隧道超前地质预报与监控量测技术方案

1、四、拟用于本标段的仪器设备表投入本标段监控量测及超前地质预报仪器设备基本要求序号设备名称规格型号单位数量备注1收敛计JSS30A台2周边收敛测量2精密水准仪AT-G2台2结构线形测量3激光断面仪徕卡TPS400台2断面控制4测斜仪GN-1台2/5分层沉降仪HXT4-XBHV-10台2/6测频仪BTB1-FM2000B台2/7全站仪GTS-301D台2结构线形测量8监测处理软件激光断面仪断面测量分析系统套2/TSP分析系统套1/9TSP声波仪陆地声纳仪瞬变电磁仪地质雷达红外线探测仪等TSP203台1TSP203和地质雷达的优化组合SIR-3000台110车辆四驱越野辆3外业检测车11电脑联想台3

2、内业注：1、所选监测设备仪器性能须满足监测精度需要，数量要满足合同监测要求。 2、为保证超前地质预报的准确度，参询单位应采用2种以上性能良好、较为先进物探仪器进行探测。3、业主鼓励参询单位采用先进的监测系统和物探仪器进行监测及超前地质预报技术服务。五、实施本项目的监测大纲5.1监测技术方案5.1.1监控量测总体技术方案5.1.1.1各隧道设计方案简介见两阶段施工图设计文件。5.1.1.2监测目的在隧道施工期间实施监测，为业主提供及时、可靠的信息用以评定隧道工程在施工期间的安全性，并对可能发生危及安全的隐患或事故及时、准确地预报，以便及时采取有效措施，避免事故的发生的同时指导设计和施工，实现“动

3、态设计、动态施工”的根本目的。引入监测制度，是加强工程安全质量管理，防止重大事故发生的有力措施。监测的数据和资料主要满足以下几方面的要求：（1）监测的数据和资料将使业主能完全客观真实地了解工程安全状态和质量程度，掌握工程主体部分的关键性安全和质量指标，确保隧道工程能按照预定的要求顺利完成；（2）监测数据和资料是处理工程合同纠纷的重要依据，它可以防止工程承包方提供虚假的资料和数据隐瞒工程安全和质量真相，并为业主进行设计、施工变更预案编制时提供确凿的证据；（3）监测数据和资料可以按照安全预警位发出报警信息，既可以对安全和质量事故做到防患于未然，又可以对各种潜在的安全和质量隐患做到心中有数；（4）监

4、测数据和资料可以丰富设计人员和专家对类似工程的经验，以利专家解决工程中所遇到的工程难题。5.1.1.3依据规范和标准采用现行最新的规范和标准，具体如下：（1）工程测量规范（GB5002693）；（2）交通部公路隧道施工技术规范（JTJ04294）； （3）交通部公路隧道设计规范（JTG D702004）；（4）锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB 500862001）； （5）国家或行业其他测量规范、强制性标准。另外，监测工作的基础资料依据为：（6）隧道工程施工图设计资料及业主提供的相关通知、文件和要求；（7）隧道工程地质勘察报告；5.1.1.4监测项目监测的项目和具体内容按公路隧道施工技术规范要

5、求拟定，监测的频率、采集的次数均不少于“规范”的规定。根据相关要求，本次必须监测项目如下：地质及支护状态观察；洞内外观测；周边位移监测；拱顶下沉监测；洞口浅埋段地面沉降监测、开挖轮廓测量。另外，根据工程特点，还需要进行监测项目有：围岩体内位移（洞内设点）监测；围岩内位移（地表设点）及土体侧向变形（有偏压的洞口段）监测；初衬、二衬应力监测；围岩压力及层间支护压力监测；钢支撑内力监测；锚杆轴力及抗拔力监测；渗透水压监测。其中，（1）拱顶下沉量测每20米不少于一个断面，每个断面不少于3个测点。（2）收敛位移量测每20米不少于一个断面，每个断面不少于2条侧线。（3）洞口浅埋段地表量测根据工程实际需要进

6、行地表沉降观测。（4）监控测量以对隧道施工进行有效控制为原则，应贯穿整个隧道施工的全过程，量测密度应根据地质条件可进行调整，但不得少于合同规定的工作量。本项目主要开展的监测实施项目如表5.1：表5.1监测实施项目表序号监测项目方法及工具测点布置监测间隔时间115d16d1个月13个月大于3个月1地质及支护状态观察地质素描；地质罗盘、地质锤；相机等开挖后及初期支护后进行一至三个循环进行一次2周边位移收敛计等、级围岩每1020米布置一个断面；、级围岩每50米布置一个断面。根据开挖方式的不同，测点数也不同，全断面开挖布置3个测点，3条测线；上下台阶开挖，布置5个测点，6条测线。12次/天1次/2天1

7、2次/周13次/月3拱顶下沉高精度全站仪等每1050m一个断面4洞口浅埋段地表下沉水平仪、水准尺等洞口和浅埋段每550m一个断面，每断面至少7个测点，每隧道至少1个断面；中线每520m一个测点。开挖面距监测断面前后2B时，12次/天开挖面距监测断面前后5B时，1次/2天开挖面距监测断面前后5B时，1次/周开挖面距监测断面前后500m时，1次/月5开挖轮廓测量激光断面仪等、级围岩每510米布置一个断面；级围岩每20米布置一个断面；、级围岩每50米布置一个断面。通常情况下在开挖后初支前一次测量。当周边位移测量出现异常时，应采用该手段连续测量初支及二衬轮廓变化情况。6锚杆轴力及抗拔力电测锚杆测力计及

8、拉拔器锚杆轴力每座隧道不同围岩类别设1个监测断面，每个断面设35根锚杆测力计。锚杆抗拔力每10m，一个断面，每个断面至少做三根锚杆。12次/天1次/2天12次/周13次/月7围岩体内位移（洞内设点）洞内钻孔中安设多点位移计每5100m一个断面，每断面35个多点位移计。12次/天1次/2天12次/周13次/月8围岩内位移（地表设点）地面钻孔中分层沉降仪和测斜仪洞口和浅埋段设12个断面，每断面2个钻孔，钻孔位置设于隧道中线。开挖面距监测断面前后2B时，12次/天开挖面距监测断面前后5B时，1次/2天开挖面距监测断面前后5B时，1次/周9围岩压力及两层支护间压力压力盒每代表性地段一个断面，每断面设5

9、7个测点。12次/天1次/2天12次/周13次/月10钢支撑内力钢筋应力计每代表性地段一个断面，每断面设57个测点。11初衬、二衬砼应力、裂隙混凝土应变计、测缝计每代表性地段一个断面，每断面设57个测点。12渗透水压力渗压计每代表性地段一个断面，每断面设24个测点。5.1.1.5监测精度要求厦蓉高速公路贵州界格都段隧道监测监测精度要求如表5.2。表5.2监测项目精度要求序号监测项目仪器最小精度备注1周边位移收敛计1.0mm2拱顶下沉精密水准仪1.0mm3锚杆轴力锚杆轴力计1100（F.s）4锚杆抗拔力油压千斤顶、千分表1.0KN5洞口浅埋段地表下沉精密水准仪1.0mm6开挖轮廓测量激光断面仪1

10、.0mm7围岩体内位移（洞内设点）多点位移计1.0cm8围岩体内位移（地表设点）分层沉降仪1.0mm9土体侧向变形测斜仪1.0mm10围岩压力及两层支护间压力压力盒1100（F.s）11初衬、二衬砼应力混凝土应变计 1100（F.s）12钢支撑内力钢筋计或表面应变计1100（F.s）13渗透水压力渗压计1100（F.s）5.1.1.6监测手段采用先进的自动化仪器设备和先进的技术为隧道工程服务，具体见第四节拟投入的仪器设备表。5.1.1.7监测频率监测频率要满足工程监测工作实际需要，根据不同的管理等级而不同。当监测项目的累计变化值接近或超过报警值时，应加密监测；当出现工程事故或其它因素造成监测项

11、目的变化速率加大，应按业主指示或进行连续监测，直至危险或隐患消除为止。当时态曲线趋于平衡时，及时进行回归分析，推算其终值不超过监测控制值，报请业主代表同意后方可停测。参询人技术文件中所报的监测频率将被业主视为实施工程监测时的实际监测频率。业主建议承包人参考下表确定各监测对象的监测频率。表5.3隧道收敛位移和拱顶下沉监测频度表位移速度（mm/d）距工作面距离频率备注10（01）D24次1天注：D为隧道宽度510（12）D1次1天15（25）D1次2天5D1次1周注：从不同测线得到的位移速度不同，监测频率应按速度高的取值；若根据位移速度和据工作面距离两项指标分别选取的频率不同，则从中取高值；后期监

12、测时，间隔时间可加大。表5.4锚杆轴力监测频度表开挖（天）频率开挖（天）频率11524次天30901次周16301次1天901次月注意：技术文件中所报的监测频率为正常施工情况下的频率，当出现工程事故或其它因素造成监测项目的变化速率加大，承包人应根据业主代表的指示免费增加监测次数直至危险或隐患解除为止。当监测项目的累计变化值接近或超过报警值时，承包人应自行加密监测而不增加额外的费用。当监测结果出现异常时，应及时向有关各方汇报。当变形曲线趋于平缓时，在有充足的证据证明即可判断变化趋于稳定，经业主代表同意后可以停止相应的监测工作。5.1.1.8监测点观测及埋设我方负责购买和埋设，同时业主应要求土建承

13、包人配合监测单位的埋点工作。开挖过程中应根据监测数据进行信息化施工，及时对开挖方案进行调整。监测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，以现场观测检查为辅。观测点的布置应能满足监测要求。各监测项目应测得稳定的初始值，且不少于两次。主要监测项目测点埋设要求：1地表沉降在监测断面附近，设置1个通视较好、测量方便、基础牢固的基准点。将测点埋设于水泥桩上。按规定频率进行监测。监测仪器采用水准仪和水准尺。监测方法采用水准抄平方法。2围岩内位移（地表设点）、土体侧向变形（有偏压的洞口段）采用分层沉降仪、测斜仪在埋设的沉降管、测斜管内进行测试。沉降管、测斜管采用钻孔埋设，沉降管、测斜管的上下管间

14、应对接良好，无缝隙，接头处牢固固定、密封。沉降管安放就位后回填粗沙以确保监测用磁环位置的稳定。测斜管安放就位后调正方向，使管内的一对测槽垂直于测量面（即平行于位移方向）。调整方向后盖上顶盖，保持测斜管内部的干净、通畅和平直。管顶高出地面约1050cm。钻孔和测斜管之间要回填。回填应选用粗沙缓慢进行，注意采取措施避免塞孔使回填料无法下降形成空洞，回填后通过灌水和间隔一定时间后的检查，在发现回填料有下沉时，再进行回填，回填工作要确保测斜管与土体同步变形。埋设时间应在隧道开挖之前，并至少提前2周完成，并作好清晰地标示和可靠的保护措施。3拱顶下沉在确定监测的断面隧道开挖或初喷后24小时内，在隧道拱顶部

15、位埋设1个带挂钩的测桩（测桩埋设深度约15cm，钻孔直径约20cm，用早强锚固剂固定），并进行初始读数。监测仪器采用水准仪和水准尺。监测方法采用水准抄平方法，基准点分别设置在洞内和洞外（用于校核），视线长度一般不大于30m，监测误差控制在1.0mm以内（高程误差0.7mm），必要时采用冗余观测方法来提高监测精度。4周边收敛在确定监测的隧道断面开挖或初喷后24小时内，在隧道左边墙和右边墙部位分别埋设测桩（测桩埋设深度约15cm，钻孔直径约20cm，用早强锚固剂固定，测桩设置保护罩），并进行初始读数。监测仪器采用隧道收敛计。监测方法采用精度较高的水平基线监测方法，并进行温度修正。5锚杆轴力计在隧道

16、周边按径向钻孔，安设电测式锚杆轴力计。在孔内注浆使锚杆轴力计与围岩密接形成整体以确保锚杆轴力计与围岩共同变形。安设完毕稳定后测读初始读数。注意将导线集结成束保护好，避免被施工所破坏。6混凝土衬砌应力在初衬与二衬内中性轴两侧对称布置混凝土应变计，用钢筋支架固定，使混凝土应变计受力方向为隧道轮廓的切线方向。安设完毕待初衬与二衬施工后测读初始读数。注意将导线集结成束保护好，避免被施工所破坏。7 钢格栅应力在钢格栅内外层钢筋中成对布设。安装前，在主筋待测部位割断钢筋并串联焊接钢筋计，在焊接过程中注意进行淋水降温。安设完毕并降温稳定后测读初始读数。注意将导线集结成束保护好，避免被施工所破坏。8 围岩压力

17、及两层支护间压力土压力计布设在围岩与初衬或初衬与二衬之间，应把测点埋设在具有代表性的关键断面上。埋设时，先将土压力计固定在待测位置围岩或初衬表面，再谨慎施作砼层，不要使砼与压力盒之间有间隙，保证压力盒受压面贴紧。9 渗透水压力渗压计布设在围岩与初衬之间，应把测点埋设在具有代表性的关键断面上。埋设时，先在围岩上凿空，设置过滤层，安设渗压计并用砂浆回填密封。安设完毕稳定后测读初始读数。注意将导线集结成束保护好，避免被施工所破坏。10 开挖轮廓测量沿隧道线路中线每20m，隧道土建施工单位测放一个测站点，并精确测定该点的平面坐标和高程，测站点交监测单位进行开挖轮廓测量。5.1.1.9监测数据的传输与处

18、理采用先进的数据传输和处理系统（或设备）。5.1.1.10监测成果报告在监测过程中，实时对监测结果进行整理，按业主的要求以预警报告、周报（或联系单）及月报的形式送达有关各方（业主代表、设计、土建、监理），监测报告必须保证及时性。工程结束时，提交完整的监测总结报告及电子文档。1）预警报告的主要内容：（1）施工进度和施工概况； （2） 对数据临近预警值的测点，进行分析，提出预警和启动预案的建议性意见。2）周报（联系单）的主要内容： 施工进度； 总结当月监测结果并综合分析，对数据异常超出预警值的区段提出对应处理建议意见。 根据监测数据和工程状态，作出相应项目情况及预测分析；3）月报的内容包括： 监测

19、项目，测点布置 施工进度 监测值的时程变化曲线 根据实际情况，作出相应监测项目的预报分析4）监测工作结束后应提交的监测报告内容包括： 工程概况，监测目的 监测项目，测点布置 采用的仪器型号、规格及标定资料 数据采集的分析处理 监测资料的分析处理 监测值全时程随工程施工工况变化曲线及分析 监测结果评述5.1.2超前地质预报总体技术方案5.1.2.1总体要求以地质为中枢，加强隧道地质工作，将地质综合分析贯穿到长期、中期、短期、临兆超前地质预报四个阶段中，实行地质、物探、钻探三结合，优化物探组合，综合应用，确保隧道安全、快速、优质施工，不留后患。确保隧道施工取得经济效益、社会效益和环境效益。5.1.

20、2.2超前地质预报的任务要求（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、破碎带的位置（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。5.1.2.3超前地质预报及依据规范标准（1）隧道工程地质勘察报告；（2）交通部公路隧道施工技术规范（JTJ04294）；（3）交通部公路隧道设计规范（JTG D702004）；（4）隧道工程施工图设计资料及业主提供的相关通知、文件和要求；（5）水利部水利水电工程物探规程（SL3262005）。5.1.2.4超

21、前地质预报阶段的划分1长期超前地质预报长期超前地质预报是对一座隧道的宏观超前地质预报，目的在于确定整座隧道的难点、疑点，重点地段和不良地质作用类型和分布里程，为施工方编制施工组织设计更有针对性，使防灾、减灾措施更加具体，为科学施工提供地质依据，可有效地避免盲目性；指导中短期超前地质预报的顺利进行，并为选择物探手段和物探方法的优化组合提供依据；为隧道施工监控量测的布置突出重点。建议采用的方法有：地质复查法：通过地表地质复查，确认地勘成果可靠性及存在的问题。地质综合分析法：在综合分析地勘成果、设计文件、地质复查的基础上，找准该隧道的重点、疑点、难点地段。地质投射法：当经地质综合分析，隧道轴线地质剖

22、面有较大问题时，采用此方法，对其进行修编。2 中期超前地质预报中期超前地质预报是指对隧道掌子面前方80120m范围内做出的超前地质预报，其任务是对长期超前地质预报确定的重点地段进一步确认和完善，以期发现新的地质灾害地段，为短期超前地质预报确定目标。建议采用的方法有：地质分析法。物探方法：能够探测80120m距离的适合隧道内短时间作业的物探手段为主，建议用二种以上物探手段，以便对比校核。3 短期超前地质预报短期超前地质预报是指对隧道掌子面前方3050m范围内，做出的超前地质预报，它是超前地质预报的攻坚阶段，做好该阶段的预报对于提高超前地质预报的准确率具有决定性意义。建议采用的方法有： 地质法：掌

23、子面素描、地质编录法、正洞左右幅联合断面法。物探法：瞬变电磁法、地质雷达法、红外线探水法等优化组合。水平钻探法：一般控制在30m左右。通过上述方法的综合应用，确定不良地质地段，确定掌子面前方施工围岩级别，为动态设计提供参数和切实可行的施工建议。4 临兆预报地质灾害的发生和发展，都有其特殊的前兆反映，当发现断层破碎带、岩溶、突水突泥、塌方、煤系地层有害气体、瓦斯、硬岩岩爆等的临兆反映时应及时果断的做出临兆预报，尽可能避免更大地质灾害的发生，确保施工安全。5.1.2.5超前地质预报频率在长期超前地质预报的基础上，中期超前地质预报原则上全长范围内平均每100m左右探测预报一次，短期超前地质预报在中期

24、预报的结果基础上，对有问题的地段每3050m探测预报一次。当有特殊情况，应视现场需要确定。地质素描、地质跟踪编录紧随掘进进行，每天一次，当长、中、短期确定的重点不良地质地段，可能有险情时，应及时赶到现场确认地质情况，做出临兆预报或提出处理建议。5.1.2.6超前地质预报报告制度长期地质预报应在隧道开挖前提交。中短期地质预报每次探测完后12日内提交，每期提交的探测报告应附上期探测与开挖揭示、设计对比情况，同时不同探测方法成果上也要进行对比。遇有不良地质和地质灾害预兆或发现围岩失稳、支护开裂、突水涌泥等险情时立时电话通知业主，半日内并尽可能快地向业主提交临兆预报。施工期间中期按业主要求提交阶段性超

25、前地质预报总结报告。工程结束，向业主提交完整的超前地质预报总报告及电子文档。5.1.3监控量测单项技术方案5.1.3.1监控量测项目如表5.1监测实施项目表所示。5.1.3.2监控量测单项技术方案5.1.3.2.1地质及支护状况观察1）方法与工具通过人工肉眼观察(必要时进行拍照和量测)，描述和记录隧道掌子面和支护的地质情况、岩层产状、裂隙、地下水、溶洞、渗水等影响工程施工的因素；同时描述和记录围岩支护效果，以此对围岩稳定性做出经验性的评价，判断围岩类别是否与设计相符，从而指导施工安全、高效地进行。2）观察内容无支护的观察内容有：a. 岩石种类和产状；b. 岩性特征：岩石的颜色、成分、结构、构造

26、；c. 地层时代归属及产状；d. 节理特性、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，填充物的类型和产状等；e. 断层的性质、产状、破碎带宽度、特征；f. 地下水类型，涌水量大小、涌水位置、涌水压力、水的化学成分等；g. 开挖工作面的稳定状态，顶板有无剥落现象。有支护的观察内容有：a. 初期支护完成后对喷层表面的观察以及裂缝状况的描述和记录；b. 有无锚杆被拉坏或垫板陷入围岩内部的现象；c. 喷混凝土是否产生裂隙或剥落，要特别注意喷混凝土是否发生剪切破坏；d. 有无锚杆和喷混凝土施工质量问题；e. 钢拱架有无被压曲现象；f. 是否有底鼓现象。3）量测断面布置开挖后及初期支护后

27、进行。4）量测频率每次爆破后进行，原则上每天1次。5.1.3.2.2隧道周边收敛与拱顶下沉量测1）量测目的隧道围岩收敛量测是判断围岩动态的最主要项目，净空收敛位移量测设备简单、操作方便、量测数据能直观地反映围岩的变形情况，对围岩动态监测的效果很好。每个围岩收敛量测断面埋设三个测点，共有三条测线，如图5.1所示。测点埋设后即测量初始读数，以提高量测数据的准确性和可信度。拱顶下沉不单独测量，而是通过收敛量测数据推导出来的。其中 、 、分别为 、 、 测点变形后的位置。假设腰部 、 测点没有升降，变形前与变形后三角形高度的差值即- 的长度就是拱顶下沉量。如此计算，必然会有一定的误差，首先假设 、 测

28、点没有升降是不切实际的，其次一 测线不可能绝对处于水平位置。图5.1围岩收敛量测断面布置图图5.2 拱顶下沉计算示意图2）量测方法采用数显收敛计进行洞内收敛量测；采用精密水准仪、水准尺、钢卷尺或测杆进行拱顶下沉量测；对于大变形、塌方等危险区域，必要时可采用冗余观测方法进行实时监测。3）测点布设周边收敛：每1050m一个断面，每断面23对测点；拱顶下沉：每1050m一个断面。隧道洞口段施工相对而言较为危险，因此在隧道的洞口段加密量测断面；除洞口段之外，其余地段若无特殊的地质变化，可增大断面间的距离。如果有不良地质情况出现，要尽量在最可能发生危险的地方布置量测断面，必要时要加密量测断面和量测频率。

29、拱顶下沉测点埋设：在确定监测的断面隧道开挖或初喷后24小时内，在隧道拱顶部位埋设1个带挂钩的测桩（测桩埋设深度约15cm，钻孔直径约20cm，用早强锚固剂固定），并进行初始读数。基准点分别设置在洞内和洞外（用于校核），视线长度一般不大于30m，监测误差控制在1.0mm以内（高程误差0.7mm），必要时采用冗余观测方法来提高监测精度。周边收敛测点埋设：在确定监测的隧道断面开挖或初喷后24小时内，在隧道左边墙和右边墙部位分别埋设测桩（测桩埋设深度约15cm，钻孔直径约20cm，用早强锚固剂固定，测桩设置保护罩），并进行初始读数，同时进行温度修正。4）量测频率根据公路隧道施工技术规范(JTJ 042

30、94)，围岩位移监测频率观测频率如下：表5.5隧道周边收敛与拱顶下沉量测频率时段ll5dl630d3090d90d次数12次d1次2d12次周13次月5）成果分析与反馈每次量测后，及时计算数据，并绘制相关图表。由于不可避免的必然误差和偶然误差的影响，量测数据具有离散性。根据实测数据绘制的收敛位移一时问曲线会起伏不定，需要进行相关处理，并应用数学方法对量测数据进行回归分析，找出隧道围岩变形随时问变化的规律。根据现场量测的位移一时问曲线可以进行如下判断：1) d2u/dt20，说明变形速率加快，已进入危险状态，须立即停工，采取应急措施。围岩须满足公路隧道施工技术规范的下述要求。即：1)隧道周边位移

31、有明显减缓的趋势；2)水平收敛速度小于0.10.2 mmd或拱顶位移速率小于0.070.15 mmd：3)已产生的各项位移占预计总位移量的8O90。围岩满足以上标准后，则该断面可以进行二次衬砌。5.1.3.2.3锚杆轴力量测1）目的量测目的主要是为了了解锚杆的工作状态（包括锚杆受力状态及轴向力的大小），进而对锚杆支护参数和隧道围岩的稳定性做出评价；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；评价锚杆的支护效果；掌握岩体内应力重分布的过程。2）工具电测锚杆、锚杆测力计，如图5.3所示。图5.3 锚杆测力计3）方法沿隧道周边拱顶、拱腰、拱脚和边墙处的锚杆上埋设传感器，测量其轴力，每个锚

32、杆上埋设35个应力计，这样可以测出轴力在锚杆上的分布。4）测点布设每座隧道不同围岩类别设1个监测断面，每个断面设35根锚杆测力计。在隧道周边按径向钻孔，安设电测式锚杆轴力计。在孔内注浆使锚杆轴力计与围岩密接形成整体以确保锚杆轴力计与围岩共同变形。安设完毕稳定后测读初始读数。注意将导线集结成束保护好，避免被施工所破坏。5）量测频率根据公路隧道施工技术规范(JTJ 04294)，围岩位移监测频率观测频率如下：表5.6隧道周边收敛与拱顶下沉量测频率时段ll5dl630d3090d90d次数12次d1次2d12次周13次月6）测试精度：1100（F.s）5.1.3.2.4锚杆抗拔力试验1）工具：锚杆拉

33、拔仪。图5.4 锚杆抗拔仪2）方法：沿隧道在每一种围岩地质条件下，选择35个断面（每断面至少做3根锚杆）对不同位置的锚杆进行抗拔试验，以便判断其锚固效果。3）布置锚杆拉拔仪由千斤顶和油压泵两部分组成，具有操作简单，度数精确，安全等优点。测试时，现将千斤顶套在待测锚杆尾部，用固定螺母固定后开始加压。边加压边记录压力值和变形量。如果压力值未达到设计值锚杆就发生破坏，或锚杆变形量大于允许值，锚杆抗拉拔力不合格，记录此时的压力和变形，测试结束；若压力达到设计值后锚杆没有发生超过允许值的变形，锚杆抗拉拔力合格，记录此时的压力和变形，测试结束。测试不合格时，根据破坏类型特征，分析原因，提出相关建议，报相关

34、各部门。4）量测频率：锚杆抗拔力每10m一个断面，每个断面至少做三根锚杆。5）测试精度：1.0kN。5.1.3.2.5洞口浅埋段地面沉降监测1）观测地段洞口、浅埋段。2）方法及工具水准仪、水准尺。图5.5 水准仪 图5.6水准尺3）测点布设以隧道开挖轮廓的两拱角为基点，以45度角向地表延伸，该区域内为隧道施工影响区域，也是地表下沉观测的范围。在每个横断面上，布置7个以上测点，测点隧道中线附近密，远离隧道中线稀。隧道围岩条件特别差或者隧道上部有重要建筑物时，可根据情况进行测点加密。在监测范围以外34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。隧道洞口和浅埋段每55

35、0m一个断面，每断面至少7个测点，每隧道至少1个断面；中线每520m一个测点。在选定的量测断面区域，首先应设一个通视条件较好、测量方便、牢固的基准点。测点应埋水泥桩，测量放线定位，用精密水准仪量测。隧道开挖掌子面距测点前30m处开始量测，隧道开挖超过测点30m、并待沉降稳定以后停止量测。埋深在2B（B为隧道宽度）以下的都需要测量地表沉降，埋深在1B以下的测量断面间距为510m，埋深在1B以上的间距为1030m。4）量测频率洞口、浅埋段地表监测频率见表5.7。表5.7 地表下沉量测频率（B表示隧道开挖宽度）量测断面距开挖工作面的距离（m）（02）B（25）B5B次数12次d1次2d1次周5）测试

36、精度：1.0mm5.1.3.2.6开挖轮廓测量1）测量目的可以了解隧道欠挖和超挖的部位和数量，而对初期支护断面轮廓的检测，目的是为了检查超、侵限界的情况，一方面确保二次衬砌的厚度，另一方面对隧道开挖和喷射混凝土施工质量也可做出评价。2）测量仪器隧道开挖轮廓测量仪器为激光断面仪，如图5.7。5.7 激光断面仪 图5.8断面测量检查点、定向点和校正点示意图2）测量方法将断面仪放置在隧道中任何适合于测量的位置，并在相应的检查点两侧放设法向点，分别作为隧道激光断面仪的定向点和校正点(如图5.8所示)。另外，对于直线隧道，定向点也可以放设在平行于隧道中轴线通过检查点的直线上，然后通过对仪器的垂直旋转便可

37、实现法向校正，但此定向点距检查点的距离不宜过长，一般控制在10m之内。应该注意的是检查点最好放设在隧道的中心线上，这样的好处在于所测断面轮廓点分布均匀，从而更好地了解隧道的开挖或支护情况。3）测点布置沿隧道线路中线每20m，由隧道土建施工单位测放一个测站点，并精确测定该点的平面坐标和高程，然后交监测单位进行开挖轮廓测量。4）量测频率每20米测1个断面，在开挖后初支前进行。5.1.3.2.7围岩体内位移量测（洞内设点）1）量测目的通过对围岩内部位移测试，了解围岩松动破坏范围，对围岩稳定性做出评价，为初期支护参数优化提供依据。2）工具洞内钻孔中安设多点位移计。3）布置每5100m一个断面，每断面3

38、5个多点位移计。4）量测频率：见表5.8。5）测试精度：1.0cm表5.8围岩内部位移量测频率阶段115d16d1个月13个月大于3个月频率12次/d1次/2d12次/周13次/月5.1.3.2.8围岩内位移及土体侧向变形监测围岩内位移在地表设点，土体侧向变形用于有偏压的洞口段。1）工具地面钻孔中分层沉降仪和测斜仪。2）测点布设洞口和浅埋段设12个断面，每断面2个钻孔，钻孔位置设于隧道中线。沉降管、测斜管采用钻孔埋设，沉降管、测斜管的上下管间应对接良好，无缝隙，接头处牢固固定、密封。沉降管安放就位后回填粗沙以确保监测用磁环位置的稳定。测斜管安放就位后调正方向，使管内的一对测槽垂直于测量面（即平

39、行于位移方向）。调整方向后盖上顶盖，保持测斜管内部的干净、通畅和平直。管顶高出地面约1050cm。钻孔和测斜管之间要回填。回填应选用粗沙缓慢进行，注意采取措施避免塞孔使回填料无法下降形成空洞，回填后通过灌水和间隔一定时间后的检查，在发现回填料有下沉时，再进行回填，回填工作要确保测斜管与土体同步变形。埋设时间应在隧道开挖之前，并至少提前2周完成，并作好清晰地标示和可靠的保护措施。3）量测频率：见表5.9。 表5.9围岩内位移及土体侧向变形量测频率量测断面距开挖工作面的距离（m）量测频率（02）B12次/d（25）B1次/2d5B1次/周注：B表示隧道开挖宽度。4）测试精度：1.0mm5.1.3.

40、2.9围岩与初期支护间压力量测1）量测目的通过围岩压力和支护结构内力测定，了解支护结构的受力状况和应力分布，揭示围岩变形与衬砌结构的相互作用关系，对原支护结构形式、支护参数和支护时间做出评价。2）工具岩土压力盒。3）方法在围岩与支护之间埋设岩土压力盒等传感器，采用频率接收仪进行观测。4）测点布设每代表性地段一个断面，每断面设57个测点。土压力计布设在围岩与初衬之间，应把测点埋设在具有代表性的关键断面上。埋设时，先将土压力计固定在待测位置围岩，再谨慎施作砼层，不要使砼与压力盒之间有间隙，保证压力盒受压面贴紧。5）量测频率：见表5.10。6）测试精度：1100（F.s）表5.10 围岩与初期支护间

41、压力量测频率量测间隔时间115d16d1个月13个月大于3个月量测频率12次/d1次/2d12次/周13次/月5.1.3.2.10初期支护与二次衬砌间压力量测1）量测目的了解围岩压力的量值及分布状态，判断围岩和支护的稳定性，分析二次衬砌的稳定性和安全性。2）工具岩土压力盒。3）方法在两次支护之间埋设岩土压力盒等传感器，采用电测式测力计进行观测。4）测点布设每代表性地段一个断面，每断面57个测点。土压力计布设在初衬与二衬之间，应把测点埋设在具有代表性的关键断面上。埋设时，先将土压力计固定在待测位置初衬表面，再谨慎施作砼层，不要使砼与压力盒之间有间隙，保证压力盒受压面贴紧。5）量测频率：见表5.1

42、1。6）测试精度：1100（F.s）表5.11 初期支护与二次衬砌间压力量测频率量测间隔时间115d16d1个月13个月大于3个月量测频率12次/d1次/2d12次/周13次/月5.1.3.2.11钢支撑内力量测1）量测目的根据钢支撑的受力状态，为判断隧道洞室的稳定性提供可靠的信息；了解钢支撑的工作状态，评价钢支撑与喷层对围岩的组合支护效果，判明初期支护的可靠性和安全性；了解钢支撑受力的大小，为钢支撑选型提供依据。2）工具：钢筋应力计。3）方法沿钢架拱部均匀布设压力盒，相邻两压力盒之间用厚钢板搭接，压力盒间距0.50.8m。4）测点布设每代表性地段一个断面，每断面设57个测点。在钢格栅内外层钢

43、筋中成对布设。安装前，在主筋待测部位割断钢筋并串联焊接钢筋计，在焊接过程中注意进行淋水降温。安设完毕并降温稳定后测读初始读数。注意将导线集结成束保护好，避免被施工所破坏。5）量测频率：见表5.12。表5.12钢支撑内力量测频率量测间隔时间115d16d1个月13个月大于3个月量测频率12次/d1次/2d12次/周13次/月6）测试精度：1100（F.s）5.1.3.2.12初衬、二衬应力、裂隙监测1）量测目的了解衬砌的受力条件；判断支护结构长期使用的可靠性以及安全程度；检验二次衬砌设计的合理性，积累资料为经验类比提供依据；掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈，指导施工作业，修改支护系统设计。2）

44、工具：混凝土应变计、测缝计。3）方法：初衬、二衬应力量测根据测试原理和测力计元件的布同，可分为液压式和电测式两种方法。4）测点布设每代表性地段一个断面，每断面设57个测点。在初衬与二衬内中性轴两侧对称布置混凝土应变计，用钢筋支架固定，使混凝土应变计受力方向为隧道轮廓的切线方向。安设完毕待初衬与二衬施工后测读初始读数。注意将导线集结成束保护好，避免被施工所破坏。5）量测频率：见表5.13。表5.13初衬、二衬应力、裂隙量测频率量测间隔时间115d16d1个月13个月大于3个月量测频率12次/d1次/2d12次/周13次/月6）测试精度：1100（F.s）5.1.3.2.13渗透水压监测1）测量仪

45、器气压式（振弦式）渗压计2）测量原理将气压式渗压计埋入围岩与初衬之间，膜片受外水压力后紧贴于支撑面上，测量时通过进气管对传感器支撑面供气，当供气压力大于外水压力时向外凸出，排气管开始排气，此时关闭供气阀。当外水压力与供气压力相等时膜片两面压力平衡，读取气压式测读仪的压力数值，即为该测点的水压力。3）测点布设每代表性地段一个断面，每断面设24个测点。渗压计布设在围岩与初衬之间，应把测点埋设在具有代表性的关键断面上。埋设时，先在围岩上凿空，设置过滤层，安设渗压计并用砂浆回填密封。安设完毕稳定后测读初始读数。注意将导线集结成束保护好，避免被施工所破坏。4）量测频率：见表5.14。表5.14渗透水压力

46、量测频率量测间隔时间115d16d1个月13个月大于3个月量测频率12次/d1次/2d12次/周13次/月5）测试精度：1100（F.s）5.1.3.3监测成果报告根据合同内容及业主要求，实时对监测结果进行整理，并及时以预警报告、周报及月报的形式送达业主方、设计方、施工方、监理方。工程结束时，提交完整的监测总结报告及电子文档。1.预警报告的主要内容：（1） 工程概况、施工进度和施工概况； （2） 重点分析对数据临近预警值的测点（3） 提出预警和启动预案的建议性意见。2.周报的主要内容：（1） 工程概况、施工进展情况； （2） 分析总结当周监测结果，对出现异常数据的区段提出对应处理建议意见；（3

47、） 根据监测数据及工程状态，作出相应项目的预测分析。3.月报的内容包括：（1） 工程概况、施工进展情况；（2） 监测项目、测点布置及监测值的时程变化曲线；（3） 根据实际情况，作出相应监测项目的预报分析。4.提交完整的监测报告内容包括：（1） 工程概况、监测目的、 监测项目、测点布置；（2） 采用的仪器型号、规格及标定资料；（3） 数据采集的分析处理、监测资料的分析处理；（4） 监测值全时程随工程施工工况变化曲线及分析；（5） 异常数据的区段提出对应处理建议意见及监测结果评述。5.1.4超前地质预报单项技术方案5.1.4.1超前地质预报的工作要求及工作方法隧道地质超前预报工作要求：提供掌子面前

48、方及开挖段2030米范围内的地质情况；提供开挖段前方及周边的水文地质预报；提供开挖段前方及周边溶洞的规模及位置的预报；测试后24小时提交地质预报成果报告给监理或施工单位；预报成果报告应包括掌子面前方地质情况的剖面图和简明的文字说明，通过对围岩完整性的判定得出的围岩类别划分，并对开挖过程中围岩稳定性的评价。国内外进行隧道施工超前地质预报的主要方法有地质学方法、超前钻探和地球物理方法等方法来来实现超前地质预报。为克服单一预报方法的局限性，又能同时达到快速预报目的，减小对施工的干扰程度，综合快速地质预报技术需要采取相关的流程。该流程是现场经验的总结，不仅考虑了地质预报工作本身，同时将与施工方和现场工

49、人的交流考虑在内。图5.9 地质预报流程图地质预报一个很重要方面是要和施工方联系，包括和现场第一线的打钻工人交流，许多有价值的线索可以从钻工那里获得，另外发现险情应该及时通知施工方，采取适当措施，以避免工程事故发生。5.1.4.2地质法超前地质预报地质分析法主要是采用地质分析的手段，在详细了解详勘资料(包括区域构造、地表地形地貌、区域水文等)的基础上，采用对掌子面和拱顶洞壁围岩进行连续的地质记录和地质素描，结合地质力学、地质构造理论和块体理论进行分析，通过已知来推测未知。这种预报法一般对于围岩变化不大的地方较为实用，其理论依据为地质变化在局部范围内的渐近性变化特征。地质分析法要求地质预报人员具

50、有较好的地质基础、现场经验和责任心等，一般在现场发现地质异常后，应当以最快的速度(如在半小时内)口头或书面通知施工方采取应对措施，地质分析法成果提交及时迅速，具有现场办公的特点。地质分析法一般预报的范围较短，根据围岩好坏可适当增减单次预报距离，一般在3m9m之间。5.1.4.3地质雷达法超前地质预报1.地质雷达基本工作原理地质雷达基本工作原理是通过发射天线向地下发射高频短脉冲电磁波，电磁波在向地下传播过程中遇到不同电性的交界面时，就会有电磁波被界面反射折向地表；接收天线接收来自地下介质交界面的反射回波。根据接收到的反射波强弱、形态变化，推断地下介质的结构构造。当发射天线、接收天线按一定间距固定

51、沿某一测线移动时，就可得该测线剖面的地质雷达图像。目前多采用地质雷达法进行隧道施工开挖前的地质超前预报。地质雷达法是目前分辨率较高的工程地球物理方法，在工程质量检测、场地勘察中被广泛采用，近年也被广泛应用于隧道超前预报工作。地质雷达资料的地质解释是地质雷达测量的目的，它是在数据处理后所得的地质雷达图像剖面中，根据反射波组的波形与强度特征，通过同相轴的追踪，确定反射波组的地质含义，再把地质、钻探和地质雷达图像这三方面的资料有机结合起来，建立测区的地质地球物理模型，构筑地质地球物理解释剖面并依据剖面解释获得整个测区的最终成果图，为设计提供依据。2.地质雷达测量方法与图形判读首先，根据探测介质的性质

52、和目的层深度选择合适频率的天线；其次，对于深部界面的反射波会由于信噪比过小而不易识别，应用不同天线距在同一测线上进行重复测量，将测量记录中相同位置的记录进行叠加，增强对深部介质的分辨能力。台阶法施工布置1条测线即可，全断面法施工一般布置2条测线，起拱线1条、距隧底2 m高处1条，或“井”字型布置4条测线。原则是尽量靠近掌子面轴心位置，测线距离尽可能长，尽可能多采集数据，便于后期数据分析处理。隧道超前预报主要是确定掌子面前方的构造断裂、软弱夹层、溶洞的分布、地下水状况、溶洞填充物及性质等。物探波形图的判读除了在波形图上发现明显的信号异常之外，还要结合观察施工现场的地质情况，结合地质方面的知识加以

53、综合判断。地质雷达图像剖面是地质雷达资料解释的基础，只要探测面前方介质中存在电性差异，就可以在雷达剖面图中找到相应的反射波与之对应。雷达剖面图的识别主要是确定具有相同特征的反射波组的同相轴。通常来说，构造断裂带在雷达剖面图上的波形反映一般是与断裂带走势相同的一条曲线，软弱夹层和岩溶洞穴的波形反映一般是由许多细小的抛物线组成的一块较大区域，与周围的波形存在明显的差异。5.1.4.4 TSP法超前地质预报1. TSP系统简介TSP(Tunnel seismic Prediction)系统可以对隧道工程前方围岩地质的性质、位置和规模进行比较准确的探测和预报，确保隧道施工的质量安全，有效地控制了地质灾

54、害的发生，对施工具有重要的指导意义。该系统的基本原理是应用了地震波的反射波原理(主要是联合纵波和横波的地震勘探)。地震波是由特定位置进行小型爆破而产生的，人工振源布局一般是24个爆破点，沿着隧道左边墙，或右边墙平行隧道隧洞底板成直线排列。炮孔深1.5m，间距1.5m，由人工制造一系列有规则排列的轻微震源，形成地震震源断面。这些震源发出的地震波遇到地层层面、接力面，特别是断层破碎带界面和岩溶、暗河、岩溶陷落柱，淤泥带等不良地质界面时，将产生反射波。地震波在岩石中以球面波形式传播，当遇到岩石物体界面(如地层层面、节理面、岩溶面，特别是断层破碎带界面等)时，一部分地震信号反射回来，另一部分折射进入对方介质。反射信号将被具有高灵敏度的地震检波器接收，由于反射信号的传送时间与到地质界面的距离成正比，因而反射信号的强度与相关的界面的性质、界