铁路隧道监控量测实施方案

监控量测实施方案1.工程概况广通至大理铁路扩能改造工程东端接既有成昆线，并通过成昆与贵昆、南昆、昆玉铁路及规划建设的中越通道相连；中部与规划建设的祥云～临沧～景洪～磨憨铁路相连；西端通过大理向北与大丽铁路、规划建设的丽香铁路和滇藏铁路相连，向西与中缅通道大瑞铁路相连接。

线路自广昆段新建双线起点广通北站成都端引出，沿既有线折向南行，于楚雄市西北侧约7km处新设楚雄北站，出站后下穿既有线和楚大高速公路行至南华南侧新建南华南站。

尔后向西穿越全线最长的普棚隧道后设普棚车站，继续向西经云南驿坝子于神官村新设祥云东站。

出站后穿越祥云及祥和隧道至大理东。

沿途经过楚雄州禄丰县广通镇、楚雄市、楚雄州南华县、沙桥镇、大理州祥云县下庄镇、前所、普棚、祥云县、弥渡县象鼻乡、大理市凤仪镇、大理市。

广通至大理铁路扩能改造工程站前工程施工总价承包站前一标段：起止里程DK0+000～D2K23+606.06，线路长度23.633km。

施工范围内包含隧道7座/12.193km。

2.编制依据⑴《铁路隧道监控量测技术规程》TB0121-2007、J721-2007；⑵中铁二院改建铁路广通至大理线扩能改造工程施工图纸及相关定型图、参考图等。

；⑶我单位对当地环境及现场踏勘资料。

⑷国家及铁道部现行施工规范、施工质量验收标准、技术指南、试验规程、安全规程等。

⑸为完成本合同段工程拟投入的专业技术人员、测量仪器等资源。

3.适用范围适用于改建铁路广大线扩能改造工程站前一标合同范围内所有隧道工程施工。

4.监控量测的目的把量测结果反映到设计施工中的目的，确保施工及结构安全、指导施工顺序、便利施工管理的重要手段。

⑴确保施工安全及结构的长期稳定性；⑵验证支护结构效果，确认支护参数和施工方法的准确性或为调整支护参数和施工方法提供依据；⑶确定二次衬砌施做时间；⑷监控工程对周围环境影响；⑸积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据。

5.监控量测项目及布置原则5.1监控量测分为必测项目和选测项目两类5.1.1必测项目应包括下列项目⑴隧道洞内外观察⑵拱顶下沉⑶净空变化⑷隧道浅埋段的地表沉降5.1.2选测项目⑴支护、衬砌内应力表面应力及裂隙量测⑵围岩内部位移⑶二次衬砌内力⑷爆破震动⑸钢支撑内力及外力⑹喷射混凝土应力5.1.3量测仪器量测项目量测仪器量测内容及方法围岩地质描述及支护状态观察目测、地质罗盘、水压计等地质描述包括围岩岩性、岩质、断层破碎带、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、剥落掉块现象、有无渗漏水等；是否有底板隆起现象等；是否发生锚杆松动、拉断或垫板脱离围岩的现象；喷射砼是否发生裂纹、剥离或剪切破坏现象以及钢架支护工作状态是否正常，有无压屈等。

地表沉降精密水准仪，铟钢尺在洞口埋深小于（1～3倍的洞径）的地段沿隧道轴线每隔2～5m布设，测点与周边位移量测和拱顶下沉量测的测点布置在同一断面上，每断面至少五个点。

周边位移收敛QJ-85型坑道周边收敛计周边位移量测以量测初期支护上各点的绝对位移为目的，通过水平及斜向收敛量测，验证周边位移结果。

初读数应在开挖后12h内读取，最迟不得大于24h,而且在下一循环开挖前获取初读数。

断面间距为Ⅱ级80～100m，Ⅲ级30～50m，Ⅳ级10～30m，Ⅴ级5～10m。

在围岩变化处(断层地带)要加设断面。

拱顶下沉精密水准仪，铟钢尺拱顶下沉量测与周边位移量测在同一量测断面进行。

若有障碍物影响，拱顶下沉量测测点可适当移动位置。

此外，还必须每天对已开挖地段至少进行一次观察，并详细记录观测资料：如岩层或喷射混凝土有无开裂、剥落，钢支承有无变形，有无渗漏水，已衬砌地段有无开裂等。

每天观察后，对资料及时整理，上交资料室，以便及时编汇地质素描图及对施工进行反馈。

5.2测点和测线布置原则5.2.1浅埋隧道地表沉降监测应在隧道开挖前布设，地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。

一般按照下表的要求布置。

隧道埋深(h)与开挖宽度(B) 纵向测点间距（m）2B＜h＜2.5B 20～50B＜h＜2B10～20H＜B5～105.2.2断面间距拱顶下沉测点和净空变化测点应布置在同一断面上。

断面间距按照下表要求布置。

表2 必测项目量测断面间距围岩级别断面间距（m）Ⅲ30～50Ⅳ10～30Ⅴ～Ⅵ5～10注：Ⅱ级围岩视具体情况确定间距。

5.2.3净空变化量测测线和测点数的确定参照下表和示意图。

表3 净空变化量测测线数地段开挖方法一般地段特殊地段全断面法一条水平测线-台阶法每台阶一条水平测线每台阶一条水平、两条斜测线分部开挖法每分部一条水平侧线CD或CRD法左侧部、双侧壁导坑法左右侧部，每分部一条水平、其余分部一条水平测线测点布置见下图。

6.监控量测的频率必测项目的监控量测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度确定，原则上采用较高的频率值，出现异常情况或不良地质时增大频率。

表4 按距开挖面距离确定的量测频率测点距开挖面的距离(m) 监控量测频率(0～1)B 2次/d(1～2)B 1次/d(2～5)B 1次/2～3d＞5B 1次/7d表5 按位移速度确定的量测频率位移速度（mm/d）监控量测频率≥5 2次/d1～5 1次/d0.5～1 1次/2～3d0.2～0.5 1次/3d＜0.2 1次/7d开挖面地质素描、支护状态的记录工作应每施工循环一次，必要时加大频率。

选测项目监控量测频率应根据设计和施工要求以及必测项目反馈信息的结果确定。

7.监控量测的控制基准监控量测基准包括隧道内位移、地表沉降等，应根据地质条件、隧道施工安全要求、隧道结构的长期稳定性等因素综合确定。

7.1极限相对位移监控量测管理中各种相对位移参考值见下表：表6 跨度7m＜B＜12m隧道初期支护结构允许相对位移（%）埋深＜50m 50～300m ＞300m 围岩级别拱脚水平相对净空变化（%）Ⅱ－0.01～0.03 0.01～0.08Ⅲ0.03～0.10 0.08～0.40 0.30～0.60Ⅳ0.10～0.30 0.20～0.80 0.70～1.20Ⅴ0.20～0.50 0.40～2.00 1.80～3.00拱顶相对下沉（%）Ⅱ－0.03～0.06 0.05～0.12Ⅲ0.03～0.06 0.04～0.15 0.12～0.30Ⅳ0.06～0.10 0.08～0.40 0.30～0.80Ⅴ0.08～0.16 0.14～1.10 0.80～1.40 注：a、周边位移相对值指两测点间实测净空变化值与其距离之比，两测点间的位移值也称为变化值；b、硬质围岩的隧道取表中较小值，软质围岩塑性大则取较大值；c、拱脚水平相对净空变化指拱脚测点间净空水平变化值与其距离之比，拱顶相对下沉是指拱顶下沉值与原拱顶至隧底高度之比。

d、初期支护墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化极限乘以1.1～1.2后采用。

7.2位移控制基准位移控制基准应根据测点距开挖面的距离由初期支护极限相对位移按下表要求确定。

表7 位移控制基准表类别距开挖面1B(U1B) 距开挖面2B(U2B) 距开挖面较远允许值65%U0 90%U0 100%U0注：B为开挖宽度，U0为极限相对位移值7.3位移管理等级表8 位移管理等级表管理等级管理位移施工状态ⅢUo＜Un/3 可正常施工Ⅱ（Un/3）≤Uo≤ (2Un/3) 应加强支护ⅠUo＞2Un/3 暂停施工，应采取特殊措施7.4位移速率控制基准表9 位移速率控制基准表序号监测项目位移速率（mm/d）施工情况1 拱顶下沉周边收敛＜5 可正常施工5～10 施工中应注意监测，必要时加强支护＞10 暂停施工或采取特殊措施7.5一般情况下，二衬应在满足下列要求时进行①隧道水平净空变化速度及拱顶或垂直位移速度明显下降；②隧道位移相对值已经达到总相对位移量的90%以上；③对浅埋、软弱围岩等特殊地段，应视具体情况确定。

7.6工程安全性评价流程监控量测结果位移（应力）是否超过Ⅲ级管理继续施工综合评价设计施工措施，加强监控量测暂停施工工程对策位移（应力）是否超过Ⅱ级管理位移（应力）是否超过Ⅰ级管理是是否不安全安全否8.数据处理、分析及应用流程8.1数据分析及误差处理绘制位移—时间关系曲线，根据曲线形态判断围岩的稳定情况。

当位移—时间关系曲线趋于平缓时(如图4)，变形速率不断下降，现场监控量测数据误差会影响对围岩和支糊系统的安全评判，工作中应对误差进行科学分析，减小系统误差，剔除偶然误差，避免人为错误。

具体方法如下：⑴减小系统误差的方法根据监控量测精度要求选择稳定性好、耐久性好的仪器。

如果监控量测仪器产生的系统误差不能满足监控量测精度要求，根据系统误差产生的原因进行修正。

⑵控制偶然误差的方法引起偶然误差的原因很多，如电源电压波动、仪表末位读数估读不准、环境因素干扰等。

因此，对不同的监控量测项目，应具体分析产生偶然误差的原因，并通过加强管理，提高操作人员的技术水平来控制偶然误差。

偶然误差一般服从正态分析，在数据处理过程中，应进行数据统计检验。

⑶避免人为误差的方法由于测试人员的工作过失所引起的误差，如读错仪表刻度、测点与测读数据混淆、记录错误等，都应避免。

避免人为误差的措施主要有加强监控量测管理，规范监控量测工作，提高人员素质。

8.2回归分析由于量测的偶然误差所造成的离散性，绘制的散点图是上下波动和不规则的，因此必须对量测采集的数据进行数字处理---回归分析，采用最小二乘法拟合数据获得合理的典型曲线，并以相应的数字公式进行描述。

如下图6所示：u=a+b/lg(1+t)指数函数，如：u=ae-b/tu=a(1-e-bt)双曲函数，如：u=t/a+btu=a{1-[1/(1+bt)]2}其中：a、b——回归常数t——初读数后的时间(d)u——位移值(mm)8.3监控量测流程监控量测流程图9.重点量测内容及方法9.1地质素描爆破后立即进行工程地质、水文地质状况的观察和记录，并进行地质素描，地质变化处和重要地段要有照片记录。

①代表性测试断面的位置形状、位置、尺寸及编号；②岩石名称、结构、颜色；③层理、片理、节理裂隙、断层等各种软弱面的产状、宽度、延伸情况、连续性、间距等；各结构面的成因类型、力学属性、粗糙程度、充填的物质成分和泥化、软化情况；④岩脉穿插情况及其与围岩接触关系，软硬程度及破碎程度；⑤岩石风化程度、特点、抗风化能力；⑥地下水的类型、出露位置、水量大小、含泥含砂情况以及对锚喷支护施工的影响等；⑦施工开挖方式方法、锚喷支护参数及循环时间；⑧围岩内鼓、弯折、变形、岩爆、掉块、坍塌的位置、规模、数量和分布情况、围岩的自稳时间等；⑨溶洞等特殊地质条件描述；⑩喷层开裂、起鼓、剥落情况描述。

9.2地质和支护状况观察⑴对开挖后没有支护的围岩的观测：①观察节理裂隙发育程度,用地质罗盘仪测量裂隙的方向。