隧道施工监控量测与技术方案

漳永高速公路漳州华安（玉兰）至新坪及漳州华安段A6标

隧道施工监控量测与

地质超前预报技术方案

交通运送部公路科学研究所

2023年2月

目录

第1章项目概述..............................................

1.1项目规模..............................................

1.2SJ2标段A6标隧道概况.................................

第2章施工监控量测技术方案..................................

2.1施工监控量测总体方案..................................

2.1.1编制根据.......................................

2.1.2监控量测目的...................................

2.1.3监控量测内容...................................

2.1.4监控量测流程...................................

2.2各监测项目日勺详细量测措施.............................

2.2.1洞内外观测......................................

2.2.2周围收敛.......................................

2.2.3拱顶下沉.......................................

2.2.4地表下沉.......................................

2.2.5围岩压力........................................

2.2.6初期支护喷射混凝土应力.........................

钢支撑内力及所受的荷载............................

2.2.8二次衬砌混凝土应力.............................

2.2.9爆破振动波速...................................

2.2.10其他...........................................

2.3数据分析与信息反馈.....................................

2.3.1总体规定........................................

232数据采集规定....................................

2.3.3量测数据分析....................................

2.3.4信息反馈与监控..................................

2.3.5信息预报与报警..................................

2.3.6成果提交........................................

第3章超前地质预报技术方案..................................

3.1超前地质预报技术规定..................................

3.2超前地质预报的重点....................................

3.3隧道超前地质预报工作流程..............................

3.4隧道超前地质预报方案..................................

3.5数据分析与信息反馈....................................

3.6提高隧道超前地质预报精确率的措施.....................

第4章现场监控流程...........................................

第5章总体实行思绪与承诺.....................................

5.1实行思绪...............................................

5.2服务承诺...............................................

第6章项目组织...............................................

6.1组织机构设置...........................................

6.2项目人员构成...........................................

6.3拟投入本项目监控仪器、设备一览表......................

第1章项目概述

1.1项目规模

漳州至永安高速公路是海西高速公路网规划日勺重要联络线，该联络线包括漳州华安

（玉兰）至新珏段与漳州华安段两个区段。

漳州华安（玉兰）至新坪段：项目起点位于漳州市华安县丰山镇玉兰村，顺接厦成高

速公路漳州段玉兰枢纽互通终点，沿线经丰山、潭口、汰口、沙建、下樟、天宫至项目终

点新坪互通，路线全长34.320公里，按双向四车道高速公路原则建设，全线设计行车速度

80km/h,路基宽度24.5米。重要工程量有土石方1509.49万m,、隧道8£975km/7座、桥

梁7.2317km/26座、涵洞71道、通道22处等。

漳州华安段：项目起点位于漳州市华安县新坪镇，顺接漳永高速公路华安（玉兰）至

新蚌互通终点，沿线经新珏、红旗山、罗溪、华安县城，再经关田隧道进入龙岩境，经石

门岭至坪山村重新进入漳州境，跨浙溪至项目终点小杞（漳州市与龙岩交界处），路线全

长32.876公里（其中漳州境内24.262公里），按双向四车道高速公路原则建设，全线设计

行车速度80km/h,路基宽度24.5m。沿线设华安互通式立交一处、华丰服务区一处，隧道

7.449km/3座、桥梁6.643km/23座，涵洞31道、通道2处等。

1.2SJ2标段A6标隧道概况

漳永高速公路漳州华安（玉兰）至新坪及漳州华安段隧道监控量测及超强地质预报SJ2

标段A6标段包括大湖底隧道、青良山隧道，合计2座隧道。各隧道基本信息详见表1T：

表1-1隧道基本信息表单位：（m）

岩级别

协议段、隧道/合计构造形式mIVV单洞延米长

大湖底隧道分离隧道13602604332053

A6

青良山隧道分离隧道40205004534973

合计53807608867026

(1)大湖底隧道

基本状况：隧道左线起讫桩号：ZK35+002〜ZK36+008,长1006m；右线起讫桩号：

K35+005〜K36+052,长1047m。隧址区属丘陵地貌，地形起伏较大。隧道范围内中线高程

80nl〜312m,最大高差约232m,山体自然坡度15°〜40°,沟堑较发育，宽度较小，沿线

地表植被发育。进、出口均处在山前斜坡地带，山坡处在基本稳定状态。

岩性与地质构造：隧址区上覆为第四系坡积成因粉质粘土及残积成因砂质粘性土、砾

质粘性土，下伏基岩为燕山期花岗岩，围岩级别为V〜HI级。隧址区位于尚卿-坂里褶缎

带，根据区域地质资料及工程地质调绘及钻探、物探工作，未发现断裂构造通过。

水文地质条件：隧址区属地表水不发育，重要接受地下水或雨季雨水的补给。根据隧

道内地下水日勺赋存条件、水理性质及水力特点，区内的地下水重要有风化带孔隙裂隙水和

基岩裂隙水两种。

不良地质：隧址区未发现滑坡、倒塌、泥石流等不良地质现象；特殊性岩性重要为因

球状风化引起的花岗岩孤石。

隧道施工作业：隧道施工按照新奥法组织实行，重要工序采用机械化作业。根据围岩

级别和衬砌类型，明洞采用用明挖法施工，洞身开挖措施采用单侧壁导坑法、弧形导坑法、

台阶法和全断面法等。

(2)青良山隧道

基本状况：隧道左线起讫桩号：ZK36+322〜ZK38+796,长2474m；右线起讫桩号：

K36+315〜K38+814,长2499m。隧址区属丘陵地貌，地形起伏较大。隧道范围内中线高程

84m〜469m,最大高差约385m,山体自然坡度10°〜40°,植被发育。进、出口均处在山

前斜坡地带，山坡处在基本稳定状态。

岩性与地质构造：隧址区上覆为第四系坡积成氏粉质粘土、残积成因砂质粘性土，下

伏基岩为燕山期花岗岩及三叠系下统溪口组硅质岩、砂岩，围岩级别为V〜IV级。隧址区

发育一条正断层，与隧道交于Z6K37+160、K37+150处，断层产状为315°N60°。

水文地质条件：隧址区地表水不发育，重要接受地下水或雨季雨水的补给，地下水重

要为碎石类土中日勺孔隙水和基岩中的裂隙水。

不良地质：隧址区未发现滑坡、倒塌、泥石流等不良地质现象；特殊性岩性重要为因

球状风化引起的花岗岩孤石。

隧道施工作业：隧道施工作业。隧道施工按照新奥法组织实行，重要工序采用机械化

作业。根据围岩级别和衬砌类型，明洞采用用明挖法施工，洞身开挖措施采用单侧壁导坑

法、弧形导坑法等。

第2章施工监控量测技术方案

2.1施工监控量测总体方案

2.1.1编制根据

本方案日勺重要编制根据如下：

1、《公路工程技术原则》(JTGB01-2023)

2、《公路隧道设计规范》(JTGD70-2023)

3、《公路隧道施工技术规范》(JTGF60-2023)

4、《公路工程质量检查评估原则》(JTGF80/1-2023)

5、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2023)

6、《铁路隧道锚喷构筑法技术规范》(TB10108-2023)

7、《公路工程地质勘察规范》(JTGC20-2023)

8、《岩土工程用钢弦式压力传感器》(GB"136(692)

9、《国家一、二等水准测量规范》(GB12879-91)

10、《国家三、四等水准测量规范》(GB12898-91)

11、《公路勘测规范》(JTJ061-99)

12、《测绘产品检查验收规定》(CH1002-95)

13、《测绘产品质量评估原则》(CH1003-95)

14、《公路项目安全性评价指南》(JTG/TB05-2023)

15、《工程测量规范》(GB50026-2023)

16、《福建省高速公路施工原则化管理指南（隧道）》（省高指）

17、《漳永高速公路漳州华安（玉兰）至新坪段及漳州华安段隧道监控量测及隧道超

前地质预报项目SJ2协议段招标文献》

18、《漳永高速公路漳州华安（玉兰）至新坪段及漳州华安段隧道监控量测及隧道超

前地质预报技术服务招标SJ2协议段补遗书（第1号）文献》

19、其他与本工程有关的国家现行技术规范、规程

2.1.2监控量测目的

由于隧道属于地下工程，我们对隧址区地质状况的勘探技术与认识有限，因此假如隧

道设计与施工不妥，极易导致围岩失稳，甚至也许引起大规模塌方，给工程带来不可弥补

日勺经济损失以及不良日勺社会影响。此外，公路隧道开挖断面较大，构造受力复杂，且施工

工序较多，因此对构造设计和施工都提出了很高的规定。这就规定对隧道的施工全过程进

行新奥法施工监测。

A6标段隧道工程地质构造及地层岩性较为复杂，隧道在施工过程中存在一定的安全隐

患，需要及时掌握围岩和支护日勺动态信息，以保证隧道施工的顺利进行，因此有必要对隧

道施工过程进行全面、系统的监控量测。

实时监控量测不仅可以及时提供隧道拱顶下沉、周围收敛、围岩内部位移、钢支撑受

力、锚杆轴力、支护和衬砌内应力等信息，用于判断设计参数的合理性及施工的可行性，

并给出对应的I隧道施工提议。因此实行隧道信息化动态施工控制，既能到达安全迅速施工,

乂能到达节省工程造价欧I目日勺。

2.1.3监控量测内容

隧道施工监测意在搜集施工过程中围岩的动态信息、，鉴定隧道围岩-支护体系的稳定状

态，以及支护构造参数和施工措施的合理性。现场监控量测根据其量测目的、量测手段等

不一样，在实际工作中，常将量测项目分为必测项目和选测项目两大类。

A6标段必测项目包括洞内外观测、周围位移、拱顶下沉、地表下沉；选测项目包括围

岩压力、初期支护喷射混凝土应力、钢支撑内力及外荷载、二次衬砌混凝土应力、爆破振

动。详细见表2T、2-2所示。

表2-1隧道施工监控量测的必测项目

量测频率

措施及工测试

序号项目名称布置

具精度16d〜1个不小于3

1〜15d1〜3个月

月个月

现场观测、

洞内、外观开挖及初期

1地质罗盘——

测支护后进行

等

每5〜50m—

多种类型种断面，每断1〜2次1〜2次/1〜3次/

2周围位移0.1mm1次/2d

收敛计面2〜3对测/d周月

点

水准测录

肤)措施，水每5〜50nl-1〜2次1〜2次/1〜3次/

3拱顶下沉0.1mm1次/2d

准仪、钢尺种断面/d周月

等

开挖面距离量测断面前后V2b时，1〜2次

水准测量A1：

的措施，水洞口段、浅埋产挖面距离量测断面前后V5b时，1次/2〜

4地表下沉0.5mm

准仪、钢尺段(h°W2b)3d；

等尸挖面距离量测断面前后＞5b时，1次/3〜

7d；

注：b一隧道开挖宽度；隧道埋深。

表2-2隧道施工监控量测的选测项目

量测频率

序项目措施及测试

布置

号名称工具精度1641个不小于3

1〜15d1〜3个月

月个月

每代表性地段

多种类型

围岩1―2个断面，1〜2次1〜2次/1〜3次/

1岩土压力0.IMPa1次/2d

压力每断面3个测/d周月

盒

点

初期支每代表性地段

各类混凝

护喷射1〜2个断面，1〜2次1〜2次/1-3次/

2土内应变0.IMPa1次/2d

混凝土每断面3个测/d周月

计

应力点

每代表性地段

1〜2个断面，

钢支撑支柱压力

每断面钢支撑1〜2次1〜2次/1〜3次/

3内力及计或其他0.IMPa1次/2d

内力3个测点,/d周月

外荷载测力计

或外力1对测

力计

每代表性地段

二次衬各类混凝

1―2个断面，1〜2次1〜2次/1〜3次/

4砌混凝土内应变0.IMPa1次/2d

每断面3个测/d周月

土应力计

，占、•、

爆破测振及配临近建（构）

5—随爆破进行

振动套传感器筑物

注：b一隧道开挖宽度；％一隧道埋深。

2.1.4监控量测流程

隧道监控量测流程如图2.1所示:

围岩稳定支护效果好围岩不稳定支护效果差

JI

补强初期支护、修改设计支护参数

施作二次衬砌

图2.1隧道监控量测流程图

2.2各监测项目的详细量测措施

2.2.1洞内外观测

(1)监测目的

通过高频率地观测实际揭发日勺隧道学子面地质状况，识别隧道实际围岩状态，分析隧

道掌子面的稳定状态，预测前方隧道围岩状况，并提出必要日勺预警；通过观测隧道洞内初

期支护和洞外地表岩土体的状态，及时发现多种异常现象并进行跟踪观测，评价初期支护

和洞口边、仰坡日勺稳定性C

(2)监测内容与措旅

掌子面地质观测采用目测、地质锤、罗盘、数色相机等进行观测，绘制掌子面地质素

描，记录围岩的岩性、产状、节理等详细特性，断层、破碎带等不良地质特性，地下水的

水量、分布、压力、类型等特性，填写掌子面地质观测记录；初期支护状态采用目测观测

为主，对初期支护喷碎、钢支撑、锚杆等出现日勺外鼓、裂缝、剥落、扭曲等异常现象，用

数码相机、塞尺、卷尺等进行跟踪观测并做好原始记录；对洞外边坡、仰坡和浅埋段地表

出现日勺裂缝、滑移、隆起或凹陷等现象，用数码相机、塞尺、卷尺等进行跟踪观测并做好

原始记录。

(3)监测频率

每次爆破后进行掌子面地质状况观测；每天至少进行一次隧道洞内初期支护和洞外地

表观测。掌子面地质素描记录频度如下：V级围岩不不小于10m；IV级围岩不不小于20m；

HI围岩不不小于30m；II级围岩不不小于40m。

(4)成果整顿与分析

1)通过掌子面地质观测，分析围岩稳定状态，评估出现局部掉块、塌方、涌水等灾

害出现欧I也许性，判断实际揭发围岩条件与设计与否相符。出现异常状况，第一时间通报

施工方，及时指导施工，并将异常状况、有关提议汇报业主和监理。

2)编制隧道实际地质状况系列图册，参照前期勘察资料，预测前方围岩状态，及时

向施工方预报前方围岩状况。

3）对初期支护、洞外边仰坡和浅埋段地表出现的异常状况，分析出现异常状况的原

因，根据详细原因、问题的严重性向施工方、监理和业主汇报，并提出处理提议。

4）针对初期支护、洞外边仰坡和浅埋段地表出现口勺异常状况，开展跟踪监测，绘制

空间分布图和时间发展曲线，预测发展趋势，及时预警。

2.2.2周围收敛

（1）监测目的

隧道周围位移是隧道围岩应力状态变化的最直观反应，可为判断隧道空间的稳定性提

供可靠的信息。通过计算周围位移和预测最终位移值，为二次衬砌浇筑选择最佳时机；为

隧道施工工艺、支护衬砌参数优化提供参照。

（2）量测措施

隧道周围位移采用数显收敛计进行量测，两次测量之差即为周壁两点在该时间间隔内

收敛值（如图2.2）。特殊状况下周围收敛也可通过全站仪测量后计算得到。

图2.2周围收敛侧线■测

（3）测点布设与测试频率

1）测点布置:SJ2协议段隧道采用不一样开挖措施时周围位移测点布置方案如图2.3〜

2.5所示。

图2.4台阶法或弧形导坑法测线布置图

图2.5全断面法测线布置图图

2）断面布置：V级围岩不不小于20叱IV级围岩不不小于25m；IH级及以上围岩不不

小于40m。围岩变化处及渗水量较大时合适加密。

3）量测频率：量测频率根据位移发展速率和量测断面距离学子面距离取最高频率。

位移发展速率、量测断面距离学子而距离与量测频率日勺关系如表2-3、表2-4o位移到达

稳定原则后，停止观测；如发现异常状况，恢复每天观测1〜2次；如位移持续大幅发展,

根据工程详细状况，采用隧道位移实时监测系统实时监测。

表2-3按位移速率确定周围位移和挨顶下沉的量测频率

位移速率（mm/d）量测频率

252〜3次/d

1〜51次/d

0.5-11次/(2-3)d

0.2〜0.51次/3d

<0.21次/(3-7)d

表2-4按距开挖面距离确定周围位移和拱顶下沉的量测频率

量测断面距开挖面（m）量测频率

(0—1)b2次/d

(1—2)b1次/d

(2〜5)b1次/(2-3)d

>5b1次/(3〜7)d

注：b表达隧道开挖宽度。

（4）成果整顿与分析

1）每次观测后现场计算位移发展增量，出现异常状况，重新测量排除操作失误后立

即汇报有关部门。

2）每次测回数据交数据处理员输入计算机，进行位移增量、位移发展速率日勺计算，

绘制位移-时间曲线（如图2.6）和位移发展速率-时间曲线（如图2.7）,并应用回归分析

和灰色预测等措施进行位移发展短、长期预测。

3）根据分析成果，判断隧道变形管理等级（如表2-5）、隧道容许变形量（如表2-6）,

出现非正常状况，立即向有关部门汇报。

4）当隧道周围收敛速度以及拱顶下沉速度明显下降，隧道周围位移收敛速度不不小

于每天0.2mm或拱顶下沉位移速度不不小于每天0.1mm,隧道位移相对值已到达位移总量

IfJ80%以上时，向有关部门报送二次衬砌施作汇报。

图2.6位移-时间曲线图2.7位移发展速率-时间曲线

表2-5围岩变形管理等级

管理等级管理位移施工状态

III可正常施工

^U<U<U„

IInQ应加强支护

应采用特殊措施

IUo>Un

注：实测变形值；U〃一容许变形值。

表2-6隧道周围容许相对收敛值（%）

埋深（m）

围岩级沪<5050〜300>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

注：（1）水平相对收敛值系指收敛位移合计值与两测点间距离之比;

（2）硬质围岩隧道取表口较小值，软质围岩隧道取表中较大值;

（3）拱顶下沉容许值一般可按本表数值H勺0.5~1.0倍采用；

（4）本表所列数值在施二中可通过实测和资料积累作合适修正。

2.2.3拱顶下沉

（1）监测目的

隧道拱顶下沉直观反应隧道围岩与支护构造日勺稳定性，通过拱顶下沉量测为隧道支护

构造稳定性分析提供根据，为二次衬砌浇筑选择最佳时机；为隧道施工工艺、支护衬砌参

数优化提供参照。

（2）量测措施

隧道开挖毛洞的拱顶及轴线左右各2m处设置螺纹钢筋，端头磨平。在断头贴上带有

十字丝的反射贴片。测量时，将全站仪在合适的位置设站，然后运用强光手电照向拱顶测

点，用全站仪瞄准拱顶反射贴片上的十字丝，测量并获取读数。通过比较测点和已知点高

程变化，得到拱顶下沉的I状况（如图2.8）。

图2.8拱顶下沉■测

（3）测点布设与测试频率

1）测点布置拱顶下沉量测与周围收敛量测在同一量测断面内进行，拱顶下沉测点

布置与安装如图2.9〜2.10所示。

图2.9拱顶下沉测点布置示意图图2.10拱顶测点安装图

2）断面布置：V级围岩不不小于20m；N级围岩不不小于25m；III级及以上围岩不

不小于40m。围岩变化处及渗水量较大时合适加密。

3）量测频率：量测频率与数据处理分析同隧道周围收敛。

地表下沉

（1）监测目的I

通过量测，判断隧道开挖对洞口边仰坡、浅埋地面与否产生明显影响，分析该影响的

范围、程度及其与隧道施工的时空关系，进而判断隧道施工的安全性和隧道施工对地面边

仰坡E内稳定性、地表建筑物日勺影响。

（2）监测措施

地表下沉采用精密水准仪和塔尺进行测量。测点布置如图2.11〜2.14所示：在每个横

断面上，单洞隧道布置.9〜11个测点，两测点间日勺距离为2〜5m,测点中间密，两侧稀。

当隧道围岩条件尤其差或者隧道上部有重要建筑物时，可根据状况加密测点。在监测范围

以外3〜4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。

图2.11地表下沉测点横断面布置示意图

图2.12地表下沉量测范围示意图

图2.13地表下沉量测图2.14用于地表下沉量测的棱镜

（3）量测频率

地表下沉量测应在开挖工作面前方H+h（隧道埋置深度+隧道高度）处开始，直到衬砌

构造封闭、下沉基本停止时为止。

1）量测断面间距：按表2-7执行。

表2-7地表下沉■测断面的间距

埋置深度H地表下沉量测断面时间距（m）

H>2B20-50

B<H<2B10-20

H<B5-10

注：1.无地表建筑物时取表内上限值；2.B表达隧道开挖宽度。

2）观测频率：按表2-8规定执行。

表2-8地表下沉测■频率

变形速度（mm/d）量测断面距开挖工作面的距离量测频率

>10(0-DB1〜2次/d

10-5(1-2)B1次/d

5-1(2-5)B1次/2d

<1>5B1次/I周

注：B表达隧道开挖宽度。

（4）成果整顿与分析

1）每次观测后现场计算位移发展增量，出现异常状况，重新测量排除操作失误后立

即汇报有关部门。

2）每次测回数据交数据处理员输入计算机，进行位移增量、位移发展速率H勺计算，

绘制位移一时间曲线和位移发展速率一时间曲线，并应用函数拟合和灰色预测等措施进行

位移发展短、长期预测。

3）绘制地表下沉横向分布曲线，分析隧道开挖对地表的影响范围和程度。

4）绘制地表下沉纵向分布曲线，分析隧道开挖在隧道轴线方向口勺影响范围及程度。

5）根据隧道开挖对地表的影响范围和程度，提出可以保证隧道施工安全的合理工艺

参数、地表下沉控制措施等提议，上报有关部门。

2.2.5围岩压力

（1）监测目的I

围岩压力量测意在测定特定条件下隧道围岩、初期支护、二次衬砌三者之间日勺应力水

平、压力关系，以及获取应力、压力的时间发展关系，以分析量测区段受隧道施工、上部

扰动等多种原因H勺影响状况，进而评价围岩和支护构造的稳定性。

（2）监测措施

围岩压力量测一般采用压力盒测量，围岩与初支之间压力盒埋设先用水泥砂浆或石膏

把压力盒固定在岩面上，再谨慎施作喷碎层。不应使喷碎与压力盒之间有间隙，保证围岩

与压力盒受压面紧贴。初支与二衬之间压力盒一般采用挂布法用无纺布将压力盒固定在初

支表面，保证无纺布松弛不适宜过紧，浇筑混凝土时保证通过混凝土的泵压力将压力盒与

初支压紧。

（3）测点相设与监测频率

1）测点布置：围岩压力测点布置如图2.15所示。

2）断面布置：为掌握不一样围岩条件下的围岩和支护衬砌构造力学特性，在每个围

岩和衬砌类型区段内布设1〜2个断面，做代表性测试。布设断面数总计27个，

3）观测频率：正常状况下，量测断面开挖后的第1〜15天，每天观测1〜2次；第16〜

30天，每2天观测1次；第1〜3个月，每周观测1〜2次；不小于3个月，每月1〜3次。

当隧道变形、压力或应变出现异常值时，应提高观测频率。

图2.15围岩压力测点布置示意图

（4）成果整顿与分析

围岩压力量测是为了深入分析隧道构造的受力变形状态而实行的，因而，除采用常规

分析外，还应进行全面的力学分析和安全评估：

1）每次量测现场计算压力、应力量值和变化状况，发现异常，重新测量排除操作误

差后上报有关部门。

2）每次测回数据交数据处理员输入计算机，进行压力增量、压力（应力）展速率的

计算，绘制压力〜时间曲线和压力发展速率〜时间曲线，并应用函数拟合和灰色预测等措

施进行压力发展短、长期预测。

3)绘制压力空间分布曲线，分析隧道受力状态，评价隧道初期支护构造的安全性和

经济性，提出隧道支护工艺和参数优化的合理提议；评价隧道衬砌构造日勺安全性，提出衬

砌构造的参数优化提议。

4)针对浅埋段、偏压段、洞内塌方段开展口勺监测，除每次观测后提出短期、定性的

分析汇报外，每断面量测完全结束后，提交全面的分析与评估汇报。

2.2.6初期支护喷射混凝土应力

(1)监测目的

隧道初期支护喷射混凝土应力量测，可测试混凝土喷层的变形特性及应力状态，从而

掌握喷层所受应力的大小，评价喷射混凝土层的稳定状况，优化支护参数。

(2)监测措施

对于喷射混凝土层应力的量测是将量测元件直接喷入喷层的，喷层在围岩逐渐变形过

程中由不受力状态逐渐过度到受力状态。目前，常常采用日勺喷层量测元件为应力(应变)

计量测法和应变豉量测法，本项目拟采用应力量测法。测点布置如图2.16所示。

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图2.16初期支护喷射混凝土应力测点布置示意图

(3)测点布设与监测频率、成果整顿与分析同围岩压力。

钢支撑内力及所受的荷载

(1)监测目的

隧道钢支撑内力及外荷载量测，可测试钢支撑受力大小，为钢架选型与设计提供根据;

掌握钢支撑受力状态，为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息，并评价钢支撑的支护效

果。

(2)监测措施

每环型钢拱架布设钢筋计，分别沿钢架的内外边缘成对布设。安装前，在钢拱架待测

部位并联焊接钢弦式钢筋计，在焊接过程中注意对钢筋计淋水降温，然后将钢拱架由工人

搬至洞内立好，记录钢筋计型号，并将钢筋计编号，用透明胶布将写在纸上日勺编号紧密粘

贴在导线上。注意将导线集结成束保护好，防止在洞内被施工所破坏。测点布置如图2.17

所示。

图2.17钢支撑内力测点布置示意图

(3)测点布设与监测频率、成果整顿与分析同初期支护喷射混凝土应力。

二次衬砌混凝土应力

(I)监测目的

隧道二次衬砌混凝土应力量测，可测试二次衬砌的受力状态，判断二衬构造长期使用

H勺可靠性以及安全程度，检查二次衬砌设计的合理性，积累资料为经验类比提供根据。

(2)监测措施

对于钢筋混凝土衬砌一般采用钢筋应力计量测，把测点成对布设在具有代表性口勺断面

的关键部位上，如拱顶、拱腰、拱脚等；对于素混凝土衬砌，重要受压，可以通过在素混

凝土衬砌表面安装应变计，量测其表面应力。测点布置如图2.18所示。

踹土蛀计

钢筋混凝土素混凝土

图2.18二衬内力测点布置示意图

(3)测点布设与监测频率、成果整顿与分析同初期支护喷射混凝土应力。

爆破振动波速

(1)监测内容

爆破振动重要是测点内振动波速和振幅，根据监测成果调整和优化爆破参数。

(2)监测目的

爆破振动测试的目的是通过振动测试，理解隧道围岩在一定爆破条件及岩层、地质状

况下的震动传播特性和衰减特性，进而运用合适的数学措施分析震动波形得出哀减方程并

预测震动强度，进而对衬砌构造及围岩到达有效H勺保护。

（3）监测措施

在测试日勺目日勺建（构）物上设置采集点，在采集点上放置地震检波器，通过震动记录

仪接受爆破产生的信号，最终通过软件对震动信号的处理，产生波形图。

爆破振动记录是一种持续模拟量曲线，而数据采集则是按每秒种采集点来离散记录振

动曲线（量化），采样频率一般选择为5000点/s比较合适，这样可完全反应振动记录大

1000Hz日勺信号。

对于单次爆破，一般记录时间设置为5秒钟已经完全满足记录数据需要，单对于多次

爆破或延时爆破，要根据爆破持续时间确定记录时间。

为保证安全，要把爆破震动记录仪器放置在爆炸现场，设置好仪器记录参数仪器能根

据爆破振动信号日勺幅值与否超过设置日勺触发门槛电压来记录信号，一般最佳选择“多次触

发选择”项。

综合本标段围岩地质及施工工序，A6标段隧道爆破震动波速测量点合计6个。

2.2.10其他

有关水压力与流量、锚杆（索）轴力等测试的措施及频率，将根据工程实际状况深入

制定监测方案，本方案从略。

2.3数据分析与信息反馈

2.3.1总体规定

（1）量测数据必须精确可靠。

隧道开挖后其变形和应力变化较快，必须根据施工状况迅速精确的进行量测，才能掌

握围岩变化H勺第一手资料•，为深入H勺判断和监控提供精确的资料，高精度的仪器设备和高

素质H勺专业技术人员是必要的保证。

(2)数据处理和预测预报迅速精确。

隧道监测的目的是为了保证隧道施工的安全，在隧道施工中根据已经有量测信息，采

用回归分析、灰色预测等措施，对围岩的深入变形和应力发展状况做出预测预报，可以及

时发现隧道施工中隐臧的不安全原因，从而能在有效的时间内采用加固措施以防止安全事

故的发生。

(3)监控与反馈必须及时有效、落到实处。

隧道施工量测的目的是为了监控，在整个隧道旅工监控量测中，监控最为关键，并且

监控H勺难度也远远不小于量测。目前国内对量测方面的研究较多，而真正根据量测信息对

隧道施工安全进行监控，并进行有效反馈和动态设计、施工的很少。究其原因，在于现场

监测人员理论水平低，无法对大量H勺数据进行全面综合分析和应用，因此要到达隧道监控

量测向真正目的，必须有高素质的专业技术人员，交通运送部公路科学研究所作为部属科

研院所完全具有这种能力,

2.3.2数据采集规定

现场数据采集工作流程如下：数据采集工作应有两名专职人员负责，测取的读数记录

在预先设计好的原始登记表中，每个数据至少测读两次，同步记录当时日勺施工状况，还要

监控量测断面距掌子面的距离，及本次监控量测的详细日期和时间，最终原始登记表中要

有两名测试人员日勺签名。每次采集回欧J数据，测试人员要立即交数据处理员输入计算机进

行初步分析处理。

任何现场量测都不可防止地存在误差。为得到更为真实、可靠的量测数据，在监控量

测、采集数据时，拟采用如下手段尽量减少多种误差：

（1）量测、采集数据专人专题负责，以减少随机误差。

（2）专题量测需制定专题登记表。对于手工记录资料要保留好原始登记表，对于智

能式记录器要及时将量测数据导入电脑，以防丢失。

（3）各项数据采集频度与对应量测频度同步。

2.3.3量测数据分析

现场量测数据应及时进行处理，绘制成位移、应力、内力和时间日勺关系曲线（或散点图）,

曲线的时间横坐标下应注明施工工序和开挖工作面距量测断面的距离，以便更精确日勺进行

数据日勺回归分析，并对隧道的受力状态做出判断。

在进行数据处理过程中，对某些异常数据应根据测量误差日勺处理原则进行剔除，并及

时进行复测校正。

在己经有监测数据的基础上，必须对位移和应力的深入发展进行分析，并做出较为精

确的预测，才能及时对下一步的支护措施提出指导性意见。对监测信息日勺分析和预测预报

重要通过两种措施来实现C

（1）回归分析法

回归分析法是较为常用的位移数据分析措施，根据实际监测信息，对位移可选用下列

函数之i进行回归分析。

1）对数函数，例如：

u=alg(l+，)(2-1)

2)指数函数，例如:

u=ac-h>,(2-2)

3)双曲函数,例如：

u=—!—(2-3)

a+bt

式中:a、b--回归常数；测点初读数后的时间(d)；u-位移值(mm)。

根据回归曲线，可以掌握位移的变化规律，推算出某时刻的位移值及最终内位移值，

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，问样可以采用回归分析的措施，建立回归曲线，从而对应

力和内力时深入发展做出预测，其详细的回归函数可根据实测数据拟合得到。

(2)灰色预测分析法

灰色预测分析法是根据己经存量测数据对深入的位移和内力H勺发展做出预测，并据此

对隧道和围岩的受力状态和稳定性做出判断。在预测分析中，该措施通过不停的数据更新,

只根据最新测得口勺数据对下一步口勺变化做出预测，从而使预测更为精确。

在实际数据分析和预测中，将采用回归分析与灰色预测两种措施进行，以互相验证。

2.3.4信息反馈与监控

在莫杂多变的隧道施工条件怎样进行精确的信息反馈与监控是隧道监控量测的重要

内容之一。迄今为止，信息反馈与监控重要通过两个途径来实现。

(1)力学计算法

支护系统是保证隧道施工安全与进度日勺关键。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采用反分析措施根据现场量测数据推算得到如塑性区半径、

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。

（2）经验法

经验法是建立在现场量测的基础之上的，其关键是根据经验建立一系列判断原则，通

过量测成果或回归分析数据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井参数和采用对应的施工技术措施的根

据。项目开展过程中，将结合项目特点，根据本项目不一样的工程条件（围岩地层，埋深,

隧道断面，支护，施工措施等）建立根据量测数据对围岩稳定性和支护系统日勺工作条件进

行判断欧J准则。

1）根据极限位移值判断

根据围岩（或净空变化）位移量值或估计最终位移值与位移临界值对比判断。位移临

界值确实定需根据详细工程确定。

2）根据位移速率判断

工程实践表明：各项位移到达基本稳定的时间一般是在一种月以内，且回归值与实测

值很靠近。从其位移速度与时间关系曲线可看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，根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2-9所示。

表2-9围岩稳定性判据

名称急剧变位缓慢变位基本稳定

收敛位移>1.0mm/d1.0〜0.2mm/d<0.2mm/d

单点位移>0.5mm/d0.5〜0.1mm/d<0.1mm/d

拱顶位移>1.0mm/d1.0〜0.2mm/d<0.2mm/d

3）根据位移一时间曲线判断

根据现场量测的位移一时间曲线进行如下判断：

a.舞<0,阐明变形速率不停下降，位移趋于稳定；

dr

b.%=0,变形速率保持不变，经发出警告，及时加强支护系统；

dr

c.%>0,当位移-时间曲线出现反弯点（如