高速公路隧道监控实施方案

时间：2020-09-17 11:43:28 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人

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　高速公路隧道施工监测

　监

　控

　大

　纲

　 目

　录

　1 1

　工程概况………………………………………………………………………1 1 2

　监测意义和目的……………………………………………………………6 6 1 监控量测工作的组织机构…………………………………………………6 6 2 监控量测工作的内容、方法………………………………………………7 7

　隧 道 监 控 量 测 的 主 要 内 容 … … … … … … … … … … … … … … … … … 8 8

　监 控 量 测 方 法 和 手 段 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 8 8

　 4

　断面布置………………………… …………………………………………9 9 5

　监控量测信息的采集、整理、分析、处理及反馈系统………………… 12

　 5.1

　数据采集……………………………………………………………

　12

　 5.2

　实测资料的整理……………………………………………………

　12

　 5.3

　实测资料分析、处理………………………………………………

　13

　 5.4

　信息反馈与预测预报………………………………………………

　13

　 5.5

　监控量测计划工作量………………………………………………

　13

　 6

　监控量测工作质量的保证措施………………………………………… 14

　 7

　监控量测工作制度……………………………………………………… 14

　 8

　报警指标………………………………………………………………… 15

　 9

　拟投入本监控量测项目使用的仪器设备表…………………………… 16 四

　隧道施工监控业绩…………………………………………………………

　16 五

　拟派人员名单及资质证明…………………………………………………

　18 六

　财务报价表………………………………………………………………… … 31

　1 1 、工程概况 1.2、本合同段地质概况 本工程隧道主要穿越弱-微风化粉砂岩，弱-微风化粉砂岩和泥质粉砂岩互层，中风化灰岩，弱-微风化灰质页岩、粉砂岩，弱-微风化灰质页岩。其地质条件复杂多变，出现有 6 条断层。走向为北北东，北东向。倾角在 50 0 ～79 0 度之间，宽度 6～24m 不等，断层附近岩体破碎，节理裂隙密集发育，伴随裂隙水与溶洞水，常影响隧道边坡与岩体的稳定。

　1.3、沿线自然地理条件 1.3.1、地形、地貌 本工程区地处云贵高原向江南丘陵的过渡地带，西北武陵山横垣，东南雪峰高耸，西枕云贵高原，东北遥望洞庭湖平原，地势北、西、南三面高，中间低并向东倾斜，实为一大型盆地。区内地貌形态以山间盆地与山地为主，本项目经过吉（首）凤（凰）、沅（陵）麻（阳）、芷（江）怀（化）三个山间盆地，海拔在 100～500m 之间；盆地之间为低山丘陵，海拔在 400～1000m 之间。按成因、形态可分为侵蚀构造低中山、砂页岩低山丘陵、红岩丘陵、低山中台地低丘洼地、溶蚀构造峰脊谷地洼地、丘陵低台地残丘洼地，低山高台地低丘洼地，溶蚀洼地 8 种地貌类型。

　1.3.2、地质、地震 项目区位于上扬子东南缘侏罗山式褶皱带与华南加里东期逆冲褶皱带的过渡带，以北北东-北东向构造为主。另外，前期构造不同部位在统一构造应力场不同边界条件下发生走滑、逆冲及拉张断陷，形成了主要沿主干断裂分布的小型新生代盆地。

　根据区域地质图及报告和现场调查表明，路线走廊带内沿线区域稳定性好，线路多以大角度穿越陡倾角岩层及地质构造线。

　根据《中国地震震参数区划图》，项目区内 50 年超越概率 10%的地震动峰值加速度<0.05g，对应地震基本烈度小于Ⅵ度，地震动反应谱特征周期 0.35s，考虑简易设防。

　1.3.3、不良工程地质 工作区内的不良工程地质主要有滑坡、岩溶、淤泥等，其中滑坡全线有 2 处小型浅层土体滑动，分别在 K96-160L60 处、K102+090R20 处。可溶性地层主要分布在江山港

　附近。全线淤泥主要分布于堰塘、水田、废弃的河道等局部地段。

　1.3.4、气象、水文 本工程区属温亚热带，气候温和湿润，四季分明，雨量充沛，降雨集中，强度高。4～8 月为雨季，历年平均降水量 1379.2～1390.03 mm。极端最低气温-8.5℃，7～8 月份气温最高，平均 27.6～27.8℃，极端最高气温 39.9℃，12 月至来年 3 月为雪期，全年有霜期 80～90 天。

　工程区地表水系属沅水水系一级支流武水水系，隧址区无常年地表水体。

　1.4、隧道施工监控量测内容 根据施工中的隧道岩土工程地质和水文地质条件，通过对典型断面测点埋设、洞内外观察和必要位移、变形、应力量测及控测，结合掘进中地质条件的变化，记录掌子面地质情况，分析隧道工程现场的地质情况和支护结构型式，支护参断和二次衬砌支护时间，为隧道的安全和优化施工及地下水的自然状态的保护提供技术支撑。

　1.5、计划工期 隧道施工监控计划监控量测工期约为 24 个月。

　2 2 隧道监控量测的目的

　1）、为设计和修正支护结构形式和参数提供依据

　 进行隧道工程设计时必须依靠工程地质调查和试验来提供必要的依据和信息，但由于岩体地质情况千差万别，使得工程地质调查和试验取得的数据很难正确反映岩体的真实性。所以在施工过程中必须通过围岩与支护支护的变形和应力的监测结果，对原设计予以修正，或者为重新计算和设计提供依据。

　2）、为正确选择开挖方法和支护施作时间提供技术支撑

　 通过分析量测数据，可以确定符合具体工程要求和地质条件的施工方法和支护结构的施作措施，以充分利用围岩自承能力，然后通过量测分析，再确定适宜的二次支护时间；在侧压力较大的地层中，利用量测数据，以确定最佳的仰拱施作时间。

　3）、为隧道施工和长期使用提供安全信息

　通过对围岩稳定性与支护可靠性的量测监控和分析评定，可以发现施工中隐藏的不安全因素和隧道有可能失稳的区段或局部薄弱的部位，从而及时采取相应的加固或其它措施。

　总之，隧道监控量测是为了完善隧道设，正确地指导施工，以保证隧道工程的安全性和经济性。

　3 3 隧道监控量测方法

　1）

　监控量测的依据

　隧道施工监控量测实施细则依据下列原则来确定：

　 公路隧道设计规范 (JTG D70-2004)

　 中华人民共和国交通部，人民交通出版社

　 公路隧道施工技术规范 (JTJ042-94)

　中华人民共和国交通部，人民交通出版社

　 公路工程技术标准 (JTG B01-2003)

　 中华人民共和国交通部，人民交通出版社

　 公路工程抗震设计规范(JTJ004-89)

　中华人民共和国交通部，人民交通出版社

　 地下工程防水技术规范(GB50108-2001) 中华人民共和国交通部，人民交通出版社

　 混凝土结构设计规范(GB50010-2002)

　 中华人民共和国交通部，人民交通出版社

　 锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB50086-2001)

　原国家冶金工业局

　 中国计划出版社

　 铁路工程物理勘探规程(TB10013-98)

　铁四院

　 中国铁道出版社

　 公路隧道勘测规程(JTJ063-85)

　中华人民共和国交通部，人民交通出版社

　 隧道工程检测技术

　陈建勋等

　 人民交通出版社

　 隧道新奥法及其量测技术

　李晓红

　科学出版社

　 吉怀高速公路隧道施工图设计、招标文件；湖南省交通规划勘察设计研究院

　 2）

　监控量测工作流程 （图 4）

　 监测方根据监测大纲确定监测点位置由监测方指导、施工方协助布设观测点施工人员负责保护观测点，不要磕碰、损坏等监测单位检查报委托单位和监理开始测初读数数据处理及反馈按监测方案的监测频率测试并以报告形式报监理、施工单位等同意不合格合格

　 图 4

　 监控量测流程示意图

　 3）

　监控量测的内容

　 根据我国公路隧道施工技术规范及相关行业标准，及黄衢南高速公路全线各隧道的特殊要求所拟定，监测的频率、采集的次数等有关规定。本项目监测内容分为必测项目和选测项目两种 （1）

　必测项目

　a、洞内外观测； b、周边位移监测； c、拱顶下沉监测。

　（2）

　选测项目：

　a、浅埋隧道地表下沉监测； b、围岩内部位移监测； c、锚杆轴力监测； d、喷砼应力监测； e、围岩压力监测； f、钢拱架应力监测。

　洞内外观察 1、观测内容 ○1

　 对开挖后没有支护的围岩 a、岩质种类和分布状态，近界面位置的状态； b、岩性特征：岩石的颜色、成分、结构、构造； c、地层时代归属及产状； d、节理性质、组数、间距、规模、节理裂隙的发育程度和方向性，断面状态特征，充填物的类型和产状等； e、断层的性质、产状、破碎带宽度、特征； f、溶洞的情况； g、地下水类型、涌水量大小，涌水压力、水的化学成分，湿度等； h、开挖工作面的稳定状态，顶板有无剥落现象。

　○2

　 开挖后已支护段：

　a、初期支护完成后对喷层表面的观测及裂缝状况的描述和记录； b、有无锚杆被拉脱或垫板陷入围岩内部的形象； c、喷混凝土是否产生裂隙或剥离，要特别注意喷混凝土是否发生剪切破坏； d、钢拱架有无被压曲现象； e、是否有底鼓现象。

　2、量测目的

　a、预测开挖面前方的地质条件； b、为判断围岩、隧道的稳定性提供地质依据； c、根据喷层表面状态及锚杆的工作状态，分析支护结构的可靠程度； 3、量测方法 根据不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求的停车、通道交叉地段或业主及监理认为有必要监控的地段，设置监控量测断面，利用地质素描、照相或摄像技术将观测到的有关情况和现象进行详细记录，观测中，如发现异常现象，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。

　4、测试仪器 地质罗盘地质锤、钢卷尺、放大镜、秒表、手电、照相机或摄象机。

　5、测试频率 目测应在隧道开控工作面每次爆破后，通过人工观察、地质罗盘和锤击检查各隧道掌子面，描述和记录围岩地质情况、岩层产状、裂隙、地表水，以及支护效果，每个监测断面应绘制隧道开挖工作面及两帮素描剖面图 。

　周边位移监测 1、量测内容 隧道周边收敛量测，是量测隧道内壁两点连接方向的相对位移。

　2、量测目的 a、 周边位移是隧道围岩应力状态变化的最直观反映，量测周边位移可为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息； b、 根据变位速度判断隧道围岩的稳定程度，为二次衬砌提供合理的支护时机； c、判断初期支护设计与施工方法选取的合理性，用以指导设计和施工。

　3、量测方法 根据不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求的停车、通道交叉地段或业主及监理认为有必要监控的地段，设置监控测断面，每个断面分别在侧墙和拱顶设置测点，利用收敛计，采用一根在重锤作用下被拉紧的普通钢尺作为传道位移的媒介，通过百分

　表测读隧道周边某两点相应位置的变化。

　测点应距开挖面 2m 的范围内尽快安设，并应保证爆破后 24h 内或下一次爆破前测读初次读数。

　埋设测点时，先在测点处用人工挖孔或凿岩机开挖孔径为 40~80mm，深为 25mm的孔。在孔中填满水泥沙浆后插入收敛预埋件，尽量使两预埋件轴线在基线方向上，并使预埋件销孔轴线处于铅垂位置，上好保护帽，待沙浆凝固后即可量测。

　4、测试仪器 各类型数显收敛计或全站仪。

　5、测点布置 每量测断面设置 3-6 对测线，测桩分别布置在拱顶及两侧，收敛量测测点与拱顶下沉测点布置在同一断面，如图 5 所示 6、量测频度 宜根据位移速度和距工作面距离选取，见隧道监控量测频率控制表 拱顶下沉监测

　1、量测内容 拱顶下沉量量测，是指对隧道拱顶的实际位移值进行量测，是相对于不动点的绝对位移。

　隧道中线量测基线收敛测点下沉测点初期支护图 5 隧道洞内收敛基线布置图

　2、量测目的 a、通过拱顶位移量测，了解断面的变化状态，判断隧道拱顶的稳定性； b、根据变位速度判断隧道围岩的稳定程度，为二次衬砌提供合理的支护时机； c、指导现场设计与施工。

　3、量测方法 在拱顶布设固定测点，将钢尺或收收敛计挂在拱顶测点上，读钢尺读数，后视点可设在稳定衬砌上，读标尺读数，用水平仪进行观测。

　4、监测频率 同隧道周边收敛量测，见隧道监控量测频率控制表。

　5、监测仪器 精密水准仪、钢尺、标尺等仪器。

　浅埋隧道地表下沉监测

　1、量测内容 在隧道浅埋地段的地表测试范围内埋设沉降观测点，用精密水准仪和倾斜计监测观测点的绝对下沉和水平纵向位移量，并计算出当天的沉降量和位移量。

　2、量测目的 a、通过地表下沉监测，了解地面的变化状态，判断隧道拱顶的稳定性； b、根据下沉速度判断隧道围岩的稳定程度。

　c、指导现场设计与施工。

　3、量测方法 在施工过程中可能产生的地表塌之处设置观测点，并在预计下沉断面以外 4 倍洞径处设水准基点，作为各观测点高程测量的基准，从而计算出各观测点的下沉量。洞外地表沉降监测测点布置如图 6 所示。

　4、监测频率 见隧道监控量测频率控制表。

　5、监测仪器

　精密水准仪、钢尺、标杆等仪器。

　 图 6

　隧道洞口段地表沉降监测布置图 围岩内部位移监测 1、量测内容 从隧道内或在浅埋隧道地表围岩内钻孔，在孔内安设测试元件，量测沿钻孔不同深度岩层的位移值。

　2、量测目的 a、确定围岩位移深度变化曲线； b、找出围岩的移动范围，深入研究支架与围岩相互作用的关系； c、判断开挖后围岩的松动区、强度下降区以及弹性区的范围； d、判断锚杆长度是否适宜，以便宜合理的锚杆长度； e、判断相邻隧道施工对既有隧道围岩稳定性的影响。

　3、测量方法 对于洞内设点，沿隧道周边布置钻孔，在孔内埋设多点位移计，使各测点与钻孔壁紧密结合，岩层移动时带动测点一起移动，量测各测点钢带在孔口的读数。假定最远测点布置在稳定围岩内，进而可以求出各测点相对于最远测点的位移值。当最远测点的埋设深度愈大，本身受开挖的影响愈小，所测得的位移值愈接近绝对值。

　4、测量仪器 采用多点位移计。

　 5、测点布置

　 根据不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求的停车、通道交叉地段或业 及监理认为有必要监控的地段，设置监控测断面，每个断面在侧壁和拱顶设置 5 个测点，测点布置如图 7 所示。

　多点式位移计 多点式位移计图7

　隧道围岩内部位移量测布置图隧道中线初期支护 6、量测频率 与隧道周边位移量测相同见隧道监控量测频率控制表。

　锚杆轴力监测 1、量测内容 量测锚杆轴力的大小。

　2、量测目的 a、了解锚杆受力状态及锚向力的大小，为确定合理的锚杆参数提供依据； b、判断围岩变形的发展趋势，概略判断围岩内强度下降区的界限； C、评价锚杆的支护效果； d、掌握岩体内应力重分布的过程。

　3、量测方法 沿隧道周边钻孔，布置与锚杆材质相同的量测锚杆，沿锚杆不同长度上布置元件，量测沿锚杆长度各点的轴力。

　4、量测仪器

　由 GYJ-3 型钢筋应力计连接而成的量测锚杆，采用 JMYJ-28 静态电阻应变仪量测应力应变值。

　图 8 锚杆轴力监测布置图

　图 9

　GYJ-3 型钢筋应力计 5、测点布置

　根据不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求的停车、通道交叉地段或业主及监理认为有必要监控的地段，设置监控量测断面，每个断面在侧壁和拱顶设置 5 个测孔（根据实情，每个测孔内布置 2 个测点），测孔、测点布置如图 8 所示。

　6、量测频度

　 见隧道监控量测频率控制表 喷砼应力监测

　1、量测内容 量测围岩与初期支护之间的压力。

　2、量测目的 a、了解初期支护对围岩的支护效果； b、了解初期支护的实际承载情况及分担围岩压力情况； c、检验隧道偏压，保证施工安全，优化支护参数。

　3、量测方法

　根据不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求的停车、通道叉地段或业主及监理认为有必要监控的地段，设置监控量测断面，每个监控断面沿遂道周边在围与初期支护之间之间埋设 GPL-2 喷层应力计（如图 10）进行量测。

　4、测量仪器 采用 GPC-2 接受仪采集数据 图 10 GPL-2 喷层应力计

　5、测点布置 如图 11 所示 6、量测频度 同锚杆轴力量测见隧道监控量测频率控制表。

　图 11

　喷层接触压力量测测点布置图 围岩压力监测

　1、量测内容 量测围岩与初期支护之间的压力。

　2、量测目的 a、了解初期支护对围岩的支护效果； b、了解初期支护的实际承载情况及分担围岩压力民表况； c、检验隧道偏压，保证施工安全，优化支护参数。

　3、量测方法 根据不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求的停车、通道交叉地段或业主及监理认为有必要监控的地段，设置监控量测断面，每个监控断面沿隧道周边在围岩与初期支护之间埋设 GYL-1 型压力盒（如图 12）进行量测。

　初期支护二次衬砌隧道中线喷层应力计钢支撑喷层应力计图5

　喷层接触压力量测测点布置图

　 4、测量仪器 采用 GPC-2 接受仪采集数据 5、测点布置 如图 13 所示 6、量测频度 同锚杆轴力量测见隧道监控量测频率控制表。

　钢拱架应力监测 1、监测内容 图 12 GYL-1 型压力盒 初期支护图14

　围岩压力量测测点布置图二次衬砌隧道中线压力盒压力盒压力盒

　测试钢拱架中内、外钢筋的轴力和型钢钢架内、外侧的应变，从而计算其所受到的轴力和弯矩。

　2、监测目的 a、了解钢拱架与喷混凝土对围岩的组合支护效果； b、了解钢拱钢架的实际工作状态，视具体情况决定是否需要采取加固措施； c、判断初期支护承载能力，保证施工安全，优化支护参数。

　3、测试方法 根据不良地质、突水、洞口浅埋等及有特殊要求的停车、通道交叉地段或业主及监理认为有必要监控的地段，设置监控量测断面，每个监控断面沿隧道周边在钢拱架内、外侧侧壁对称地设置 5 对钢筋应力计（如图 14）进行监测。

　 图 15

　钢筋应力计 图 14 钢筋应力计

　4、测试仪器 JMYJ-28 静态电阻应变仪 5、监测断面测点布置 测点布置如图 16 所示

　 应变计隧道中线型钢支撑

　图 15

　工字钢及格栅支撑应力量测测点布置示意图 6、监测频度 同锚杆轴力量测见隧道监控量测频率控制表。

　 隧道监控量测频率控制表

　 （表一）

　序号 项目名称 方法及工具 量测频率 必

　测

　项

　目

　 1

　 地质和支护状况观察 岩层、岩性，结构面产状及支护裂缝观察或描述,数码相机、地质罗盘及规尺等 每次爆破后进行观察 2 周边位移量测 各种类型的收敛计 爆破后 2 小时内开始 0-18m 18-36m 36-90m >90m 1～2次/天 1 次/2 天 1～2 次/周 1～3 次／月

　3

　拱顶下沉量测 精密水平仪、水准尺、钢尺或测杆 爆破后 2 小时内开始 0-18m 18-36m 36-90m >90m 1～2次/天 1 次/2 天 1～2 次/周 1～3 次／月

　选

　测

　项

　目 4 地表下沉量测 精密水平仪、水准尺 开挖面距量测断面前后<2B,1～2 次/天 开挖面距量测断面前后<5B,1 次/2 天 开挖面距量测断面前后>5B,1 次/周 5 超前地质预报 MALA 地质雷达 30-35m/次 6 围岩内部位移量测 (洞内设点) 洞内钻孔安设单点、多点杆式位移计 爆破后 24 小时内开始 0-18m 18-36m 36-90m >90m 1～2 次/天 1 次/天 1～2 次/周 1～3 次／月 7 喷砼应力量测 喷层应力计 二次衬砌施作前进行 8 钢支撑内力量测 钢筋表面应变计 钢筋应力计 钢支撑施作后开始进行 0-18m 18-36m 36-90m >90m 1～2 次/天 1 次/2 天 1～2 次/周 1～3 次／月 9 锚杆内力量测 锚杆应力计 锚杆施作后开始 0-18m 18-36m 36-90m >90m 1～2 次/天 1 次/2 天 1～2 次/周 1～3 次／月

　4 量测测点布置原则

　1、快速埋设测点，在距离开挖工作面 2m 范围内，开挖后 24h 内，下次爆破

　 前。

　2、 地表沉降观测点，每个测点水平距离间隔为 3m，并在预计下沉断面以外 4 倍洞径处设水准基点 3、 每种围岩类别各选择若干个比较有代表性的断面布置选测项目量测测点。

　4、 必测项目按围岩类别每隔一定距离布设测点，Ⅴ级围岩按 5～10m 间距布点，Ⅳ级围岩按 10～20m 间距布点，Ⅲ级围岩按 20～50m 间距布点，Ⅱ级围岩按 50～100m 间距布点。

　5、 选测项目和必测项目测点尽可能的布在同一断面，为分析这一断面的受力情况

　及稳定状况提供精确度。

　6、 测点与基线的布置将视具体施工方案的变化进行修改和调整，及有特殊要求的停车、通道交叉地段或业主及监理认为有必要监控的地段设置监控量测断面加设测点。

　5 各隧道测点、断面的布置

　各隧道的测点和断面的布置严格按照规范和设计文件要求，及根据测点的布置原则，按以下方案布设。

　洞内外观察断面间距 3m（隧道全长范围内）；洞周收敛位移和拱顶下沉量测断面间距定 V 级围岩 10m，IV 级 20m，III 级 50m；浅埋地表下沉量测面间距。洞口 30m 范围内 10m 一个断面，洞口平缓、埋深较浅处可加密至 5m，其余地段根据现场情况需要每50m 选测一次；其余五项选测项目断面量测间距按以下标准执行；V 级围岩及紧停、汽通地段 10m-个断面，其余地段根据现场情况需要每 200m 选测一次 6 信息处理与及时反馈方案

　. 6. 1 数据采集

　任何现场量测都不可避免地存在误差。为得到更为真实、可靠的量测数据，在监控量测、采集数据时，应尽量减少各种误差。

　（1）在隧道开挖后，尽可能早的埋设测点，并及时进行初次量测，以尽量测得变形与应力的初始数据。

　（2）做到量测、采集数据专人专项负责，以减少随机误差。

　（3）在使用精密水准仪进行洞内周边收敛位移量测时，通过左右尺读数控制系统误差。

　（4）专项量测需制定专项记录表。对于手工记录资料要保存好原始记录表，对于智能式记录器要及时将量测数据导入电脑，以防丢失。

　（5）各项数据采集频度与相应量测频度(表 1 所列)同步。

　2 6.2 量测数据的处理

　现场量测数据应及时进行处理，绘制成位移、应力、内力和时间的关系曲线(或散点图)，曲线的时间横座标下应注明施工工序和开挖工作面距量测断面的距离，以便更准确的进行数据的回归分析，并对隧道的受力状态作出判断。

　在进行数据处理过程中，对一些异常数据应根据测量误差的处理原则进行剔除，并及时进行复测校正。

　. 6.3 3 量测数据的分析及预测预报

　在已有监测数据的基础上，必须对位移和应力的进一步发展进行分析，并作出较为准确的预测，才能及时对下一步的支护措施提出指导性意见。对监测信息的分析和预测预报主要通过两个途径来实现。

　（1）回归分析法 是最常用的位移数据分析方法，根据实际监测信息，对位移可选用下列函数之一进行回归分析。

　 1）对数函数，例如：

　) 1 lg ( t a u  

　 2）指数函数，例如：

　t hac u/ 

　3）双曲函数，例如：

　bt atu

　 式中

　a 、 b ——回归常数；

　 t ——测点初读数后的时间(d)；

　 u ——位移值(mm)。

　根据回归曲线(如图 17)，可以掌握位移的变化规律，推算出某时刻的位移值及最终的位移值，当位移—时间曲线趋于平缓时，隧道即趋于稳定。

　对于应力和内力量测信息，同样可以采用回归分析的方法，建立回归曲线，从而对应力和内力的进一步发展作出预测，其具体的回归函数可根据实测数据拟合得到。

　（2）灰色预测分析法 灰色预测分析法同样是根据已有的量测数据对进一步的位移和内力的发展作出预测，并据此对隧道和围岩的受力状态和稳定性作出判断。在预测分析中，该方法通过不断的数据更新，只根据最新测得的数据对下一步的变化作出预测，从而使预测更为准确。

　在实际数据分析和预测中，以上两种方法将联合使用，以互相验证。

　6.4 信息反馈与监控

　在复杂多变的隧道施工条件如何进行准确的信息反馈与监控是监控量测的主要目的和内容之一。迄今为止，信息反馈与监控主要通过两个途径来实现。

　（1）力学计算法 支护系统是确保隧道施工安全与进度的关键。可以通过力学计算来调整和确定支护系统。力学计算所需的输入数据则采用反分析技术根据现场量测数据推算得知，如塑性区半径、初始地应力、岩体变形模量、岩体流变参数、二次支护荷载分布等。这些数据是对支护系统进行计算所需要的。

　关于应力计算，已有专门计算机分析软件供使用。

　（2）经验法 图 17 量测结果分析预测示意图

　此法也是建立在现场量测的基础之上的，其核心是根据经验建立一些判断标准，而后根据前述的回归函数可以预测最终的位移值(   t )：

　u 以及dtdu、22dtu d来直接判断围岩的稳定性和支护系统的工作状态。在施工监测过程中，数据“异常”现象的出现可以作为调整支护参数和采取相应的施工技术措施的依据。何为“异常”，这就需针对不同的工程条件（围岩地层，埋深，隧道断面，支护，施工方法等）建立一些根据量测数据对围岩稳定性和支护系统的工作条件进行判断的准则。

　1）根据极限位移值判断 隧道周边任意点的实测相对位移值或用回归分析推算的最终位移值均应小于表3所列数值。该表所列数值是在统计和分析了国内许多隧道的量测数据后得到的，可作为应用中的依据，同时在使用过程中应根据对现场实测数据的分析及相应的数值计算等进行修正。

　当位移速度无明显下降，而此时实测相对位移值已接近表中规定的数值，或者支护混凝土表面已出现明显裂缝时，必须立即采取补强措施，并改变施工方法或设计参数。

　表 3

　隧道周边允许相对位移值(%)

　覆盖层厚度(m) 允许相对位移 值(%) 围岩级别 ＜50 50～300 ＞300 Ⅲ 0.10～0.30 0.20～0.50 0.40～1.20 Ⅳ 0.15～0.50 0.40～1.20 0.80～2.00 Ⅴ 0.20～0.80 0.60～1.60 1.00～3.30

　根据量测结果进行综合判断，确定变形管理等级，据以指导施工。变形管理等级见表 4。

　变形管理等级

　表 4 管理等级 管理位移 施工状态

　Ⅲ U。＜（Un/3）

　可正常施工 Ⅱ （Un/3）≤U。≤（2Un/3）

　应加强支护 Ⅰ U。＞（2Un/3）

　应采取特殊措施 注：U。：实测变形值‘Un：允许变形值。

　2）根据位移速率判断 工程实践表明：各项位移达到基本稳定的时间一般是在一个月以内，且回归值与实测值很接近。从其位移速度与时间关系曲线显示出，位移的发展具有明显的阶段性。因此，可在实测资料的基础上，可依据位移速度划分为三个阶段，即急剧变位、缓慢变位、基本稳定三个阶段，其围岩稳定性判据如表 5 所示。

　表 5 围岩稳定性判据

　急剧变位 缓慢变位 基本稳定 收敛位移 >1.0mm/d 1.0～0.2mm/d <0.2mm/d 单点位移 >0.5mm/d 0.5～0.1mm/d <0.1mm/d 拱顶位移 >1.0mm/d 1.0～0.2mm/d <0.2mm/d 注：

　① 相对位移值系指实测位移值与两测点间距离之比，或拱顶位移实测值与隧道宽度之比。② 脆性围岩取表中较小值，塑性围岩取表中较大值。③ Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ级围岩可按工程类比原则选定允许值范围。

　3）根据位移－时间曲线判断 如果位移时态曲线始终保持 022dtu d，说明位移速率不断下降，这是稳定的标志。当位移—时间曲线出现反弯点(如图 17 所示)，也即位移出现反常的急剧增长现象时( 022dtu d)，表明围岩和支护已呈不稳定状态或危险状态，应加密监测，并适当加强支护，必要时应立即停止开挖并进行施工处理。

　对于支护结构中的应力、内力以及接触压力等，目前还没有相对可靠的经验公式用

　以判断，通常通过实测数据同支护结构的极限承载力进行比较，并结合必要的理论计算来综合进行分析判断，并以此为依据对支护参数和施工方法进行优化。

　为确保监测质量，加快信息反馈速度，全部监测数据由计算机管理，并绘制测点位移变化曲线图。监测数据的反馈程序见监测结果反馈程序图（图 18）。

　根据量测资料，及时以书面报告形式反馈与施工、监理、设计单位，以调整或加强支护措施，保证施工的安全。书面报告内容包括量测数据的处理分析结果、隧道与围岩稳定性的评价，各类围岩地段二次衬砌合理施作时间的建议，以及进一步的施工方案的优化完善等。

　 原设计单位 现场施工 监测设计 资料调研 监控量测 量测结果的微机信息处理系统 量测的回归分析 量测结果的综合处理及反分析

　图 18

　隧道监控量测反馈程序图

　 7 质量保证体系及措施

　1 7.1 项目管理

　隧道施工现场监控量测，要按照量测计划认真组织实施，并且与其他施工环节紧密配合，不能中断工作。特别是各预埋测点应当牢固可靠，并且要易于识别和妥善保护，不得任意拆除和人为破坏。监测过程中，按照技术专长，分成三个监控量测小组，分别负责不同内容的监测、分析和监测数据的反馈及对设计和施工提出合理的建议。项目量测管理的示意如图 19。

　项目启动，项目进度将与合同段各隧道施工同步；根据项目进度和工程实际情况，控制监控量测进度。

　图 19

　 监控量测管理示意图 7.2 监控量测工作的注意事项 （1）、确保量测仪器具有良好使用状态。

　（2）、现场测试前要检查仪器准备数量、质量，检查设备是否完好，如发现问题应当及时修理、更换或补充，检查测点是否松动或人为破坏，确认测点状态良好时方可进项目组项目负责人项目技术项目人员的安排、管理和协调与业主、设计单位、施工单位的配合关系制定监控

　量测的规程和监测技术操作规范、操作程序，对整个项目实施过程的技术把关负责人及时将监测结果向业主和设计单位、施工单位通报通过项目负责人将监测和分析结果以最快的手段通报业主和设计单位、施工单位，并从安全施工和快速施工的角度，向业主和设计单位、施工单位提出合理化建议，甚至修改设计的建议。小组组长负责该小组监控量测内容，制定严密的监控量测计划，监测资料的汇总、分析，并及时将监控量测结果向项目技术负责人项目各量测小组负责量测断面选择、测点布置埋设、日常量测和数据处理以及仪器保养维修工作，及时进行量测结果的整理和绘制图表，并及时进行信息反馈三个测试小组

　行测试。

　（3）、测试工作中的基本要求：

　○1

　按照各项量测的操作规程安装好仪器、仪表，每测点一般测读 3 次，3 次读数相差不大时，可取算术平均值；如果读数相差过大，应当检查仪器、仪表安装是否正确，测点是否松动，当确定无误后再进行测试。

　○2

　每次测试都要做好记录，并且记录环境温度、掘进里程及其施工情况等，保持原始记录的准确性。

　○3

　在现场进行初步计算，发现围岩与支护变形较大时，应当及时通知现场施工负责人。

　○4

　测试收尾工作，包括检查仪器、仪表，作好保养和保管工作，及时进行资料整理。

　3 7.3 质量保证措施

　施工监控量测严格按照有关规范、标准以及施工图设计文件进行，以确保隧道工程施工的安全，并根据量测信息进行及时反馈，优化设计。

　具体保证隧道施工监控量测质量的措施有：

　（1）施工前应对现场进行调查，并做详细记录，必要时可拍照、摄影作为施工前档案资料；在施工前应进行初始观测，初始观测不少于二次；各种传感器应在埋设安装之前都应进行重新标定。

　（2）经纬仪、全站仪初精度应满足要求，同时每年应由国家法定计量单位进行检验、校正，并出具合格证；在安装过程中应对仪器、传感器、材料、传输导线进行连续性检验，以保证仪器质量的稳定性；做好仪器安装过程的原始记录。

　（3）监测工作应固定观测人员和仪器，采用相同的观测方法和观测路线，在基本相同的情况下施测；监测期间应定期对基准点进行联测以检验其稳定性；在整个施工期内，采取有效保护措施，确保其在整个施工期间正常使用。

　（4）在测点周围设置明显的标志并进行编号，注意保护测点，严防施工时破坏；并在每次观测前检查测点是否松动；确认测点状态良好时方可进行测试。

　（5）及时埋设测点，测点应距开挖面 2m 范围内尽快埋设，并应保证爆破后 24h 或下一次爆破前初次读数。

　（6）观测时，应按仪器的操作规程和仪器生产厂家说明书的要求进行观测，根据观测设计对仪器进行基准读数和定期读数，确保与观测仪器相应的最高精度和观测资料的可靠性，每测点一般测读 3 次；每开始观测一组新读数前，应对观测仪表进行检验，以确保其良好的工作性能。

　（7）观测数据应记录在相应的表格中，并随时和上次观测的数据进行对比；当出现读数异常或可疑现象时，应进行重读，并检查仪器、仪表安装是否正确，测点是否松动，当确定无误后再进行测试，并和上次观测数据同时记录下来；在记录中应有环境温度、掘进里程及其施工情况等，保持原始记录的准确性。

　（8）在现场对观测数据进行初步计算，发现围岩与支护变形较大时，应当及时通知现场施工负责人；当监测值达到报警指标时，及时签发报警通知；对所有的不正常影响因素都应作文字记录。

　（9）观测数据应认真计算整理、仔细校核，及时提交当日报表及阶段性报告；在报表和报告中，应结合施工情况、掘进里程、天气情况、周围环境温度等进行综合分析判断，及时提出工程建议。

　（10）每次测试完成后，应检查仪器、仪表，作好保养和保管工作。

　8 针对本项目特点，可能发生的问题的处理措施

　1 8.1 对可能发生的如下问题采取相应的措施

　1、开挖后目测到的地质情况与开挖前勘测结果有很大不同，则应根据目测的情况重新修改设计方案。

　变更后的围岩类别、地下水情况以及围岩稳定性状态等，由设计单位和监理组确认，报主管部门审批后，对原设计进行修改，以便选择可行的施工方法与合理地调整有关设计参数。

　2、当出现开挖工作面自稳时间少于 1h 的情况时，则可采取下列措施；

　（1）采用拱部留核心土环形开挖法，先使核心部残留、支护后再开挖核心部； （2）采用分部开挖法； （3）对开挖工作面做喷射混凝土或锚杆防护后再开挖； （4）用水平超前锚杆或玻璃纤维束锚杆对开挖工作面加固后再开挖； （5）对围岩进行注浆加固后再开挖。

　3、开挖后没有支护前，发现顶板剥落现象时，可采用下列措施； （1）开挖后尽快施做喷射混凝土层，缩短掘进进尺及作业时间； （2）采用分部开挖法； （3）增设钢拱架加强支护； （4）对围岩进行注浆加固后再开挖。

　4、开挖工作面有涌水时，可根据涌水量大小，由小到大依次选取下列措施中的一项或几顶：

　（1）增加喷射混凝土中的速凝剂含量，加快凝结速度； （2）张挂钢筋网改善喷射混凝土的附着条件； （3）对岩面进行排水处理； （4）打排水孔或设排水导坑； （5）对围岩进行注浆堵水。

　5、发现有锚杆拉断或垫板陷入围岩壁面内的情况时，可采取下列措施； （1）加密锚杆； （2）加大锚杆长度； （3）使用有弹簧垫圈的垫板； （4）使用高强度锚杆。

　6、发现有喷混凝土与岩面粘结不好的悬空现象时，可采取下列措施； （1）开挖后尽早进行喷射混凝土作业； （2）在喷射混凝土层中加设钢筋网；

　（3）在喷射混凝土背后注浆； （4）增设短锚杆。

　7、发现钢拱架有压曲现象时，可采取下列措施； （1）适当放松钢拱架的连接螺栓； （2）使用可缩性 U 型钢拱架； （3）喷混凝土层留出变形缝； （4）加大锚杆长度； （5）适当增加钢拱架的密度。

　8、发现喷射混凝土层有剪切破坏时，可采取下列措施：

　（1）在喷射混凝土层增设钢筋网； （2）施作喷射混凝土时留出伸缩缝。

　（3）增加锚杆长度； （4）使用钢拱架或 U 型可缩性钢性架。

　9、发现有底鼓现象或侧墙有向内滑移现象时，可采取下列措施； （1）在仰拱打设锚杆； （2）尽快施作喷射混凝土仰供，使断面尽早闭合； （3）原设计方案采用全断面开挖时，可用台阶法开挖，原设计方案采用长台阶或短台阶开挖时，可缩短台阶长度或改用微台阶法开挖，以缩短支护结构形成闭合断面的时间。

　2 8.2 针对本项目公路隧道地质条件复杂多变，节理裂隙密集发育等特点，监控量测在本项目中起着关键作用，为顺利完成本项目的监控量测工作，在监测过程中应做到如下几点：

　1、每个隧道施工进度计划，制定符合本隧道的监控量测计划，且监控量测计划与施工单位的实施性施工组织计划要同步。防止监控量测落后与施工进度。

　2、在施工作业中采取各种有效的防护措施，保障作业人员的健康和生产安全，制

　定每个隧道的安全措施，杜绝安全事故的发生。

　3、制定量测信息紧急反馈方案，在量测工作中出现紧急情况，起动紧急方案，第一时间反馈给施工单位，以防信息反馈的时间耽误采取措施的第一时间。

　4、对安全风险大的地质条件下量测工作，制定特定预防措施，预防安全事故的发生。

　5、根据每个隧道的不同情况，提出应急措施和组织抢险的能力，以备施工过程中，遇有特殊情况时能及时进行正确处理。

　 六、施工测量及施工监控量测：

　（一）、施工测量：

　1 1 、隧道控制测量：

　专业测量班负责隧道施工控制测量，开工前对交接桩及永久水准点进行复核，并布设导线控制网。

　2 2 、洞内导线量测：

　洞内测量是由洞外控制点向洞内导线点的引测，导线布设形式为主付导线环。

　（1 1 ）、掘进阶段：主、付导线均测导线角，主导线测边，副导线不测边。

　（2 2 ）、贯通后，由两端导线终点分别与贯通点组成附和导线。

　施工中用全站仪或经纬仪进行洞内中线控制测量，水平仪进行水准测量，洞内设置导线控制桩。

　（3 3 ）、隧道横断面测量：采用激光隧道限界检测 仪进行测量，快速检测洞内开挖及衬砌限界。

　（二）、施工监控量测：

　关冲隧道围岩量测必测项目为：拱顶下沉量测，围岩周边收敛量测，地表沉降观测和掌子面地质支护状态观测。选测项目为围岩位移、锚杆轴力。

　1 1 、洞内外观察

　) 1) 、洞内外观察：分开挖工作面观察及无施工地段观察两部分。

　开挖工作面观察在每次开挖后进行，观察中发现围岩条件恶化时，应立即采取相应措施，同时观察后应绘制素描图，填写开挖工作面地质状态记录表，和施工阶段围岩级别判定卡。

　对已施工地段围岩观察每天至少一次，主 要观察喷射砼、锚杆、及钢架的工作状态。

　) 2) 、洞外观察：重点应在洞口段及洞身埋深较浅地段，其观察内容为地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定状态，地表水渗透情况。

　2 2 、净空收敛、拱顶下沉

　净空收敛、拱顶下沉和地表下沉（浅埋地段），应设置在同一断面，Ⅴ级围岩洞口地段断面间距 5m, 浅埋地段间距 5m ；施工初期阶段 10m ，取得效果后 10 ～ 20m 。

　净空收敛采用收敛计量测，拱顶下沉采用水准仪量测。净空变化、拱顶下沉量测应在每次开挖后 h 12h 内取得初读数，最迟不得大于 24h ，且在下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，严防爆破损坏。拱顶下沉和地表下沉量测基点应与洞内、外水准基点建立联系。

　3 3 、地表下沉量测应在开挖工作面前方隧道埋深与隧道开挖高度之和处开挖，直到衬砌结构封闭，下沉基本停止时为止。

　地表下沉量测频率应与拱顶下沉和净空变化的量测频率相同。

　4 4 、围岩位移：围岩位移量测是在钻孔中埋入单点或多点位移计（引伸仪）以测试岩体内部各点的相对位移。围岩位移量测断面纵向间距一般为净空变化量测断面间距的3 3 ～５倍。

　5 5 、锚杆轴力是用锚杆拉拔仪量测锚杆的锚固力，锚杆的锚固力一般为 150MP ，检验频率为 1% 。

　在一般情 况下，二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作。变形基本稳定应符合隧道周边位移速度有明显减缓趋势。拱脚水平相对净空变化速度小于 2 0.2 ㎜ /d ，拱顶相对下沉速度小于 5 0.15 ㎜ /d 。

　在特殊条件下（如松散堆积体），浅埋地段等应及时施作二次衬砌。

　五、监控量测 （1 1 ）现场监控量测目的 现场监控量测，是在隧道施工过程中，对围岩和支护系统的稳定状态进行监测，为初期支护和模筑混凝土衬砌的参数调整提供依据，把量测的数据经整理和分析得到的信息及时反馈到设计和施工中，进一步优化设计和施工方案， 以达到安全、经济、快速施工的目的，围岩量测是施工管理中的一个重要环节，是施工安全和质量的保障。

　围岩施工监控量测程序 框 图见 下页 。

　通过现场监控量测：

　① 了解围岩、支护变形情况，以便及时调整和修正支护参数，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依据，确定模筑混凝土衬砌施作时间； ③ 依据量测资料采取相应措施，在保证施工安全的前提下加快施工进度； ④ 积累量测数据资料，提高施工技术水平。

　（2 2 ）现场监测项目、仪器及要求 ① 量测项目及内容 量测项目及内容见下第 9 29 页 表。

　围岩施工监控流程框图

　 地质超前探测预报

　开

　挖

　开挖面岩性的观察

　初期支护喷砼

　初期支护状况观察

　埋入观测预埋件

　初读数

　拱顶下沉净空收敛按设计

　频率量测绘

　数据整理和计算机处理

　变形曲线出现反常

　围岩变形趋于稳定

　施作二次衬砌

　加强支护

　② 现场量测要求 . a. 初期支护施作 h 2h 后即埋设测点，进行第一次量测数据采集。

　测试前检查仪表设备是否完好，如发现故障应及时修理或更换；确认测点是否松动或人为损坏，只有测点状态良好时方可进行测试工作。

　. b. 测试中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；三次读数相差不大时，取算术平均值作为观测值，若读数相差过大则应检查仪器仪表安装是否正确、测点是否松动，当确认无误后再按前述监控测量要求进行复侧。每次测试都要认真作好原始数据记录，并记录掘 进里程、支护施工情况以及环境温度等，原始数据不准涂改，只能划去重记。量测数据应在现场进行粗略计算，若发现变位较大时，应及时通知现场施工负责人，以便采取相应处理措施。

　. c. 测试完毕后检查仪器、仪表，作好养护、保管工作。及时进行资料整理，监控量测资料须认真整理复核和反馈。

　（3 3 ）量测 项目的测线和测点的布置 ① 量测间距将严格按设计资料执行。

　量测断面布置示意如下图 ：

　 必测项目监测断面示意图

　必测与选择项目联合监测断面示意图

　②洞内测点布置注意事项：

　1) 量测点的安设在开挖后 2 12 小时内和下一循环 开挖前完成，并测取初读数。

　2) 测点应安设在距开挖工作面 1m 。

　范围内，且不大于一循环进尺，并应精心保护，不受下一循环爆破的破坏。

　3) 各项位移量测的测点，一般可布置在同一断面内，测点统一在一起，测设结果能相互印证，协同分析与应用。

　4) 围岩压力量测，除应与锚杆轴力量测孔相对应布置外，还要在有代表性的部位设测点，以便了解支护体系在整个断面上的受力状态与支护作用。

　5) 锚杆轴力量测在局部加强锚杆地段，要在加强区域有代表性位置设量测锚杆。

　（4 4 ）施工监测 洞内施工监测管理流程图如下：

　 施 施

　 工 量 量

　 测 安全否（管理基准）

　措施（调整施工方法、加强支护结构）

　经济否（管理基准）

　措施（减少支护结构）

　量测计划是否改变 改变量测计划 管理基准是否改变 改变管理基准 否 否 否 否 否 否 是 是 是是 是 是 是

　① 周边水平位移测量 测点埋设：喷锚支护施作后，用风钻凿 Φ 10cm m 、深 5 50 0c cm m 的孔，先用 1 1 ：1 1 水泥砂浆灌满后再插入测点固定杆，尽量使同一基线两测点的固定方向在同一直线上，等砂浆凝固后，即可进行测量工作。

　用 测量方法：采用 SWJ- -V IV 隧道收敛计监测。该机采用大张力自锁紧摇柄加载系统，并在结构上进行了一系列性能提高设计，具有很高的量测精度，特别适用于大跨度隧道的变形监测。

　② 拱顶下沉量测 拱顶位移量的测点用风枪打眼埋设好固定杆，并在外露杆头设挂钩。测点的大小要适中。如过小，测量 时不易找到；如过大，爆破时易被打坏。支护结构施工时要注意保护测点，一旦发现测点被掩埋，要尽快重新设置，以保证数据不中断。

　要用水平仪、水准尺、挂钩式钢尺配合测量拱顶下沉，精度可达 1 1 ～ 2mm 。测量时用一把 2 2 ～ 4m 的挂钩式钢尺挂上即可。

　拱顶下沉量测见 下 图 。

　拱顶下沉量测示意图 （5 5 ）

　量测频率 ) 1) 净空位移和拱顶下沉的测量频率 净空位移和拱顶下沉的量测频率除按测量项目及要求表执行外，还应按照下表的频率进行量测。

　净空位移和拱顶下沉的量测频率表见下页 净空位移和拱顶下沉的量测频率表 位移速度 距工作面距离 量测频率 10mm/ 日以上 0~12m 2 1~2 次/ / 日 10~5mm/ 日 12~24m 1 1 次/ / 日 水准点水准点 水平 仪仪钢卷 尺尺

　5~1mm 日 24~60m 1 1 次/ / 日 1mm/ 日以...