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隧道检测技术检测事业部2019.01.20安徽省高速公路试验检测科研中心有限公司第一部分隧道监控量测第三部分隧道质量检测第二部分隧道超前地质预报CONTENTS目录第一部分隧道监控量测隧道监控量测目的1.确保安全。通过监控量测了解各施工阶段围岩与支护结构的动态变化，进行动态管理，根据量测信息预估事故险情，以便及时采取措施，防范于未然。2.指导施工。量测数据经过分析处理与必要计算和判断之后，预测和确认隧道围岩最终稳定时间，指导施工顺序和二衬施作的时间。3.修正设计。根据隧道开挖所获得的量测信息，进行综合分析，修正支护参数检验施工预设计，确保设计与施工的合理性和经济性。4.积累资料。已有工程量测结果可以直接运用到后续同类围岩中，或者直接运用到其他类似工程中，作为设计和施工的参考资料。监控量测的依据1.《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）2.《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）3.《公路隧道施工技术细则》（JTG/TF60-2009）4.《铁路隧道监控量测技术规程》（Q-CR9218-2015）5.《公路隧道监控量测技术规程》（DB35/T1067-2010）福建省6.《公路隧道监控量测技术规程》（DB42/T900-2013）湖北省7.《爆破安全规程》（GB6722-2014）监控量测实施流程监控量测内容及方法现场监控量测应根据设计要求、隧道断面形状和断面大小、埋深、围岩条件、周边环境条件、支护类型和参数、施工方法等来选择测试项目，将现场测试项目分为必测项目和选测项目两大类。监控量测必测项目：①洞内、外观察；②周边位移；③拱顶下沉；④地表下沉量测。监控量测选测项目：①钢架内力及外力；②围岩内部位移（洞内设点、洞外设点）；③围岩压力；④两层支护间压力；⑤锚杆轴力；⑥支护衬砌内应力；⑦围岩弹性波速；⑧爆破震动；⑨渗水压力、水流量监控量测内容及方法-必测项目监控量测内容及方法-选测项目隧道监控量测频率周边位移和拱顶下沉的量测频率（按位移速度）位移速度（mm/d）量测频率≥53次/d1～51次/d0.5～11次/2d0.2～0.51次/3d＜0.21次/7d周边位移和拱顶下沉的量测频率（按距开挖面的距离）量测断面距离开挖面距离（m）量测频率（0～1）b2次/d（1～2）b1次/d（2～5）b1次/3d5b1次/7d监控量测管理等级位移管理等级管理等级管理位移（mm）施工状态ⅢU＜（U0/3）可正常施工Ⅱ（U01/3）≤U≤（U02/3）加密观测、加强支护ⅠU＞（U02/3）加密观测、采取特殊措施位移速率管理等级管理等级管理位移（mm/d）施工状态ⅢV≤0.2可正常施工Ⅱ0.2≤V≤1.0加密观测、加强支护ⅠV≥1.0加密观测、采取特殊措施U—位移实测值；U0—预留变形量。V—位移速率。监控量测管理控制指标根据位移时态曲线进行施工管理（1）当位移速率很快变小，位移—时间曲线很快平缓，则表明围岩稳定性好，可适当减弱支护；（2）当位移—时间曲线逐渐变缓，即变形加速度小于0，则围岩是稳定的；（3）当位移—时间曲线匀速递增，即变形加速度等于0，须发出警告，及时加强支护系统；（4）当位移—时间曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护已呈不稳定状态，即变形加速度大于0，已进入危险状态，此时应密切监视围岩动态，必要时须立即停工、并加强支护。根据位移速率进行施工管理（1）当位移速率大于1mm/d时，表明围岩处于极具变形阶段，应密切关注围岩动态。（2）当位移速率在0.2～1mm/d之间时，表明围岩处于缓慢变形阶段。（3）当位移速率小于0.2mm/d时，表明围岩已达到基本稳定，可以进行二次衬砌作业。二次衬砌施作控制条件（1）各测试项目的变化速率明显收敛，围岩基本稳定；（2）已产生的各项位移已达到预计总位移量的80~90%；（3）隧道周边位移速率小于0.1~0.2mm/d，或拱顶下沉速率小于0.07~0.l5mm/d时，方可施作二次衬砌。洞内、外观察掌子面观察：主要以目视调查配合地质罗盘来了解开挖工作面的工程地质和水文地质条件。主要包括：（1）岩石种类和产状。（2）岩性特征：岩石的颜色、成分、结构、构造。（3）节理性质、组数、间距、规模，节理裂隙的发育程度，充填物的类型和产状等。（5）断层的性质、产状，破碎带宽度、特征。（6）地下水类型，通水量大小，涌水位置，涌水压カ等。（7）开挖工作面的稳定状态，顶板剥落现象。洞内、外观察已施工区间观察：已施工区间观察主要以目视调查来了解支护状态。主要内容包括：（1）渗漏水情况（位置、状态、水量等）。（2）喷层表面的观察以及裂缝状况（位置、种类、宽度、长度及发展）的描述和记录。（3）喷砼与围岩接触状况，是否产生裂隙或剥离，要特别注意喷砼是否发生剪切破坏。（4）有无锚杆被拉坏或垫板陷入围绕岩内部的现象。（5）有无锚杆和喷射砼施工质量问题。（6）钢拱架有无被压屈现象。（7）二次村砌表面的观察以及裂缝状况（位置、种类、宽度、长度及发展）的描述和记录。（8）是否有底鼓现象。洞内、外观察洞外观察：浅埋地段地面变异（塌陷、开裂等）、边坡锚喷支护情况、植被损坏及移动情况、水系涌水量、水系污染程度等。周边位移、拱顶下沉量测周边位移：接触式量测：通过在两侧洞壁的布设两固定点，用收敛计每次量出两点的净长L,求出两次量测的增量（或减量）△L，连续测度三次，然后取平均值，此即为此断面周边位移值。非接触式量测：当隧道采用环形开挖留核心土法施工、台阶法施工、或接触式量测有障碍物阻挡时，可采用全站仪（配反射膜片）的方法观测周边位移，通过在拱顶、两侧洞壁的布设3~5个固定反射膜片点，利用全站仪对边测量功能，每次测量出反射点之间的斜距，求出两次量测的增量（或减量）△L，此即为此断面周边位移值。周边位移、拱顶下沉量测拱顶下沉：接触式量测：通过布设在洞室拱顶的固定点，用精密水准仪和铟钢尺在拱顶挂立标尺进行测度，分别读取固定点的后视高程和前视高程。假设第一次的后视点高程为A1,前视点高程为B1，第二次读数后视点高程为A2,前视点高程为B2，则拱顶的位移值为△h=A1-A2+B1-B2，△h＞0，则拱顶下沉，△h＜0，则拱顶上移。非接触式量测：当隧道采用环形开挖留核心土法施工、或接触式量测有障碍物阻挡时，可采用全站仪（配反射膜片）的方法观测拱顶下沉，通过在拱顶布设1~3个固定反射膜片点，在洞外（或已经稳定区段路面）布置1个后视点，利用全站仪对边测量功能，每次测量出反射点与基准点间的高差，求出两次量测高差的增量（或减量）△h，此即为此断面拱顶下沉值。周边位移、拱顶下沉量测序号围岩级别监控量测断面间距（m）1Ⅱ根据需要设置2Ⅲ不大于403Ⅳ不大于204一般Ⅴ105Ⅴ级及Ⅵ级围岩断层破碎带5周边位移和拱顶下沉断面间距控制周边位移、拱顶下沉量测测头实物图测点布设图周边位移、拱顶下沉量测地表下沉量测接触式量测：每次用精密水准仪和铟钢尺观测各个测点的高程，同一个测点两次高程的变化即为地表下沉量。非接触式量测：当浅埋地段不易到达，可采用全站仪（配反射膜片）的方法观测地表下沉，通过在拱顶布设7~9个固定反射膜片点，在洞外（或已经稳定区段路面）布置1个后视点，利用全站仪对边测量功能，每次测量出反射点与基准点间的高差，求出各点两次量测高差的增量（或减量）△h，此即为此点下沉值。地表下沉量测地表下沉监测断面应与隧道内监测断面在同一里程，监测断面应与隧道轴线垂直，洞口、浅埋地段应进行地表沉降量测。地表沉降观测点横向布设范围在隧道中线量测（B+H）之间，可根据隧道顶部地表地形适当调整，横向间距一般控制在（2～5）m，在隧道中线附近应适当加密，总测点数一般不少于7个。隧道埋深H与开挖宽度B断面间距（m）备注H≤1.0B5～10Ⅵ～Ⅴ级围岩取小值1.0B≤H≤2.0B10～202.0B≤H≤2.5B20～50地表下沉量测选测项目选测项目量测断面及测点布置应综合考虑隧道类型、规模、围岩代表性、围岩变化、施工方法及支护参数的变化，一般在拱顶、左右拱腰或左右边墙位置布置3～7个测点。监测主要内容：应力、应变量测，接触压力量测，围岩体内位移量测、锚杆轴力量测、爆破震动监控量测，孔隙水压力、水量监控量测等。选测项目应力、应变监控量测宜采用振弦式传感器、光纤光栅传感器。应力、应变量测包括钢架内力、锚杆轴力和混凝土应力1、采用振弦式钢筋计或应变计进行型钢应力或应变量测时，应把传感器焊在钢架翼缘内测点位置。2、采用振弦式钢筋计进行格栅拱架应力量测时，应将格栅主筋截断并把钢计对焊在截断部位。3、采用光纤光概传感器进行型钢或格栅拱架应力量测时，应把光纤光栅传感器焊接（弧焊）或粘贴在相应测点位置。4、锚杆轴力可采用振弦式、电阻应变式或机械式测力锚杆。5、混凝土、喷射混凝土应变量测可采用振玄传感器，传感器固定于混凝土结构内的相应测点上。选测项目接触压力量测：接触压力量测可包括围岩与初期支护之间接触压力、初期支护与二次衬砌之间接触压力的量测。接触压力量测可采用振弦式传感器。传感器与接触面应紧密接触，传感器类型的选择应与围岩和支护相适应。选测项目围岩体内位移量测：钻孔埋设多点位移计应，同周边位移量测布置在同一断面，埋设在钻孔内的各测点与钻孔壁紧密连接，岩层移动时能带动测点一起移动，变形前各测点钢带在孔口的读数为S，变形后第n次测量时各点钢带在孔口的读数为Sn。测量钻孔不同深度岩层的位移，及测量各点相对于钻孔最深点的相对位移。钻孔内布置多个测点，分别测出沿钻孔不同深度岩层的位移值。选测项目爆破振动监控量测：爆破振动速度和加速度监控量测可采用振动速度和加速度传感器，以及相应的数据采集设备。传感器应固定在待评估的建（构）筑物上，或围岩体的牢固位置上，并应通过爆破振动记录仪自动记录爆破振动速度和加速度，分析振动波形和振动衰减规律。选测项目孔隙水压力和水量监控量测孔隙水压监控量测可采用孔隙水压计进行。水压计应埋入带刻槽的测点位置，并应采取措施确保水压计直接与水接触，通过数据采集设备获得各测点读数，并换算出相应孔隙水压力值。水量监控量测可采用三角堰、流量计进行。选测项目选测项目监控量测数据处理1.监控量测数据取得后，应及时进行校对、整理和分析。2.一般采用散点图和回归分析方法整理分析监控量测数据，利用数据处理软件功能绘制时态曲线、空间曲线，根据需要绘制量测数据变化速率与时间、空间的关系曲线等，从中分析围岩的稳定性，确定二衬的施作时间以及设计参数的合理性。3.监控量测数据的分析应包括以下主要内容：（1）根据量测值绘制时态曲线。（2）选择回归曲线，预測最终值，并与控制基准进行比较（3）对支护及围岩状态、工法、工序进行评价。（4）及时反馈评价结论，并提出相应工程对策建议。4监控量测数据可采用指数模型、对数模型、双曲线模型、分段函数、经验公式等进行分析，并预测最终值。数据处理模型数据处理应用净空位移（拱顶下沉与周边收敛）a、位移u与时间t关系曲线，u-t曲线主要用于评价围岩是否稳定和确定二次衬砌时间。b、位移u与距掌子面距离l关系曲线，u-l曲线主要用于判断隧道施工工艺对围岩变形的影响，评估围岩变形的空间效应，从而确定下一个监测断面位置。123t（d）u(mm)123l（m）u(mm)a）u-t曲线b）u-l曲线说明：1—初始支护；2—下台阶开挖；3—收敛稳定阶段。净空位移曲线数据处理应用地表沉降地表各测点（1,2…）位移u与时间t关系曲线，该曲线用于判断围岩的稳定性及地表沉降量。u（mm）t（d）u（mm）l（m）a）u-t曲线b）u-l沉降盆地表沉降曲线数据处理应用l（m）δOt1t2t3t4t（d）O4321δ最深点锚杆应力a、不同时间（t1，t2…）锚杆应力δ与深度l关系曲线。b、不同测点（1,2…）锚杆应力δ与时间t关系曲线。锚杆应力是检验锚杆效果与锚杆强度的依据，根据锚杆极限抗拉强度与锚杆应力的比值K（锚杆安全系数）即能作出判断。锚杆应力越大，则K值越小。当锚杆中某段最小的K值稍大于1时