隧道围岩监控量测监理实施细则

目录
一、隧道监控量测的目的 (1)
二、编制依据 (1)
三、适用范围 (1)
四、量测项目及要求 (1)
五、量测方案 (3)
六、量测仪器 (7)
七、数据处理 (7)
八、确保监测质量的措施 (11)
隧道围岩监控量测监理实施细则
一、隧道监控量测的目的
监控量测是隧道施工管理的重要组成部分，它不仅能指导施工，预报险情，确保施工安全；而且通过现场监测获得围岩动态的信息（数据），为修正和确定初期支护参数，混凝土衬砌支护时间提供信息依据，确保结构的耐久性，为信息化设计与指导施工提供可靠的数据。

二、编制依据
1、已批复的《监理计划》；
2、《铁路隧道监控量测技术规范》（TB10201-2007）；
3、铁建设【2010】120号文件相关要求。

三、适用范围
适用于中铁三局集团敦格铁路甘肃段DGGSJL-2标两座隧道施工的监控量测：
1、阔克萨隧道：DK191+167～DK191+473，全长306米；
2、长草沟隧道：DK191+925～DK194+673，全长2748米。

四、量测项目及要求
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。

选测项目应根据工程规模、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。

（一）根据设计要求，本标段各隧道需做以下监测项目:
1、洞内外观察，水平相对净空变化值的量测，拱顶下沉量测及地表沉降为必须进行的量测项目；
2、浅埋暗挖段应进行地表沉降监测。

3、二次衬砌后净空变化。

4、洞口段与路基过渡段不均匀沉降观测。

5、根据施工需要，必要时增设地表下沉量测及围岩内部变形等量测项目。

6、其它选测：隧底隆起，围岩位移等。

（二）量测要求：
量测项目及方法如下表所示：
注：一般围岩段只对1、2、5各项进行监测，特殊地段视围岩实际情况增设其它监测项目。

量测断面间距：Ⅴ级围岩不得大于5m，Ⅳ级围岩不得大于10m，Ⅲ级围岩地段30~50m。

施工中根据实际情况进行调整，（监控量测详细见敦格施隧101）。

现场量测要求：
1、喷锚支护施作2h后即埋设测点，进行第一次量测数据采集。

测试前检查仪表设备是否完好，如发现故障及时修理或更换。

2、确认测点是否松动或人为损坏，只有测点状态良好时方可进行测试工作。

3、测试中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；三次读数相差不大时，取算术平均值作为观测值，若读数相差过大则检查仪器表安装是否正确、测点是否松动，当确认无误后再按前述监控量测要求进行复测。

4、每次测试都要认真作好原始数据记录，并记录掘进里程、支护施工情况以及环境温度等，保持原始记录的准确性。

5、量测数据在现场进行粗略计算，若发现变位较大时，及时通知现场施工负责人，以便采取相应的处理措施。

6、测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作。

7、及时进行资料整理。

五、量测方案
1、地表沉降：
隧道洞口及浅埋地段需进行地表沉降观测，在选定的量测断面区域，首先应设一个通视条件较好、测量方便、牢固的基准点。

地面测点布置在隧道轴线及其两侧,每个断面共7～11个测点，测点间距2-5m，隧道中间附近应适当加密，隧道中线两侧量测范围不应小于H0+B（见图1）。

测点用全站仪定位到隧道中心位置，应埋设水泥桩，用精密水准仪配铟瓦水准尺进行观测。

隧道开挖距测点前30m处开始测量，隧道开挖超过
测点50m、并待沉降稳定以后停止测量。

作为必测项目，可根据需要加密沉降观测点。

地表沉降观测应该注意以下事项：(1)基准点不要选择隧道经过的山体上，要保证基准点的稳固。

(2)基准的高度要选择好，可以使用水准仪一镜可以测量全部的沉降观测点，不要频繁的转站。

(3)测量顺序
图1：地表沉降观测点布设示意图
应先读后视读数，然后依次观测各沉降点，每个点读一次数，再读后视读数（必要时应动一下水平仪的位置），如此往复3次，成果取平均值。

应该将高程数据引测到基准点上，可以对隧道埋深情况进行了解。

2、拱顶下沉：
拱顶下沉点与净空变化点应布置在同一断面上，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。

数据采集使用水准仪与钢挂尺或全站仪来完成。

使用水准仪与钢挂尺来进行测量时，点应布设成挂钩形式，以方便悬挂钢尺（见下图）。

拱顶下沉测量布设示意图
3、周边收敛：
在预埋设点的断面位置，隧道开挖爆破以后,沿隧道周边的拱顶、拱腰和边墙部位分别埋设测桩。

测桩埋设深度30cm，钻孔直径φ42，用快凝水泥或锚固剂固定，如果采用螺丝状测桩头则需设保护罩，采用挂钩式测桩则需避免隧道施工人员悬挂风管、电线或杂物等造成破坏或移动。

采用收敛仪量测周边收敛，初始读数应在开挖后12h内读取，最迟不得超过24h，而且在下一循环开挖前，必须完成初期变形值的读取。

（埋设方式见下图）
收敛点的埋设形式示意图一
收敛点埋设示意图二
收敛仪结构示意图三
4、量测频率：
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，分别按下表确定。

当按表中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。

量测频率（按位移速度）
量测频率（按距开挖面距离）
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，应适当延长量测时间。

六、量测仪器
1、收敛观测：JSS30A型数显收剑计，精度0.01mm；
2、沉降观测：精密水准仪，精度0.1mm；铟钢尺。

七、数据处理
每次测得的数据应立即进行整理，并把整理结果绘在图上画出曲线。

这一环节的工作应在数据采集后立即进行，如果发现沉降变形量过大，首先要复核量测数据是否有误，发现问题或异常情况应分析原因，并进行汇报。

不能把几天的工作堆在一起集中处理，这是监控量测基本的要求。

根据量测数据绘制位移u与时间t的关系曲线，可以较直观的看出围岩位移变化的情况，并初步判定围岩是否趋于稳定或出现异常情况。

建议在Excel表格中及时输入量测结果，并利用其图表功能自动生成曲
线图，能保证量测数据与曲线图同步，更能及时直观的得到围岩变化情况。

1、回归分析：
由于量测的偶然误差所造成的离散性，因此对量测数据采用统计学原理进行分析，并以相应的数学公式进行描述，采用回归分析对量测数据进行处理和计算，得到u 、t 两个变量之间的函数关系，用这个函数曲线能代表测试点数据的散点分布，并能推算出因变量的变化速率和极限值，主要采用以下指数、对数和双曲线三种曲线函数进行线性回归分析，三种曲线函数的原形公式与换算公式如下： 指数函数：)/(T B e A u -⋅= 求导：2)/('--⋅⋅=t e AB u t B
将其转化为直线函数：t
B A u 1)(ln ln -+= 极限公式： A t f t =∞
→)(lim
对数函数：)1lg(/t B A u ++= 求导：()[]
2
'1lg 10ln )1(1
t t B u +⨯+⋅-=
将其转化为直线函数：])
1lg(1
[t B A u +⋅+= 极限公式： A t f t =∞→)(lim 双曲函数：t
B A t
u ⋅+=
求导：()
2
'Bt A A
u +=
将其转化为直线函数：t
A B u
11⋅+= 极限公式： B
t f t 1)(lim =∞
→
其中：A 、B — 回归常数 ；u — 位移值（mm ）； t — 初读数后的时间（天）
线性回归分析需要分别将三种函数独立进行回归计算，将其转化为直线函数bx a y +=的形式求出a 、b ，并通过a 、b 换算出曲线函数常数A 、B 值，以指数函数为例，视u ln 为Y ，t 1为X ，按直线方程进行回归计算，得到直线方程常数a 、b ，并计算其相关系数r ，指数函数常数a e A =、
b B -=，由此可得到指数函数方程。

对三种曲线函数进行回归分析后，
根据三种曲线方程的相关系数r ，取r 最趋近于1的曲线方程代表所分析测点数据的变化情况，一般情况下所选择曲线函数的相关系数r 的绝对值应大于0.9。

其a 、b 、r 的计算公式如下：
n x b y a ∑∑⋅-=
()
2
2
∑∑∑∑∑-⋅-⋅=x x n y x xy n b }
)(}{)({2
222∑∑∑∑∑∑∑-⋅-⋅-⋅=
y y n x x n y
x xy n r
线性回归分析数据处理量大，计算复杂，一般采用工程计算器进行回归计算，常用的工程计算器（如：CASIO4500、4800、4850、5800）都具有回归分析的功能，也可以使用Excel 表格的内置函数方便的进行回归分析计算。

根据回归分析结果选定代表测点的曲线方程,并可根据求导公式计算某一天的位移速率,也可根据极限公式计算其总位移量,通过代表测点的曲线函数方程可消除偶然误差并推断出围岩的稳定情况，或估计二次衬砌施作的时机。

2、围岩量测数据分析：
隧道开挖后洞内的变形一般分为三个阶段，初期急剧变形阶段、中期缓慢变形阶段、末期趋于稳定阶段。

这是围岩调整自稳的一个正常的过程。

Ⅳ、Ⅴ级围岩初期急剧变形阶段变形量、变形速率较大，达到稳定的时间很长；Ⅱ、Ⅲ级围岩初期迅速变形完成，最终达到稳定的时间很短。

在分析量测数据时，首先关注变形量、变形速率是否过大，可以参照设计及规范的位移管理等级来进行判断。

位移控制基准
位移管理等级应对措施
注：U—实测位移值；U0—最大允许位移值。

其次要重点关注曲线的异常变化，出现反拐点，无论是变形速率突然增大，还是突然不收敛，都属于反常情况，一定要查明原因，看是否在可控范围内。

一般情况会出现如下两种时间—位移特征曲线，位移特征曲线见下图。

反常曲线图表示位移变化异常，出现反弯点，喷锚支护出现严重变形。

正常曲线图表示绝对位移值逐渐减小，位移、周边收敛、拱顶下沉量达到预测终极值的80-90%，收敛速度＜0.5mm/d，拱顶下沉速率＜0.5-0.3mm/d时，可以认为围岩基本稳定，可施作二次砼衬砌。

每天相对的净空变化＞15mm时，对支护加强观测；当初期支护收敛量达到100mm，或钢筋应力接近其计算抗拉强度时，或位移变化仍超过1mm/d时，对该段支护采取加强措施，确保隧道不坍方；严重时施工人员须迅速撤离施工现场，保证人身安全。

分析出现每个区段变化的影响因素，将影响因素分为可控因素和不可控因素，以用于指导施工，消除可控因素影响，减小不可控因素的影响。

如调整施工方法，减小对围岩的扰动，或加强支护参数，保证施工安全。

如下台阶开挖属不可控因素，但可根据控制边墙一次开挖的长度减少围岩的变形，使围岩变形在可控范围内。

仰拱开挖对围岩的影响也可通过施工质量及工序的控制改善，根据实践证明，初期支护拱架的锁脚锚杆可有效减小开挖对围岩变形的影响，因此在拱架施工时，应严格控制锁脚锚杆的施工质量，此外，如初期支护不及时，一次开挖进尺过长，施工方案不合理等对围岩的影响都属于可控因素，可通过调整、改进消除其影响。

此外，还可绘制位移与掌子面距离关系曲线图进行综合评估，可以反映出开挖进尺对围岩位移变化的影响，对围岩位移变化分析有一定的参考价值。

隧道的监控量测原本就属于动态的过程，因此要充分应用动态控制的原理进行隧道监控量测管理，不断总结和改进，使监控量测更好的指导施工，保证隧道安全。

八、确保监测质量的措施
1、为确保施工监测质量，真正做到信息化指导施工，确保施工安全，必须严格按照以下措施进行操作。

2、成立监测管理小组，实行监测质量专人责任制，由有经验的专业监测人员组成，制定实施性计划使监测按计划有步骤地进行;
3、工程开工前，充分调查施工现场的地质状况，汇编成资料，上报监理部门审批。

施工中，当发现被测对象接近或超过警戒监测值时，应立即报告监理，并提出应急补救措施；
4、观测前，对所有仪器设备必须按有关规定进行检验和校核，确保仪器的稳定可靠和观测的精度；
5、观测中，采用增加测回数的办法，保证初始值的准确性；
6、制定各点位的保护措施。

定期对使用的基准点或工作基点进行稳定性检测，有怀疑时立即进行复核，如有问题应及时处理，监测时采用相同的观测路径及方法；
7、建立监测复核制度，确保监测数据的真实可靠；
8、每个工程项目的监测资料必须保持有完整、清晰的监测记录、图表、曲线及监测文字报告；
9、建立监测成果反馈制度，对大量的监测信息使用计算机绘图和分析，及时将监测信息及监测成果反馈给监理、设计和施工现场，以指导施工。