隧道监控量测方案.docxVIP

目 录1编制依据12工程概况13、工程地质及水文地质情况13.1 地形、地貌13.2 工程地质13.3 水文地质条件23.4不良地质及特殊地质34监测的目的及意义35监测内容及监测控制标准35.1监测工作内容及说明35.2 主要监测仪器、项目、断面布置和监测频率45.3 监测断面布置及监测频率56主要监测项目实施方法76.1洞内、外观察76.2地表沉降监测76.3洞内拱顶沉降及边墙收敛监测86.4隧底隆起监测（选择项目）96.5钢筋应力应变监测（选择项目）106.6围岩压力监测（选择项目）117、监测重难点对策128信息化施工管理程序128.1量测数据的整理、分析与反馈128.2现场监测预警管理标准158.3 监测组织机构158.4人员组成及职责168.5施工监测反馈程序178.6工程突发情况及监测应急措施188.7风险预警的响应、处理1931隧道监控量测专项方案一、编制依据1、铁路隧道监控量测技术规程（TB101212007）2、铁路隧道施工规范TB10204-20023、新建铁路工程测量规范（TB1010199）4、改建铁路广通至大理线扩能改造工程施工图隧道设计图纸、文件及资料5、其他相关技术资料。二、工程概况改建铁路XXXX线扩能改造工程站前三标全段位于XX县境内，施工里程为：D1K152+543D2K177+436，线路长度XXkm，本标段内有隧道8座，共计9765米。1.XX1号隧道：隧道位于XX县XX镇境内，全长2390m，最大埋深96米。设计级围岩320m占隧道总长的16.8%，V级围岩1580m占隧道总长的83.2%。隧区地表上覆第四系全新统冲洪积层淤泥质黏土、松软土、细砂、粗圆砾土、粉质黏土，坡洪积淤泥质土、松软土、粉质黏土及坡残积粉质黏土；下伏基岩为白垩系中统马头山组砂岩夹泥岩及下统普昌河组泥岩夹砂岩、泥灰岩。全隧围岩条件较差，施工中需穿越玉碗水向斜，约在DKXX+652附近，在DKXX+100附近为弱膨胀土地质，因此易造成隧道坍方和变形。2.XX2号隧道：隧道位于XX县XX镇境内，全长800m，最大埋深40米。设计洞门及明洞20m，占隧道总长的6.7%，V级围岩280m占隧道总长的93.3%，隧区属山间盆地与低中山宽谷缓坡过渡区。隧道进出口均位于山间沟槽内，隧区内最高峰约1955m，相对高差约80m。隧区内多被第四系坡残积粉质黏土覆盖，一般厚02m，局部较厚。斜坡地带地表多为松林或杂木，局部平缓处被垦为旱地。自然坡度一般1030，局部为陡壁，植被较发育。3.XX3号隧道：隧道位于XX县XX镇境内，全长1299m，最大埋深95米。设计级围岩610m，占隧道总长的47%，V级围岩689m占隧道总长的53%，隧区地表上覆第四系全新统坡洪积粉质黏土、松软土，坡残积粉质黏土、碎石土；下伏基岩为白垩系下统普昌河组泥岩夹砂岩、泥灰岩以及砂岩夹泥岩，泥灰岩。隧道进出口边坡顺层，泥岩有弱膨胀性，因此易造成隧道坍方和滑坡现象。4.XX1号隧道：隧道位于XX县XX镇境内，全长 410m，最大埋深48m。隧区属低中山宽谷缓坡地貌。隧道进出口均位于山间沟槽内，进口高程约1898m，出口高程约1905m，隧区内最高峰约2014m，相对高差约110m，自然坡度一般1030，局部为 陡壁。隧区内斜坡地带地表多为松树林或灌木，局部平缓处被垦为 旱地；沟槽内地形平缓开阔，夏季多为水田，冬季多为旱地。5.XX2号隧道：隧道位于XX县XX镇境内，全长 419m，埋深约1040m。隧区属低中山宽谷缓坡地貌，最高峰约1980m，相对高差约50m，自然坡度1030，局部为陡坡。区内丘坡上覆土层较薄，地表多为松树林或灌木。6.XX3号隧道：隧道全长219m，埋深1040m，为一座浅埋隧道。隧区属低中山宽谷缓坡地貌，最高峰约1980m，相对高差约50m，自然坡度1030，局部为陡坡。区内丘坡上覆土层较薄，地表多为松树林或灌木。7.XX4号隧道：隧道全长862m，埋深70m。隧区属低中山宽谷缓坡地貌，地面高程19462060m，自然坡度1550，局部为陡坡，区内坡面植被较发育，部分垦为旱地。8.XX5号隧道：隧道全长554m，埋深64m。隧区属低中山宽谷缓坡地貌，地形起伏较大，地面高程19202030m，相对高差30100m，自然坡度1550，局部为陡坡，进出口缓坡地带多垦为旱地，隧道洞身坡面植被发育。9.XX6号隧道：隧道全长243m，埋深41m。隧区属剥蚀低中山宽谷缓坡地貌，地势左低右高，线路左侧为XX江支流河谷，地形起伏较大，地面高程19402050m，相对高差30110m，自然横坡545不等，局部为陡坡，坡面植被发育。三、地层岩性及地质构造（一）、地层岩性隧区地表上覆第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）淤泥质黏土、松软土、细砂、粗圆砾土、粉质黏土，坡洪积（Q4dl+pl）淤泥质土、松软土、粉质黏土及坡残积（Q4dl+el）粉质黏土。下伏基岩为白垩系中统马头山组（k2m）砂岩夹泥岩及下统普昌河组（k1p）泥岩夹砂岩、泥灰岩。4-3粉质黏土（Q4al+pl）：紫红色、棕红色，硬塑状，土质不甚均匀。分布于隧道进口山体前缘堆积区内，一般厚度210m。属级普通土。5-1淤泥质土（Q4dl+pl）：褐灰色、浅灰色，软塑状，土质较均匀，偶含泥岩、砂岩风化物。呈透镜状分布于DK59+720DK59+820及D1K61+560以后段低洼沟槽内，根据钻探揭露，一般厚度02m，局部可达5m，工程性质较差，静探贯入阻力小于800kpa，压缩模量2.33.2MPa。属级普通土。5-2松软土（Q4dl+pl）：褐红、褐黄色，土质不均，含有泥岩、砂岩风化物。分布于DK59+720DK59+820及D1K61+560以后段沟槽内，根据钻探揭露，该层透镜状分布，层厚02m，工程性质较差，静探贯入阻力小于8001500kpa，压缩模量3.25MPa。属级普通土。5-3粉质黏土（Q4dl+pl）：棕褐色、褐红色、褐灰色，硬塑，质不均匀，约含10%左右的泥岩、砂岩质角砾，厚25m。分布于进出口段山间沟槽内，属级普通土。6-2松软土（Q4dl+el）：浅灰、浅黄、黄褐色，软塑状，含少量粉粒，手搓时有砂感，无包含物，质均匀。分布于DK71+090+245段平缓斜坡地段及低洼沟槽内，根据钻探揭露厚03m，呈透镜状赋存。属级普通土。6-3粉质黏土（Q4dl+el）：褐红色、棕褐色、灰褐色，硬塑，土质不均，约含1020%左右的砂泥岩质角砾，厚2m，部分稍厚。普遍分布于隧区斜坡地带，属级普通土。8-3粉质黏土（Q3al+pl）：棕红色、灰黄、浅黄色，硬塑。土质不纯，含少量砂，局部含少量卵石。分布于DK71+380640段地表，据钻探揭露，厚015m，为XX江古阶地剥蚀后残留。属级普通土。8-6卵石土（Q3al+pl）：灰黄、浅黄色，稍湿，中密。卵石占5060%，610cm，石质为砂岩等，黏性土及砂填充。据地表调绘，分布于隧道洞身D2K71+380+640段地表，厚08m，为XX江古阶地剥蚀后残留。属级普通土。11-1砂岩夹泥岩、砾岩（k2m）：灰白、灰黄、紫红色，砂岩为中细粒结构，中厚层构造，钙质胶结为主，部分为长石石英砂岩；泥岩泥质结构，块状构造，泥质胶结。岩层产状陡倾，部分近于直立，节理较发育，岩体破碎；泥岩岩质软，易风化，浸水后易软化崩解。差异风化较大，砂岩全风化带（w4）呈土状、砂状，厚020m，属级硬土；强风化带（w3）岩体破碎，钻探岩心呈土夹块石、碎石状，厚1025m，局部稍厚，属级软石；其下为弱风化带（w2），岩质较坚硬，属级软石；泥岩全风化带（w4）呈土状，厚020m，属级硬土；强风化带（w3）岩体破碎，钻探岩心呈土夹块石、碎石状，厚1030m，属级软石；其下为弱风化带（w2）属级软石。因差异风化，全风化及强风化带厚度各处不均，与下伏k1p地层呈整合接触。12-1泥岩夹砂岩、泥灰岩（k1p）：紫红色、砖红色，局部黄灰色、灰色，泥质、粉砂质结构，块状构造，泥质胶结，节理较发育，岩质软，易风化，浸水后易软化崩解。风化带厚度不均，风化差异大，全风化带（w4）呈土状，厚020m，属级硬土；强风化带（w3）呈土夹碎石、角砾状，厚1030m，属级软石；其下为弱风化带（w2），属级软石。根据区域地质报告，及现场勘察结果，该层局部含石膏。根据DZ-06-312钻孔7.07.4m取泥岩全风化（w4）进行膨胀性试验（2009-广大详判-28），自由膨胀率Fs=61%，阳离子交换量CEC（NH4+）=17.9mmol/100g，蒙脱石含量M=15.53（%），为若膨胀土。13正长斑岩（53）：黄绿、绿灰、浅灰色，斑状结构，块状构造，风化后呈黄灰色、黄绿色。根据钻探揭露，全风化带（W4）厚215m，岩心多呈土夹角砾状，属级硬土；强风化带（W3）岩心多呈碎块状，质较软，易折断，属级软石；弱风化带（W2）属级软石。主要分布于D2K71+200+360段，与白垩系下统高丰寺组（k1g）呈角度不整合接触。13-1砂岩夹泥岩（k1g）：砂岩灰黄色、黄灰色、浅灰色，中细粒结构，中厚层状结构，钙质胶结，泥岩紫红色、浅灰色，泥质结构，泥质胶结。全风化带一般厚210m，属级硬土；强风化带（W3）岩体破碎，呈半岩半土状，碎石状，厚220m，属级软石；其下弱风化（W2）属级软石。34-2断层角砾（Fbr）：黄灰色、灰紫色、灰黑色。根据区域地质资料揭示，岩心多呈砂夹碎石、角砾状，局部碎石、角砾状，中密，属级硬土。主要分布在红土门断层破碎带内。（二）、地质特征该区位于XX扭动褶皱区。受构造影响该段褶皱、断层较发育，段内发育玉碗水向斜，红土门断层。玉碗水向斜：地表与线位相交于DK60+652附近，走向呈S-N向，向斜核部地层为k2m）泥岩夹砂岩、泥灰岩。其中东盘量得代表性产状N10oW/60oSN，西盘代表性产状S-N62oE。向斜与线位交角约57o，核部地带富水，有地下水渗出，岩体节理发育，较破碎。红土门断层：属区域性断裂，根据调绘及钻探揭示，该断层大致于线路D2K70+220处于线路呈74斜交通过，走向近SN，倾向W，倾角65，为一逆断层，破碎带宽1550m，破碎带物质主要为断层角砾。断层东盘（下盘）岩性为白垩系下统普昌河组（K1P）泥岩夹砂岩、泥灰岩，岩层产状为N15W/46SW；西盘（上盘）为白垩系下统高丰寺组（K1P）砂岩夹泥岩，岩层产状为N30E/45SE。姚安山向斜：根据调绘到地层产状推测，该向斜大致呈SN走向，于线路里程D2K71+650附近与线路呈69斜交通过。向斜E翼产状N10WN30E/4451SW、NW，W翼产状N2025W/4050NE。向斜两翼均为白垩系下统高丰寺组（k1g）砂岩夹泥岩地层。(三)、水文地质 地表水及地下水 ：段内地表水以季节性沟水、池塘水为主，无常年流水，地下水为第四系土层孔隙潜水及基岩裂隙水，第四系覆盖层中含少量的第四系孔隙水，局部沟槽内低洼地带水量稍丰；因泥岩等透水性较差，基岩裂隙水不发育。地下水及地表水主要受大气降水补给，向低洼地带排泄。经取附近地表塘水（2009-广大水W-10）、基岩裂隙水（2009-广大水W-25、2009-广大水W-26）进行水质分析，水质分别属于HCO3.CLCa2+.Na+型水、HCO3.CLNa+.Ca2+型水及HCO3Ca2+.Na+型水。根据铁路混凝土结构耐久性设计规范（TB100052010），在环境作用类别为化学侵蚀环境及氯盐环境时，（2009-广大水W-10）、（2009-广大水W-25）对混凝土结构酸性侵蚀（PH）等级为H1。根据楚雄幅区域地质报告及既有勘察资料，普昌河组（k1p）地层含石膏，地下水对混凝土结构具硫酸盐侵蚀，环境作用等级为H1。隧道于DK60+652穿越玉碗水向斜，向斜核部沟槽内有地下水呈股状渗出，隧道通过该段水量较大，加强防排水；隧道开挖后会改变地下环境，改变地下水的流向，造成地表泉点干枯。(四)、不良地质 隧道区域特殊岩土为松软土、软土及膨胀土（泥岩W4）及泥岩的膨胀土。 1、淤泥质土：褐灰色、浅灰色，软塑状，土质较均匀，偶含泥岩、砂岩风化物；部分为软黏土。呈透镜状分布于DK59+478以前、DK59+720DK59+820及D1K61+560以后段低洼沟槽内，根据钻探揭露，层厚05m，工程性质较差，静探贯入阻力小于800kpa，压缩模量2.33.2MPa。2、松软土（Q4dl+pl）：褐红、褐黄色，土质不均，含有泥岩、砂岩风化物。分布于DK59+420DK59+460、DK59+720DK59+820及D1K61+560以后段沟槽内，根据钻探揭露，该层透镜状分布，层厚04m，工程性质较差，静探贯入阻力小于8001500kpa，压缩模量3.25MPa。3、膨胀土（泥岩W4）：DK60+100以前地层为白垩系下统普昌河组（k1p）泥岩夹砂岩、泥灰岩，以泥岩为主，质软，易风化剥落，遇水软化崩解；根据DZ-06-312钻孔7.07.4m取泥岩全风化（w4）进行膨胀性试验（2009-广大详判-28），自由膨胀率Fs=61%，阳离子交换量CEC(NH4+)=17.9mmol/100g蒙脱石含量M=15.53（%），为弱膨胀土。4、泥岩的膨胀性：段内下伏基岩白垩系下统普昌河组（k1p）地层中多为泥岩夹砂岩、紫红色，泥质结构，部分为粉质结构，泥质胶结，含有较多亲水矿物，中厚层块状构造，岩质软，具易风化剥落，遇水软化崩解，失水收缩开裂等特性，含水率变化时发生较大体积变化，DZ-06-313号钻孔16.316.8m泥岩样品膨胀力503kpa，自由膨胀率28%，饱和吸水率6.22%，具一定膨胀性。四、监测的目的及意义在暗挖施工过程中须掌握隧道开挖引起周围地层变形的大小，以便及时采取适当的工程措施确保施工安全顺利地进行；在暗挖隧道整个施工过程中对隧道围岩及支护结构的变形和应力状况进行观察、监控和量测,并通过对监测结果的处理，分析地层、支护结构的安全稳定性，判断隧道施工对地层的影响程度；通过信息反馈，修正设计参数，优化施工工艺，改进施工方法，均有重要的指导意义。在地下工程施工过程中开展监测量测的主要目的和意义有以下几点：（1）了解隧道支护结构和周围地层的变形情况，及时反馈地表和洞内位移变化的信息，调整相应的开挖支护参数, 指导并组织信息化施工，保证施工安全；（2）通过监控量测了解隧道围岩在施工过程中的动态变化，明确工程施工对原始地层的影响程度及可能产生失稳的薄弱环节；（3）提供判断围岩和初期支护基本稳定的依据，确定二次衬砌的施作时间；（4）通过监控量测，收集数据，为以后的工程设计,施工及规范修改提供参考和积累经验，并可以和计算结果比较，完善计算理论。五、监测内容及监测控制标准（一）、监测工作内容及说明根据建指要求并结合我标段隧道工程的实际情况，对施工影响的洞身支护结构、周围地层以及地表建筑物等进行安全监测。监测应以获得定量数据的专门仪器测量或专用测试元件监测为主，以现场目测检查为辅。各监测项目按照要求测得稳定的初始值，且不少于两次。当变化超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测。当有危险事故征兆时，则需要进行连续监测。所有测点反应施工中该测点受力或变形等随时间的变化，即从施工开始到完成、测试数据趋于稳定为止。（二）、 主要监测仪器、项目、断面布置和监测频率1、为了确保监控量测的简便、快速、可靠、准确，使用以下仪器设备进行监测。见表6-1。表5-1 监测设备及其精度测试项目监测仪器及型号精度地表沉降水准仪仪1mm水平收敛断面仪、收敛计1/0.1mm拱顶沉降水准仪仪 1mm2、根据设计文件以及相关规范，监测内容见表5-2表 5-2 监测对象及技术要求序号监测项目测试方法和仪器测试精度备 注1洞内、外观察人工观察地质罗盘2净空变化收敛计0.5-1mm一般进行水平收敛量测断面仪0.5-1mm一般进行三维多点量测3拱顶下沉水准测量水准仪、钢尺、全站仪0.5-1mm4地表下沉水准测量水准仪、塔尺、全站仪0.5-1mm浅埋隧道必测（H0 2B）注：H0隧道埋深；B隧道最大开挖宽度。必测项目为日常施工管理中所必须进行的量测项目，主要为位移测试项目。净空收敛量测一般只进行水平收敛基线的量测，拱顶下沉可根据量测断面大小及开挖方法，布置13个测点。地表下沉量测可以反映隧道开挖对地表土体的影响，在浅埋地段应将地表下沉量测也作为必测项目。3、选测项目及方法序 号监测施工测试方法和仪器测试精度备 注1隧底隆起水准测量水准仪、铟钢尺0.5-1mm2围岩内部位移多点位移计、频率接收仪0.1mm3围岩压力压力盒、频率接收仪0.01MPa4二次衬砌接触应力压力盒、频率接收仪0.01MPa5钢筋受力钢筋计、频率接收仪0.01 MPa6喷射混凝土受力混凝土应变计 频率接收仪7锚杆杆体应力钢筋计、频率接收仪0.01 MPa（三）、 监测断面布置及监测频率1.监测断面布置量测断面间距和每个断面上的测点、类型、位置、个数应根据隧道埋深、围岩级别、隧道断面大小、开挖方法、支护类型等确定。围岩差的地段，量测断面应布置多些，围岩好的量测断面应相对少一些，在不良地质体中，应考虑布置一定数量的选测项目。地表下沉量测布置的测点数应适当多一些，应能测到完整的纵、横向沉降曲线，从而分析隧道施工的纵、横向影响范围和程度。1).必测项目量测断面布置（1）净空变化、拱顶下沉和地表下沉（浅埋地段）等必测项目应设置在同一断面，地表有建筑物时，应在建筑物周围增设地表下沉观测点。一般，量测断面间距应根据围岩级别、隧道埋深、开挖方法按下表规定：量测断面间距和每断面测点数量围岩规则断面间距(m)每断面测点数量净空变化拱顶下沉-5-1012条基线1-3点10-3012条基线1点30-501条基线1点注：洞口及浅埋地段断面间距取小值，软岩隧道监测断面应适当加密。地表下沉（浅埋地段）观测点布设应沿线路中线布点，间距530米，必要时设12个横断面，每断面711点，监测范围应在隧道开挖影响范围以内。（2）沉降缝两侧底版不均匀沉降，洞内沉降缝每侧宜布置4个以上的观测点。（3）洞口段与路基过渡段不均匀沉降，结合路基沉降观测，在洞口、距洞口510m、1520m、50m处各设一个观测断面。2).选测项目量测断面的布置各选测项目量测断面的数量，宜根据设计要求进行布置，或在每级围岩内选有代表性的断面12个，断面上的测试元器件、类型、位置及个数根据需要确定。2.量测频率1).净空变化、拱顶下沉、地表下沉（浅埋地段）各量测项目的量测频率应根据位移速度和量测断面距开挖面距离确定。（1）按位移速度确定量测频率位移速度（mm/d）量测频率52次/d151次/d0.511次/23d0.20.51次/3d0.21次/7d（2）按距开挖面距离确定量测频率量测断面距开挖面距离（m）量测频率（01）b2次/d（12）b1次/d（25）b1次/23d5b1次/7d注：b隧道开挖宽度。当按位移速度和量测断面距开挖面距离选择的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。各项量测作业均应持续到变形基本稳定后23周结束。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。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始量测点距，直到衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。2).洞外观察重点应在洞口段和洞身埋置深度较浅段；洞内工作面观察应在每次开挖后进行，已施工地段观察每天至少进行一次。3).洞口段与路基过渡段不均匀沉降，应和路基沉降观测频次一致，当环境条件发生变化或数据异常时应及时增加观测次数。六、主要监测项目实施方法（一）、洞内、外观察1.监测目的主要是监测隧道开挖过程中围岩、初期支护、二次衬砌和地表的变化，确保周围建构筑物的安全，掌握隧道的安全状态。2.监测仪器地质罗盘、相机、目测等3.监测实施1) 开挖工作面观察应在每次开挖后进行，包括围岩岩性、岩质、断层破碎带、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、剥落掉块现象、有无渗漏水等；2) 在节理、裂隙发育的镶嵌状、块状脆性硬岩地段应重视观察围岩的节理、裂隙走向及发育程度，对易引起坍塌的岩块及时进行锚杆支护或喷射混凝土封闭；3) 对已施工地段的观察每天至少应进行一次，主要观察喷射混凝土、锚杆、钢架和二次衬砌等的工作状态4) 如喷层是否产生裂缝、剥离和剪切破坏、格栅支撑是否压屈。5）洞外观察重点应在洞口段和洞身埋置深度较浅地段，其观察内容应包括地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗透情况等。6）观察中发现围岩条件恶化时，应立即采取相应处理措施；观察后应及时绘制开挖工作面地质素描图、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； （二）、地表沉降监测1.监测目的主要是监测隧道开挖过程中引起的周围地表沉降变形的大小，确保周围建构筑物的安全，掌握隧道的安全状态。2.测量实施：地面下沉量测，一般在-级浅埋隧道围岩的施工中进行。覆盖层厚度根据设计资料。基点布设：埋设在隧道开挖纵横向各（35）倍洞径外的区域，埋设5个以上的基点，横向测点间距2-5m，范围不小于H0+B(H0埋深，B隧道宽度)；纵向断面间距： H0B，5-10m；BH02B,10-20m；2BH02.5B,20-50m。测点布设：在测点位置挖长、宽、深均为200mm的坑，然后放入地表测点预埋件（自制），测点一般采用2030mm、200300mm的平圆头钢筋制成。测点四周用砼填实，待砼固结后即可量测。量测：用高精度全站仪、水平仪进行观测。要求a）观测应在仪器检验合格后方可进行，且避免在测站和标尺有振动时进行；b）尽量选择在每一天同一时间内进行观测；观测坚持四固定原则，即：施测人员固定，测站位置固定，测量延续时间固定，施测顺序固定，且应每隔30天用精密水准测量的方法进行基点与水准点的联测，其误差不得超过（0.5）mm（n为测站数）。沉降计算求得各点高程。施工前，由基点通过水准测量测出沉降测点的初始高程H0，在施工过程中测出的高程为Hn。则高差HnH0即为沉降值。数据分析与处理a）利用软件绘制时间位移曲线散点图和距离位移曲线散点图，根据沉降规律判断围岩稳定状态和施工措施的有效性。曲线正常则说明位移随施工的进行渐趋稳定。如果出现反常，出现反弯点，说明地表下沉出现点骤增加现象，表明围岩和支护已呈不稳状况，应立即采取措施。b）当位移时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进行回归分析。预测最大沉降量。（三）、洞内拱顶沉降及边墙收敛监测1.监测目的掌握隧道开挖过程中支护结构变形情况，保障施工安全及分析支护参数。2.监测仪器断面仪、水准仪和收敛仪3.监测实施各级围岩均应进行拱顶下沉、周边位移及收敛量测，软弱围岩也必须进行底板隆起量测，且原则上三者布设在同一断面内。断面布设的间距：按照设计要求，级围岩3050m，级围岩1030m，级围岩510m，围岩变化处适当加密。可在各级围岩起始地段增设12组。拱顶下沉量测测点布置在拱顶，周边位移量测以量测初期支护各点的绝对位移为目的，通过水平及斜向收敛量测，验证周边位移结果，基线位置的高低可根据断面情况，选择在断面变化或者受力集中点处，便于和理论计算的结果进行对比。拱顶下沉及收敛量测在全隧都必须进行，测点布设按照设计文件要求进行。点的埋设方式：测点埋设的位置在避免爆破作业破坏的前提下，应尽量靠近掌子面，并在下一次爆破循环前获得初始数据。a）周边位移及收敛量测：埋设测点时，先在测点处用人工挖孔或凿岩机开挖孔径为4080mm，深为25mm的孔。在孔中填满水泥砂浆后插入收敛带弯钩膨胀螺栓预埋件。当采用无尺观测方式采集数据时，在弯钩上贴激光反射贴片，待砂浆凝固后即可量测。b）拱顶下沉测点布设: 拱顶下沉主要用于确认围岩的稳定性。在每个量测断面的拱顶中心埋设一自制的钢筋预埋件。埋设前，先用小型钻机在待测部位成孔，然后将预埋件放入，并用混凝土填塞，待混凝土凝固后即可量测。当采用无尺观测方式采集数据时，在预埋件上贴激光反射贴片。量测：用高精度全站仪、水平仪进行观测。要求a）观测应在仪器检验合格后方可进行，且避免在测站和标尺有振动时进行；b）尽量选择在每一天同一时间内进行观测；观测坚持四固定原则，即：施测人员固定，测站位置固定，测量延续时间固定，施测顺序固定，且应每隔30天用精密水准测量的方法进行基点与水准点的联测，其误差不得超过（0.5）mm（n为测站数）。沉降、收敛值计算求得各点高程。施工前，由基点通过水准测量测出沉降测点的初始高程H0，在施工过程中测出的高程为Hn。则高差HnH0即为沉降值。采用全站仪时，调用其对边测量功能求得其动态值。收敛值：采用收敛计时，初始值与施工过程中动态值之差。采用全站仪时，调用其对边测量功能求得其动态值。数据分析与处理a）利用软件绘制时间位移曲线散点图和距离位移曲线散点图，根据沉降规律判断围岩稳定状态和施工措施的有效性。曲线正常则说明位移随施工的进行渐趋稳定。如果出现反常，出现反弯点，说明地表下沉出现点骤增加现象，表明围岩和支护已呈不稳状况，应立即采取措施。b）当位移时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进行回归分析。预测最大沉降量。（四）隧底隆起监测（选择项目）1.监测目的了解隧道开挖过程中围岩与拱架作用力的作用力下隧底隆起量，及时采取必要措施，确保在可控范围内。2.监测仪器全站仪或精密水准仪，铟钢尺。3.量测实施方法测点埋设隧道施工中，底部仰拱架立时，将预埋件垂直焊接在仰拱上。待该环砼喷射完毕牢固后，将预埋件上砼清除干净后，即可进行量测。测点布设原则同拱顶测点，且同拱顶测点布设在同一断面。底板隆沉量测方法主要采用全站仪或精密水准仪，量测各测点与基准点之间的相对高程差，本次所测高差与上次所测高差相比较，差值即为本次沉降值，本次所测高差与初始高差相较，差值即为累计沉降值。数据的分析与处理根据量测数据绘制时间位移曲线散点或距离位移曲线散点图。并结合施工情况对所测数据进行分析。（五）钢筋应力应变监测（选择项目）1.监测目的了解隧道开挖过程中钢架及二衬钢筋受力情况，及时采取必要措施，确保在可控范围内。2.监测仪器钢弦式钢筋计及VW-1型频率接收仪。3.量测实施测点埋设原则上与围岩压力量测布设在同一个量测断面上，分别沿钢架的外边缘和内边缘成对布设。测点布设时在钢结构应测部位截去一部分钢筋，把钢弦式钢筋计焊接在原部位，代替截去的那部分钢筋。数据计算每次所测得的频率可根据钢筋轴力计的频率轴力标定曲一直接换算出相应的轴力值。数据分析与处理根据轴力值绘制钢筋应力随时间的变化曲线，以及钢筋应力随开挖距离的变化曲线图。在钢拱架横断面图上，以一定的比例把应力值点画在各应力计颁位置，并以连线的形式将各点连接起来，形成钢拱架钢筋应力分布状态图。（六）围岩压力监测（选择项目）1.监测目的了解隧道开挖及基坑开挖过程中土体与围岩之间的相互作用力，及时采取必要措施，确保在可控范围内。2.监测仪器钢弦式压力盒及VW-1型频率接收仪3.量测实施测点埋设振弦式测试元件构造简单，测试结果比较稳定，受温度影响小，可用于长期观测，故现场测试选择了弦式测试元件。应充分考虑到施工可能对引线及元件造成破坏。测试数据处理方法现场测试读数为频率值，需由标定曲线转化为相应力（应变）值，标定曲线和初始频率的选取对换算结果也会产生很大的影响。钢弦式测试元件的基本原理是由元件内钢弦的应力变化转变成钢弦的振动频率变化，根据弦振动微分方程，可推导出钢弦振动频率与钢弦应力和钢弦长度之间的如下关系： 式中，钢弦振动频率， L钢弦长度，钢弦材料的密度，钢弦所受的张拉应力。当压力盒已做成后，L、已为定值，所以钢弦的频率只取决于钢弦上的张拉应力。而从弹性理论可知，钢弦上产后的张拉应力与承压面压力成线性关系，钢弦频率与压力盒所受压力P的关系如下：2-=P式中，压力盒受压后的钢弦的频率，0压力盒未受压时钢弦的频率，P压力盒所受的压力，标定系数，与压力盒构造等有关，各压力盒各不相同。 七、监测重难点对策 1、拱顶下沉、收敛量测初始读数宜在36h内完成，其它量测应在每次开挖后12h内取得初读数，最迟不得大于24h，且在下一循环开挖前必须完成。初始读数对监控量测数据分析非常重要，必须在规定的时间内对观测点进行初始观测。2、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、采用无尺量测（全站仪）埋设反射膜片时，锚固反射片的锚杆端头宜切割为4550度斜角，以便测量视线尽量与反射片垂直，增加反射信号强度；4、反射片应不定期清除粉尘，防止粉尘覆盖反射片造成目标不清晰并且影响回光信号的强度；5采用全站仪对边测量观测时，每条测线至少应观测3次读数，取平均值作为观测结果，可以有效地提高观测值的精度。6、观测过程中必须认真仔细，确保采集的量测数据真实、可靠。根据各个量测项目的观测频率，及时采集量测数据，需要增加观测次数的应及时增加观测次数。隧道开挖过程中遇到“双控”值超限，严格按照本方案的预警措施实施预警。7、每次施工工序转换前，对前期工程施工影响范围内的风险工程监测数据做出整理并绘图，分析下步工序施工过程中可能会造成的影响。8加强对地表、建筑物的监测和安全巡视，如发现地表、建筑物出现细微的裂缝和有明显变形时立即上报项目部以及相关单位，及时采取必要的辅助措施。（八）信息化施工管理程序（一）、量测数据的整理、分析与反馈1、量测数据的整理（1）现场量测所取得的原始数据，应进行数学处理，将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，去掉测试错误的数据。（2）每次量测后应及时进行数据整理，并将监测数据输入计算机，用专门程序进行计算处理，绘制量测数据时态曲线和距开挖面关系图。对初期的时态曲线应进行回归分析，预测可能出现的最大值和变化速度。（3）周边收敛量测后，必要时，可以对每条测线分别进行回归分析，求出各自回归精度最高的收敛时间回归方程和收敛距开挖面距离回归方程，以推算可能出现的最终位移和得出位移变化规律。2、量测数据分析（1）按实测最大位移值或回归预测最大位移值进行判别实测最大位移值或回归预测最大位移值不应大于表所列指标，并按变形管理等级指导施工。a） 双线隧道初期支护极限相对位移（%）围 岩 级 别埋 深 （m）5050300300500拱脚水平相对净空变化值0.290.720.582.882.594.320.140.430.291.151.001.730.040.140.120.580.430.860.010.040.010.12拱顶相对下沉0.120.230.201.581.152.020.090.140.120.060.431.150.040.090.060.220.170.430.040.090.070.17注： 硬岩取下限，软岩取上限；拱脚水平相对净空变化指两测点间净空水平变化值与其距离之比；拱顶相对下沉指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比；墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化值乘以1.21.3后采用。b）变形管理等级管 理 等 级管 理 位 移 （mm）施 工 状 态UU0/3可正常施工U0/3U2U0/3应加强支护U（2U0/3）应采取特殊措施注：U实测位移值；U0最大允许位移值。（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。净空变化速度小于0.2mm/d时，围岩达到基本稳定。在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用其它指标判别。（3）根据位移时态曲线的形态来判别：当围岩位移速率不断下降时（du2/d2t0），围岩趋于稳定状态；当围岩位移速率保持不变时（du2/d2t0），围岩不稳定，应加强支护；当围岩位移速率不断上升时（du2/d2t0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。3、信息管理与反馈根据管理等级标准和允许变位值，按照下列框图（图2见下页）进行信息管理。a.当量测信息处于级时，按正常时间规定上报资料。b.当量测信息处于级时，应立即书面报告项目总工，并提出新的监控措施和施工建议。c.当量测信息处于级时，应立即口头告知施工现场负责人暂停施工，并书面报告项目总工和局指总工，通知设计、监理现场会勘，制定施工方案是不安全是否否否监测结果是否超过级管理是否超过级管理是否超过管理继续施工暂停施工采取特殊措施综合判断是否安全加强支护监控量测信息管理框图 图2和措施。监控量测工作必须紧跟开挖、支护作业，并按设计要求布设监测点，并根据具体情况及时调整或增加量测的内容。量测数据应及时分析处理，并将结果反馈给设计、监理，实现动态设计、动态施工。根据观察、量测结果，判断原设计不合适时，应及时修正设计，特别是量测结果与初期预测有较大差异，而确认必须进行设计变更时，根据围岩的变化修正设计。对锚杆数量、形状尺寸、喷混凝土厚度、材质、一次掘进长度、钢支撑的等进行局部修正或进行围岩分级、支护模式、变形富裕量、开挖断面形状、施工方法、衬砌厚度等进行修改。（二）、现场监测预警管理标准针对不同的风险源及风险等级，建立不同的风险评估体系，提供预警建议，并开展监控信息的汇总整理、反馈及现场及控制指导等工作。根据现场巡视信息及监测数据及时地分析，综合评定，必要时发送预警信息，同时加密观测频率及加大巡视力度。现场监测成果按黄色、橙色和红色三级预警进行管理和控制。具体内容见表8-1。表8-1 三级预警机制判定表预警级别措施预警状态描述黄色预警增加监测频率“双控”指标（变化量、变化速率）均超过监控量测控制值（极限值）的70时，或双控指标之一超过监控量测控制值的85时橙色预警加强支护“双控”指标均超过监控量测控制值的85时，或双控指标之一超过监控量测控制值时红色预警暂停施工“双控”指标均超过监控量测控制值，或实测变化速率出现急剧增长时。（三）、监测组织机构根据工程的具体情况，分部成立专业监测小组，由项目部工程部直接领导，负责日常监控量测数据收集整理并上报局指，并根据分析结果具体指导现场施工管理。使施工完全进入信息化控制中，其组织机构及相应的职能见图8-1 监测组织机构框图。 项目总工监测组长第四小组第一小组第二小组第三小组图8-1 监测组织机构框图（四）、人员组成及职责1.隧道监控量测组人员组成如下：组 长：副组长：组 员：2.职责及要求 为有效开展隧道监控量测工作，确保观测数据的真实、可靠。隧道监控量测实施过程中明确各单位的职责如下：1）.组长职责a.负责传达项目经理部总工程师的有关量测要求和指示；b.组织编制、优化量测实施方案，审查通过后组织实施，项目部备案；c.解决量测中的人员、资源配置以满足量测工作需要，保证现场人员协调配合；d.对上报资料、分析报告审核把关，对现场量测中出现的异常问题及时处理，重大异常情况向项目部总工程师汇报，负责根据量测分析资料制定内部量测施工管理等级并指导施工；e.每天必须对量测工作进行一次督促、指导；2).架子队技术负责人a.负责编制量测实施计划，并按批准的量测计划组织实施，进行动态优化调整，编制作业指导书并负责量测指导书的交底和组织实施；b.检查指导量测断面及测点的埋设，确保量测项目、测点数量、量测频率等符合设计、标准及有关要求；c.负责量测数据的分析处理，并对初期支护和二次衬砌结构的稳定性作出评价，提出管理等级建议；d.每天将签认后的量测报表和分析报告，向总工程师和分管生产的领导汇报。3).各架子队隧道监控量测小组职责(现场量测组)a.负责现场按批准的量测计划进行断面的设置、埋点布设，按规定的量测方法定位、定岗实施量测，并按规定的量测频率组织量测，负责提交原始量测数据。量测原始记录不得涂改，并将资料保持完好；b.对量测原始数据做初步计算，将每天变形数据以规定的表格形式提交给监控数据分析人员，负责每天按时间向工程部上报当日量测原始数据