数和施工方法的准确性或为调整支护参数和施工方法提供依据。2、编制监控量测实施细则主要内容⑴监控量测项目；⑵人员组织、元器件及设备；⑶监控量测管理工作流程；⑷监控量测断面、测点布置、监控量测频率及监控量测基准；⑸数据记录格式；⑹数据处理及预测方法；⑺信息反馈及对策等。监控量测管理工作流程图3、监控量测项目监控量测分为必测项目和选测项目两类。必测项目是隧道工程应进结束安全分析测点埋设初期支护施工量测数据采集人员、仪器设备隧道开挖已施工段支护加强措施项目制定管理基准的设定监测总结施工建议量测数据分析修改支护设计参数修改管理基准值不满足行的日常监控量测项目。选测项目应根据隧道建设规模、围岩的性质、隧道埋置深度、开挖方式等特殊要求进行的监控量测项目。监控量测必测项目序号监测项目测试方法和仪表测试精度备注1洞内、外观察现场观察、数码相机、罗盘仪2二次衬砌前净空变化收敛计、全站仪0.1mm全站仪采用非接触观测法3二次衬砌后净空变化收敛计、全站仪0.01mm4地表沉降水准仪、铟钢尺或全站仪1mm浅埋隧道必测（Ho≤2B）5拱顶下沉水准仪、钢挂尺或全站仪1mm一般进行水平收敛量测6沉降缝两侧底板不均匀沉降三等水准测量1mm沉降缝两侧底板(或仰拱填充层面)沉降7洞口段与路基过渡段不均匀沉降观测三等水准测量1mm洞口底板（或仰拱填充层面）与洞口过渡段的沉降监控量测选测项目序号监测项目测试方法和仪表测试精度备注1围岩压力压力盒0.001Mpa2钢架内力钢筋计、应变计0.1Mpa3喷混凝土内力混凝土应变计10µε4二次衬砌内力混凝土应变计、钢筋计0.1Mpa5初期支护与二次衬砌接触压力压力盒0.001Mpa6锚杆轴力钢筋计0.1Mpa7围岩内部位移多点位移计0.1mm8隧底隆起水准仪、铟钢尺或全站仪1mm9爆破振动振动传感器、记录仪临近建筑物10孔隙水压力水压计11水量三角堰、流量计0.1mm12纵向位移多点位移计、全站仪0.1Mpa4、监控量测断面及测点布置原则浅埋隧道地表沉降观测点应在隧道开挖前布设。地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。地表沉降测点纵向间距隧道埋深与开挖宽度纵向测点间距（m）2B＜Ho＜2.5B20～50B＜Ho≤2B10～20Ho≤B5～10注：Ho为隧道埋深；B为隧道最大开挖宽度必测项目监控量测断面间距围岩级别断面间距（m）Ⅱ50Ⅲ30Ⅳ20Ⅴ～Ⅵ5～10测点布置示意图净空变化量测测线数地段开挖方法一般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、其余分布一条水平测线。⑴拱顶下沉测点原则上设置在拱顶轴线附近。当隧道跨度较大时，应结合施工方法在拱部增设测点；⑵浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布设。地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程；⑶选测项目量测断面及测点布置应考虑围岩代表性、围岩变化、施工方法及支护参数的变化；⑷不同断面的测点应布置在相同部位，测点应尽量对称布置，以便数据的相互验证。5、监控量测频率按距开挖面距离确定的监控量测频率量测断面距开挖工作面的距离（m）监控量测频率(0～1)B2次/d(1～2)B1次/d(2～5)B1次/2～3d﹥5B1次/7d按按位移速度确定的监控量测频率位移速度(mm/d)监控量测频率≥52次/d1～51次/d0.5～11次/2～3d0.2～0.51次/3d﹤0.21次/7d注：Ⅰ、B为隧道开挖宽度；Ⅱ、当监测项目的累计变化值接近或超过报警值时，应加大监测频率；Ⅲ、当变形曲线趋于平缓时，在有充足的数据判断变化趋于稳定，可以停止相应项目的监测工作，并经工程师批准。⑴观测仪器设备的安装及埋设ａ、围岩内部变形监测监测仪器采用多点位移计,每一量测断面布设3个测点，测点布置要尽量靠近锚杆或周边位移量测的测点处，以便于计算分析。每一测点，选择三种不同深度的钻孔，锚头深度分别为1m、3m、5m，连续测几种不同深度围岩内的位移，以确定松弛范围。ｂ、隧洞衬砌结构的应力应变监测根据衬砌结构的计算结果，在结构应力集中部位及受拉部位布设钢筋计(含锚杆测力计)、无应力计、应变计等，监测衬砌结构的受力状况，同时以验证设计、施工质量。ｃ、隧洞围岩压力监测监测仪器采用土压力盒，土压力盒埋设前根据予计接触压力变化幅度确定压力盒量程，检验传感器的稳定性，压力盒采用直接法埋设在初支与岩体间。接触压力测点布设在具有代表性的隧洞断面的关键部位上（如拱顶、拱腰、拱脚、边墙仰拱等），并对各测点逐一进行编号。压力盒埋设时，要使压力盒的受压面向着围岩，谨慎施作喷混凝土层，避免喷混凝土与压力盒之间产生间隙。保证围岩与压力盒受压面贴紧。⑵各项监控量测作业均应持续到变形基本稳定后2～3周。6、监控量测控制基准⑴监控量测控制基准包括隧道内位移、地表沉降、爆破振动等，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。跨度B≤7m隧道初期支护极限相对位移围岩级别隧道埋深h(m)h≤5050h≤300300h≤500拱脚水平相对净空变化（%）Ⅱ——0.20～0.60Ⅲ0.10～0.500.40～0.700.60～1.50Ⅳ0.20～0.700.50～2.602.40～3.50Ⅴ0.30～1.000.80～3.503.00～5.00拱顶相对下沉（%）Ⅱ—0.01～0.050.04～0.08Ⅲ0.01～0.040.03～0.110.10～0.25Ⅳ0.03～0.070.06～0.150.10～0.60Ⅴ0.06～0.120.10～0.600.50～1.20注：Ⅰ、本表适用于复合式衬砌的初期支护，硬质围岩隧道取表中较小值，软质围岩隧道取表中较大值。表列数值可在放工中通过实测资料积累作适当修正。Ⅱ、拱脚水平相对净空变化指两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去隧道下沉值后与的拱顶至隧底高度之比。Ⅲ、墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化极限值乘以1.2～1.3后采用。跨度7mB≤12m隧道初期支护极限相对位移围岩级别隧道埋深h(m)h≤5050h≤300300h≤500拱脚水平相对净空变化（%）Ⅱ—0.01～0.030.20～0.60Ⅲ0.03～0.100.08～0.400.30～0.60Ⅳ0.10～0.300.20～0.800.70～1.20Ⅴ0.20～0.500.40～2.501.80～3.00拱顶相对下沉（%）Ⅱ—0.03～0.060.05～0.12Ⅲ0.03～0.060.04～0.150.12～0.30Ⅳ0.06～0.100.08～0.400.30～0.80Ⅴ0.08～0.160.14～1.100.80～1.40注：Ⅰ、本表适用于复合式衬砌的初期支护，硬质围岩隧道取表中较小值，软质围岩隧道取表中较大值。表列数值可以在施工中通过实测资料积累作适当的修正。Ⅱ、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。Ⅲ、初期支护墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化极限值乘以1.1～1.2后采用。⑵位移控制基准应根据测点距开挖面的距离，由初期支护极限相对位移要求确定。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为隧道开挖宽度，U0为极限相对位移值。⑶根据位移变化速度，净空变化速度持续大于5.0mm/d时，表明围岩处于急剧变化状态，应加强初期支护系统；水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d，拱部下沉速度小于0.15mm/d，围岩基本达到稳定。⑷根据围岩回归位移时态曲线的形态来判别，当围岩位移速率不断下降(du2/d2t＜0)时围岩趋于稳定状态；当位移速率保持不变(du2/d2t＝0)时围岩不稳定，应加强支护；当位移速率不断上升(du2/d2t＞0)时围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。⑸根据量测结果可按变形管理等级指导施工。位移管理等级管理等级距开挖面1B距开挖面2B（U2B）施工状态ⅢUU1B/3UU2B/3可正常施工ⅡU2B/3≤U≤2U1B/3U2B/3≤U≤2U2B/3应加强支护ⅠU≤2U1B/3U≤2U2B/3应采取特殊措施爆破振动安全允许振速序号保护对象类别安全允许振速（cm/s）10Hz10～50Hz50～100Hz1土窑洞、土坯房、毛石房屋0.5～1.00.7～1.21.1～1.52一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物2.0～2.52.3～2.82.7～3.03钢筋混凝土结构房屋0.0～4.03.5～4.54.2～5.04一般古建筑与古迹0.1～0.30.2～0.40.3～0.55交通隧道10～206矿山巷道15～307新浇大体积混凝土:龄期：初凝～3d龄期：3～7d龄期：7～28d2.0～3.03.0～7.07.0～12.0注：Ⅰ、表列频率为主振频率，系指最大振幅所对应波的频率。Ⅱ、频率范围可根据类似工程或现场实测波形选取。选取频率时亦可参考下列数据：深孔爆破10～60Hz；浅孔爆破40～100Hz。Ⅲ、有特殊要求的根据现场具体情况确定。⑹采用分部分开挖法施工的隧道应每分部分别建立位移控制基准，同时可考虑各分部的相互影响。⑺一般情况下，二次衬砌的施做应在满足下列要求时进行：ａ、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；ｂ、隧道位移相对值已达到总相对位移量的90%以上。7、监控量测设备监控量测设备配置表序号监测项目监测仪器1地表沉降（陆域）及仰拱隆起WILD-N3精密水准仪、铟钢尺等2隧道拱顶下沉全站仪3隧道净空收敛全站仪4锚杆抗拔力锚杆拉拔计5钢架内力VW-1型频率接收仪，钢筋应力计、应变计、压力盒等6二衬钢筋应力7围岩与接触压力8地质和支护状况观察地质罗盘仪及规尺等9数据处理电脑2台8、监控量测系统及元器件的技术要求⑴监控量系统的测试精度应满足设计要求。拱顶下沉、净空变化、地表沉降、纵向位移、隧底隆起测试精度为0.5～1mm，围岩内部位移测试精度为0.1mm，爆破振动速度测试精度为1mm/s。其他监控量测项目的测试精度结合元器件的精度确定。⑵元器件的粗度应满足要求，元器件的量程应满足设计要求，并具有良好的防震、防水、防腐性能。元器件的精度序号元器件测试精度1压力盒≤0.5%F.S.2应变计±0.1%F.S.3钢筋计拉伸≤0.5%F.S.，压缩≤1.0%F.S.注：F.S为元器件满量程。二、监控量测技术方法1、洞内、外观察⑴施工过程中应进行洞内、外观察。洞内观察可分开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。⑵开挖工作面观察应在每次开挖后进行，及时绘制开挖工作面地质素描图、数码成像，填写开挖工作面地质状况记录表，并与勘查资料进行对比。⑶已施工地段的观察每天至少应进行一次，主要是观察并记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形和二次衬砌等的工作状态。⑷洞外观察重点应在洞口段和洞身浅埋