2-21第三监控量测与检测技术标(竹盖山隧道监控量测、质量检测及地质超前预报实施方案)

竹盖山隧道监控量测、质量检测及地质超前预报

实施方案

1工程概况

竹盖山隧道位于连怀马路中段，设计行车速度为lOOkm/h,按高速马路双向四车道

布置，左、右线分别布设。隧道开挖最人宽度11.4m,最人高度8.91m。隧道穿过中低

山地貌区，地面标高42()~640m。隧道左线起止里程为ZK68+27()~Zk7()+922,长2652m,

隧道最大埋深约185m；隧道右线起止里程YK68+269〜YK70+930,长2661m,隧道最

大埋深约194m,最小埋深(洞口段除外)18m。左线连州端采纳削竹式洞门，怀集(连

山)端采纳端墙式洞门；右线两端洞门形式与左线相同。左右两线连州端洞口段线间

距约为28m,洞身材间距约40m,怀集端线间距约为24m。

勘察过程中，本段共布置钻孔21个，并在其中4个钻孔内开展了钻孔声波测井试

验，布置了3630m长度的浅层地震折射波法勘探工作。调查结果显示，该区地层主要

为加里东期花卤闪长岩(Y83)及其风化层，隧址区未见大的断裂构造，隧址区地质构

造以节理裂隙为主。其中，隧道进、出洞口位置结构面较为发育。进洞口段主要结构

面倾向W或SW,倾角较陡(65°~85°),与洞轴线大角度相交，对洞口的稳定性影

响较小；出洞口节理裂隙较为发育的有三组，分别须向NE、SE、NW,倾角也普遍较

陡(52°~79°),主要结构面走向与洞轴线斜交，对隧道围岩稳定性和出口边坡稳定

性存在肯定的不利影响。结构面普遍较为平直，延长长度最大未见超过6m,进洞口节

理裂隙线密度最大1()条出口最大4条/m。隧址区内加里东期花岗闪长岩微风化岩

体属坚硬岩，其工程性质较好，饱和单轴抗压强度大于8()MPa,是志向的建筑材料。

覆盖层较厚，厚度3.2〜69.7m,主要由残缺积土构成。残缺积土以粉质粘土为主，普遍

表现出遇水软化的特征。隧址区不良地质作用规模较小，以地表局部倒塌和滑塌为主。

特殊性岩土规模较小，局部花岗闪长岩经绿泥石饰变、风化等改造后形成膨胀岩、高

液限软土。项目区地震基本烈度＜VI度，地震活动较弱。隧址区地表水系不发育，主

要为季节性降雨及沟谷水；地下水以基岩裂隙水、覆盖层和全■强风化层中孔隙水为主;

地下和地表水的水量均较贫乏，地下水对混凝土结构无腐蚀性。总得说来，隧道洞身

部分地质条件较好，洞口地质条件较差。

竹盖山隧道由广东冠粤路桥有限公司承建，支配2023年4月完工。

2隧道监控量测

2.1监控量测项目

依据隧道的地质特点和设计资料，综合考虑《马路隧道施工技术规范》(JTJ

F60-2024),并参考《铁路隧道监控量测技术规程》(TB10121-2024),主要针对以下项

目开展监控量测：

•拱顶下沉量测

•周边收敛量测

•浅埋段地表下沉量测

・锚杆内力气测

•初期支护喷混凝土应力气测

•二次衬砌压应力气测

•钢支撑内力气测

各项目的主要测试目的及设备见表2.1o

表2.1监控量测项目及仪器汇总表

序号量测项目仪器设备测试目的

收敛钢尺、水准

1拱顶下沉量测刚好驾驭隧道整体的稳定状况。

仪、全站仪

2周边收敛量测收敛计、全站仪推断围岩的稳定性，确定二次衬砌的施做时间。

浅埋段地表沉精密水准仪、水准与拱顶下沉对比，间接反映隧道的稳定及隧道拱

3

降量测尺、全站仪部以上围岩的运动状况。

4锚杆内力气测锚杆计、频率计推断复合式衬砌中锚杆的工作状态及作用范围。

喷混凝土应力推断复合式衬砌中围岩载荷大小，推断初期支护

5压力盒、频率计

气测与二次衬砌各自分担围岩压力的状况。

二次衬砌压应推断复合式衬砌中围岩载荷大小，推断初期支护

6压力盒、频率计

力气测与二次衬砌各自分担围岩压力的状况。

钢支撑内力气钢筋计、表面应变判初期支护中钢支撑载荷大小，推断初期支护承

7

测计、频率计受围岩压力的状况。

2.2监控实施细则

2.2.1拱顶下沉与洞周收敛量测

拱顶下沉与周边收敛观测在同一个断面内进行。为了叙述便利，将洞四周岩收敛

量测与拱顶下沉合并进行说明。拱顶下沉与周边收敛观测采纳在每个量测断面的拱顶

中心及两侧埋设收敛预埋钩，采纳精密水准仪协作钢尺收敛计采集数据的方式观测。

2.2.1.1观测目的与依据

开展隧道拱顶下沉与周边收敛的主要R的在于：

(1)驾驭岩体变形变更规律及发展趋势；

(2)预料预报围岩稳定性，为施工平安服务；

(3)选择合理的支护时机和推断支护效果；

(4)优化设计，刚好修改喷锚支护参数；

(5)监视工程的实际运行状况，积累运行资料，为改进设计提高设计水平供应科学

依据。

观测方法、标准等参照《工程岩体试验方法标准》(GB/T50266-99)及《铁路隧

道监控量测技术规程》(TB10121-2024)制定。

2.2.1.2观测布置

(1)断面布置

结合工程特点，并遵循在避开爆破作业破坏的前提下在质量较差的岩体段落多布

的原则，选取了如表2.2所示的监测断面间距及表2.3所示的监测频率，以确保为动态

反馈设计及信息化施工供应刚好的监测信息、。实际工作过程中，可依据现场状况敏捷

增减断面，另外，一般状况下同时参考位移变更速度、量测断面距开挖面距离确定量

测频率，并以位移变更速度为主要指标以便刚好指导施工。

表2.2拱顶下沉与周边收敛监测断面间距及测点数量

每个断面测点数量

围岩级别断面间距(m)

拱顶下沉测点(个)洞周收敛测线(条)

V10-151~33~6

IV20-301~33~4

III30-5011

II80〜10011

(2)测点(线)布置原则及形式

不同开挖工法下的测线测点布置图见图2.1。现场实际测点(线)布置时，要依据洞

室断面的形态和大小确定，其原则是能量测到岩体的最大变形。同时还需考虑观测工

作对工程施工的影响。底部隆起测点的布置重点结合开挖后岩体质量、水文地质条件

等状况选择性进行布置。

表2.3拱顶下沉与周边收敛监测频率

位移速度（mm/d）量测断面距开挖面距离（m）量测频率

>5<22次/d

1-52-101次/d

0.2-110〜301次/2d

<0.2>301次/7d

（a）短台阶法（b）单侧壁导坑法

2.2.1.3测点安装

首先，确定观测断面。接近工作面的断面、测点尽可能靠近工作面埋设，以不超

过2m作为限制。测断面确定以后，首先清理岩石表面，依据测点（线）布置形式选用

小型钻机进行钻孔施工。钻孔孔径与孔深视测桩直径、长短和形式而定。顶拱钻孔垂

直洞壁，其余位置钻孔水平布置。各测点尽可能在一个平面内，并垂直于洞轴线。

钻孔完成后，将带膨胀管的收敛预埋件敲入孔中，旋上收敛钩后即可量测。测点

要安装坚固，端头尽量卧于孔内，外露棱片尽量靠近岩面，以防施工爆破损坏。必要

时要对各个测点进行爱护。由于爆破或塌方造成测点损坏，应刚好在相同位置重新布

点，布点后观测应按初始读数观测进行。

2.2.1.4现场观测与数据整理分析

（1）初始读数观测

测点埋设坚固后，即可进行初始读数测读。各断面测点初读数应在下一循环开挖

施工前完成，并在较短时间内完成测读，以不超过24h为限制。初始读数观测应反复

多次，以连续三次观测读数差值在（）.（）5mm以内为稳定标准，并同时记录现场温度值。

采纳钢尺收敛计进行数据采集，每次读数2次，以两次之间差值不大于0.02mm为限制

标准。运用钢尺收敛计进行量测的关键是保证钢尺拉伸要连贯且用力均衡，并在量测

时运用掌托的方式避开仪器本身的重力对钢尺造成影响。实测得到的位移变更量是钢

尺收敛计读数、百分表读数以及温度变更引起的长度变更的总和。

测量时，在距离实测点较远的地方设置基准点，然后用水准仪自基准点向实测点

进行测量，即可在得到拱顶沉降量、底板隆起量等数据的同时，获得该点高程信息。

（2）观测时间和次数支配

观测时间和次数应考虑工程或试验探讨的须要,参照表2.2和表2.3制定观测方案,

观测期间依据现场具体状况进行适当调整，并注明调整缘由。

（3）测点考证与观测数据整理

现场测点埋设完成后，应刚好将测点的编号、初始读数、埋设位置等信息记入考

证表中。观测过程中，应刚好对数据加以整理、绘制有关的曲线及图件，进行数据分

析。须要绘制的图件和曲线主要包括如下几种：

1）拱顶沉降、洞用收敛变形观测断面测点分布示意图；

2）拱顶沉降量、洞周收敛值与时间关系曲线；

3）拱顶沉降、洞周收敛变形速率与时间关系曲线。

（4）数据分析

探讨地下洞室稳定，可以对现场观测得到的拱顶沉降与围岩收敛变形数据加以分

析,并考虑以下因素对变形、沉降的影响后获得指导性的信息：1）地质条件的影响：

2）上覆岩体厚度（地应力）条件的影响；3）地形条件的影响；4）洞室尺寸及形态的影响;

5）开挖进尺的影响；6）时间对位移的影响及曲线特征，即所谓“时间效应二

依据对上述观测曲线、图件的分析，揭示拱顶下沉、围岩收敛变形的特征及规律,

结合围岩稳定标准，评价、推断围岩的稳定状况，并藉此确定支护时机。

2.2.1.5地质描述和施工记录

须要留意的是，为了更好地开展前文的分析和评价，现场观测工作开展时的地质

描述和施工记录是观测工作的重要组成部分，它是资料整理、分析的前提和主要依据。

地质描述和施工记录以施工单位的现场记录为主，监控和检测方进行必要的补充，其

主要内容分列如下。

（1）地质描述的主要内容

1）施工地段的河号、桩号；

2）施工区主要地质构造、节理、裂隙、断层、产状及其它地质现象；

3）所属岩层类别、岩性、节理间距；

4）水文地质条件；

5）观测地段的塌方、掉块、裂缝等。

（2）施工记录的主要内容

1）施工时间、爆破、支护、出渣等时间，遇到的主要问题、处理措施等；

2）掌子面钻孔数量、装药量、开挖进尺、一个循环各工序所选用时间；

3）支护型式与具体指标，包括喷混凝土厚度，总喷射方量，锚杆数量、深度、

间距和布置，钢筋网的规格、挂放位置和分布等。

此部分信息以施工单位搜集的信息为主，并刚好依据现场观测和记录进行修正。

222洞口浅埋段地表沉降量测

2.2.2.1量测目的

地表沉降量测的目的主要在于驾驭以下内容：

（1）地表下沉的范围以及下沉量的大小，监测地表下沉稳定的时间；

（2）驾驭随工作面推动地表沉降量的发展规律，与其他监测资料一起分析围岩稳

定性，推断隧道掘进是否对地表建筑物有不利影响；

（3）依据地表沉降量刚好调整施」:掘进进度。

2.2.2.2测点布置

隧道浅埋段•般处于过沟、洞口位置，地势较低，岩石风化程度高，表层大部分

为土层所覆盖，工程地质条件差。因此，隧道浅埋段往往是地表下沉量相对较大的部

位，并易发工程事故，故而，地表下沉量测主要在隧道浅埋处进行。测量基点埋设在

隧道开挖横向3〜4倍洞径的区域内布置，并在此区域之外埋设2个基点以便相互校核。

基点埋设参照标准水准点埋设。可在测点位置挖长、宽、深均为10cm的坑，然后放入

测点预埋件，预埋件四周用混凝土填实，待混凝土硬化后即可开展量测。预埋件中的

测点采纳（p20的圆或螺纹钢筋制成，露出混凝土表面的长度不宜超过2cmo全部基点

通过与旁边水准点联测取得原始高程。

为了更好地进行分析，地表下沉测点的布置与拱顶下沉及洞周收敛的观测点应尽

量布置在同一断面上。沿洞轴线布置的地表下沉测线，其起点应在开挖面前方h+B/2

（h为隧道开挖面的埋深，B为隧道开挖宽度）处起先布置，直至开挖面后方40m终

止。监测断面间距见表2.4,测点（不含基点）布置示意图见图2.2。图2.2中垂直洞轴

线方向布置的测点数量依据现场状况进行调整，并以不小于5个为限制。

表2.4地表下沉监测断面间距

埋深（m）量测断面间距

>50依据实际状况确定

30-5010

15-3010

<155

图2.2地表下沉测点布置示意图

2.223现场观测频率与要求

地表下沉量测频率参照表2.3施行，以便联合进行分析。

沉降观测采纳精密水准仪协作钿钢尺进行。观测时应满意以下要求:

1)观测应在仪器检验合格后进行，且避开在测站和标尺有振动时进行；

2)尽量选择在每天的相同时间进行观测，避开温度变更的影响，并记录温度值；

3)坚持“四固定”原则，即：施测人员固定、测站位置固定、施测仪器特殊是钢

尺固定、施测依次固定，且应保证基点的精确；

4)观测误差不超过±0.5mm^(n为测站数)。

2.2.3锚杆内力气测

锚杆内力气测通过在锚杆上安装锚杆应力计的方式进行量测。

2.2.3.1监测目的

(1)探讨锚杆应力分布及变更规律；

(2)探讨围岩的稳定性和刚好进行施工平安预报；

(3)检验喷锚支护设计的合理性；

(4)为修改支护参数，优化设计供应判据。

223.2安装埋设、观测流程

锚杆内力气测测点仪器安装、埋设和观测的程序如下：测量放点-钻孔―仪器

组装一仪器安装一灌浆一孔口爱护设施施工一待砂浆固化后测读初值一进行下

一步开挖施工一按要求进行观测。作业时间大致如下表所示。

(1)钻孔施工

1)依据设计要求造孔：钻孔直径大于锚杆应力计最大直径。钻孔方位符合设计要

求，孔弯、孔斜小于钻孔半径。钻孔要冲洗干净，并严防孔壁沾油污、泥皮。

2)按锚杆直径选配用应规格的锚杆应力计。依据观测设计要求裁截锚杆。锚杆内

力气测沿隧道周边的拱顶、拱腰和边墙埋设锚杆轴力计，每个断面布置5个测点，如

图2.3所示。

3）监测锚杆与支护锚杆同步埋设，直径与设计锚杆相同。孔深为3〜3.5n孔径

均为中50。

（2）仪器安装

1）锚杆应力计安装时，确保锚杆应力计不产生弯曲，电缆和排气管不受损坏，

锚杆根部与孔口平齐。仪器采纳机械连接式锚杆应力计，在现场将连接杆与钢筋计端

头车丝螺口对接并旋紧，然后，将连接杆与受力钢筋焊接，钢筋计焊接强度不低于原

钢筋强度，仪器与受力俣持在同一轴线，不能偏心。

2）在己焊接锚杆应力计的观测锚杆上安装排气管，将锚杆缓慢地送入钻孔内。

锚杆应力计进入孔后，将引出的电缆和排气管固定后，装好灌浆管，用水泥砂浆封闭

孔口。

3）灌浆锚固：水泥砂浆按设计灰砂比（1:1〜1:2）、水灰比（0.38〜0.5:1）调制。

灌浆时，在设计规定的压力下进行，灌至孔内停止吸浆时，持续1（）分钟，即可结束。

砂浆固化后，测其初始值。

4）安装孔口爱护装置，对电缆引出线及集线箱加以爱护。按预埋位置进行电缆

的必要接长、连接，作好编号标记。

图2.3锚杆应力气测监测锚杆示意图

2.2.33观测频率

锚杆应力的观测采纳振弦式读数仪协作锚杆应力计进行。仪器安装到位后，即需

进行基准值的确定，即读取初始值。在埋设初期，每天观测2次，取水泥砂浆终凝后

且水化热基本稳定时的测值作为基准值。

量测的监测频率见表2.6。水泥砂浆终凝后或水化热基本稳定后，每天观测1次，

观测1周；以后每周观测3次，连续观测1个月；此后每周观测1次并逐步放松为每

个月3次。在有异样状况时加密观测。观测时间和次数可依据工程、试验探讨的须要

进行适当调整。

考虑地质条件及隧道间距等因素，监测断面主要布置在进、出洞洞口浅埋偏压段

和洞身特殊地质段中具有代表性的位置，重点是监测破裂带内布置的锚杆。

表2.6锚杆应力监测频率

监测频率

量测项目

1~7天7天~1个月1〜3个月

锚杆轴力1次/天3次/周3次/月

2.2.3.4成果整理和计算

应力计安装完成后，刚好绘制应力计安装竣工示意图，并将应力计初始值刚好计

入考证资料库中。后续观测得到的量测数据，于24小时内进行校对、整理、计算，并

简洁绘出时间与应力的观测曲线。遇有异样读数时，刚好核实，确保测读精确无误，

若分析为工程响应异样，需刚好加密观测避开发生事故。

目前，在我国，应力监测仪器中要分为振弦式和差阳式两大类.振弦现人式应力

计在仪器内封装钢弦，仪器被固定在钢筋、混凝土结构物中后，其通过两端的端头与

钢筋或混凝土紧密嵌固，当钢筋或混凝土产生应变时，则由端头带动封装在仪器内部

的钢弦产生变形，钢弦在受拉、压后长度发生变更，进而导致其振动频率发生变更，

振动频率与应力应变之间呈平方关系，借助读数仪器可以量测得到其频率值进而反算

得到仪器的应变、应力变更量。差阻式应变计的工作原理与振弦式不同，其通过在仪

器内部封装2个高精密电阻的方式进行，当仪器受到变形或温度的作用时，单个电阻

及2个电阻的电阻比发生变更，而电阻比的变更同应变和温度的变更存在肯定的线性

关系，从而计算出应变计的变形值。值得留意的是，国内的差阻式仪器往往不耐磕碰,

在安装过程中较易损坏。故此，本项目开展工作时，拟主要选用振弦式仪器。

振弦式锚杆应力计按下式计算应力值：

b=G(R「Rj+K8-T°)

式中：°—应力值(MPa)；

G、K—传感器系数，由厂家给出;

&、Ro—仪器读数（Digit）；

T,、T（—温度读数（℃）。

计算完成后，绘制曲线及图件，包括如下内容；

1）应力值与时间关系曲线；

2）应力值与开挖进尺关系曲线：

3）应力随埋深变更曲线；

4）断面应力分布与变更图。

2.2.4初期支护喷射混凝土应力气测

2.2.4.1监测目的

通过对初期支护喷射混凝土应力的量测，可以获悉其受力状态以及受力的大小，

并据此推断是否有必要进一步进行支护，同时为二次衬砌的施工时机选择供应依据。

2.2A.2监测方法

混凝土内观测应力较为困难，因此，通常采纳观测应变然后换算的方式进行。应

变的观测借助在混凝土中埋设应变计进行。

振弦式混凝土应变计按下式计算应变值：

£=G（R「R°）+K（T「T。）

式中：£—应变值；

G、K—传感器系数，由厂家给出；

Rj、&—仪器读数（Digit）；

Tj、To——温度读数（℃）。

支护及衬砌内力可通过计算得到的混凝土应变乘以混凝土材料弹性模量后换算得

到。

2.2.43安装埋设

混凝土应变测点沿隧道的拱顶、拱腰和边墙布置，并在喷射混凝土、施工二次衬

砌混凝土的间歇埋设混凝.土应变计。围岩初喷混凝土以后，在初喷面上将应变计固定,

再复喷，将应变计全部覆盖并使应变计居于喷层的中心，喷射混凝土达到初凝且不再

明显受水化热影响时起先测取初读数，量测喷射体内混凝土的应变变更。应变计埋设

后，要做好标记和必要的爱扩S以防人为或机械损坏仪器，仪器顶部已终凝的混凝土

厚达2cm以上时，守护人员方可离开。现场据实际状况选择2个断面布置，每个断面

5个测点，布置形式如图2.4所示。图2.4中为了便于对比，将二衬布置的测点一并绘

制于其中。

2.2.4.4观测频率

锚杆内力气测和混凝土应力气测均采纳振弦式仪器，测读时，采纳振弦式测读仪

进行。观测频次见表2.70

表2.7初期支护喷射混凝土应力监测频率

监测频率

量测项目

1~7天7天〜1个月1个月以后

混凝土应力1-2次/天2次倜1次/周

初支、二衬应力监测点

图2.4初期支护与二衬应力监测点布置示意图

2・2.4.5成果整理

应变计安装完成后，刚好绘制应变计观测断面示意图，将应力计安装位置、测点

编号、初始值等刚好计入考讦资料库中°后续观测得到的量测数据，干24小时内进行

校对、整理、计算，并绘各类曲线。遇有异样读数时，刚好核实，确保测读整确无误,

若分析为工程响应异样，需刚好加密观测避开发生事故。

需绘制的曲线包括：

1）绘制应变随时间变更过程线；

2）绘制隧道横断面衬砌体内应变分布图。

2.2.5二次衬砌压应力气测

225.1监测目的

二次衬砌混凝土内应力的量测，其目的是了解混凝土受力状况，避开在二次衬砌

施工后仍在混凝土内产生过大的受拉趋势甚至局部出现拉应力，进而影响衬砌结构的

稳定性，并对围岩稳定产生不利影响。

2.2.5.2监测方法

二次衬砌压应力监测方法与初期支护喷射混凝土应力气测采纳的方法相同。测点

埋设方面，在二次衬砌浇注前，将应变计埋在二次衬砌中心，量测二次衬砌应变，应

变计埋设同上文初期支护喷射混凝土应力气测。现场据实际状况选择2个断面布置，

每个断面5个测点，见图2.4所示。

225.3观测频次

混凝土应变计均采纳振弦式测读仪表来观测。安装完成后即读数，在混凝土浇筑

初期，一般3小时观测1次，直至混凝土到达最高水化热并逐步消散；待混凝土终凝

后或水化热基本稳定时的测值作为基准值。

观测频次参见表2.8。

表2.8二次衬砌混凝土应变监测频率

监测频率

量测项目

1〜7天7天〜1个月1个月以后

混凝土（钢筋）应力1~2次/天2次倜1次/周

2.2.5.4成果整理和计算

同初期支护。

226钢支撑内力气测

钢支撑内力气测一般用于IV级、V级围岩有钢支撑的地段，采纳钢筋计进行量测。

量测断面的测点布置位置与喷射混凝土应力测点布置位置相同。现场据实际状况选择2

个断面布置，每个断面5个测点。

2.2.6.1钢筋应力计安装埋设

钢筋应力计的安装流程如下：

1）打算：依据图纸位置，选择观测钢支撑。

2）钢筋计与连接杆连接；

3）钢筋计连接杆采纳搭接焊的方式与钢支撑焊接坚固，焊接时，仪器包上湿棉丝

并不断浇冷水，直至焊接完毕；

4）测试电缆绑在钢筋下部松散绑扎，以防混凝土浇筑时损伤电缆，电缆引长至临

时接线箱并检查仪器标识；

5）经现场检测，确定仪器工作正常后，方可喷射混凝土，并支配专人爱护仪器。

混凝土初凝后测得初始值，填写考证表。

钢支撑内力变更量测频次见表2.9。

表2.9钢支撑应力监测频率

监测频率

量测项目

1~7天7天〜1个月1个月以后

钢筋应力1~2次/天2次倜1次/周

2.3监控进度和量测信息的处理与反馈

隧道施工监控的进度限制主要按施工进展来进行，并可依据隧道开挖所揭露出的

新的地质条件或其它意外状况在征得业主、设计和监理等部门同意的状况下适时、敏

捷地调整、完善监控支配。在监测过程中，主动协作施工过程中由监理部门或设计方

提出的新的监控建议或要求。严格依据合同要求和监测实施支配进行施工监控，并刚

好将监测数据和分析资料、结论反馈各相关部门，以全面协作并有效指导隧道平安、

快速的施工。

监测、反馈的过程中，确定观测数据异样是基础，建立反馈机制是将监控落于实

处的保障。

2.3.1报警指标

在困难多变的隧道施工条件下，如何进行精确的信息反馈与牢靠的预料预报是本

项目监测的主要内容之一。变形和应力的监测数据中，部分数据可能会由于观测误差

而产生假异样，在将其剔除后，可以依据数据肯定值及其增长规律判定是否须要警戒。

依据规范以及类似工程的阅历，隧道周边实测位移相对值或用回来分析推算的最终位

移值均应小于下表2.10所列数值。

表2.10隧道周边允许位移相对值（％）

里深（m）

围岩级沪<5050~3(X)>300

III0.10-0.300.20-0.500.40-1.20

IV0.15-0.500.40-1.200.80-2.00

V0.20-0.800.60-1.601.00-3.00

当位移速度无明显下降，而此时实测位移相对值已接近表中的规定值，同时支护

混凝土表面已出现明显裂缝；或者实测位移速度出现急剧增长时，必需马上实行补强

措施，并变更施工程序或设计参数，必要时应马上停止开挖，进行施工处理。具体报

警指标可与设计、监理等部门协商确定。为此，制定了监控警戒等级，如下表2.11所

不，并重点针对围岩稳定，制定稳定判据如表2.12所不。

表2.11监控警戒等级

监控警戒等级监控位移(压力)施工状态

IIIUoVUn/3可正常施工

应加强支护

IIUn/3<U0<2Un/3

IU0>2Un/3应实行特殊措施

表中：u0——实测变形值，Un——允许变形值

表2.12围岩稳定性判据

急剧变位缓慢变位基本稳定

收敛位移>1.Omm/d1.0〜0.2mm/d<0.2mm/d

单点位移>0.5mm/d0.5〜O.lmm/d<().2mm/d

拱顶位移>1.Omm/d1.()〜0.2mm/d<0.2mm/d

采纳两次支护的隧道断面，后期支护的施作，需同时iA到下列三个标准时进行：

(1)隧道周边水平收敛速度小于0.2mm/d,拱顶或底板垂直位移速度小于

O.lmm/d；

(2)隧道周边水平收敛速度，以及拱顶或底板垂直位移速度明显下降；

(3)隧道位移相对值已达到总相对位移量的90%以上。

经现场地质视察评定，认为在较大范围内围岩稳定性较好，同时实测位移值远小

于预料值“稳定速度快，此时可适当减小支护参数。

隧道稳定的判据是：“后期支护施作后总位移速度趋近于零，支护结构的外力和

内力的变更速度也应趋近于零”。

2.3.2信息反馈

隧道监测反馈程序如图2.5所示。

监测报表一式八份提交给业主项目部，由业主项目部刚好送达监理方、施工方和

设计方。每旬、每月、每季度出报告，必要时出特地分析简报。监测人员除做好每天

的监测工作外，需细致写好监测日记，内容包括天气、视察状况、监测状况、施工进

展状况、仪表工作状况等。监测技术负责人参与工程现场例会，汇报最近一段时期的

监测状况，分析数据变更的趋势。按有关各方探讨的具体报警值分两个阶段报警。

图2.5现场监测信息反馈流程图

当监测值超过预警值的80%时，在日常报表中注明，以引起有关各方留意。当监

测值达到预警值，除在日常报表中注明外，特地出文通知有关各方。监测技术负责人

参与出现险情时的排险应急会议，主动协同有关各方出谋划策，提出有益的建议，以

实行有效措施确保基坑及四周环境的平安。

在隧道施工监测过程中提交如下资料：

(1)公文

依据监测资料，对下一阶段的变形态况进行预料，当有危急时，刚好向业主及施

工方提交监控联系单或特地的计算分析报告，并提出合理化建议。

(2)日常报表

将每旬、每月、每季度监测工作的进展、仪器埋设、监测成果图表汇总及阶段性

的结论、建议汇总，并按报告格式提交。

(3)总报告

在隧道的主体工程完成以及隧道跟踪监测工作结束后两个月内提交监测分析总报

告(书面及电子文件)。

3质量检测

3.1质量检测主要项目

依据竹盖山隧道的地质特点和设计资料，综合考虑《马路隧道施工技术规范》

(JTJF60-2024)＞《马路工程质量检验评定标准》(第一册土建工程)(JTG

F80/1-2024)和设计提出的具体指标和要求，主要针对以下项目开展检测：

•初支厚度、强度、初支背后空洞及钢支撑设置状况

•二次衬砌厚度及背后空洞

・锚杆无损检测

•二衬净空断面

各项目的主要测试目的及设备见表3.1。

表3.1监控量测项目及仪器汇总表

序号检测项目仪器设备测试目的

刚好驾驭初期支护施工质

初支厚度、强度、初支背超声检测仪、回弹仪、

1量与支护结构变形、应力

后空洞及钢支撑设置状况地质雷达

状况，查钢拱架数量

推断衬砌施工质量与偏

2二次衬砌厚度及背后空洞超声检测仪、地质雷达

差，刚好进行补强

3锚杆无损检测超声检测仪锚杆施做质量检测，

检测隧道净空，评估二次

4二衬净空断面断面仪、全站仪

衬砌厚度、超欠挖

3.2检测实施细则

3.2.1初支厚度、强度、初支背后空洞及钢支撑设置状况

检测主要目的见表3.1中测试目的一栏。初期支护无损检测的对象是IV级、V级

围岩段。

3.2.1.1检测方法

隧道混凝土衬砌质量检测包括：①隧道衬砌厚度，②隧道衬砌背后未回填的空

区，③复合式衬砌中两层衬砌间较大的空段，④施工时坍方位置及坍方的处理状况,

⑤衬砌混凝土强度。

衬砌混凝土质量的现场检测，可以采纳地质雷达或超声检测仪进行。混凝土强

度则主要借助回弹法进行检测，也可借助超声与回弹综合的方法测定。

3.2.1.2检测断面布置

沿隧道拱部轴向平行布置3条测线，分别位于拱顶、左和右拱腰，如下图所示。

图3.1初期支护检测线布置示意图

3.2.1.3检测仪器标定

检测前对衬砌混凝土的介电常数或电磁波速做现场标定。对竹盖山隧道，取1

处进行实测，并实测不少于3次，取平均值为该隧道衬砌等材料的介电常数或电磁

波速。标定采纳以下方法的其中一种：①在已知厚度部位或材料与隧道衬砌相同的

其他预制件上测量；②在洞口或洞内避车洞处运用双天线直达波法测量；③钻孔实

测。求取参数应具备两点：①标定目标休的厚度一般不小于15cm,且厚度已知；②

标定记录中界面反射信号应清楚、精确。

标定结果按下式计算：

吆2

(3-1)

2d

(3-2)

式中：吟一相对介电常数；

v—电磁波速（m/s）；

t—双程旅行时间（ns）；

d—标定目标体厚度或距离（m）。

3.2.1.4现场检测工作步骤

采纳地质雷达观测时，其观测步骤如下:

1）检查主机、天线以及运行设备，使之均处于正常状态。检测要选择合适的雷

达天线。

2）在卡车车厢或装载机上用钢管搭架并铺木板制成工作平台。检测台架应采纳

圆形脚手架钢管并用扣件搭接，与车辆的连接应采纳焊接。平台四周应安装可拆装

的防护栏杆，护栏高出平台1.2米。

3）检测时，将放射和接收天线与隧道衬砌表面密贴，沿测线以5km/h左右的速

度滑动，由雷达仪主机高速放射雷达脉冲，进行快速连续采集。为保证点位的精确,

在隧道壁上每10m作一标记，标上里程。当天线南齐某一标记时，由仪器操作员向

仪器输入信号，在雷达记录中每5m或10m作1生程标记。内业整理资料时，依据

标记和记录的首、末标及工作中间核查的里程，在雷达的时间剖面图上标明里程。

衬砌混凝土强度检测时，通过以下两种方式进行：

1）在隧道衬砌表面划分检测区（2（）X2（）cm）,磨掉表面附着物后，用回弹仪水

平正对衬砌表面回弹16次，读数记录，依据标准曲线得出回弹强度推想值；

2）在同一测区用声波仪在混凝土表面布.置超声波探头，测量探头间距，记录声

时值，同一测区不少于三次测量，检测每断面设5个测区，依据声时值算出声波在

混凝土内部速度，最终计算出本测区混凝土强度值。

为刚好检查施工质量，尽早进行缺陷修补，初支检测要在初支喷好后刚好检测

衬砌混凝土强度。初期支护在IV级围岩段距掌子面不大于50m开展一次无损检测，

初期支护在V级围岩段距掌子面不大于30m开展一次无损检测，给初支后可能存在

的问题留下处理时间。

321.5声波检测数据辨识

（1）衬砌界面的判识

在地质雷达或超声图像中，特殊是地质雷达图像的上部，一般振幅较强，同轴

同相比较连续的第一组波形为衬砌界面反射信号。混凝土衬砌、喷射混凝土与围岩

（或其间空区中的空气）有明显的介电常数差，因此在时间剖面图上，衬砌底面和

岩石之间有明显的界线。衬砌的直达波呈现几条平直的水平同相轴的图像，而围岩

开挖总有或大或小的不平，故衬砌底界，即它与围岩的分界面的反射波同相轴一般

为有起伏的非直线图像，这是很易分辨的。喷射混凝土与模筑衬砌介电常数有差别,

但不是很大，它们之间若接触很好或粘结，则可能没有明显的反射波或仅有微弱的

反射波。假如喷射混凝土中有钢质拱架和钢筋网，则由于它们可剧烈地反射雷达波,

故可看到连续的绵延的反射图像。

界面判识后输入正常的介电常数值，即可由计算机自动计算出衬砌厚度值，厚

度的计算公式为：

八0.53

[3-3)

^77r

（2）衬砌混凝土缺陷及位置判识

由于衬砌混凝土与空气的相对介电常数的差异较大，所以空洞在地质雷达或超

声的图像中表现为振幅较强的界面反射信号（多次波），空洞的明显特征就是有剧

烈的多次反射，波从相对介电常数大的物质（C25混凝土%为9左右）进入相对介

电常数小的物质（空气?为1）中时，依据波动原理，在上界面处会先叠加为负波，

可在雷达图像中精确拾取界面反射的双程旅时，依据公式求得缺陷的位置。

为便于分类，将脱空或空洞的描述分为离缝、较小脱空、较大脱空三类。离缝

是指因混凝土收缩或其它缘由引起的衬砌与初期支护之间产生的缝隙，一般高度不

大于5cm；较小脱空是指衬砌与初期支护间脱空高度介于5cm~15cm；较大脱空是

指衬砌与初期支护间脱空高度超过15cm。对于脱空的高度因脱空区域中空气的含水

状况不同导致介质介电常数差别较大，因此电磁波在介质中的传播速度差别也很大,

所推断的脱空大小仅能作为估计值供参考。

此外，局部衬砌不密实可能是由于混凝土离析振捣造成的，从波形特征与空洞

的反射相像，但反射很弱，表现为波形杂乱且不连续的反射波形。混凝土中有钢筋

时也会产生反射，波从相对介电常数小的物质进入相对介电常数大的物质（钢筋J为

oo）中时，依据波动原理，在上界面处会先叠加为正波。

（3）钢拱架位置及判识

如前文所述，在地质雷达图像中，电磁波遇到钢筋时产生极强的反射，反射波

的数量即为钢拱架的数量，通过滤波处理，能够确定各里程段钢筋拱架分相状况。

3.1.L6提高检测精度的措施

（1）具体了解检测区间物理状态

衬砌层物理状态的变更干脆影响到雷达波的变更，影响因素主要是含水量的变

更、检测面平整度、衬砌层碎材料配比变更、衬砌层结构变更。隧道检测有很多条

测线，分若干次检测，每条检测的衬砌层物理状态变更状况并不完全一样，这就须

要较为具体地了解设计资料、隧道的施工记录，同时在检测过程中还要做好外业记

录（如渗水、平整度等）。只有这样才能依据客观状况，有针对性地对地质雷达资

料进行合理的分析。

（2）合理布置取芯点位

影响检测精度的主要问题是标定的地质雷达的电磁波速度，根本问题是不同区

间介质物理状态的变更，实质问题是介电常数的变更。当运用地质雷达进行隧道检

测时，必需合理布置用于标定雷达波速的取芯点位，对衬砌层在不同物理状态下的

雷达波速进行分别统计，并分析雷达波速的变更规律，有效限制因雷达波速的误差

带来的探测偏差甚至较大误差。

（3）留意区分多次反射信号

衬砌层厚度相对较薄，且内部结构比较困难，衬砌层的面层和内部结构层会形

成多次反射信号、多次反射信号可能与内部结构界而形成的反射信号重叠或偏离，

当多次反射信号与雷达波同相轴存在连续性偏离的状况下，简洁对结构界面的厚度

误判。不平整的表面由于与天线不能紧密结合时，也会形成反射界面，同时会有若

干个多次反射信号。留意区分多次反射信号，是避开资料判读偏差的重要环节。

3.2.2二次衬砌厚度及背后空洞

检测主要内容见表3.1中测试目的一栏。二次衬砌背后空洞在地质雷达上的特征

与初衬背后空洞类似，相应的检测方法、断面布置均与321中所述相同，此处不再

赘述。二次衬砌结构无损检测，考虑到竹盖山为分别式隧道，布置5条测线，如下

图3.2所不。

图3.2二衬检测线布置示意图

对于复合衬砌隧道，当第一次衬砌与其次次衬砌之间存在空隙时，界面上读取

的厚度值为隧道的二次衬砌厚度，若二者密贴良好，则为一、二次衬砌合值；对于

非复合衬砌隧道，该界面上读取的厚度值即为隧道的衬砌厚度值。

二次衬砌按每100m开展一次无损检测，具体间隔需视现场施工状况进行调整。

3.2.3锚杆无损检测

检测主要内容见表3.1中测试目的一栏。

通常，锚杆检测主要检测锚杆的拉拔力、封浆密实度、锚杆长度等信息c锚杆

抗拉拔用锚固力拉拔检测仪来测量，锚固力拉拔检测仪由专用拉拔千斤顶（含超高

压油缸、穿心式活塞顶柠、杆件锚具夹头、底座以及快装接头等）、高压胶管总成以

及高压油泵组成，属于有损检测。无损检测则重点是观测得到锚杆的长度、封浆密

实度等信息，借助声波检测的方式进行，属于无损检测。

3・2.3.1检测内容、方法的选定

对于锚杆长度和饱满度的检测，检测方法有拉拔法、钻孔法和应力波反射法。

前两种方法是传统的检测方法，只能限于抽检，而且都是破坏性的、操作麻烦。1978

年，瑞典人H.Thumer提出测超声能量损耗来判定砂浆、灌注质量好坏。通过在锚杆

体外端放射一个超声波脉冲使其沿杆体钢筋以管道波形式传播，到达钢筋底端反射,

在杆体外端可接收此反射波。假如钢筋外密实、饱满地由水泥砂浆握裹，砂浆又与

四周岩体粘结，则超声波在传播过程中，不断从钢筋通过水泥砂浆向岩体扩散，能

量损失很大，在杆体外端测得的反射波振幅很小，甚至测不到：假如无砂浆握裹，

仅是一根空杆，则超声波仅在钢筋中传播，能量损失不大，接收到的反射波振幅较

大；假如握裹砂浆不密实，中间有空洞或缺失，则得到的反射波振幅的大小介于前

二者之间。由此，可以依据反射波振幅大小判定水泥砂浆的饱满程度，获得锚杆长

度等信息。

3.23.2检测步骤

检测数量按锚杆数3%做锚杆长度和饱满度试验。测点选择在沿隧道的轴线方向

有锚杆的地段匀称分布进行抽检。

检测按如下流程开展工作：

1）打算工作

工作环境平安检查：细致检查试验地点的顶板支护、通风、设备等平安状况，

解除平安隐患，停止影响测试的一切工作。

2）设备检查

检查信号电缆线、数据传输线等是否连接好，检查主机、加速度检波器以及运

行设备，使之均处于正常状态。

3）联机进行检测

包括设置仪器的参数：包括对波速、采集方式、增益、工作模式等项进行相关

设置；由一人操作主机、一人负责传感器的布局，当检测到触发器产生的信号，便

在数字示波器上显示相应的波形，能过数字示波器上的不同按键对波形进行具体分

析与保存；测量完成后将仪器等工具收好，放回专用工具箱内。

4）资料整理

把现场保存的波形传输到电脑上，对波形进行分析，分析出锚杆的质量好坏，

并上报相关单位。表3.2~3.3与图3.3〜3.6对检定质量划分进行了说明。

锚固质波形特征锚固

母分类状态

优波形规则,只有较微弱的底部反射波或没有底部反射波。密实

R好波形较规则，有底部反射波和局部有较弱的反射波。局部欠

密实

一般波形欠规则，有底部反射波或局部有较强的反射波。局部不

密实

或空浆

差波形不规则，底部有较强的反射波或底部反射波提前（锚多处不

杆欠长），或有多处较强的反射波。密实

或空浆

表3.2锚杆锚固质量弹性波检测分类评价表

图号级别反射波状况锚杆性能评价

图1A没有反射波最佳*

图2B一个小的反射波有所降低

图3C一个大的或多个较小的反射波不足（差的）

图4D许多大的反射波非常差或无承我

能力**

E3.3锚固质量为优质的锚杆检测数据曲线

E3.4锚固质量为良好的锚杆检测数据曲线

图3.6锚固质量为差的锚杆检测数据曲线

锚杆长度依据波形特征可以推断得到，或者借助软件给出的数据干脆从仪器上

读出。

3.2.4二衬净空断面检测

在隧道施工中，隧道净空是特别关键的限制因素。在开挖限制中，隧道净空的

大小影响到超欠挖方量的多少同时也对以后的二衬厚度产生特别大的影响，在二衬

施工后，干脆关系到成型后的隧道断面净空是否被侵限。目前\国际国内市场上有

特地用于净空测量的仪器，即隧道断面仪，它主要用于对断面的快速精确检测，特

殊是在施工监测，竣工验收，质量限制等工作中能快速获得隧道断面数据。隧道断

面仪采纳无合作目标激光测距技术和精密测角技术，将极坐标测量方法与计算机技

术紧密结合，高速精确检测。也可用于桥梁静态挠度检测，具有高精度角度限制，

保证测量结果精确无误。运用专用限制器，显示结果形象直观，配备激光测距传感

器，无需反射棱镜。但是，由于它是专用设备且价格昂贵，故而，也有利用无棱镜

反射型全站仪进行于隧道净空量测的技术。

无棱镜反射型全站仪隧道净空测量技术的基本原理是：操作者把全站仪置镜在

所要测量断面的线路中线或隧道中线等特殊点上），也可以置镜在所要测量断面的

随意一点上，甚至把全站仪置镜在随意点上测量随意断面（对直线隧道而言，且所

测断面距置镜点的距离不得超过无棱镜反射型全站仪的有效测程），测出某一断面

上轮廓点相对置镜点的相对坐标或在施工坐标系中的坐标，仪器自动记录所测数据,

回到室内后，把全站仪与计算机联机，利用测量办公室软件把仪器内存的断面净空

数据下载到计算机里面，进行简洁的数据处理后，再绘制断面净空实测图，最终与

断面设计图比较获得观测须要的结论。

本次隧道断面检测的过程中，拟按50m间距设置1个观测断面，并依据对砌施

工和围岩质量状况适度进行调整。

3.3检测作业平安保障

隧道衬砌检测需借助车辆并搭设平台开展，属于危急的高空作业，必需留意以

下事项：

1）操作测试天线的工人必需佩戴平安帽、腰系平安带、手带手套、操作平台的

防护围栏必需高过工人的腰部。

2）在测试隧道拱腰时，操作天线的工人手举天线的手必需高过平台防护围栏的

高度，手扶围栏时肯定禁止手扶靠近衬砌且与衬砌平行的围栏，以免夹上工人的手

臂或手掌。

3）在测试拱顶和拱摆时，操作测试天线工人旁的观测工人应当随时留意闱栏与

拱顶、拱腰的距离，指挥装载机司机操作平台的空间位置，防止撞上衬砌导致平台

垮塌，酿成事故。

4）在装载机驾驶室旁支配1名传令人接受平台上观测人员的距离指挥指令，来

指挥装载机司机操作；在测试平台上至少有三名测试人员，两名操作测试天线，一

名负责记录并随时观测围栏与拱顶、拱腰的距离并指挥驾驶室旁的传令人；在装载

机前方也应支配1人指挥装载机前进。

5）在测试前，请施工单位将测试段落上的车辆、杂物等清理干净，便利测试装

载机或测试人员通过。

检测成果按批次提交给业主代表，并刚好反馈给施工和监理单位。

4地质超前预报

4.1超前地质预报的意义、主要任务和主要内容

隧道工程设计的基本依据是地质勘察资料，而隧道施工的依据主要是设计文件。

大量的隧道工程建设实践表明，由于受地质勘察深度、精度及经费等诸多条件的限

制，依据地质勘察资料做出的设计与实际不符的状况屡有发生，由此而来的隧道洞

内塌方、涌水、涌泥、河砂、岩爆、岩溶、瓦斯爆炸等灾难时有发生，给隧道施工

造成极大的危害。随着人们环境爱护意识的进一步提高和国家对平安生产的日益重

视，对隧道施工期地质超前预报提出了更高的要求。因此，在隧道施工期间，采纳

各种技术、手段和方法对隧道开挖工作面前方地质条件（状况）进行刚好精确的预

料，是提前实行预防措施、避开灾难的发生或在肯定程度上削减因灾难造成的损失、

保证隧道施工平安的须要，是满意环境生态爱护和平安生产的要求，也是质量限制

管理中不行缺少的一环。

开展地质超前预报的主要任务和目的包括：

1）进一步查清隧道开挖工作而前方的工程地质与水文地质条件，指导工程施工

的顺当进行；

2）降低地质灾难发生的机率和危害程度；

3）为优化工程设计供应地质依据；

4）为编制竣工文件供应地质资料；

5）保障隧道施工平安。

超前地质预报的主要内容包括：

1）预报可能出现突水的溶洞、暗河的位置和规模；

2）预报断层、破裂带的位置（包括裂隙发育地段）；

3）预报可能出现突泥、岩溶陷落柱的位置；

4）预报可能发生中型以上的塌方地段；

5）预报地下水富集的区域和地段；

6）预报可能发生岩爆、瓦斯的地段和程度。

4.2超前地质预报采纳的方法

目前超前地质预报采纳的方法有：地质调查法、超前钻探法、物探法和超前导

坑预报法等。

各预报方法包括下列内容：

I）地质调查法：包括隧道地表补充地质调查、洞内开挖工作面地质素描和洞身

地质素描、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析、地质作图等。

2）超前钻探法：包括超前地质钻探、加深炮孔探测及孔内摄影。

3）物探法：包括弹性波反射法（地震波反射法、水平声波剖面法、负视速度法

和陆地声纳法等）、电磁波反射法（地质雷达探测）、高辨别直流电法等。

4）超前导坑预报法：包括平行超前导坑法、正洞超前导坑法等。

报依据围岩级别和本工程特点，采纳的超前地质预报的方法为地质调查法和物

探法。物探法仪器方面，采纳地质雷达与地质超前预报仪（TSP）相结合的方式进行,

即采纳短距离预报与中距离预报结合的方案。

4.2.1TSP系统基本原理简介

（1）仪器设备

探测采纳瑞士安伯格测量技术有限公司TSP203超前地质预报设备。其工作原理

及系统构成如图4.1所示。仪器设12通道，62.5国。接收单元采纳三重量加速度地

震检波器，灵敏度1000mV/g±5%,频率范围0.5〜5000Hz。

图4.1TSP203系统的构成、工作原理

与其它反射地震波方法一-样，TSP采纳了回声测量原理。地震波在指定的震源

点（通常在隧道的左边墙或右边墙，大约24个炮点布成一条直线）用小药量激发产

生。地震波在岩石中以球面波形式传播。当地震波遇到岩石物性界面（即波阻抗差异

界面，例如断层、岩石破裂带和岩性变更等）时，一部分地震信号反射回来，一部分

信号折射进入前方介质。反射的地震信号将被高灵敏度的地震检波器接收。反射信

号的旅行时间和反射界面的距离成正比，故而能供应一种干脆的测量。

(2)数据处理与分析

采集的数据经过滤波、初至拾取、炮能量均衡、Q评估以及波场分别(反射波

提取、纵横波分别)、速度分析后得到相关波(P、SH、SV)的深度偏移剖面及