隧道现场施工监控量测

. . . .

文件编号：

作业指导书

（隧道现场施工监控量测）

****************************************************

. . . .

目录

1．周边位移收敛与拱顶下沉 (3)

2．地表下沉量测 (12)

3．围岩部位移量测 (18)

4．围岩压力及层间接触压力、支护及衬砌力量测 (21)

5．锚杆轴力量测 (29)

6．钢格栅力量测 (33)

7．围岩弹性波速度 (35)

1．周边位移收敛与拱顶下沉

1.1开展项目

隧道周边收敛与拱顶下沉。

1.2依据文件

（1）《公路隧道施工技术规》（JTG F60-2009）；

（2）《公路隧道设计规》（JTG D70-2004）。

1.3主要仪器设备

主标准设备

1.4操作规程

1.4.1 精密水准仪操作规程

（1）仪器使用前需进行圆水泡检校和i角检校；

（2）将三脚架调至便与观测位置，固紧脚架螺丝；

（3）将仪器置于前后尺中间，调整三脚架大至水平后，将三脚固定在地面；

（4）调整脚螺丝手轮，使水泡居中；

（5）用光学瞄准器瞄准标尺；

（6）旋转目镜手轮使分划板视距丝清晰；

（7）转动调焦手轮，直到标尺成像清晰；

（8）旋转水平循环微动手轮，使尺成象在视场中心；

（9）进行高程、距离测量。

1.4.2 周边收敛仪操作规程

（1）检查预埋测点有无损坏、松动并将测点灰尘擦净；

（2）打开收敛计钢尺摇把，拉出尺头挂钩放入测点孔，将收敛计拉至另一端测点，并把尺架挂钩挂如测点孔，选择合适的尺孔，将尺孔销插入，用尺卡将尺预联尺架固定。

（3）调整调节螺母，仔细观察，使塑料窗口上的刻线对在力窗口的标尺上的两条白线之间（每次应一致）。

（4）记下钢尺在联尺架端时的基线长度与数显读数。为提高测量精度，每条基线应重复测三次取平均值。当三次读数极差大于0.05mm时，应重新测试。

（5）测试过程中，若数显读数已超过25mm，则应将钢尺收拢（换尺孔）25mm重新测试，两组平均值相减，即为两尺孔的实际间距，以消除钢尺冲孔距离不精确造成的测量误差。

（6）一条基线测完后，应及时逆时针转动调节螺母，摘下收敛计，打开尺卡收拢钢带尺，为下一次使用做好准备。

1.5试验/检测的工作程序

1.5.1监测断面的设置

采用数显收敛计进行洞收敛量测；采用精密水准仪、塔尺、钢卷尺进行拱顶下沉量测；对于大变形、塌方等危险区域，必要时采用隧道位移实时监测系统进行实时监测。

洞测点布置如图1-1所示。常规方法中的拱顶下沉测点顶端采用图1所示的倒三角，以确保测试精度，嵌入围岩部分采用螺纹钢筋，避免测点受到外力作用发生松动；周边位移测点顶端采用圆形钢筋圈，嵌入围岩部分亦采用螺纹钢筋。

图1-１周边收敛与拱顶下沉测点、测线布置示意图

1.5.2收敛测点埋设

（1) 在预定量测部位，用特制直径140mm钻头，钻一深40cm的钻孔，然后再在此钻孔钻一同心的直径为48mm的小孔，孔深由试验要求确定，钻孔要求平直，并用水冲洗干净。

（2）矫直钢丝，并截成预定长度，将钢丝连接在钻孔锚头上。

（3）把锚头末端插入安装杆，然后将锚头推进到预定深度，在操作时要注意定向，避免安装杆旋转，千万不能将安装杆后退，以免安装杆和锚头脱落。

（4）紧固锚头，若用楔形弹簧式锚头，则用30～50公斤力拉钢丝，如果锚头不滑动，即可认为锚头已经锁紧；若用压缩木锚头，则等待压缩木吸水膨胀后，亦用30～50公斤力拉钢丝，若拉不动，则可认为锚头已经紧固。

（5）重复以上2、3、4操作步骤，安装剩余锚头，每根钢丝必须穿过楔形弹簧式锚头上的环或压缩木锚头中间的铁管，要注意避免钢丝互相缠绕。

（6）把与各锚头连接的钢丝分别穿过测筒上的各个导杆，并把测筒的上筒用固定螺丝、木楔及水泥砂浆固定在孔，然后拉紧钢丝，并用螺母夹紧在各个导杆上，这时要注意调整导杆距离，使之有15mm的伸长量。

（7）把下筒与上筒相接，并用木楔塞紧，若是电测下筒，还需仔细安装，调整电感式位移传感器的量程，并引出电缆，盖上盖板。当试验点离开挖面很近时，必须采取防护措施，以防止爆破飞石损坏电缆及测筒。

（8）开始初读数（如果用百分表测读，应每次打开盖板）。为保证读数的稳定性，第一次读数的建立应不小于24小时。

（9）开始阶段，每天应至少进行一次测度测读，随着开挖面的远离，测读间隔时间可以酌情延长。

1.5.3 量测频度

断面间距：Ⅳ类及以上围岩不大于40m；Ⅲ类围岩不大于30m；Ⅱ类围岩应小于20m。围岩变化处适当加密，在各类围岩的起始地段增设拱顶下沉测点1～2个，水平收敛1～2对。当发生较大涌水时，Ⅱ、Ⅲ类围岩量测断面的间距应缩小至5～10m。

观测频率：根据量测断面距离掌子面距离、位移发展速率和量测断面开挖时

间取最高频率。量测断面距离掌子面距离、位移发展速率与量测频率的关系如表

2。正常情况下，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；大于3个月，每月1～

3次。位移达到稳定标准后，停止观测；如发现异常情况，恢复每天观测1～2

次；如位移持续大幅发展，根据工程具体情况，布置隧道位移实时监测系统进行

实时监测。

表1-1 量测频率的确定

注：B表示隧道开挖宽度。

1.6安全注意事项

1.6.1精密水准仪

（1）清洁

将漆面擦拭干净，吹去镜片上的灰尘，然后用干净的脱脂棉小心擦净镜片处片，必要时，可蘸取少许纯酒精，切勿用如油，汽油或水等液体，不可用手触摸镜片。

擦拭湿的仪器时要小心，将仪器从包箱中取出，使其充分干透。保持包箱外清洁、干燥。

（2）贮存

长期存放时，将仪器从包箱取出，以便空气流通，防止镜头生霉。贮存必须防尘，空气流通，低湿度。

（3）运输

长途运输应将仪器装入有泡沫塑料的运输包装箱。

1.6.2周边收敛计

（1）调节螺母逆时针转动最大围，千万注意不得露出螺纹。

（2）数显电路本身具有自动断电功能，以提高电池使用寿命。当显示值固定不

变7分钟后，显示屏自动断电。转动调节螺母，数值自动出现。

（3）收敛计使用一段时间后应进行对零校正，验检数显读数是否为零值，如有偏差可打开塑料盖，按第4项进行修正，反之可继续使用。

（4）收敛计量测完成后，应用棉纱擦除灰尘并应定期对钢尺擦涂机油，以防生锈。

（5）使用过程中，应尽量避免泥水浸入收敛计及钢尺，并正确使用收敛计各转动部件，保证钢尺平直，不得扭曲。

（6）测温用的水银温度计应使用分度值为0.1℃的，不得用分度值大于该值的其他温度计。

（7）在煤矿井下使用时应切记不得在井下更换电池。除本说明书规定的电池以外不得采用其他型号电池代替。

（8）当发现显示字符暗淡，不稳定或无显示时，应及时更换电池。收敛计长期不用时，应将电池取出。

（9）更换钢尺的方法是，先将钢尺要把对面一侧的尺架板卸下，再将新钢尺套入尺心轴，并盖好尺架板。

（10）收敛计是一种精密量测仪器，不得随意拆卸、更换零件，如出现故障无法排除时，请于生长厂家联系解决。

1.7数据处理

基线两点间收敛值（S）按下式计算：

S=(D0+L0)-(D n+L n)

式中：D0——首次数显读数（mm）；

L0——首次钢尺长度（mm）；

D n——第n次数显读数（mm）；

L n——第n次钢尺长度（mm）；

如第n次测量与首次测量的环境温度相差较大时，要进行温度修正。公式如下：Ln′——Ln—a(Tn—To)Ln

式中：Ln′——温度修正后钢带尺长度（mm）；

a——钢带尺线膨胀系数，取a＝12×10－5℃

Tn—第n次量测环境温度（℃）

To—首次量测环境温度（℃）

钢尺温度修正后收敛值（S′）按下式计算：

S′＝(D0+L0)-(D n+L n′)

（1）每次观测后现场计算位移发展增量，出现异常情况，重新测量排除操作失误后立即报告相关部门；

（2）每次测回数据交数据处理员输入计算机，进行位移增量、位移发展速率的计算，绘制位移—时间曲线（如图2.2移发展速率—时间曲线（如图2.2应用函数拟合和灰色预测等方法进行位移发展短、长期预测；

（3）根据分析结果，判断隧道变形管理等级（如表2.2中隧道允许变形量如表4，出现非正常情况，立即向相关部门报告；

（4）当隧道周边收敛速度以及拱顶下沉速度明显下降，隧道周边位移收敛速度小于每天0.2mm或拱顶下沉位移速度小于每天0.1mm，隧道位移相对值已达到位移总量的80％以上时，向有关部门报送二次衬砌施做报告。

图1-2 位移—时间曲线