线下工程隧道沉降变形观测作业指导书

新建铁路××至××客货共线线下工程沉降观测作业指导书
（隧道）
（DK103+150-DK119+050）中铁××局集团××铁路项目经理部××分部
拟定：复核：审核
新建铁路××至××
客货共线线下工程作业指导书
（DK103+150-DK119+050）
承包单位：
监理单位：甘肃铁科建设工程咨询有限公司
目录
目录 ........................................................................................................... i ii 第一章总则 .. (1)
第二章组织管理 (2)
2.1人员及仪器配置 (2)
2.2 单位职责 (3)
第三章沉降变形测量 (4)
3.1 测量等级及精度要求 (4)
3.2 变形监测网技术要求 (5)
3.2.1 垂直位移监测网建网方式 (5)
3.2.2 垂直位移监测网主要技术要求 (5)
3.2.3 水平位移监测网建网方式 (5)
3.2.4 水平位移监测网主要技术要求 (6)
3.3 沉降变形测量点的布置要求 (6)
3.4 测量工作基本要求 (8)
3.5 测量工作具体要求 (9)
3.6 特殊环境下沉降观测 (12)
第四章隧道工程沉降变形观测技术要求 (13)
4.1观测断面和观测点的设置原则 (13)
4.2观测元件与埋设技术要求 (14)
4.3观测技术要求 (15)
第五章数据汇总 (16)
5.1监测资料整理、数据分析及反馈 (16)
5.2 监控量测管理 (17)
5.3 监控量测质量保证措施 (18)
5.4沉降观测资料 (19)
附表1 降变形观测外业情况记录表 (20)
附表2 电子水准测量记录手簿 (21)
附表3 光学水准测量记录手簿 (22)
附表5 ××铁路隧道沉降观测汇总表 (24)
附表6 拱顶下沉量测记录表 (25)
附表6.1 净空变化量测记录表 (26)
附表6.2 边墙变化量测记录表 (27)
附表7 围岩监控量测统计表 (28)
附表8 沉降分析表 (29)
附表9 拱顶沉降观测原始记录表 (30)
第一章总则
为规范××铁路隧道围岩监控量测工作，使监控量测的管理更科学合理，根据《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）、《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）、《国家三、四等水准测量规范》（GB/T12898-2009）《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》（铁建设函[2005]258号）、《新建时速200公里客货共线铁路工程施工质量暂行标准》（铁建设[2004] 8号）、《客货共线铁路路基工程施工技术指南》（TZ202-2008）编制本实施细则。

监控量测应作为关键工序列入现场施工组织，施工中应认真实施。

监控量测工作纳入施工单位、监理单位的企业信用评价考核。

线路沉降变形控制是确保××铁路建设质量的重要因素。

为了有效的控制全线沉降变形，为铺设无砟轨道及后期的运营打下坚实的基础。

隧道的沉降变形控制主要体现在隧道的拱顶沉降、拱角与边墙的围岩收敛。

现场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，为完善隧道工程设计与指导施工提供可靠的足够的数据。

关键词：变形控制、施工、预报险情，确保安全。

第二章组织管理
2.1人员及仪器配置
2.1.1××铁路LYS-2由中铁××局集团公司成建，××铁路LYS-2××分部具体负责曹家沟隧道进口、曹家沟隧道出口、马家坡隧道进口、马家坡隧道出口。

2.1.2 人员要求
1 ××铁路××分部分部项目部测量班：由李永刚队长担任组长及陈朝阳、叶华鹏、
李新安、史彦红组成；
2 曹家沟隧道进口沉降观测小组：由王兴顺担任队长及孟庆义组成;
3曹家沟隧道出口沉降观测小组：由杨金明担任队长及巫念平组成；
4 马家坡隧道进口沉降观测小组：由安仁红担任队长及林华组成；
5马家坡隧道出口沉降观测小组：由王雪斌担任队长及王星组成。

2.1.3 仪器配置
现项目部配有天宝DINI电子水准仪，莱卡TPS1201+全站仪各一台。

2.2 单位职责
2.2.1 ××铁路LYS-2××分部线下工程沉降变形观测工作，是一项系统工程，需要参建各方各负其责、密切配合，确保观测数据及评估结果的真实、可靠。

2.2.2 各方职责如下：
2施工单位
（1）施工单位是沉降变形观测的实施责任主体，必须严格按有关规范、设计文件及总指要求做好各项工程施工过程的沉降变形观测，对观测数据的真实性负责。

（2）负责沉降变形监测网的建立及其保护工作。

（3）负责各种监测设备、仪器、管线的购置与埋设，及其观测设施的保护工作。

（4）配置专业人员，按规定监测项目和频率进行全过程监测和记录，并按规定格式和内容提交观测数据，确保其真实性、可靠性和全面性。

（5）参与沉降变形观测及评估实施方案的制定工作。

（6）参与和配合建设单位或评估单位组织的沉降变形观测评估工作。

第三章沉降变形测量
3.0.1 ××铁路LYS-2标××分部线下工程沉降变形观测工作以桥梁、隧道等建（构）筑物的垂直位移观测为主，水平位移监测根据桥涵、隧道工点具体要求确定。

3.0.2 ××铁路LYS-2标××分部工程测量的高程系统应采用1985国家高程基准。

3.0.3 结构物的变形监测应建立独立的变形监测网，覆盖范围一般不宜小于4公里，基准点选择应优先考虑利用CPI、CPII和水准基点。

3.0.4 结构物的变形监测应充分利用CPI、CPII和水准基点作为水平和垂直位移监测的工作基点。

3.0.5 用全球卫星定位系统（GPS）测量时，应符合铁道部现行全球卫星定位系统铁路工程测量技术的有关规定。

3.1 测量等级及精度要求
3.1.1 本线沉降变形测量按三等规定执行，对于技术特别复杂工段，可根据需要按二等的规定执行。

表3.1.1 测量等级及精度要求
3.2 变形监测网技术要求
3.2.1 垂直位移监测网建网方式
线下工程垂直位移监测一般按沉降变形等级三等的要求（国家二等水准测量）施测，根据沉降变形测量精度要求高的特点，以及标志的作用和要求不同，垂直位移监测网用分级布网等精度观测逐级控制的方法布设。

对于技术特别复杂、垂直位移监测沉降变形测量等级要求二等及以上的重要桥隧工点，应独立建网，并按照国家一等水准测量的技术要求进行施测或进行特殊测量设计。

3.2.2 垂直位移监测网主要技术要求
垂直位移监测网主要技术要求按表3.2.2执行。

表3.2.2 垂直位移监测网技术要求
3.2.3 水平位移监测网建网方式
一般按独立建网考虑，根据沉降变形测量等级及精度要求进行施测，并与施工平面控制网进行联测，引入施工测量坐标系统，实现水平位移监测网坐标与施工平面控制网坐标的相互转换。

3.2.4 水平位移监测网主要技术要求
本线水平位移监测按三等规定执行，对于软土地基等设计有特别技术要求的复杂工点，可根据需要按二等的规定执行。

表3.2.4 水平位移监测网技术要求
3.3 沉降变形测量点的布置要求
3.3.1 沉降变形测量点分为基准点、工作基点和沉降变形观测点三类，其布设按下列要求：
1 基准点。

要求建立在沉降变形区以外的稳定地区，基准点使用全线的基岩点、深埋水准点、CPI、CPII和二等水准点，增设时按国家二等水准测量的相关要求执行。

基准点标石埋设规格应符合图4.3.1的规定。

注：1－盖；2－砖；3－素土；4－贫混凝土；5－冻土线
图3.3.1 基准点标石埋设图
2 工作基点。

要求这些点埋设在稳定区域，在观测期间稳定不变，测定沉降变形点时作为高程和坐标的传递点。

工作基点除使用普通水准点外，按照国家二等水准测量的技术要求进一步加密水准基点或设置工作基点至满足工点垂直位移监测需要。

加密后的水准基点（含工作基点）间距200m 左右时，可基本保证线下工程垂直位移监测需要。

3 沉降变形点。

直接埋设在要测定的沉降变形体上。

点位应设立在能反映沉降变形体沉降变形的特征部位，不但要求设置牢固，便于观测，还要求形式美观，结构合理，且不破坏沉降变形体的外观和使用。

沉降变形点按路基、桥涵、隧道等各专业布点要求进行。

3.3.2 每个独立的监测网应设置不少于3个稳固可靠的基准点。

基准点应选设在沉降变形影响范围以外便于长期保存的稳定位置。

为验证监测网基准点和工作基点的稳定性，需要定期进行复测，一般地区按每6个月进行1次，在区域沉降地区每3个月进行1次复测；在观测过程中发现工作基点
变化也应及时进行复测。

3.3.3 工作基点应选在比较稳定的位置。

在区域沉降地区内，应对工作基点的沉降量进行监测，如果在两次复测期间，发现工作基点变形超出两倍中误差应及时通知建设单位和评估单位，并提交观测资料。

经核实后应对工作基点和变形监测点的各期实测高程进行修正。

工作基点标高变化和复测时间情况必须及时准确填写“工作基点台帐”。

3.3.4 观测网复测后，测量数据处理应及时采用新的工作基点标高，直至下次复测为止。

3.3.5 观测网复测资料必须单独整理归档。

3.4 测量工作基本要求
3.4.1水准基点使用时应作稳定性检验，并以稳定或相对稳定的点作为沉降变形的参考点，并应有一定数量稳固可靠的点以资校核。

3.4.2每次观测前，对所使用的仪器和设备应进行检验校正，并保留检验记录。

3.4.3 每次沉降变形观测时应符合：
1严格按水准测量规范的要求施测。

首次（即零周期）观测应进行往返观测，并取观测结果的中数，经严密平差处理后的高程值，作为变形测量初始值。

2 参与观测的人员必须经过培训才能上岗，并固定观测人员。

3 为了将观测中的系统误差减到最小，达到提高精度的目的，各次观测应使用同一台仪器和设备，前后视观测最好用同一水准尺，必须按照固定的观测路线和观测方法进行，观测路线必须形成附合或闭合路线，使用
固定的工作基点对应沉降变形观测点进行观测。

实行“五固定”即“固定水准基点、工作基点、固定人、固定测量仪器、固定监测环境条件、固定测量路线和方法”，以提高观测数据的准确性。

4 观测时要避免阳光直射，且在基本相同的环境和观测条件下工作。

5 成像清晰、稳定时再读数。

6 随时观测，随时检核计算，观测时要一次完成，中途不中断。

3.4.4针对低矮桥墩、异型桥墩，空间小，尺子不能直立的情况，施工单位应在测量厂家定制短尺进行测量；也可采用倒尺的方法进行。

3.4.5测段观测完成后数据，必须及时整理观测数据。

3.4.6 当发现沉降监测数据出现异常时（如沉降突变、桥墩上升、桥墩左右侧差异沉降量过大、线路纵向相邻测点沉降差异较大等）必须首先自查，应重测并分析工作基点的稳定性，必要时联测基准点进行检测，并提交自查分析报告。

为确保评估工作的顺利进行，测量单位在保证外业测量数据精度合格的前提下，应在当天进行内业整理，及时针对异常数据进行分析，并及时采取相应处理措施，填写在观测数据处理文件的说明文档中。

3.4.7在观测过程中，应做好一些重点信息的记录，如对架梁、运梁车通过施工荷载的记录，天气情况，地下水影响情况的记录，利于对结构变形特性的分析和异常数据的分析。

3.5 测量工作具体要求
3.5.1水准网的观测按照国家二等水准施测，对线下工程变形点的观测应采用闭合或附合水准路线，水准路线经过的工作基点或基准点数量不得少于两个。

3.5.2水准仪使用DS05级仪器，仪器及配套水准尺均应在有效合格检定期内。

水准仪与水准尺在使用前及使用过程中，经常规检校合格，水准仪视准轴与水准管轴的夹角均不超过15″。

仪器各种设置正确，其中有限差要求的项目按规范要求在仪器中进行设置，并在数据采集时自动控制，不满足要求的在现场进行提示并进行重测。

3.5.3外业测量一条路线的往返测使用同一类型仪器和转点尺垫，沿同一路线进行。

观测成果的重测和取舍按《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897-2006）二等水准有关要求执行。

观测时，视线长度≤50m，前后视距差≤1.5 m，前后视距累积差≤6.0 m，视线高度≥0.5m；对个别观测标设置高度比较高，造成仪器视线高度超过0.5m的限差规定情况，视线高度限差可调整为不大于0.3m。

测站限差：两次读数差≤0.4mm，两次所测高差之差≤0.6 mm，检测间歇点高差之差≤1.0 mm，观测读数和记录的数字取位：使用数字水准仪读记至0.01mm。

3.5.4 观测时，一般按后-前-前-后的顺序进行，对于有变换奇偶站功能的电子水准仪，按以下顺序进行：
（1）往测：奇数站为后—前—前—后
偶数站为前—后—后—前
（2）返测：奇数站为前—后—后—前
偶数站为后—前—前—后
3.5.5 每一测段均为偶数测站。

晴天观测时给仪器打伞，避免阳光直射；扶尺时借助尺撑，使标尺上的气泡居中，标尺垂直。

3.5.6 观测前30min，将仪器置于露天阴影处，使仪器与外界气温趋于一致；
对于电子水准仪，进行不少于20次单次测量，达到仪器预热的目的。

测量中避免望远镜直接对着太阳；避免视线被遮挡，遮挡不超过标尺在望远镜中截长的20%。

观测时用测伞遮蔽阳光，对于电子水准仪，施测时均装遮光罩。

3.5.7 自动安平水准仪的圆水准器，严格置平。

在连续各测站上安置水准仪时，使其中两脚螺旋与水准路线方向平行，第三脚螺旋轮换置于路线方向的左侧与右侧。

除路线拐弯处外，每一测站上仪器与前后视标尺的三个位置，一般为接近一条直线。

3.5.8 观测过程中为保证水准尺的稳定性，选用2.5kg以上的尺垫，水准观测路线必须路面硬实，观测过程中尺垫踩实以避免尺垫下沉。

同时观测过程中避免仪器安置在容易震动的地方，如果临时有震动，确认震动源造成的震动消失后，再激发测量键。

水准尺均借助尺撑整平扶直，确保水准尺垂直。

3.5.9 当相邻观测周期的沉降量超过限差或出现反弹时，应重测并分析工作基点的稳定性，必要时联测基准点进行检测。

3.5.10 数据处理时，闭合差、中误差等均满足要求后进行平差计算，水准路线要进行严密平差，选用经鉴定合格的软件进行。

3.5.11成果数据按统一格式录入线下工程沉降变形观测和评估数据库。

3.5.12 元件保护要求：
1项目部应成立专门小组，进行元器件的埋设、测量和保护工作，小组人员分工明确，责任到人。

2 元件埋设时应根据现场情况进行编号，有导线的元件应将导线引出
至路基坡脚观测箱内。

3 凡沉降板附近一米范围内土方应采用人工摊平及小型机具碾压，不得采用大型机械推土及碾压，并配备专人负责指导，以确保元器件不受损坏。

4各施工队应制定稳妥的保护措施并认真执行，确保元器件不因人为、自然等因素而破坏，元器件埋设后，制作相应的标识旗或保护架插在上方。

路堤填筑过程中，派专人负责监督观测断面的填筑。

3.6 特殊环境下沉降观测
3.6.1鉴于大面积区域沉降观测、分析的复杂性，应研究制定特别的观测方案及处理方法。

3.6.2大面积水域情况下的沉降测量，应根据具体地形地质情况、施工组织情况等由施工单位制订观测实施方案，报建设单位和评估单位审查，并调整制定相应的观测方法及技术要求，待监理单位和评估单位审批后方可执行。

第四章隧道工程沉降变形观测技术要求
4.1观测断面和观测点的设置原则
4.1.1 隧道工程沉降观测是指隧道内线路基础的沉降观测，即隧道的仰拱部分。

其它如洞顶地表沉降、拱顶下沉、断面收敛沉降变形等不列入本沉降观测的内容。

4.1.2 隧道的进出口进行地基处理的地段，从洞口起每25m布设一个断面。

4.1.3 隧道内一般地段沉降观测断面的布设根据地质围岩级别确定，一般情况下Ⅲ级围岩每400m、Ⅳ级围岩每300m、Ⅴ级围岩每200m布设一个观测断面；
4.1.4 明暗交界处、围岩级别、衬砌类型变化段及沉降变形缝位置应至少布设两个断面；
4.1.5 地应力较大、断层或隧底溶蚀破碎带、膨胀土等不良和复杂地质区段，特殊基础类型的隧道段落、隧底由于承载力不足进行过换填换填、注浆或其它措施处理的复合地基段落适当加密布设。

4.1.6 隧道洞口至分界里程范围内应至少布设一个观测断面。

4.1.7 施工降水范围应至少布设一个观测断面。

4.1.8 路隧分界点处，路、隧两侧分别设置至少一个观测断面。

5.1.9 长度大于20m的明洞，每20m设置一个观测断面。

4.1.10 隧道工程完成后，每个观测断面在相应于两侧边墙处设一对沉降观测点，原则上设于高于水沟盖板0.3m处。

图4.1.1隧道观测标埋设示意图
4.1.11 隧道水准路线观测按二等水准测量精度要求形成附合水准路线，沉降观测点位布设于观测断面隧道内壁两侧，水准路线观测示意图如图4.1.11所示：
图4.1.11隧道沉降观测水准路线图
4.2观测元件与埋设技术要求
4.2.1观测点埋设参考图
5.1.1设置。

4.2.2 无砟轨道铺设时隧道测点的转移技术要求。

隧道的观测标设在两侧边墙处。

在仰拱施工完成至底板施工期间，因观测标位置较高，难以实施观测，需要将观测标转移至下部仰拱便于观测处，待仰拱充填混凝土后，应及时将观测标转移至原测点位置，转移的观测标必须设置在原断面里程上，采用相同编号，不另行编号，并继续观测至铺设无砟轨道。

4.3观测技术要求
4.3.1 隧道沉降观测从仰拱施工结束后立即进行，观测时间不得少于3个月。

当观测数据不足或工后沉降评估不能满足设计要求时，应适当延长观测期。

4.3.2 隧道沉降观测水准的测量精度为±1mm，读数取位至0.01mm。

4.3.3 隧道沉降变形观测据下表中要求的时间间隔进行。

每阶段的沉降观测在开始时可一般每周观测一次，以后可根据两次观测的沉降量调整沉降观测的频度，但两次的观测沉降量不宜大于1mm。

表4.3.3隧道沉降观测频次表
4.3.4 隧道洞内沉降观测路线，贯通前洞口基准点布置不少于两个，当洞内布设基准点有困难时，可直接利用两个洞口基准点形成附合水准观测路线。

工作基点联测间距可以大于200米，但必须保证观测点高程中误差和相邻观测点的高差中误差达到《细则》规定要求。

第五章数据汇总
5.1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：
7.1.1 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7.1.1。

t d
u mm
t d
u mm
图5.1 位移u-时间t 的关系曲线
5.1.2 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。

5.1.3 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。

5.1.4 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。

5.2 监控量测管理
围岩稳定性的综合判别，应根据量测结果按以下方法进行。

按变形管理等级指导施工，见下表。

变形管理等级
5.2.1 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。

5.2.2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/d2t＜0），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/d2t＞0），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，必须结合具体工程情况采用上述几种判别准则进行综合评判。

5.3 监控量测质量保证措施
5.3.1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。

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。

5.3.2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。

5.3.3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。

5.3.4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本标段的监测分析总报告纳入竣工资料中。

5.3.5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。

5.3.6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。

5.4沉降观测资料
(1) 降变形观测外业情况记录表附表1
(2) 电子水准测量记录手簿附表2
(3) 光学水准测量记录手簿附表3
(4) ××铁路工点沉降观测断面、点布置表附表4
(5) ××铁路隧道沉降观测汇总表附表5
(6) 拱顶下沉量测记录表附表7
(7) 围岩监控量测统计表附表8
(8) 沉降分析表附表9
(9) 拱顶沉降观测原始记录表附表10
附表1 降变形观测外业情况记录表
外业情况记录
测量等级：国家二等观测线路方法：往/返、环线测线：自到
天气：风向：风力：
观测日期：年月日
仪器型号：仪器状态：
观测者：前尺：后尺：
线路所采用基准点：
线路观测点名：
旁站监理：
外业观测详细信息说明：
如：1、观测标丢失、破坏与工作基点变化标高变化情况说明；
2、是否有新埋设基准点、工作基点信息说明；
3、施工进度及干扰情况等；
4、其它特殊情况说明。