隧道监控量测培训讲义

监控量测数据的分析应包括以下主要内容：
1） 根据量测数据及时绘制拱脚相对净空变化、
拱顶相对下沉和地表下沉的时态曲线及其与开挖工
作面距离的关系图； 2） 选择回归曲线，对初期支护的时态曲线进行
回归分析，选择与实例数据拟合性好的函数进行回 归，预测可能出现的最大位移并与控制基准进行比 较；
3） 对支护及围岩状态、工法、工序进行评价； 4） 及时反馈评价结论，并提出相应工程对策建 议。
强支护。 3、当围岩位移速率不断上升时，围岩进入危险状态，
必须立即停止掘进，加强支护。
回归分析
由于量测的偶然误差所造成的离散性，绘制的散点图 是上下波动和不规则的， 因此必须对量测采集的数据进行 数字处理---回归分析，采用最小二乘法拟合数据获得合理 的典型曲线，并以相应的数字公式进行描述。
二次衬砌施做时机
隧道监控量测
• 主讲人：XXX
培训内容
1、隧道监控量测的目的和内容 2、隧道监控量测的实施方法和技术要求 3、隧道监控量测的数据分析及位移管理等级 4、隧道监控量测的信息反馈 5、结束语
1、隧道监控量测的内容和目的
1.1 有关监控量测的术语
新奥法施工的基本原理—充分利用围岩的自承能力
和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主 要支护手段,对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形, 并通过对围岩和支护的量测、监控,指导地下工程的设 计施工,其中，承载地应力的主要是围岩体本身，而采 用初次喷锚柔性支护的作用，是使围岩体自身的承载 能力得到最大限度的发挥，第二次衬砌主要是起安全 储备和装饰美化作用。
各项量测作业均应持续到变形基本稳定后并在二 衬施工前结束。开挖面的地质素描、支护状态的描述 每施工循环记录一次。选测项目监控量测量频率根据 设计和施工要求以及必测项目反馈信息的结果确定。
表4 按位移速度的量测频率
位移速度(mm/d)
≥5 1～5 0.5～1 0.2～0.5 ＜0.2
量测频率
2次/d 1次/d 1次/2～3d 1次/3d 1次/7d
6、 若遇外界干扰，则应暂停测量，确认仪器稳定 后再测量；
7、 为避免误差对监控量测成果的影响，应固定仪 器和监控人员。
8、 监控量测系统的测试精度应满足设计要求：拱 顶下沉、净空变化、地表沉降、纵向位移、隧底隆起 测试精度为0.5--1 mm ,其他监控量测项目的测试精度 结合元器件的精度确定。
3、监控量测的数据分析及 控制基准
测点埋设要求
（1）测点采用leica反射膜片，粘贴在埋设于初喷 混凝土的钢板上，钢板粘贴反射膜片的一面要求 经过防锈处理，并清理干净，同时可以用油漆涂 刷表面，以防生锈，反射膜片可以用强力胶粘附 于钢板上。
（2）布置时应避开钢架和脱空回填处，将测点布置 在两榀钢架之间，严禁直接将预埋件焊接在钢拱 架上。在埋设点位处，用电钻钻孔径为2cm，深 度为进入围岩内至少20cm的孔眼。
一测点位于初支厚度为20cm的地方，请问该 测点应焊接在多长的钢筋上？
（3）测点用锚固剂或速凝水泥锚固稳定,同时尽量 使左右两侧相对的预埋件处于“同面等高”的位置；
（4）将反射膜片贴于朝向隧道口方向的一面，并尽 量使法线方向朝向隧道中线；
（5）待锚固剂或砂浆凝固后，即可量测，量测测点 应牢固可靠、易于识别并妥善保护。
2、 测站位置应尽量靠近隧道中线，并使测站离最 近监控断面的距离大于20m，以确保监控量测的精度；
3、 每测站可同时观测多个监控断面，离最远监控 断面的距离应根据现场光线等实际情况而定；
4、 每站测量前，需实时在全站仪上进行温度和气 压检核或改正；
5、 每站测量，应对各断面的监测点进行两测回观 测（盘左、盘右为一个测回），并将测量成果直接存 储于手机（监控量测数据采集终端）中，便于后续数 据上传和数据分析；
百度文库
表5 按距开挖面距离的量测频率
量测断面距开挖面距离(m)
量测频率
(0～1)B (1～2)B (2～5)B
＞5B B－隧道开挖宽度
2次/d 1次/d 1次/2～3d 1次/7d
2.4 监控量测的方法
变形监控量测可采用接触量测或非接触量测方法，但因 非接触量测成本低廉，受施工干扰小，快速省力等优点，所 以现在被广泛应用。
拱顶下沉量测 1)、数据采集：
采用全站仪自由设站的方式进行测量，每次 测量时，将全站仪架设于后视点与量测断面的中间位 置，对中整平，后视基点，然后对拱顶反射片进行观 测，获得反射片中心的高程H。
2)、沉降计算： △H=Hi-Hi-1
净空收敛量测
1)、数据采集： 采用全站仪自由设站的方式进行数据采集，
监控量测控制基准
围岩稳定性的综合判别，应根据量测结果按照下列指标进 行：
1）、 根据位移变化值判别 位移控制基准
类别
距开挖面1B (U1B)
距开挖面 2B ( U2B )
距开挖面较远
允许值
65% Uo
90% Uo
100% Uo
注：1、B—隧道开挖宽度。 2、U0—极限相对位移值。 3、U0查阅《铁路隧道监控量测技术规程Q/CR9218-2015》
1.4 监控量测目的
（1） 确保施工安全及结构的长期稳定性；
（2） 验证支护结构效果，确认支护参数和施工方法的准确性或为调整支 护参数和施工方法提供依据；
（3） 及时掌握支护施工后的变形，对围岩位移速度提供准确的预报，确 定二次衬砌施作时间，同时指导下一步的开挖工序；
（4） 监控工程对周围环境影响；
2-3mm厚钢板 20mm钢筋并 与钢板焊接
Leica 4x4反射膜片
注：L视初支厚度而定
测点预埋件正面图
洞内测点埋设示意图
地表测点埋设示意图
2.3 监控量测方法及频率
必测项目量测频率根据测点距开挖面距离及位移 速度，分别按下表4、表5确定。当按下表选择量测频 率出现较大差异时，取量测频率较高的作为实施的量 测频率。出现异常情况或不良地质时，适当加大监控 量测频率。
监控量测—隧道施工中对围岩、地表、支护结构的
变形和稳定状态，以及周边环境动态进行的经常性观 察和量测工作。
隧道净空变化—隧道周边上两点间相对位置的变化。
拱顶下沉—隧道拱顶测点的绝对沉降(量)。
地表沉降（隆起）—隧道开挖后地表中的(应力)扰动
区延伸至地表而引起的地表沉降(隆起)。
基准点—建在稳定的岩层或原土层或构筑物上的经确
工作面地质素描图、数码成像，填写开挖工作面地质 状况记录表，并与勘查资料进行对比；已施工地段观 察，应记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形和二次衬砌
等的工作状态。
2
净空变化
全站仪，收敛仪
根据收敛情况判断：1.围岩稳定性；2.支护设计和施 工方法的合理性；3.二衬施作时机。
3
拱顶下沉
全站仪，水准仪
监测拱顶下沉值，了解断面变化情况，判断拱顶的稳 定性，防止塌方。
在能看到测点的地方自由架设全站仪，对中整平，量 测收敛水平线两端点的相对坐标为（Xa、Ya、Za）和 （Xb、Yb、Zb）。 2)、收敛计算:
Li ( X a X b )2 (Ya Yb )2 (Za Zb )2
L Li Li1
外业数据采集时，应注意以下几点要求：
1、 全站仪（标称精度不得低于2″、2mm+2ppm） 必须经过鉴定合格后方能使用，并且各作业面应定期 或不定期对全站仪进行自检；
CD或CRD法上部、双侧 壁导坑法左右侧部，每 分部一条水平测线，两 条斜测线、其余分部一
条水平测线
围岩量测断面布置示意图
三台阶临时横撑法测点布置示意图
全断面法测点布置示意图
台阶法测点布置示意图
三台阶七步开挖法测点布置示意图
不同围岩因为测点个数不一致，那这个测点 高度该如何把控?
答：规范并无硬性要求，根据经验，三台 阶和台阶法施工，台阶设置在哪里，就把测 点设置在台阶处，以少被施工扰动为宜；全 断面法，设置在跨度最大处。
表11 位移管理等级
管理级别 距开挖面1B 距开挖面2B
III
U＜U1B/3
II
U1B/3≤U≤2 U1B/3
I
U＞2U1B/3
注：U为实测位移值
U＜U2B/3 U2B/3≤U≤2
U2B/3 U＞2U2B/3
2）、 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，应加强初期支护系统。
（3） 隧道开挖后及时进行地质素描及数码成像， 必要时进行物理力学试验。 （4） 初期支护完成后进行喷层表面裂缝及其发展、 渗水、变形观察和记录。
1.3 监控量测作业程序
（1）熟悉资料（施工图纸、规范和作业指导书等）； （2）布点量测； （3）取得数据； （4）整理签认； （5）分析处理； （6）位移管理； （7）信息反馈； （8）工程对策； （9）资料归档；
认固定的点。
非接触量测—指在不接触被测目标点的情况下，获取
被测点的空间位移信息的方法。 《铁路隧道监控量测技术规程》-TB10121-2007
1.2 隧道监控量测项目
（1） 必测项目
序号
主要量测 项目
量测仪器
主要内容
开挖工作面观察应在每次开挖后进行，及时绘制开挖
1
洞内、外观察
目测、地质罗盘、 数码相机
（6）地表沉降测点在埋设测点处挖宽30cm，深60cm 的坑，用混凝土埋设长150cm的Φ20mm钢筋，外露 100cm，顶部焊接5cm×5cm钢板（2—3mm）。（最好 用PVC管套住，为了预防喷射混凝土固结，从而托住 预埋钢筋，不能真实反应沉降。）
（7）测点应在支护完成后2小时内埋设完成并读取 初测数据。(新规范P9)
（5） 积累量测数据，为施工中调整围岩级别、完善设计方案及参数、优 化施工方案及施工工艺提供依据。
通俗点说，监控量测最大的作用就是能够根据沉降量、沉降速率等 数据的变化有效的对隧道的塌方、大变形进行预警，保证施工安全。 同时围岩量测是优化施工，指导施工、验证施工方案，提高企业利润 的基础数据;是隧道施工、索赔的基础数据。
4
地表下沉
全站仪，水准仪
1、洞口及浅埋段地表下沉情况；2、判断隧道开挖对 地表产生的影响及防止沉降措施的效果。
（2） 选测项目 根据设计要求确定的隧道监控量测选测项目：
① 围岩内部变形； ② 锚杆轴力； ③ 围岩压力和两层衬砌间压力； ④ 衬砌、钢架应力； ⑤ 锚杆拉拔试验； ⑥ 底部隆起量测； ⑦ 围岩弹性波测试。
2、隧道监控量测的实施方法 和技术要求
2.1 监控量测断面和测点布设原则
1、隧道浅埋段的地表沉降点断面布设要求
（1）地表沉降测点和隧道内测点布置在同一里 程断面，量测应超前于隧道开挖工作面。
（2）地表沉降测点横向间距为2-5m，在隧道中 线附近测点适当加密，隧道中线两侧量测范围不小 于H0+B，且横断面上至少布置11个测点。纵向间 距布置要求见表1。
表2 拱顶下沉和净空变化量测断面间距
围岩级别
断面间距（m）
Ⅴ
5~10
Ⅳ
10~30
Ⅲ
30～50
注：Ⅱ级围岩视具体情况确定间距
表3 净空变化量测测线数
地段 开挖方法
一般地段
特殊地段
全断面法 台阶法
分部开挖法
一条水平测线
-----
每台阶一条水 平测线
每分部一条水 平测线
每台阶一条水平测线， 两条斜测线
净空变化速度小于0.2mm/d时，围岩达到 基本稳定。
3 ） 、绘制位移—时间关系曲线，根据曲线 形态判断围岩的稳定情况。
u(m)
u(m)
正常 曲线
反常 曲线
a t(d)
b t(d)
位移u--时间t关系曲线图
由上图可分析得出：
1、当围岩位移速率不断下降时，围岩趋于稳定状态。 2、当围岩位移速率保持不变时，围岩不稳定，应加
监控量测时间应一直持续到地表沉降长期稳定、 隧道衬砌施作完毕后停止。
地表沉降测点间横向示意图
2、洞内拱顶下沉测点和净空变化断面布设要求
断面布设要求
(1) 拱顶下沉测点和净空变化点应布置在同一里程断 面上。
(2) 测点应尽量对称布设，即“同面等高”，以便数 据的相互验证。
(3) 其量测断面间距及测点数量应根据围岩级别、隧 道埋深、开挖方法等按表2和表3规定进行。
（注：Ho隧道埋深，B隧道开挖最大宽度）
表1 地表沉降测点纵向间距
隧道埋深与开挖宽度
纵向测点间距(m)
2B＜HO＜2.5B
20～50
B＜HO≤2B
10～20
HO≤B
5～10
注：HO为隧道埋深，B为隧道开挖宽度
量测应超前，有没有一个量的界定？ 答：对于洞口处的浅埋地表来讲，肯定是在隧道
开挖前就要开始监测；而对于洞内施工中遇见的 浅埋地段，应在距离开挖面Ho+h处（Ho为隧道埋 深，h为隧道开挖高度）超前监测。