解读铁路隧道围岩监控量测

解读铁路隧道围岩监控量测

一、围岩监控量测

围岩监控量测是实现上述目标的关键，目前铁道部所发行的与围岩监控量测有关的文件有：

《铁路隧道设计规范》

《铁路隧道监控量测技术规程》

《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》

《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》

因为这些规范均存在不完善的缺陷，所以实际应用中应综合使用。下面按照施工程序分别解读。

监测项目

监测项目分为必测项目和选测项目，满足施工需要的是必测项目，包括：

（1）洞内、外观察

洞内观察围岩吊块规模、频率，节理、裂隙发展变化以及喷射混凝土开裂情况，其中特别注意纵向裂缝和斜交裂缝，除了眼观之外，应配合仪器测量，裂缝只有发展状态的才是不安全的；

（2）拱顶下沉

拱顶下沉量由两部分组成：一是拱部支护整体下沉，而是拱部局部变形下沉，要区分两种数据，须结合拱脚的量测结果；

（3）净空变化

对净空变化的量测，传统只测水平位移，这主要受到接触式量测仪器的限制，不能全面、真实地反映实际围岩变化，全站仪测量具备测量水平以及竖向位移的条件，结合拱顶下称，可区分局部变形和整体下沉两种情况；

（4）地表沉降

地表下沉监测项目在浅埋地段以及由于隧道施工造成地下水位变化而可能引发的地面建筑物沉降地段开展，在山岭，若地面没有建筑物，则以洞内监测为主。

测量仪器

《铁路隧道监控量测技术规程》之4.2.2及《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》之10.2.1明确可采用接触式和非接触式量测，非接触式量测仪器为全站仪，由于目前隧道开挖均采取大断面，所以，接触式量测受到很大限制，故采用非接触式。

量测断面间距

《铁路隧道监控量测技术规程》之4.3.2规定必测项目监控量测断面间距

表4.3.2 规定必测项目监控量测断面间距

实践证明，对于Ⅳ～Ⅵ级围岩，其90%以上的变形发生在1B （B为隧道开挖宽度），对于单线隧道，开挖宽度约为7m，对于双线隧道开挖宽度约为14m，所以，按照5～10m的间距布置断面，就有可能在某1B 范围无测点，所以，实际实施应按照隧道进尺来确定，危险地段，每一循环必须布置测点；一般情况按照进尺的2～3倍布置测点。

操作要点

《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》之10.3.4对初测的规定：

（1）各测点应距开挖面2m的范围内尽快完成；

（2）开挖后12h内取得初读数；

（3）必须在下一循环开挖前完成。

监控量测频率

《铁路隧道监控量测技术规程》之4.4.1规定

必测项目的监控量测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度分别按表4.4.4-1和表4.4.4-2确定。由位移速度决定的监控量测频率和由距开挖面的距离决定的监控量测频率之中，原则上采用较高的频率值。出现异常情况或不良地质时，应增大监控量测频率。

表4.4.4-1 按距开挖面距离确定的监控量测频率

表4.4.4-2 按位移速度确定的监控量测频率

空间效应理论以及实践证明，隧道围岩应力释放绝大部分在3B 范围内完成，多次“关门”塌方证明，1B范围内，由于掌子面的支撑作用，即使支护质量很差，也可表现为稳定状态，最危险范围、也是“关门”塌方的部位为2～3B，所以，应将2～3B作为监控量测的重中之重；当位移速度≥5mm/d时，尚有三种情况：

①测量误差；

②马口开挖或爆破等原因造成的突变；

③围岩不稳定。

上述前两种情况，表现为位移加速度时+时-，这是安全的，实际操作要点是：当发现位移速度≥5mm/d时，应在1～2h测第二组数据，并同时观察围岩、支护外观，连续测3次以上，如果连续测3次后，表现为加速度≥0mm/d2,则应固定测站，按照1次/0.5～2h的频率连续监测。

《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关

技术规定的通知》铁建设【2010】120号之五、监控量测规定：

12、隧道监控量测应按现行《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）的规定建立等级管理、信息反馈和报告制度。

13、隧道监控量测应作为关键工序纳入现场施工组织。监控量测必须设置专职人员并经培训后上岗。对周边建筑物可能产生严重影响的城市铁路隧道，应实施第三方监测。

14、隧道拱顶下沉和净空变化的量测断面间距：Ⅳ级围岩不得大于10m、Ⅴ级围岩不得大于5m。

15、隧道浅埋、下穿建筑物地段，地表必须设置监测网点并实施监测。

16、当拱顶下沉、水平收敛速率达5mm/d或位移累计达100mm 时，应暂停掘进，并及时分析原因，采取处理措施。

17、当采用接触量测时，测点挂钩应做成闭合三角形，保证牢固不变形。

其中“16、当拱顶下沉、水平收敛速率达5mm/d”即是根据表4.4.4-2中所规定的最大位移速度5mm/d而定。这个规定容易造成一种理解：只要以5mm/d的标准控制位移速度，就不会出现＞5mm/d 速度的情况，实际上目前的量测手段作不到连续监测，就有可能在不知情的情况下位移速度已＞5mm/d；二是支护变形有突变的现象，这也有可能出现＞5mm/d情况；施工措施也不是一蹴而就的，即使从发现位移速度＜5mm/d时即开始处理，处理过程中位移速度也可能＞5mm/d。所以，以5mm/d作为位移速度的控制极限是欠妥的。

其中“17、当采用接触量测时，测点挂钩应做成闭合三角形，保证牢固不变形。”也不是该文件单独提出，而是引用《铁路隧道监控量测技术规程》之条文说明：

“5. 3. 3拱顶下沉量测同位移变化量测一样，都是隧道监控量测的必测项目，最能直接反映围岩和初期支护的工作状态。目前拱顶下沉量测大多数采用精密水准仪和铟钢挂尺等。拱顶下沉监控量测测点的埋设，一般在隧道拱顶轴线处设1个带钩的测桩(为了保证量测精度，常常在左右各增加一个测点，即埋设三个测点)，吊挂铟钢挂尺，用精密水准仪量测隧道拱顶绝对下沉量。可用φ6 mm钢筋弯成三角形钩，用砂浆固定在围岩或混凝土表层。测点的大小要适中。过小，测量时不易找到;过大，爆破易被破坏。支护结构施工时要注意保护测点，一旦发现测点被埋掉，要尽快重新设置，以保证数据不中断。拱顶下沉量测示意图如说明图5. 3. 3。”

监控量测控制基准

《铁路隧道监控量测技术规程》之4.5监控量测控制基准以及《铁路隧道设计规范》之附录F 隧道初期支护极限相对位移和稳定性判别方法均体现的是以围岩位移位移据作为稳定性判别的唯一依据。其中：

F.0.1隧道稳定性可根据隧道施工实测位移U、隧道极限位移U0进行判别。当U≤U0时，隧道稳定；当U＞U0时，隧道不稳定。

F.0.2单线隧道初期支护极限相对位移，可按表F.0.2确定。

双线F.0.3双线隧道初期支护极限相对位移，可按表F.0.3确定。