1、蒙华铁路 MHTJ-6 标段项目经理部四工区隧道工程 编 号： 隧道监控量测作业指导书 单 位： 中铁十局集团蒙华铁路 MHTJ-6 标段项目经理部四工区 编 制： 审 核： 批 准： 2015 年 9 月 14 日发布 2015 年 9 月 14 日实施 1 蒙华铁路 MHTJ-6 标段 项目经理部 四工区 隧道工程 隧道 监控量测作业指导书 1.适用范围 本作业指导书适用于 蒙华铁路 MHTJ-6 标段 项目经理部四工区刘坪隧道及梁村隧道工程 监控量测作业 。 2.目的 1）监测围岩变形和压力情况，验证支护衬砌的设计效果，保证围岩稳定和施工安全。 2）提供判断围岩和支护系统基本稳定的数据，
2、确定二次衬砌与仰拱的施工时间。 3）通过对测量数据的分析处理，掌握地层稳定性变化规律，预见事故和险情，作为调整和修正支护设计参数，施工方法及变更设计的依据，提供围岩和支护衬砌最终稳定的信息。 3.作业准备 技术准备：根据设计图纸及相应参考图隧道施工监控量测图中技术要求，包括测点间距、位置等参数，用于施工。 人员配备：监测 组长 1人，现场监测小组 4人，信息反馈小组 2人。 设备配备：按设计图纸中相关要求配备现场施工设备，并做好维修保养记录。 4、技术要求 （ 1） 量测项目 隧道监控量测的项目应根据工程特点、规模大小和设计要求综合选定。量测项目可分为必测项目和选测项目两大类。选测项目应根据工
3、程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其他要求，有选择地进行。监控量测工作必须紧跟开挖、支护作业。按设计要求布设测点，并根据具体情况及时调整或增加量测的内容。 2 必测项目包括下表 1所列项目 必测项目 序号 监控量测项目 常用量测仪器 备注 1 洞内、外观察 现场观察、数码相机、罗盘仪 2 拱顶下沉 全站仪 3 净空 收敛 全站仪 4 地表沉降 （暗挖沉降/明挖边坡变形） 电子 水准仪或全站仪 隧道浅埋段 选测项目包括下表 2所列项目 选测项目 序号 监控量测项目 常用量测仪器 1 围岩压力 压力盒 2 钢架应力 钢筋计、应变计 3 喷 射混凝土 内力 混凝土 应变计 4 二 次衬砌 内力
4、混凝土 应变计、钢筋计 5 初 期 支 护 与二 次衬砌 间接触 压力 压力盒 6 锚杆轴力 钢筋计 7 围岩内部位移 多点位移计 8 隧道底隆起 水准仪、铟钢尺 或全站仪 9 爆破振动 振动传感器、记录仪 10 孔隙水压力 水压计 11 水量 三角堰、流量计 12 纵向位移 多点位移计、全站仪 当隧道部分段落出现钢架扭曲、混凝土开裂、剥落、沉降收敛数据3 异常时，应在附近段落选择 1-2个断面增设以下必测项目：围岩压力、初期支护与二次衬砌间接触压力、钢架内力、混凝土内力、二衬钢筋应力、锁脚锚管轴力。 （ 2） 量测方法和要求 拱顶下沉、净空收敛量测起始读数宜在 3 6h内完成，其他量测应在每
5、次开挖后 12h 内取得起始读数，最迟不得大于 24h，且在下一循环开挖前必须完成。 测点应牢固可靠、易于识别，并注意保护，严禁爆破损坏。净空收敛量测测线数见表 3。 隧道浅埋地段地表下沉的量测宜与洞内净空变化和拱顶下沉量测在同一横断面内。当地表有建筑物时，应在建筑物周围增设地表下沉观测点。 拱顶下沉测点原则上设置在拱顶轴线附近，当隧道开挖跨度较大时，应结合施工方法在拱部增设测点。 按各项量测操作规程安装好仪器仪表，每测点一般测读三次，取算术平均值作为观测值；每次测试都要认真做好原始数据记录，并记录开挖里程、支护施工情况以及环境温度等，保持原始记录的准确性。 各项量测作业均应持续到变形基本稳定
6、 后 2 3 周后结束。对于膨胀性和挤压性围岩，位移长期没有减缓趋势时，应适当延长量测时间。 根据围岩情况，监控量测断面间距见 下 表。 拱顶下沉和水平收敛 监测断面间距 围岩级别 断面间距（ m） 单双线 正洞 单双车道 辅助坑道 5 10 20 30 50 4 地表沉降 监测断面 间距 隧道埋深与开挖宽度 断面 间距（ m） 2B H0 2（ H+B） 20 B H0 2B 10 H0 B 5 备注 ： 1） H0为隧道埋 深， H为隧道开挖高度， B为隧 道开挖宽度 ； 2） 地表沉降测点应在隧道开挖前布设 ； 3） 地表沉降 断面与洞内监测断面 应尽量布置在同一 断面。 （ 3）监测频
7、率 必测项目监控量测频率根据量测断面距开挖面距离和围岩位移速度双指标控制，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。 1、 洞内、外观察 每施工循环记录一次，必要时加大 观察 频率。 2、 拱顶下沉和水平收敛监测 1）一般为 1 次 /天。 2） 台阶法施工，下部开挖过程中，频率为 2次 /天 。 3）出现异常情况时，根据现场管理要求，加大监测频率。 4）当变形趋于稳定时，监测频率按表 8.1 进行。 变形趋于稳定时 的 监测频率 支护状态 平均 变形速率 持续时间 监控频率 初支全环封闭 2mm/d 3 天 1 次 /3 天 初支全环封闭 1mm/d 7 天 1
8、次 /7 天 初支全环封闭 1mm/d 15 天 1 次 /15 天 5） 在初期支护稳定后 ，可停止该断面的监测。 初期支护稳定须 同时 满足 以下 条件： 初期支护表 观现象正常； 5 拱顶下沉和 水平收敛 平均变形 速 率 小于 1mm/d， 且持续 1个 月以上； 变形时态曲线已经收敛。 3、 地表沉降监测 1） 一般为 1 次 /天 。 2） 出现异常情况时，应 加 大监测频率。 3） 在二次衬砌施工通过监测断面 H0 +B距离后（ H0为 该断面 隧道埋深， B为 该断面 隧道开挖宽度 ）， 且地表沉降变形时态曲线已经收敛，可停止该断面监测。 （ 4） 测点布置 1、 拱顶下沉和水
9、平收敛测点 1）测点布设应按施工方法区分，全断面、两台阶、 三台阶按图 7.1所示进行布置 ，其他特殊地段施工方法的测点布设根据现场实际情况进行布置。 （ a）台阶 法 （ c）三台阶法 拱顶下沉和水平收敛测 点 布置示意图 6 2） 拱顶下沉和水平收敛测点应布 置在同一断面上 。 3）初支应与围岩密贴，测点埋设在钢架、格栅 等 初期支护上。 4）测点 应在初 支支护 后立即埋设。 5）初 始 读数应在测点埋设 12h内读取。 6）拱顶下沉测点 应埋设 在拱顶轴线附近 ，数值 采用绝对高程，周期性复核后视点，保证其数据可靠性。 2、 地表沉降测点 1） 测点应在隧道开挖前 布设 ， 横向间距为
10、 2 5m， 按图 7.2所示进行布置 ， 在隧道中线附近测点应适当加密 。 地表沉降横向测点布置示意图 2） 隧道中线两侧监测范围不应小于 H0 +B。 当 对地表沉降有特殊要求时，监测间距应适当 加密，范围应适当加宽。 3）基准点应设置在隧道施工影响范围以外稳定处 ，并设置 复核 性测点 ，保证其数据可靠性 。 （ 5） 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
11、变化7 的规律，判定围岩和初期支护系统稳定状态。 常用的回归函数有： 对数函数 U=Alg（ 1+t） +B 0ln tB TBAU 指数函数 U=Ae-B/t U=A（ e-Bt-e-Bt0） 双曲函数 BtA tU 220 111 1 BTBtAU式中： U 变形值（或应力值）； A、 B 回归系数； t、 t0 测点的观测时间（ day）； T 量测时距开挖时的时间（ day）。 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
12、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： (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 6。 8 位移 u-时间 t 的关系曲线图 (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。 (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。 (4)各测试项目的
13、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.施工要求 采用 变形总量、变形速率 、 初期支护表观现象 和 变形时态曲线 等 4项对隧道施工安全进行综合等级管理 。 变形总量 与 变形速率应控制在管理等级范围内 ， 及时巡视观察初支表观有无异常， 同时 结合变形时态曲线形态 进行 综合分析处理 。 5.1管理等级及对应 措施 管理等级及 对应 措施 管理 等级 对应 措施 正常（绿色） 正常施工 预警二级（黄色） 加强监测， 密切关注发展情况 , 分析原因， 调整施工，使隧道变形趋稳 ,并 制定 应急方案和对策 预警一级（红色） 暂停施工，加强监测，启动 应急 预案 ，采取相应工
14、程措施 u(mm) u(mm) t(d) t(d) 正常曲线 反常曲线 a b 9 5.2变形总量管理值 一般地段变形总量管理等级 变形总量 /（ mm） 管理 等级 正常 （绿色） 预警二级 （黄色） 预警一级 （红色） 拱顶下沉 单线 正洞 单车道辅助坑道 20 20 25 25 48 48 64 64 60 60 80 80 双线 正洞 双车道辅助坑道 25 25 35 35 72 72 96 96 90 90 120 120 水平收敛 单线 正洞 单车道辅助坑道 10 10 15 15 30 30 45 45 40 40 55 55 双线 正洞 双车道辅助坑道 10 10 15 15 35 35 50 50 45 45 60 60 备 注： 本表所建议变形总量管理等级应结合现场施工情况进行动态调整； 台阶法 开挖时拱顶下沉和水平收敛变形总量管理值 分配 基准值 工法 分部 1 分部 2 分部 3 台阶法 40% 70% 三台阶法 30% 50% 70% 备注 ： 本表按隧道各分部开挖工序制定，其中（ %）为各分部累计变形量相对于 对应变形总量的百分比。
