第八章 隧道监测方案设计

8 隧道监测方案设计

8.1 隧道监控量测的目的

大青山一号隧道采用新奥法施工，该施工方法的特点之一是注重现场监控量测，既要允许围岩产生一定的变形，又要防止围岩产生过大的变形，并利用检测结果及时补充设计和指导施工。

隧道检测的目的如下：

（1）掌握围岩动态，了解支护结构在不同情形下的受力状态，并对围岩的稳定性作出评价；

（2）验证支护结构型式、支护参数的合理性，评价支护结构、施工方法的合理性和安全性；

（3）优化施工组织设计，指导现场施工，确保隧道施工的安全和工程项目的经济、社会、环境效益；

（4）为节省工程投资，提高隧道的设计和施工水平提供科学依据和技术保证。

8.2 隧道监控量测的内容

为及时提供施工所需的围岩稳定程度和支护结构的受力状态，保证施工安全和提高施工效率，根据公路隧道设计规范，将施工监控量测分为必测项目和选测项目。

（1）必测项目：必测项目包括围岩地质和支护状况观察、拱顶下沉量测、周边收敛位移量测和地表沉降观测等。这类量测是为了确保在施工过程中围岩稳定和施工安全。量测密度大，工作量大，量测信息直观可靠，贯穿在整个施工过程中。

（2）选测项目：选测项目包括围岩内部位移量测、锚杆轴力量测、围岩与喷射混凝土间接触压力量测、喷射混凝土与二次衬砌间接触压力量测、

喷射混凝土内应力量测、二次衬砌内应力量测、钢支撑内力量测、衬砌裂缝及表面应力量测。这类量测是对必测项目的扩展和补充，对特殊地段或有代表性的地段进行量测，以便更深入的掌握围岩稳定状态与支护效果。选择项目安装埋设比较麻烦，量测项目较多、时间长、费用较大、但工程竣工后还可以进行长期观测。

8.3 隧道监控量测方法

8.3.1 围岩地质和支护状况观察

所谓隧道工程地质和支护状况观察，就是通过观察实际揭露的隧道掌子面地质情况，掌握隧道的实际围岩状态，分析隧道掌子面的稳定状态，预测前方隧道围岩情况，并提出必要的预警；通过观察隧道洞内初期支护的状态，及时发现各种异常现象并进行观察，评价初期支护的稳定性。

（1）观察方法

隧道掌子面的地质情况采用目测、地质罗盘和锤击检查进行观测，及时绘制掌子面地质素描，记录围岩的岩性、产状等详细特征，断层。破碎带等不良地质特征，地下水的水量。压力等特征，填写掌子面地质观察记录。

隧道初期支护状况采用目测观察为主，对初期支护中的喷射混凝土、钢支撑，锚杆出现的外鼓、裂缝、扭曲等异常现象，进行跟踪观测并做好原始记录。观测中，如果发现异常现象，要详细记录发现的时间、距开挖工作面的距离以及附近测点的各项量测数据。

（2）观察频率

隧道工程地质和支护状况观察应在隧道开挖及初期支护后进行，每次开挖后需进行掌子面地质情况观察，每个监测断面应绘制隧道开挖工作面及素描剖面图。

8.3.2 周边收敛位移量测

隧道周边或结构物内部净空尺寸的变化，通常称为收敛位移。隧道周边收敛位移量测其实是一种相对位移量测。

（1）测点和测线布置

隧道收敛位移的量测测点原则上应布置在同一断面上，两个测点之间的连线为量测基线，即测线。在本设计中，测线选择2条。

在公路隧道中，一般沿着隧道周边的拱顶、拱腰和边墙部位分别埋设测桩作为测点，测桩为带挂钩的预埋件，埋设方法为：埋设前先用小型钻机在待测部位成孔，然后将测桩放入，用快凝水泥或早强锚固剂固定，测桩头需设保护罩。测点和测线布置示意图如图8.1所示

图8.1隧道周边收敛位移测点及测线布置示意图

（2）量测断面间距

隧道收敛位移的量测断面间距根据表8.1确定：

表8.1隧道收敛位移量测断面间距取值范围

（3）量测频率

隧道收敛位移的量测频率取值根据表8.2确定:

表8.2隧道收敛位移量测频率取值范围

注：B为隧道跨度，d为天，w为周，m为月。

8.3.3 拱顶下沉量测

（1）测点布置、量测断面间距、量测频率

隧道拱顶下沉测点和收敛位移测点布置在同一断面上，以方便进行数据分析。拱顶下沉测点埋设在拱部围岩和支护结构表面上，每个断面上布置3个测点，测点和测线布置示意图如图8.1所示。其量测断面间距、量测频率的取值范围与收敛位移量测相同，分别见表8.1和表8.2。

8.3.4 地表沉降观测

在隧道洞口浅埋地段，应进行地表沉降观测。

（1）断面和测点布置

地表沉降观测的断面及测点按表8.3进行布置。

表8.3地表沉降测点布置

每个断面布置7-15个点，测点按隧道中线两侧在3倍隧道跨度范围布置。

（2）观测频率

地表沉降观测的量测频率根据表8.4进行取值

表8.3地表沉降观测频率取值范围

8.3.5 围岩内部位移量测

围岩内部位移量测，就是观测围岩表面、内部各测点间的相对位移值，它能较好地反映出围岩受力的稳定状态，岩体扰动与松动范围。

（1）断面和测点布置

在每一级围岩段选择埋深最大的截面作为量测断面。对于公路隧道，一般可沿隧道围岩周边分别在拱顶、拱腰和边墙共打5个测孔。位移量测布置示意图如图8.2所示：

图8.2 围岩内部位移量测布置示意图

（2）量测频率

隧道围岩内部位移的量测频率根据表8.5进行取值。

表8.5 隧道围岩内部位移量测频率取值范围

8.3.6 锚杆轴力量测

为监测锚杆的受力大小，充分了解锚杆的工作状态，对锚杆轴力进行量

测。掌握了锚杆轴力及其应力分布状态，再配合围岩内部位移的量测结果，就可以优化锚杆长度及根数，同时还可以掌握围岩内应力重分布过程。

（1）断面和测点布置

在每一级围岩段选择埋深最大的截面作为量测断面，每一监测断面选取5根量测锚杆，分别布置在拱顶中央，拱腰及边墙处，每一量测锚杆设置4个测点。锚杆轴力量测布置示意图如图8.3所示：

图8.3 锚杆轴力量测量测布置示意图

（2）量测频率

锚杆轴力的量测频率根据表8.6进行取值。

表8.6 锚杆轴力量测频率取值范围

8.3.7 围岩与支护间接触压力量测

在围岩与初期支护（喷射混凝土）之间埋设压力计，用以量测围岩与初期支护间的接触压力，即围岩压力。在初期支护与二次衬砌之间埋设压