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1、新建铁路兰州至重庆线广元至重庆段LYS-12标段第三分部隧道监控量测技术交底 编 制： 审 批： 批 准： 中交一公局兰渝铁路LYS-12标段项目经理部第三分部二九年十月目 录一、目的1二、量测项目11、必测项目12、选测项目2三、量测的管理及人员、仪器配备21、人员配备22、仪器配备3四、监测断面、测点布置、频率及监测基准31、监测断面及测点布置42、监测频率53、监测基准6五、量测方法91、作业流程92、监测量测内容、方法和仪器10六、数据处理及预测方法131、数据处理132、预测方法15七、信息反馈与对策161、监测信息反馈162、对策17八、监控量测质量保证措施18隧道监控量测技术交底
2、一、目的监控量测是信息化施工的重要内容，要严格执行铁路隧道监控量测技术规程的要求，对隧道施工进行信息化动态管理，达到确保工程质量和进度，合理控制投资的目的。通过施工现场的监控量测，判断围岩稳定性，支护、衬砌可靠性，二次衬砌合理施作时间，以及修改施工方法、调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据，指导日常施工管理，确保施工安全和质量。施工中进行地质素描、地表下沉、水平收敛、拱顶下沉、锚杆抗拔力、渗水压力、围岩压力、钢筋应力等项目的监控量测。为准确的反映围岩和支护结构的变形情况，拱顶下沉及净空变位采用无尺量测法量测。监测后及时根据监测数据绘制拱顶下沉、水平位移等随时间及工作面距离变化的时态曲线, 了
3、解其变化趋势，并对初期的时态曲线进行回归分析，综合判断围岩和支护结构的稳定性，并根据变位等级管理标准及时反馈施工，故制定本方案。二、量测项目兰渝铁路LYS-12标第三分部隧道监控量测的项目根据工程特点、规模大小和设计要求综合选定。量测项目可分为必测项目和选测项目两大类。必测项目在采用喷锚构筑法施工时必须进行，选测项目根据本部隧道工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其他要求，有选择地进行。监控量测工作必须紧跟开挖、支护作业。按设计要求布设测点，并根据具体情况及时调整或增加量测的内容。根据施工图及现场踏勘资料，我部隧道的必测项目和选测项目见表4-1及表4-2。1、必测项目表4-1 监控量测必测
4、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、地质罗盘、数码相机2衬砌净空变化隧道净空变化测定仪（收敛仪、全站仪）0.1mm3拱顶下沉水准测量方法，水准仪、钢挂尺或全站仪1mm一般水平收敛量测4地表沉降水准测量方法，水准仪、铟钢尺或全站仪1mm浅埋隧道必测（H02b5二次衬砌净空变化隧道净空变化测定仪（收敛计、隧道激光断面仪）0.01mm注：H0隧道埋深；b隧道最大开挖宽度。2、选测项目表4-2 监控量测选测项目序号监测项目仪器测试精度备注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104二次衬砌接触压力压力盒0.001MP
5、a5锚杆轴力钢筋计0.1MPa6隧底隆起水准测量的方法、水准仪、铟钢尺或全站仪1mm三、量测的管理及人员、仪器配备1、人员配备本隧道属于浅埋隧道，围岩松散，结构稳定性较差。对施工安全影响大，监测控制工作非常重要。因此，分部经理部决定成立专业监测领导小组，由分部项目经理王平安任组长、项目总工程师蒲湖平、测量主任王萌任副组长、各联络处联络员任监测负责人、监测小组由各隧道洞口技术负责人及测量人员组成，从组织上保证监测的顺利进行，使施工完全进入信息化控制中，其组织管理机构见下图。对方案及监测结构作出决策项目经理王平安项目总工蒲湖平监测负责人王萌监测小组对监测方案进行审核，对监测数据进行分析评价制定监测
6、方案，负责数据处理布置、监测测点施工监测组织机构图监测小组人员配置表工作人员人 数人员组成工作职责测量4胡洪卫 陈志锐陈 兵 欧阳震宇量测数据的现场采集数据处理1王萌量测数据的处理、分析2、仪器配备仪器配备表序号仪器名称型号数量（台、套）1罗盘仪DQY-112数码相机CannonpowershotA1100IS13收敛计ZW3014全站仪RTS-822RS15水准仪DINI0316铟钢尺LD1327锚杆拉拔仪ML-150B1四、监测断面、测点布置、频率及监测基准1、监测断面及测点布置1.1 地表下沉我分部隧道围岩为IIIV级，围岩及支护状态测点布置在每一开挖环,开挖后立即进行,主要进行地质描述
7、及拱架支护状态观察。地表沉降观测点的布置主要根据地表构筑物与隧道、基坑位置的实际情况进行布置，一般采用水准仪和水平尺进行观测，纵向方向每30m布置一个测点，横向方向按45角范围内布置测点，当临近主要构筑物时纵向方向观测点布置缩小为510m一个测点。周边净空收敛观测点布置在隧道两侧，每30m布置两道，同一里程位置第一道位于轨面线以上50cm处，第二道位于轨面线以上250cm处，当临近主要构筑物时观测点布置距离缩小为10m，主要采用收敛计。拱顶下沉观测点每30m布置一个测点，当临近主要构筑物时观测点布置距离缩小为10m，主要采用水准仪、钢尺等。其测点布置示意图见图6-1。图6-1 地表沉降横向布置
8、示意图 1.2 拱顶下沉和净空变化拱顶下沉及净空变位收敛量测, 根据围岩类别、隧道尺寸和埋深等，沿隧道纵向在拱顶和墙中布设测点，测点间距级围岩为10m，级围岩为1030m，级围岩为3050m。净空变位量测在开挖后尽早进行，初读数在开挖12小时内且在下一循环开挖前读取，采用无尺量测法。浅埋地段洞内外量测点布设在同一横断面内。本隧道采用台阶法施工工艺，台阶法施工时，一般地段每台阶一条水平测线，特殊地段每台阶一条水平测线，两条斜测线。拱顶下沉及净空变化量测测点布置见下图。拱顶下沉及净空变化量测测点布置图1.3 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。监控量测断
9、面应在相应段落施工初期设置，并及时开展量测工作。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。2、监测频率2.1 地表下沉、拱顶下沉和净空变化量测频率地表下沉量测频率应与拱顶下沉和净空变化的量测频率相同。各项量测项目量测频率应根据位移速度和量测断面距开挖面距离，分别按表6-1确定。当按表6-1选择量测频率出现较大差异时，宜取量测频率较高的作为实施的量测频率。表6-1量测频率(按位移速度)位移速度（mm/d）量测频率52次/d151次/d0.511次/23d0.20.51次/3d0.22次/7d表6-1量测频率（按距开挖面距离）量测断面距开挖面距离（m）量测频率（01）
10、b2次/d（12）b1次/d（25）b1次/23d5b1次/7d注：b-隧道开挖宽度2.2 开挖面地质素描、支护状态、影响范围内的建（构）筑物的描述应每施工循环记录一次。必要时，影响范围内的建（构）筑物德描述频率应加大。2.3 选测项目的监控量测频率应根据设计和施工要求以及必测项目反馈信息的结果确定。3、监测基准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，已经周围建（构）筑物特点和重要性等因素制定。3.1 隧道初期支护极限相对位移可参照表6-2。表6-2隧道初期支护极限相对位移围岩级别隧道埋深h（m）h5050h30300h500
11、拱脚水平相对净空变化（%）0.030.100.080.400.300.600.100.300.200.800.700.200.200.500.402.001.803.00拱顶相对下沉（%）0.030.0.060.040.150.120.300.060.100.080.400.300.800.080.160.141.100.801.403.2 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按表6-3要求确定。表6-3位移控制基准类别距开挖面1B（U,B）距开挖面2B（U2B）距开挖面较远允许值65%UO90%UO100%UO注：B为隧道开挖宽度，UO为极限相对位移值。3.3 根据位
12、移控制基准，可按表6-4分为三个管理等级。表6-4位移管理等级管理等级 距开挖面1B距开挖面2B UU1B/3UU2B/3U1B/3U 2U1B/3U2B/3U 2U2B/3U2U1B/3U2U2B/3注：U为实测位移值。3.4 地表沉降控制基准应根据地层稳定性、周围建（构）筑物的安全要求分别确定，取最小值。3.5 钢筋内力、喷混凝土内力、二次衬砌内力、围岩压力（换算成内力）、初期支护与二次衬砌间接触压力（换算成内力）、锚杆轴力控制基准应满足铁路隧道设计规范（TB10003-2005）的相关规定。3.6 爆破振动控制基准应按表6-5的要求确定。表6-5爆破振动安全允许振速序号保护对象类别安全允
13、许振速（cm/s）10HZ10-50 HZ50-100 HZ1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水工隧道7156交通隧道10207矿山隧道15308水电站及发电厂中心控制设备0.59新浇筑大体积混凝土龄期：初凝3d龄期：37d龄期：728d2.03.03.07.07.012注：1 表列频率为主振频率，应指最大振幅所对应波德频率 2 频率范围可根据类似工程或现场实测波
14、形选取。选取频率宜可参考下列数据：深孔爆破10-60HZ；浅孔爆破40-100HZ。 3 特殊要求的根据现场具体情况确定。3.7 采用分布开挖法的隧道应每分部分别建立位移控制基准，同时应考虑各分部的相互影响。3.8 围岩与支护结构的稳定性应根据控制基准，结合时态曲线形态判别。3.9 一般情况下，二次衬砌的施作应满足下列要求时进行：3.9.1隧道水平净空变化速度及拱顶或底板垂直位移速度明显下降；3.9.2 隧道位移相对值已达到总相对位移量的90%以上，对浅埋、软弱围岩等特殊地段，应视现场具体情况确定二次衬砌施作时间。五、量测方法1、作业流程1.1 作业流程图施工中的监控量测是施工安全的保障，在施
15、工过程中按要求进行此项工作，并将结果做系统处理后及时反馈指导施工。监控量测工艺流程见“隧道监控量测工艺流程图”。隧道监控量测工艺流程图原施工设计现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统监测结果的综合评价量测结果的综合处理及反分析量测结果的形象化，具体化监测设计资料调研报送设计，监理单位结构安全稳定经济性判断经验类比理论分析甲方/规范要求等“围岩结构”体系动态及现态及现状分析说明，提交修正设计，施工建议反馈设计施工是否改变设计，施工方法新设计施工方法是调整设计参数，改变施工方法或辅助施工措施否A项量测的回归分析2、监测量测内容、方法和仪器2.1 地质和支护状况信息的观察观察记录工作面的工程地质
16、与水文地质情况，作地质素描。观察开挖面附近初期支护状况，判断围岩、隧道的稳定性和初期支护的可靠性。由各队技术主管组织技术人员进行。方法：监测小组中由专人负责围岩及支护情况监测。在隧道开挖施工时，观察围岩变化情况、地下水渗透情况及土体在开挖后稳定情况，同时观察支护结构变形、开裂情况等。根据监测收集的信息进行分析，必要时采用超前钻孔探测，进行地质预报，指导施工，调整施工参数。范围：工作面及初期支护后的地段进行观察。监测仪器：地质罗盘仪、数码相机等。2.2 隧道洞口段、浅埋和偏压段地表沉降监测进口段覆盖层薄，开挖后围岩难以自稳成拱，地表易沉陷，为了确保洞口浅埋段的施工安全，进行地表沉降监测。采用精密
17、水准仪和塔尺按二级水准测量进行，包括地表沉降、管线沉降、建筑物沉降、及桩顶、墙顶沉降。在车站基坑和区间隧道开挖前，应在地形变形影响范围外，便于长期保护的稳定位置，埋设基准点，进行水准网布设，首次观测时，应适当增加测回数，一般取2-3次的数据作为测点的初始读数。方法：沉降计算方法如下上次相对基准点差值上次后视-上次前视。本次相对基准点差值本次后视-本次前视。本次沉降上次差值-本次差值。累积沉降上次累积沉降+本次沉降。监测仪器为：水准仪，铟钢尺等。 2.3 支护结构水平位移监测隧道开挖前，在其周围地层变形影响范围外，便于长期保护的稳定位置埋设基准点，作为水平位监测的基本依据，测量测点与基点的边长和
18、方位角，确定支护结构的水平位移。方法：具体计算方法如下设某测点相对基点上次坐标为(x1，y1)，本次坐标为(x2，y2)，则该测点本次位移计算公式为：d2(x1-x2)2+(y1-y2)2式中d为测点本次位移值。累积位移上次累积位移+本次位移。监测仪器为：水准仪、铟钢尺或全站仪。2.4 拱顶下沉及净空收敛量测拱顶下沉采用精密水准仪配合钢尺监测，净空收敛采用QJ82型收敛计监测。测点布置根据不同的地质条件、不同的开挖断面选用不同的间距及监测点数，一般地段530m一个监测断面，设3个拱顶下沉监测点，3个净空收敛监测点；渡线段510m一个监测断面，设拱顶下沉监测点35个，净空收敛监测点25个。方法：
19、监测点在支护结构施工时布设，在支护结构完成后最短时间内取得初始值，之后按监测频率要求进行日常监测。在每次监测完成后，整理监测数据，绘制变形曲线，指导施工。监测仪器为：收敛计、水准仪、铟钢尺或全站仪。2.5 仰拱底部的监测级围岩开挖地段在底部设测点，每10m设一点与拱顶下沉量测点同断面布设、水准仪测量。方法：按照监测频率用水准仪测量仰拱高程，关注高程变化。监测仪器：水准仪、铟钢尺或全站仪。2.6 锚杆抗拔力量测锚杆抗拔力采用拉拔仪监测。在锚杆施工时，在支护结构外预留测试长度，在其注浆施工时间达规范要求天数后进行拉拔试验。方法：检验锚固强度是否达设计要求，若抗拔力不能满足设计要求50KN，则在该段
20、补设锚杆对支护结构予以补强，并在后步施工中改进施工工艺、加强检测，确保施工质量。监测仪器：锚杆拉拔仪。2.7隧道涌水量及涌水含泥量与含砂量观察内容在隧道排水沟内每50200米设置一个涌水量监测点，对隧道涌水量进行测试和评估，以此指导隧道结构防水堵排对策，从而达到隧道结构防水的“限量排放”的目的。同时为了保证隧道排水系统的畅通，不定期的对隧道初期支护段涌水进行取样分析测试其含泥量和含砂量，根据其水质状况采取必要的堵排措施，防止排水导致隧道排水系统的堵塞和淤积现象发生。方法：涌水量采用三角形围堰法或浮标进行测试，而含泥量与含砂量则采用烘干后秤取重量法进行测试。2.8地表水力联系观察项目为确切了解隧
21、道涌水排水对地表水系的影响，进一步弄清隧道排水与地表水的水力联系，为制定隧道堵排水方案提供依据，在隧道内发生大的涌水和突水时，则有必要对地表水系进行观察。主要设置的项目有相关区域内的井泉水位状况的观察。六、数据处理及预测方法1、数据处理现场量测所取得的原始数据，不可避免的会具有一定的离散性，其中包含着测量误差。因此，应对所测数据进行一定的数学处理。数学处理的目的是：将同一量测断面的各种量测数据进行分析对比、相互印证，以确定量测数据的可靠性；探求围岩变形或支护系统的受力随时间变化的规律，判定围岩和初期支护系统稳定状态。在取得监测数据后，及时由专业监测人员整理分析监测数据。结合围岩、支护受力及变形
22、情况，进行分析判断，将实测值与允许值进行比较，及时绘制各种变形或应力-时间关系曲线，预测变形发展趋向及围岩和隧道结构的安全状况，并将结果反馈给设计、监理和业主，从而实现动态设计、动态施工。采用回归分析的方法进行量测数据数学处理，通过对量测数据回归分析预测最终位移值和各阶段的位移速率。具体方法如下：常用的回归函数有：对数函数 U=Alg（1+t）+B指数函数 U=Ae-B/tU=A（e-Bt-e-Bt0）双曲函数 式中：U变形值（或应力值）；A、B回归系数；t、t0测点的观测时间（day）；T量测时距开挖时的时间（day）。在取得监测数据后，及时由专业监测人员整理分析监测数据。结合围岩、支护受力
23、及变形情况，进行分析判断，将实测值与允许值进行比较，及时绘制各种变形或应力时间关系曲线，预测变形发展趋向及围岩和隧道结构的安全状况，并将结果反馈给设计、监理，从而实现动态设计、动态施工。目前，回归分析是量测数据数学处理的主要方法，通过对量测数据回归分析预测最终位移值和各阶段的位移速率。具体方法如下：(1)将量测记录及时输入计算机系统，根据记录绘制纵横断面地表下沉曲线和洞内各测点的位移u-时间t的关系曲线，见图8-1。(2)若位移-时间关系曲线如上图中b所示出现反常，表明围岩和支护已呈不稳定状态，加强支护，必要时暂停开挖并进行施工处理。 u(mm)u(mm)t(d)t(d)正常曲线反常曲线ab图
24、8-1(3)当位移-时间关系曲线如上图中a所示趋于平缓时，进行数据处理或回归分析，从而推算最终位移值和掌握位移变化规律。(4)各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定后，进行二次衬砌的施作。2、预测方法2.1建立监测管理等级基准建立监测变形管理等级标准，管理等级分三等，其等级划分及相应基准值见“变形管理等级标准表”。通过对监测结果的比较和分析来判定支护结构的稳定性和安全性，并指导施工。变形管理等级标准表管理等级管 理 位 移施工状态UU03正常施工U03U2U03加强支护U2U03采取特殊措施注：U 为实测位移值，U0为最大允许位移值。U0的确定：U0的确定考虑围岩类别、隧道埋置深度等因素并
25、结合现场条件选择。2.2 根据位移变化速度判别净空变化速度持续大于5.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护。水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d，拱顶下沉速度小于0.15mm/d，围岩基本达到稳定。在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用监控量测分析判别。2.3 根据位移时态曲线的形态来判别当围岩位移速率不断下降时（du2/d2t0），围岩趋于稳定状态；当围岩位移速率保持不变时（du2/d2t=0），围岩不稳定，应加强支护；当围岩位移速率不断上升时（du2/d2t0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。围岩稳定性判别是一项很复杂的也是非常重要的工作，必须
26、结合具体工程情况采用上述几种判别准则进行综合评判。七、信息反馈与对策1、监测信息反馈1.1 建立快速信息反馈渠道为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，建立快速信息反馈平台。监控量测小组的监测数据由计算机管理，并与分部总工的计算机通过局域网进行内部快速传递，从而做到每日监测结果的及时上报。如有变形超过管理标准，则由我分部总工根据相关要求制定对策，通过调度命令直接传达执行，并同时通过电话及其它方式通知监理及设计单位。周报、月报则通过书面形式上报项目总工，由项目部按期向施工监理、设计单位和业主单位提交监测报告，并附上相对应的测点位移或应力时态曲线图，和对施工情况进行评价并提出施工建议。1.2 监测
27、信息反馈程序监控量测与信息反馈程序见“监控量测与信息反馈程序图”。施工设计监控量测现场施工监测设计资料调研量测结果的计算机信息分析处理必测项目的回归分析监测结果的综合评价量测结果的形象化、具体化报送设计和监理单位结构安全性、经济性判断经济类比理论分析设计、规范要求选测项目的动态分析量测结果的综合处理及反馈分析“围岩结构”体系动态及现状分析说明、提交修正设计意见、建议反馈设计施工是否改变设计、施工方法新设计方案调整设计参数、改变施工方法或辅助施工措施1.3 信息反馈设计的主要内容施工方法变更的建议；施工工序的更改；预留变形量的修改或确认；设计参数的修改或确认；辅助施工措施的选择与变更；周边环境的
28、影响评估及辅助施工措施建议。2、对策2.1工程安全性评价工程安全性评价可按下图7-1进行图7-1监控量测结果否继续施工位移是否超过级管理安全是不安全工程对策综合评价设计施工措施，加强监控量测否位移是否超过级管理理是暂停施工位移是否超过级管理2.1.1工程安全性评价分级及相应应对措施管理等级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对策暂停施工，采取相应工程对策2.2.2 根据工程安全性评价结果，需要变更设计时，应根据有关铁路工程变更管理办法及时进行设计变更。2.2 工程对策主要应包括下列内容2.2.1 一般措施 、稳定开挖工作面措施； 、调整开挖方法； 、调整初期支
29、护强度和刚度并及时支护； 、降低爆破振动影响； 、围岩与支护结构间回填注浆； 2.2.2 辅助施工措施 、地层预处理，包括注浆加固、降水等办法； 、超前支护，包括超前锚杆（管）、管棚、超前插板、水平高压旋喷法、预切槽法等八、监控量测质量保证措施1、将监测管理及监测实施计划纳入施工生产计划中，作为一个重要的施工工序来抓，并保证监测有确定的时间和空间。成专门监测小组，具体负责各项监测工作。2、制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施工进度控制计划。3、施工监测紧密结合施工步骤，监控每一施工步骤对周围环境、围岩、支护结构、变形的影响，据此优化施工方案。4、积极配合监理、设计单位做好对监测工作的检查、监督和指导，及时向监理、设计单位报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录，工程完成后，根据监测资料整理出标段的监测分析总报告纳入竣工资料中。5、量测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。量测仪器专人使用、专业机构保养、专业机构检校。量测设备、元器件等在使用前均经过检校，合格后方可使用。6、测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作，及时进行资料整理及信息反馈。
