隧道监控量测大纲

1概述

1.1编制依据

1)《公路隧道设计规范》 (JTG D70-2004)

2)《公路隧道施工技术规范》 (JTG F60-2009)

3)《铁路隧道监控量测技术规程》 (TB10121-2007, J721-2007)

4)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》 (GB 50086-2001)

5)隧道工程检测技术手册，中国铁道出版社，2007

6)××隧道相关设计文件

1.2隧道工程概况

1.2.1工程概况

×××××××

1.2.2地质条件

×××××××

1.3工作目的和内容

1.3.1地质超前预报

由于隧道深埋于地下属于隐蔽性工程，工程地质条件和水文地质条件复杂多变。当前，受工程地质勘察技术和水平限制，以局部钻孔及物探等勘探手段要在施工前查明隧道工程岩体的状态、特性，特别是要准确地预测预报隧道施工中可能发生的地质灾害的位置、规模和性质是极其困难的。存在的工程地质灾害体，仅靠施工过程揭露后再进行处理，带有较大的盲目性，常常会发生各种突发事故，甚至造成人员伤亡，施工设备损害，工期延误，工程投资增加。另一方面，隧道现场监控量测是隧道按新奥法设计、施工的核心技术之一，是隧道衬砌采用信息化设计的重要组成内容，通过监控量测结果可以实时掌握围岩和支护在施工过程中的稳定程度和力学动态，为保障施工安全、评价、修正和优化初期支护参数和完善理论分析及二次衬砌施作时间提供强有力的依据。因此综合以上两方面的原因，必须采用动态设计和施工，即在施工中进行地质超前预报和加

强现场安全监测，其目的在于：

(1)对隧道掌子面前方一定距离内的不良工程地质灾害体进行准确及时的超前预测预，以避免或最大限度的降低施工过程中突泥、涌水、塌方等灾害，对降低工程造价，减少施工盲目性，确保施工安全，并消除工程安全隐患是极为重要的。

(2)对围岩—支护系统的稳定性进行监控和预测，通过对现场量测数据的分析和判断围岩的稳定性和支护安全性，判断施工工艺的可行性、设计参数的合理性，并据此及时指导施工作业和及时调整支护参数，实现隧道信息化动态施工控制，以确保隧道围岩的稳定和支护结构的安全。

(3)为隧道在安全条件下实现快速施工、减小风险创造条件。

1.3.2监控量测

此次监控量测主要包括以下项目：

（1）洞内外地质和支护状况观察。

（2）隧道围岩周边位移监测。

（3）拱顶下沉监测。

（4）地表下沉监测。

（5）锚杆轴力监测。

（6）锚杆拉拔力检测。

2工作内容及方法

2.1超前地质预报

隧道工程地质条件具有较强多变性和不可确定性，其在建设阶段存在着很大和众多的技术风险。为了保证隧道施工的安全性和减少突发灾害事故的发生，在隧道施工过程中对隧道开挖前方的地质条件进行经常性的综合探测，根据预报信息动态指导施工，及时采取超前处理措施，是非常关键的施工程序。

2.1.1探测方法

根据本工程特点和各种预报手段的使用范围,预报方法采用地质雷达电磁波法。预测的距离一般在掌子面前方15～50m，其主要任务预报掌子面前方15～50m范围内可能出现的地层、岩性情况，预报掌子面及其附近围岩中的各种不良地质向掌子面前方延伸的情况，可能的地下水涌出情况其对施工的影响，并预报地质灾害发生的可能性。

2.1.2探测频率

根据超前探测工作需要，采用地质雷达洞身全程探测，每次探测范围为开挖面前方20～30m，前后2次探测搭接范围3~5m。

2.2监控量测

2.2.1地质和支护状况观察

在地下工程中，开挖前的地质勘探工作难以提供非常准确的地质资料。所以，在施工过程中对前进的开挖工作面附近围岩的性质、状态应进行目测，对开挖后动态进行目测，对支护后围岩动态进行目测，在新奥法量测项目中占有很重要的地位。

（1）内容

工作面地质状况观察，内容包括工作面状态、围岩变形、围岩风化变质情况、节理裂隙、断层分布和形态、地下水情况。观察后绘制开挖工作面略图(地质素描)，填写工作面状态记录表。

已施工段支护状况观察，内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架等的状况。观察中发现异常情况，要详细记录发现时间、地点和内容。

（2）观察频率

工作面地质状况观察，安排在每次开挖及初期支护完成后进行。

已施工区段的观察，原则上每天进行1次。

2.2.2拱顶下沉和周边位移量测

（1）测点布置及量测频率

拱顶下沉和周边位移选同一断面。根据分离式单洞隧道采用不同的施工方法，可选择图2.1所示几种方法布置测点。

(a)全断面开挖时 (b)分台阶开挖时

图2.1 拱顶下沉和周边位移量测测线布置示意图

拱顶下沉和周边位移的量测频率按表2.1和2.2执行，并与按表5.1确定的量测频率比较取较大值。施工状况发生变化时，应增加监测频率。

量测频率按位移速度(mm/d)测点到开挖面距离

2次/d＞5（0～1）B

1次/d1～5（1～2）B

1次/2～3d0.5～1（2～5）B

1次/3d0.2～0.5－

1次/3～7ｄ＜0.2＞5B

2.2.3地表下沉监测

地表下沉测点布置在洞内净空变化量测基线和拱顶下沉量测测点所在的断面内。根据招标文件要求，计划在每个隧道口设置1个地表下沉量测断面，每断面布置10个测

点，地表沉降测点横向间距为3～5m，在隧道中线附近测点应适当加密，隧道中线两侧（隧道埋深）+B（隧道开挖宽度），见图3.2。

量测范围不应小于H

地表下沉量测应在开挖面前方隧道埋置深度与隧道开挖高度之和处开始，直到衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。

地表下沉监测频率按附表2.1执行。

图2.2 地表下沉量测测点布置示意图

2.2.4锚杆轴力量测

根据围岩级别不同，断面锚杆数量有所差异，当围岩级别较好为II、III围岩地段时，每个测试断面布置3根锚杆，当围岩级别较差为IV、V围岩地段时，每个断面布置5根锚杆。锚杆轴力量测测点布设位置如图2.3所示。

沿隧道每断面的拱顶和两侧拱腰埋设锚杆轴力计，每根锚杆轴力计设3个测点，埋设在围岩的不同深度，埋设传感器的钻孔深度3.0~4.0m，孔直径5cm，量测断面尽量靠近掌子面，及时安装和测取读数。具体量测频率见表5.1。

(a)II、III级围岩地段 (b)IV、V级围岩地段

图2.3锚杆轴力量测测点布置示意图

2.2.5锚杆抗拔力检测

（1）检测内容

对新锚固的锚杆进行28d抗拔力平均值测试。

（2）检测数量

按照委托方要求的数量检测，且同时须满足现行《公路隧道施工技术规范》 (JTG F60-2009)中的要求：锚杆抗拔力按锚杆数量的1%且不少于3根做抗拔力试验。

2.3监控量测测点埋设

根据测点布置图，现场放线布设测点，如遇到因工程环境实际测点位置与测点布置图纸上位置有出入时，应记录改变后的位置，并相应更改测点布置图。下面对各类测点的布设及量测进行详细说明。

2.3.1地表下沉观测点布设

地表下沉测点布置的时候，选择平整且易于保护的地段布置，测点的布设及保护方法与基准点的布设方法类似。测点布设时应将沉降观测点序号写于不易破坏、易于观测的地方。

图2.4 地表沉降测点布置示意图

采用钻孔φ150mm，考虑工期，钻孔深度应穿透冻土层下0.5m，灌注混凝土浇筑，中间埋设直径φ25mm左右的螺纹钢筋，端部用红油漆标识，将测点号写于不易被破坏的位置，测点上部盖钢板或用其他方式进行保护，如图2.4所示。

2.3.2拱顶下沉、周边位移测点布设

收敛测环由直径6mm～8mm的圆钢筋制成，所采用钢筋直径不能大于8mm。由钢筋制成直径4cm～5cm的圆环，如图2.5所示。收敛环末端用于安装的长度L约为20cm，以使收敛环刚好外露在初期支护之外为宜。收敛环布置后的大样图如图2.6所示（仅以布置三个收敛环的断面为例）。

图2.5 收敛环形状

图2.6 断面收敛环布置图及收敛环大样图

布置时可将收敛测环焊接在锚杆上或钢拱架上，如果是III类围岩可以用冲击钻在围岩上钻孔，通过添加锚固剂把收敛环牢固的固定在所钻的孔内。需要注意的是喷完浆后应将测环清理出来，不能埋在喷层里，应将环上混凝土清除干净。测环布置好后应用红漆画圈以明示其位置。

测量时将收敛计挂于收敛环间，调整好后读数，前后两次读数之差即可得收敛变形及变形速率。测拱顶下沉时，将收敛计悬挂于拱顶收敛环，采用水准测量，与后视对比即可得拱顶收敛环的高程，前后两次测得高程之差即为拱顶下沉量及下沉速率。

2.3.3钢筋计布设

将各锚杆由钢筋计连接后(如图2.7所示)，埋入钻孔，将导线引出钻孔并编号，标明钢筋计位于靠近洞壁侧还是远离洞壁侧，然后注浆，安装完后读取初始频率，待凝固后即可测试。测得的频率与初始频率之差换算后即可得锚杆的轴力。

图2.7 锚杆测力计

2.4监测成果报送

2.4.1报送周期

开挖初期，对地表下沉、周边位移。拱顶下沉等监测项目原则上每天提交1份观测成果。如监测过程中发现有异常情况，应及时向业主汇报。

每周提交监测周报，每月作一次资料汇总分析，提交监测月报。

项目监测完成后，分隧道提交监控量测总报告。

2.4.2报送形式

日报以短信或其它简洁的形式进行。

监测周报和月报以书面资料形式提交。

整编成果应考证清楚、项目齐全、数据可靠、方法合适、图表完整、说明完备。

监测报告应包括工程情况说明巡检和仪器监测情况说明，监测资料分析结果，观测对象工作状态及改进意见等。待工程竣工后应提交一份完整的施工期间的检测报告，检测系统验收后所有预埋设备和监测点移交业主。

3组织机构和人员

3.1项目组织机构

由项目经理对整个工程进行总体管理，专家顾问组参与分析和解决地质超前预报和监控量测过程中的出现的重大难题和问题。技术负责人负责数据资料、方案、成果报告等技术工作的管理。项目部下设3个分部：监控量测组、地质超前预报组和数据分析评估组。

3.2拟参加的主要人员

本项目拟投入人员见表3.1。

4监控量测断面布置方案

监测断面以路线桩号为准，其工程数量按暂定的清单数量，现场监测时将可能根据实际情况对监测断面进行必要的调整。

注：1、洞内外观察以每循环开挖2.5m计算。

5监控量测频率表

部分监控量测项目的监测频率如表5.1所示，一般情况下采用表中的频率进行量测，如遇特殊情况，可根据具体情况进行适当调整。

表5.1监控量测项目监测频率

注：

1、B为隧道开挖宽度；