隧道施工监控量测方案

隧道施工监控量测方案目录TOC\o"1-2"\h\u12614一、编制依据 132341二、监控量测目的 129457三、组织机构与人员配置 2218463.1组织机构 2124243.2人员配置 237423.3人员职责 31099四、监测仪器与监测项目 358004.1监测仪器 3235114.2监测项目分类 421541五、监控量测方案细则 475805.1必测项目实施方案 4195205.2选测项目实施方案 8308935.3监控量测工作流程 10322665.4监控量测控制基准 1029429六、数据整理、分析、预测及信息反馈 12221106.1数据整理 12128256.2数据分析 12265486.3信息反馈 137282七、质量保证措施 1311708八、安全保证措施 14一、编制依据《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2020）《铁路隧道施工技术规范》（TB10204-2020）《工程测量规范》（GB50026-2020）《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》（铁建设【2010】120号）本项目隧道设计文件、地质勘察报告本项目《实施性施工组织设计》其他相关国家、行业现行规范、标准及技术文件二、监控量测目的实时掌握隧道围岩及支护结构的受力、变形状态，确保施工过程安全及结构长期稳定性。验证支护结构设计参数和施工方法的合理性，为调整支护参数、优化施工工艺提供科学依据。确定二次衬砌的最佳施做时间，避免过早或过晚施做影响工程质量和安全。监控隧道施工对周边环境（地表、建筑物、管线等）的影响，及时采取防护措施，减少施工扰动危害。积累隧道工程监控量测数据，为类似工程的信息化设计与施工提供参考依据。三、组织机构与人员配置3.1组织机构成立监控量测专项管理小组，项目经理部总工为监控量测总责任人，分部总工为实施负责人，全面统筹监控量测工作的组织、协调与管理。监控量测工作实行“技术主管+测量主管”双负责制度，明确各级人员职责，确保量测工作有序开展。3.2人员配置技术主管1名：负责监控量测方案的落实、数据整理分析、信息反馈及技术指导。测量主管1名：负责监控量测现场实施、仪器管理、测点布设与保护、原始数据采集。现场测量员：每个隧道进出口及独立隧道配置专职测量员2名，负责各自管辖段落的日常量测工作，确保数据采集及时、准确。各隧道测量负责人一览表隧道名称段落划分测量员联系电话梨儿园隧道进口段xxxxxx梨儿园隧道出口段xxxxxx四方碑隧道全段xxxxxx郭家寺隧道全段xxxxxx龙神坳隧道全段xxxxxx3.3人员职责技术主管：审核量测方案，指导现场量测作业，负责数据整理、分析、预测及信息反馈，编写量测报告，提出支护参数调整建议。测量主管：组织现场测点布设、仪器调试与校准，监督原始数据采集质量，负责仪器设备的日常维护与管理，确保量测工作连续开展。现场测量员：按方案要求布设测点，按时采集原始数据，做好记录与标注，保护测点及仪器设备，及时上报异常数据。四、监测仪器与监测项目4.1监测仪器仪器名称规格型号量测精度用途电子水准仪DS05级±0.4mm/km地表沉降、拱顶下沉量测光学水准仪DS1级±1.0mm/km辅助水准测量、应急量测铟钢尺3m±0.1mm高程测量基准尺钢挂尺2m±0.5mm拱顶下沉直接量测收敛计数显式±0.5mm隧道净空水平收敛量测钢弦式土压力盒量程0-2MPa±1%FS围岩压力、衬砌接触压力量测钢筋计适配格栅主筋±1%FS格栅钢架应力量测钢弦频率接收仪分辨率0.1Hz±0.1Hz接收土压力盒、钢筋计信号地质罗盘精度0.5°±0.5°地质素描、结构面产状测量全站仪测角精度2″测距±(2+2ppm)测点定位、辅助量测所有仪器设备进场前必须经过校验，取得合格证书；使用过程中定期进行校准，确保量测精度满足规范要求。4.2监测项目分类根据《铁路隧道监控量测技术规程》要求，结合本项目隧道地质条件和施工特点，监测项目分为必测项目和选测项目。必测项目为确保施工安全必须进行的量测项目，选测项目根据地质复杂程度、工程重要性等因素选择性开展。项目类别监测项目监测目的必测项目地质和初期支护状况观察掌握围岩稳定性、支护结构工作状态洞口地表沉降监控浅埋隧道施工对地表的影响隧道拱顶下沉监测隧道拱部围岩及支护结构的竖向变形隧道水平收敛监测隧道侧向围岩及支护结构的水平变形选测项目围岩压力及支护结构内力分析围岩与支护结构的受力特性格栅钢架应力验证格栅钢架设计参数，确保结构受力安全五、监控量测方案细则5.1必测项目实施方案5.1.1地质和初期支护状况观察观察频率：每次爆破开挖后、初期支护完成后、二次衬砌施做前各进行1次；围岩条件复杂地段，每天至少观察1次。观察内容：围岩状况：岩性、颜色、结构面产状（走向、倾向、倾角）、节理裂隙发育程度、风化程度、有无软弱夹层、岩溶、涌水（突涌水）、塌方等情况。初期支护状况：喷射混凝土表面有无裂缝、剥落、掉块；钢格栅有无变形、扭曲；锚杆有无松动、脱落；防水板有无破损、漏水等。记录方式：采用文字描述、拍照、素描相结合的方式记录，填写《地质和初期支护状况观察记录表》，绘制地质素描图，标注异常情况的位置、规模及发展趋势。分析反馈：根据观察结果，判断开挖面前方短距离内岩体稳定性，提出施工建议；若发现围岩失稳或支护结构损坏迹象，立即上报并采取应急措施。5.1.2洞口地表沉降监测仪器：电子水准仪、铟钢尺。测点布设：布设时机：隧道开挖前15天完成测点埋设，确保初始数据稳定。纵向间距：根据隧道埋深（H₀）和开挖宽度（B）确定，具体如下表所示。地表沉降测点纵向间距表隧道埋深与开挖宽度关系纵向测点间距（m）2B＜H₀＜2.5B20～50B＜H₀≤2B10～20H₀≤B5～10横向间距：2～5m，隧道中线附近测点适当加密（间距1～2m）；量测范围不应小于H₀＋B，地表有控制性建（构）筑物时，量测范围扩大至建（构）筑物外侧5～10m。测点埋设：采用冲击钻在地表钻孔（深度20cm），打入长25cm的φ16mm钢筋测点（坚硬地面采用膨胀螺栓），用水泥砂浆回填密实；测点高出地面2～5mm，周围用红油漆做标记并编号，设置防护标志防止碾压、碰撞。量测方法：采用精密水准测量方法，以洞外稳定基准点为起算点，建立水准测量路线。首次观测进行连续3次测量，3次高程差值小于±0.5mm时，取平均值作为初始值；若差值超限，重新观测直至满足要求。观测时严格控制水准测量限差，一个测站观测测点不宜超过3个，超过时重读后视点读数进行核对。监测频率：开挖面与量测面距离＜2B时，1次/天；开挖面与量测面距离2B～5B时，1次/2天；开挖面与量测面距离＞5B时，1次/周；地表沉降速率大于2mm/d时，加密至2次/天；沉降稳定后（速率＜0.1mm/d，持续7天），可停止量测。数据计算：地表沉降值=本次测点高程－初始测点高程，累计沉降值=各次沉降值之和。相对高差沉降计算表测点编号初次高程（m）上次高程（m）本次高程（m）本次沉降（mm）累计沉降（mm）沉降速率（mm/d）12...5.1.3隧道拱顶下沉监测仪器：电子水准仪、钢挂尺、铟钢尺。测点布设：布设原则：拱顶下沉测点与净空收敛测点布置在同一断面上，形成同步监测断面。断面间距：根据围岩级别确定，具体如下表所示。拱顶下沉监控量测断面间距表围岩级别断面间距（m）V～VI级5～10IV级10～30III级30～50测点位置：原则上设置在拱顶轴线处；隧道跨度大于12m时，在拱部增设2～4个测点，对称布置于中线两侧，确保全面监测拱部变形。测点埋设：初支钢格栅立好后，将拱顶下沉预埋件（带测钉的钢板）焊接在钢格栅上，测点露出喷砼表面10～15mm；喷砼完成后及时进行初测，每个断面设置醒目的里程标识牌，做好测点保护。量测方法：采用水准测量法，先测量洞内相对基准点高程，再测量拱顶测点高程，拱顶下沉值=上次测点高程－本次测点高程（钢挂尺倒挂测量，注意高程计算方向）。每次测量重复3次，取平均值作为本次测量结果，减少偶然误差。监测频率：开挖面与量测面距离＜2B时，1次/天；开挖面与量测面距离2B～5B时，1次/2天；开挖面与量测面距离＞5B时，1次/周；拆除临时支撑期间，加密至1次/小时；拱顶下沉速率大于1mm/d时，加密至2次/天；沉降稳定后（速率＜0.1mm/d，持续7天），可停止量测。5.1.4隧道水平收敛监测仪器：数显式收敛计。测点布设：布设原则：与拱顶下沉测点同断面布置，形成完整的断面变形监测体系。断面间距：与拱顶下沉断面间距一致。测线数量：根据开挖方法和隧道断面大小确定，具体如下表所示。净空变化量测测线数表开挖方法一般地段特殊地段（围岩破碎、跨度＞12m）全断面法1条水平测线（拱脚连线）1条水平测线+2条斜测线（拱腰至拱腰）台阶法每台阶1条水平测线每台阶1条水平测线+2条斜测线（拱脚至墙脚）分部开挖法（CD/CRD法）每分部1条水平测线上部/侧部：1条水平测线+2条斜测线；其余分部：1条水平测线双侧壁导坑法每侧部1条水平测线左右侧部：1条水平测线+2条斜测线；其余分部：1条水平测线测点埋设：初支钢格栅立好后，将收敛测点预埋件（带挂钩的钢板）焊接在钢格栅上，每对测点对称布置于隧道两侧，露出喷砼表面10～15mm；喷砼完成后及时初测，做好测点编号和保护。量测方法：将收敛计挂钩与测点预埋件连接，调整仪器使读数稳定，每次测量重复3次，取平均值作为本次测量结果。水平收敛值=本次测量距离－上次测量距离，累计收敛值=各次收敛值之和。监测频率：与拱顶下沉监测频率一致。5.2选测项目实施方案选测项目量测断面及测点布置结合围岩代表性、围岩变化、施工方法及支护参数变化确定，优先在施工初期设置，及时开展量测工作。本项目结合隧道地质状况，Ⅴ级围岩每100m布设1个选测断面，Ⅳ级围岩每50m布设1个选测断面，每个断面设置围岩压力及格栅应力2项监测内容。5.2.1围岩压力监测监测仪器：钢弦式土压力计、钢弦频率接收仪。测点布设：断面布置：与必测项目断面重合或相邻，确保数据同步分析。测点数量：每个断面布设5个测点，2个布置在喷层与围岩之间（拱顶、拱腰），3个布置在初支与二衬之间（拱顶、左右拱脚）。测点埋设：围岩与喷层间压力盒：开挖后及时清理岩面，用水泥砂浆或石膏将压力盒固定在岩面上，受压面紧贴岩面，确保无间隙；导线用PVC管保护引出，逐段捆扎在钢筋上，引至测试匣。初支与二衬间压力盒：初支施工完成后，在设计位置固定压力盒，受压面紧贴初支表面，导线保护引出至测试匣。埋设后检查：喷砼或二衬施做前，检查压力盒电阻值和绝缘情况，确保仪器工作正常。量测方法：初支喷砼完成后4小时内取得初始读数，最晚不超过12小时；二衬施工完成后24小时内取得初始读数。用钢弦频率接收仪读取压力盒频率值，根据仪器率定曲线换算为压力值。监测频率：与必测项目一致；压力变化速率大于0.1MPa/d时，加密至2次/天。数据处理：绘制围岩压力-时间曲线、压力-开挖距离曲线，分析围岩压力分布规律及变化趋势。5.2.2格栅钢架应力监测监测仪器：钢弦式钢筋计、钢弦频率接收仪。测点布设：断面布置：与围岩压力监测断面一致。测点数量：每个断面布设5个测点，对应格栅钢架主筋位置（拱顶、左右拱腰、左右拱脚）。测点埋设：选择实际施做的钢格栅作为量测对象，将钢筋计焊接替换原格栅主筋，确保钢筋计与格栅主筋轴线一致，不受弯、不受扭。导线用PVC管保护引出，引至测试匣，检查钢筋计电阻值和绝缘情况，做好防护措施。量测方法：钢筋计埋设完成后立即读取初始频率值，作为应力计算基准。用钢弦频率接收仪读取频率值，根据仪器率定曲线换算为应力值和内力值。监测频率：埋设后5m范围内，2～3次/天；5～10m范围内，1～2次/天；10m以外，1次/天；后续开挖面通过测点时，按上述距离-频率要求调整监测频率。数据处理：绘制格栅应力-时间曲线、应力-开挖距离曲线，分析格栅钢架受力分布及变化规律，验证设计参数合理性。5.3监控量测工作流程监控量测作为施工组织核心内容，实行动态管理，包括预测、监控、分析、反馈四个阶段，具体流程如下：施工准备→测点布设→仪器调试→初始数据采集→施工过程量测→数据整理→数据校核→数据分析→变形/应力评价→正常施工/调整支护参数→持续量测→沉降/变形稳定→停止量测5.4监控量测控制基准5.4.1位移控制基准监控量测控制基准根据地质条件、施工安全性、结构长期稳定性及周边环境特点制定，隧道初期支护极限相对位移参照下表执行（适用于跨度7m＜B≤12m复合式衬砌隧道）。跨度7m＜B≤12m隧道初期支护极限相对位移表围岩级别隧道埋深h（m）拱脚水平相对净空变化（%）拱顶相对下沉（%）Ⅱ级h≤50--50＜h≤3000.01～0.030.03～0.06300＜h≤5000.01～0.030.05～0.12Ⅲ级h≤500.03～0.100.03～0.0650＜h≤3000.08～0.400.04～0.15300＜h≤5000.30～0.600.12～0.30Ⅳ级h≤500.10～0.300.06～0.1050＜h≤3000.20～0.800.08～0.40300＜h≤5000.70～1.200.30～0.80Ⅴ级h≤500.20～0.500.08～0.1650＜h≤3000.40～2.000.14～1.10300＜h≤5001.80～3.000.80～1.40注：1.硬质围岩取表中较小值，软质围岩取较大值，可根据实测资料积累适当修正；2.拱脚水平相对净空变化=拱脚测点间水平变化值/测点间距；拱顶相对下沉=（拱顶下沉值－隧道整体下沉值）/原拱顶至隧底高度；3.墙腰水平相对净空变化极限值=拱脚水平相对净空变化极限值×1.1～1.2。5.4.2位移控制分级根据测点距开挖面的距离，由初期支护极限相对位移（U₀）确定位移控制基准，具体如下表所示。位移控制基准表类别距开挖面距离控制位移值允许值1B65%U₀2B90%U₀＞5B100%U₀根据位移控制基准，将位移管理分为三个等级，对应不同施工状态及应对措施。位移管理等级表管理等级管理位移范围施工状态及应对措施Ⅲ级U＜U₀/3可正常施工，按原频率持续量测Ⅱ级U₀/3≤U≤2U₀/3密切关注，加强监测频率（加密1倍），分析变形原因Ⅰ级U＞2U₀/3立即暂停施工，采取加强支护措施（加密钢格栅、增设锚杆等），24小时连续监测，变形稳定后复工注：U为实测位移值，U₀为允许位移值（即监控量测控制基准值）。六、数据整理、分析、预测及信息反馈6.1数据整理原始数据采集：现场量测时及时记录原始数据，包括测点编号、里程、测量时间、仪器读数、天气情况、施工工序等信息，确保记录完整、准确，不得随意涂改。数据校核：每次观测后立即对数据进行校核，检查仪器操作是否规范、读数是否清晰、计算是否正确；若发现数据异常（如突变、超差），及时补测或复测，排除仪器故障、操作失误等因素影响。数据整理：对校核后的有效数据进行整理，包括计算本次变形值、累计变形值、变形速率，填写量测数据记录表，绘制相关图表（位移-时间曲线、位移-开挖距离曲线、沉降槽曲线等）。数据取舍：对数据进行排序、频率分布分析，计算数字特征值（平均值、标准差、变异系数），对离群数据（偏差大于3倍标准差）进行分析，确认是偶然误差还是系统误差，必要时舍弃并说明原因。6.2数据分析6.2.1分析分类实时分析：每天根据监控量测数据进行分析，绘制当日变形-时间曲线，判断变形趋势；若发现数据异常或达到Ⅱ级及以上管理等级，及时提交异常报告。阶段分析：按周、月进行阶段分析，总结监控量测数据变化规律，评价施工对围岩及支护结构的影响，提交阶段分析报告，指导后续施工。6.2.2分析方法曲线拟合：根据量测数据绘制位移（应力）-时间曲线、位移（应力）-开挖距离曲线，采用回归分析方法（如指数函数、对数函数、双曲线函数）拟合曲线，建立数学模型，预测后续变形（应力）发展趋势及最终值。插值法：在实测数据基础上，采用函数近似方法，求得未实测到的中间数据，完善变形（应力）变化规律。对比分析：将实测数据与控制基准值、设计值进行对比，分析支护结构工作状态；对比不同断面、不同测点的变形（应力）数据，分析围岩稳定性差异。6.2.3工程安全性评价流程监控量测结果→计算位移（应力）值→是否超过Ⅲ级管理等级→是→综合评价设计施工措施，加强监控量测→是否超过Ⅱ级管理等级→是→暂停施工，采取加强支护措施→变形稳定→复工；否→正常施工；否→正常施工。6.3信息反馈反馈程序：监控量测信息反馈实行“日报、周报、月报”制度，特殊情况实行“即时反馈”。日报：每天将当日量测数据、变形速率、累计变形值及分析结果上报项目经理部、监理单位，格式规范，数据准确。周报：每周汇总量测数据，分析变形规律，评价施工安全状态，提出下周施工建议，上报相关单位。月报：每月进行阶段总结，分析累计变形值、最终变形预测值，评价支护结构合理性，提交阶段分析报告，为后续施工提供依据。即时反馈：当数据达到Ⅰ级管理等级或出现突变时，立即上报，同步采取应急措施，24小时内提交详细分析报告。反馈内容：包括测点基本信息、量测数据、变形速率、累计变形值、曲线图表、分析结论、施工建议等。决策响应：收到反馈信息后，项目经理部组织技术人员、监理单位、设计单位共同研究，确定是否调整支护参数、优化施工工艺，形成决策意见后及时落实。七、质量保证措施测点布置质量：测点位置准确，符合方案要求，能全面反映围岩及支护结构变形、受力状态；测点安装牢固、平整，避免受施工干扰，设立醒目的保护标志，防止