隧道监控量测作业指导书

XXXXXXX 隧道工程施工作业指导书 本次作业指导书修订主要依据：⑴铁建设[2010]241号《高速铁路隧道工程施工技术指南》和《铁路混凝土工程施工技术指南》；⑵《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10753-2010；⑶《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2010；⑷隧道施工图；⑸隧道标准化施工工艺经验。 隧道监控量测作业指导书 1适用范围 本作业指导书适用于XXXXXXX隧道工程监控量测作业。 2监控量测目的 为及时了解掌握隧道施工过程中围岩的稳定状态和支护、衬砌的可靠程度，确保施工安全及隧道结构的长期稳定性，在隧道施工过程中，及时为隧道围岩级别变更、初期支护和二次衬砌的参数调整提供依据，为设计和施工决策管理服务，实现信息化施工管理，根据《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121）、《铁路隧道工程施工安全技术规程》，编制监控量测作业指导书。 监控量测工作应按监控量测方案和实施细则进行，及时量测和反馈，为施工提供有关围岩稳定性、支护可靠性、二次衬砌合理施作时间、围岩级别及支护参数调整、施工方法改变的信息和依据。 3监控量测内容 ⑴监控量测计划应根据围岩条件、周边环境、隧道埋深、断面尺寸、开挖方法和设计要求综合选定。 ⑵监控量测计划的内容包括：监控量测项目、人员组织、元器件及设
备、监控量测断面、测点布置、监控量测频率及监控量测基准、数据处理及预测方法、信息反馈及对策、数据记录格式等。 ⑶监控量测工作作为施工组织设计的重要内容，并纳入施工工序管理，现场成立监控量测小组。 ⑷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行的日常监控量测项目；选测项目为满足设计与施工的特殊要求进行的监控量测项目。 ①监控量测必测项目 序 号 监控量测项目 常用量测仪器 备 注 1 洞内、外观察 现场观察、数码相机、罗盘仪 2 拱顶下沉 水准仪、钢挂尺或全站仪 3 净空变化 收敛仪、全站仪 4 地表沉降 水准仪、铟钢尺或全站仪 隧道浅埋段 ②选测项目包括下列内容 序 号 监控量测项目 常用量测仪器 1 围岩压力 压力盒 2 钢架内力 钢筋计、应变计 3 喷混凝土内力 混凝土应变计 4 二次衬砌内力 混凝土应变计、钢筋计 5 初期支护与二次衬砌间接触压力 压力盒 6 锚杆轴力 钢筋计 7 围岩内部位移 多点位移计 8 隧底隆起 水准仪、铟钢尺或全站仪 9 爆破振动 振动传感器、记录仪 10 孔隙水压力 水压计 11 水 量 三角堰、流量计 12 纵向位移 多点位移计、全站仪 ⑸隧道开挖后及时进行地质素描及数码成像，必要时进行物理力学试验。 ⑹初期支护完

成后进行喷层表面裂缝及其发展、渗水、变形观察和记
录。 4监控量测方法及要求 隧道内测点必须在每次开挖后12h内布设，并及时读取起始读数，最迟不得大于24h，且在下一循环开挖前必须完成。测点牢固可靠、易于识别，并注意保护，严禁爆破损坏。净空收敛量测测线数见表3。 隧道浅埋地段地表下沉的观测点宜与洞内净空变化和拱顶下沉量测点在同一横断面内。当地表有建筑物时，在建筑物周围增设地表下沉观测点。 拱顶下沉测点原则上设置在拱顶轴线附近，当隧道开挖跨度较大时，结合施工方法在拱部增设测点。 净空收敛量测测线数 表3 施工方法 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 每部分一条水平测线 CD法或CRD法上部，每分部一条水平测线，两条斜测线，其余部分一条水平测线 按各项量测操作规程安装好仪器仪表，每测点一般测读三次，取算术平均值作为观测值；每次测试都要认真做好原始数据记录，并记录开挖里程、支护施工情况以及环境温度等，保持原始记录的准确性。 各项量测作业均应持续到变形基本稳定后2～3周结束。对于膨胀性和挤压性围岩，位移长期没有减缓趋势时，适当延长量测时间。 根据围岩情况，监控量测断面间距见表4。 监控量测断面间距 表4 围岩级别 断面间距（m）
Ⅲ 20 Ⅳ 10 Ⅴ 5 必测项目监控量测频率根据量测断面距开挖面距离和围岩位移速度双指标控制，原则上采用较高的频率值，出现异常情况或不良地质时，增大监控量测频率。 监测频率 表5 变形速度（mm/d） 量测断面距开挖面距离（m） 量测频率 ≥5 （0～1）B 1～2次/天 1～5 （1～2）B 1次/天 0.5～1 （1～2）B 1次/2天 0.2～0.5 （2～5）B 1次/2天 ＜0.2 ≥5B 1次/周 注：表中B表示隧道开挖宽度。 5测点布置 洞顶地表下沉测点布置见图1。 台阶法、全断面法周边收敛点布置见图2。 CD法、三台阶预留核心土法周边收敛点布置见图3。 水平净空收敛，拱顶下沉和地表下沉（浅埋地段）等监控必测项目，设置在同一断面。 图1.洞顶地表下沉测点布置图
图2.台阶法、全断面法周边收敛点布置图 图3.CD法、三台阶与留核心土法周边收敛点布置图 6.监测资料整理、数据分析及反馈 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CD
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6。 图4.位移u-时间t的关系曲线图 (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。 (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。 7监控量测控制基准及位移管理等级 监控量测控制基准应根据地质条件、隧道施工安全性、隧道结构的长u(mm) u(mm) t(d) t(d) 正常曲线 反常曲线 a b
期稳定性以及周围建筑物特点和重要性等因素制定。见表6 跨度7m＜B≤12m隧道初期支护极限相对位移值 表6 围岩级别 隧道埋深h（m） h≤50 50＜h≤300 300＜h≤500 拱脚水平相对净空变化值（mm） Ⅴ 0.20～0.50 0.40～2.00 1.80～3.00 Ⅳ 0.10～0.30 0.20～0.80 0.70～1.20 Ⅲ 0.03～0.10 0.08～0.40 0.30～0.60 Ⅱ — 0.01～0.03 0.01～0.08 拱顶相对下沉（mm） Ⅴ 0.08～0.16 0.14～1.10 0.80～1.40 Ⅳ 0.06～0.10 0.08～0.40 0.30～0.80 Ⅲ 0.03～0.06 0.04～0.15 0.12～0.30 Ⅱ — 0.03～0.06 0.05～0.12 注：硬质围岩取表中较小值，软质围岩取表中较大值。 位移控制基准根据测点距开挖面的距离，由初期支护极限相对位移法按表7要求确定。 位移控制基准 表7 类别 距开挖断面1B（U1B） 距开挖断面2B（U2B） 距开挖断面较远 允许值 65%U0 90%U0 100%U0 注：B-隧道开挖宽度 U-极限相对位移值，在缺乏实测资料时，可先按预留变形量作为U控制值，在施工中根据位移控制基准，位移管理按表8分为三个等级。 变形管理等级 表8 管理等级 管理位移 施工状态 Ⅲ U＜U0／3 可正常施工 Ⅱ U0/3≤U≤2U0/3 应加强支护 Ⅰ U＞（2U0/3） 应采取特殊措施 注：U—实测位移值；U0—最大允许位移值。 ⑴ 根据位移变化速度来判断，变形速度是由大变小的递减过程，从变形曲线可分为三个阶段

： ① 变形急剧增长阶段：变形速度大于1mm/d，应加强初期支护系统；
② 变形缓慢增长阶段：变形速度1～0.2mm/d； ③ 围岩基本稳定阶段；变形速度小于0.2mm/d； ⑵ 根据位移时态曲线的形态来判别，由于岩体的流变特性，岩体破坏前变形曲线可分位三个阶段： ① 基本稳定区，主要标志为变形速率逐渐下降，即U＜U0／3，该区亦称“一次蠕变区”，表明围岩趋于稳定； ② 过渡区，变形速率保持不变，U0/3≤U≤2U0/3，该区亦称“二次蠕变区”，表明围岩向不稳定状态发展，须发出警告，加强支护系统。 ③ 破坏区，变形速率逐渐增大，即U＞（2U0/3），亦称“三次蠕变区”，表明围岩已进入危险状态，须立即停工，进行加固。 （注：U—实测位移值；U0—最大允许位移值） 围岩稳定性判别是一项很复杂的也是非常重要的工作，必须结合具体工程情况采用上述几种判别准则进行综合评判。 8.工程安全性评价及应对措施 根据监控量测数据分析结果，对工程安全性进行评价，并提出相应工程对策建议，以此作为设计施工变更最重要的依据，做到信息化施工。根据位移管理等级，将工程安全性评价相应分为三级进行，并采取相应的措施。工程安全性评价可按图5进行。 位移是否超过Ⅱ级管理 综合评价设计施工措 施，加强监控量测 位移是否超过Ⅲ级管理
否 监控量测结果 继续施工 否 暂停施工 工程对策 安全 不安全 是 是
图5.工程安全性评价流程图 根据监控量测结果所反应的不同情况及其对应的工程管理等级，可采取加强超前支护、喷砼稳定开挖面、调整施工方法、调整初期支护强度和刚度并及时支护、降低爆破振动影响、围岩与支护间回填注浆等应对措施，确保施工顺利进行。 9.监控量测质量保证措施
⑴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。各施工单位应由工程技术管理中心组成专门监测小组，具体负责各项监测工作。 图 分析、研究地质资料 制定监控量测计划 施 工 监控量测 开挖工作面状态评价 数据处理 安全否 否 是 已施工区段支护加强 施工方法变更支护加强 经济否 否 施工方法变更支护减弱 施工完成否 是 是 结束 否
6图6.监控量测流程图 ⑵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。 ⑶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。 ⑷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。 ⑸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。 ⑹做好监控量测仪器的保养、维护。

XXXXXXX隧道工程 XXXXXX隧道出口 隧道监控量测作业指导书 编 制: 审 核: 批 准： 2013年03月1日