第九章地下隧洞工程信息化施工监测

报告管理人员
口头报告，召开会议， 写出书面报告和建议
一级警戒 位移大于15毫米，并且各处测点的位移均 主管工程师立即到现
在加速
场调查，召开现场会
议，研究应急措施
表8－9 日本新宇佐美隧道容许变形量
二、 监测手段和仪表的确定
在隧道监测项目中，可以选择的仪器和方法的余 地较少； 各种隧道监测项目所能选择的仪器和方 法已如§3-2和§4-2所述。
不同用途的位移计的精度等级和量程范围可参见 表4－5。
说明： 仪器的量程和绝对精度要与被测物理量的 变化范围相匹配； 如：软岩隧道的围岩变形较大， 可选用精度稍低的变形监测仪器； 浅埋隧道或有 条件时，可从地表钻孔预埋； 长期监测点因后期 变化较小，要求精度较高
说明： 代表性：不同围岩类别、衬砌型式至少设一个断面； 特殊性：断层、破碎带、洞口等隧道特殊部位应设监测
断面； 各种位移监测项目应尽量布置在同一监测断面上； 各种力的监测项目应尽量布置在同一监测断面上； 施工初期阶段，监测断面间距取小值，随后适当增大． 测点埋设不超过掌子面2米，并不超过开挖后24小时。
2.82.0
712
57
0.20.8
0.61.6
1.03.0
1217
710
1015
注：①洞周相对收敛量系指实测收敛量与两测点间距离之比； ②脆性岩体中的隧道取表中较小值，塑性岩体则取较大值； ③本表所列数据，可在施工中通过实测和资料积累作适当调整； ④拱顶下沉允许值一般按表4－6的0.51.0倍采用 ⑤跨度超过11m时可取用最大值。
第九章 地下隧洞工程 信息化施工监测
9－1 岩石隧道工程信息化施工 新奥法施工的要素：
光面爆破：保护围岩自承能力； 锚喷支护：提高围岩自承能力；
监控量测：发挥围岩自承能力（图4－1）。
图4－1监控量测，发挥围岩自承能力
监测的目的：
确保隧道的安全施工；
信息反馈，指导施工（适时支护，发挥围 岩自承能力）；
隧道内地质条件的变化情况； 节理、裂隙的发育和扩展情况； 渗漏水情况； 隧道暴露面无松动岩石； 锚杆有无松动、喷层有无开裂； 中墙衬砌上有无裂隙出现。
二、拱顶沉降
仪器：水准仪监测 方法：在拱顶用短锚杆设置挂钩，用铟钢丝
悬挂标尺（或收敛计）；可借助于渔杆将 标尺（或收敛计）挂到挂钩上。
三、洞周收敛监测
洞周收敛是隧道周边或结构物内部净空尺 寸的变化。 穿孔钢卷尺式收敛计（图4－7a、图4－ 8a）；
四、围岩内位移 1、单点位移计（图4－2）
说明：
单点位移计结构简单，制作容易，测试精 度高；
受外界因素影响小，容易保护；
若钻孔足够深时孔底可视为不动点，测得 的是位移绝对值；
单点位移计通常与多点位移计配合使用。
9－3 岩石隧道监测方案设计
监测方案制定步骤： (1)收集和阅读有关资料 a.综合地形图 b.工程地质勘察报告 c.隧道工程的设计图纸 d.隧道工程施工组织设计 e.地表建（构）筑物基础和结构的设计图纸； (2)现场踏勘 (3)拟定监测方案初稿，提交协调会议讨论，形成会议纪 要 (4) 根据会议纪对监测方案初稿进行修改，形成正式监测 方案。
信息反馈，指导设计（修改支护参数和计 算参数）；
验证和研究设计新方法、施工新工艺采集 数据；
环境保护（相互影响）。
9－2 岩石隧道监测的内容和方法
监测的对象：围岩；
衬砌（初衬和二衬）； 锚杆； 钢拱架及其它支撑
监测的部位：地表；
围岩内； 洞壁； 衬砌内； 衬砌内壁等。
监测的类型：位移；
压力（应力）； 其它物理量（围岩松动圈和声发射）。
监测类型 位移
压力 其它 物理量
监测项目
地表沉降 地表水平位移 拱顶沉降 拱脚基础沉降 围岩内位移（径向） 围岩内位移（水平） 洞周收敛
围岩内压力 衬砌混凝土内压力 衬砌钢筋应力 围岩与衬砌接触压力 锚杆轴力 钢拱架压力 地下水渗透压力
围岩松动圈 前方岩体性态 爆破震动 声发射
能尽量靠近工作面安设； 确定监测内容时可参考的规范： 公路隧道施工技术规范（TJT042-94）（表4－2） 日本《新奥法设计技术指南(草案)》（表4－3）； 地表沉降监测的重要性可参见表4－4
项目
围岩 条件
表8－3 围岩条件而定的各测项目的重要性
A类监测
B类监测
洞内 洞周 拱顶 地表 围岩内 锚杆 衬砌 锚杆拉 观察 收敛 下沉 下沉 位移 轴力 应力 拔试验
重调范 围
20mm
2550mm
5080mm
150mm
300mm
250mm 1000mm
三、监测部位的确定和测点的布置 1、监测断面位置的确定 公路隧道施工技术规范（TJT042-94）（表4－2） 洞周收敛和拱顶下沉降监测断面的间距：
Ⅱ类：5～20米；Ⅲ 类：20～40米； Ⅳ 类：40 米以上。 ➢地表沉降监测断面的间距： 埋深大于两倍洞径：20～50米； 埋深在一倍洞径与两倍洞径之间：10～20米； 埋深小于洞径：5～10米。 ➢表4－2中B类监测项目的监测断面的间距：200～ 500米。
五、锚杆拉力监测 1、仪器和原理：
a.锚杆拉力计、频率仪或电阻应变仪，直接测得锚杆 拉力；
b.钢筋应力计、频率仪பைடு நூலகம்电阻应变仪； c.钢筋应变计、频率仪或电阻应变仪； d.应变片、电阻应变仪。 2、埋设 a.锚杆拉力计安装在承压板与锚头之间，如图3-15； b.钢筋应力计：割断钢筋，与钢筋串联焊接； c.钢筋应变计：焊在钢筋或钢管上（与锚杆并联连 接）； d.应变片：对锚杆表面作特殊加工后粘贴，并防潮、 密封。
钻孔：通常布置拱顶、边墙和拱脚部位（图4－ 13）；若条件允许，可从地表或其它隧洞钻孔 预埋。
孔深：超出围岩变形影响范围，约1.5~3倍洞径， 软岩取大植；
测点位置：距孔口按1、4、9、16…的比例布设； 孔口和孔底都应布设测点；在软弱结构面、接 触面和滑动面等两侧。
说明：隧道内，位移计孔口处需布设洞周收敛测 点；拱顶位移计：洞内孔口处需布设拱顶沉降测 点；对应地表需布设地表沉降和位移测点。
围岩 类别
Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ
埋深 （米） 10～50 50～100 >500
表8－6 洞周允许相对收敛量和开挖轮廓预留变形量
洞周允许相对收敛量（％）
隧道埋深(m)
<50
50～300
301～500
轮廓预留变形量(cm)
跨度(m)
9～11
7～9
1.10.3
1.20.5
1.41.2
57
35
2.150.5
0.41.2
洞内观察和地质描述，每次爆破开挖后进行。 可从地表监测的项目：
开挖面距量测断面前后< 2B时，1～2次/天； 开挖面距量测断面前后< 5B时，1次/2天； 开挖面距量测断面前后>5B时， 1次/周。
说明：
监测频度应根据监测变化的大小调整；
应以变化最大者来决定监测频度；
整个断面内的监测频度应该相同；
➢容许位移量：在保证隧道不产生有害松动和地 表不产生有害下沉的条件下，自隧道开挖 起到 变形稳定为止，在起拱线位置的隧道壁面间水 平位移总量的最大容许 值，或拱顶的最大容许 法下国沉制量订。的拱顶沉降量控制标准（表4－7）。
➢确定依据： a. 国内外有关规范： 公路隧道施工 技术规范（TJT042-94）（表4－6）；
岩石隧道工程监测方案设计的内容：
(1) 监测内容——测什么? (2) 监测方法和仪器——怎么测? (3)施测部位和测点布置——测哪里? (4) 监测期限和频度——何时测? (5) 预警值及报警制度等实施计划——怎么办?
一、 监测内容的确定
监测内容确定的原则： ①工程的规模、重要性程度； ②隧道的形状、尺寸、工程结构和支护特点； ③工程地形、地质条件； ④施工工序和方法； ⑤能及时安设，但少干扰施工； ⑥方法简单、结果可靠、成本低； ⑦被测物理量要概念明确，量值显著。
埋深 3D<h 2D<h<3D D<h<2D h<D
表8－4 地表沉降监测的重要性
重要性
监测与否
小 一般 重要 非常重要
不必量 最好量一下
必须进行 必须列为主要监测项目
注：D为隧道直径，h为埋深
说明： 监测项目能全面反映围岩和支护的变化动态； 能反映各种不同地质单元和隧道结构复杂部位的变化动态； 地质条件变化大的工程，宜进行地质超前预报； 高地应力的脆性岩体，可以进行声发射监测；
2、多点位移计
按位移监测仪器的不同分为： 机械式：深度测微计、千分表或百分表。 电测式：位移传感器；钢弦式电阻式； 差动变压器式； 电阻应变式。
按安装方式分为： a.并联式多点位移计： 注浆式锚固头； 机械式锚固头。 b.串联式多点位移计：孔口固定；孔底固定。 c.滑动式位移计（地表埋设）
埋设方式：当隧道埋较浅时可地表埋设，测得全位移 洞内埋设，可向多个方向埋设。
若设计有特殊要求，按设计要求频度；
遇突发事件则加强观测；
不同位移速度表时4－的5 位监移速测度频与监度测可频度参见（表4－5）。
位移速度 15 （毫米/天 ）
115 0.51
0.20.5
<0.2
频度
1～2天/次 1次/天 1次/2天 1次/7天 1次/15天
五、监测数据警戒值及围岩稳定性判断准则
1、容许位移量
５、其他监测项目的布设
力的监测项目的布设位置与多点位移计的 类似；
（锚杆拉力、围岩压力和衬砌内力、钢拱 架内力）监测锚杆上一般均匀布设3~4个 测点；
监测锚杆的规格应与工程锚杆的相同。
四、观测及其频度的确定 隧道内监测项目：
在隧道开挖后：15天内，1～2次/天； 15天～1个月内，1次/2天； 1～3个月内，1～2次/周； 3个月上，1～3次/月。