隧道监控量测作业指导书

隧道监控量测作业指导书

1. 适应范围

适用于新建铁路隧道正洞量测作业。

2. 作业准备

监测点的布置：净空变化、拱顶下沉等必测项目应设置在同一断面，其量测断面间距及测点数量根据围岩级别、隧道埋深、开挖方法确定。具体按表1进行。

注：洞口及浅埋地段断面间距取小值。

3. 技术要求

3.1 量测频率

注：1.当按表3选择量测频率出现较大差异时，宜取量测频率较高的作为实施的量测频率。

2.各量测作业均应持续到变形基本稳定后2～3周结束。对于断层影响带、

大变形地段围岩，位移长期没有减缓趋势时，应适当延长量测时间。

3.2 量测方法及仪器选择

3.2.1 洞内观察

开挖工作面的观察，在每个开挖面进行，特别是在软弱围岩条件下，开挖后应立即进行地质调查，并绘出地质素描图，拍摄地质数码照片。若遇特殊不稳定

情况时，应派专人不间断的观察。

3.2.1.1 对开挖后没有支护的围岩的观测

（1）岩层种类和分布情况，岩层强度，风化及变质情况，填充物的性状，断层的位置、走向和破碎程度，节理裂隙发育程度及其方向；

（2）开挖工作面的稳定状态，顶板有无坍塌现象；

（3）涌水情况：涌水位置、涌水量、水压和水质等；

（4）是否有地板隆起现象。

3.2.1.2 对开挖后已支护地段围岩动态的观测

（1）是否发生锚杆被拉断或垫板脱离围岩现象；

（2）喷混凝土是否发生裂隙和剥离或剪切破坏；

（3）钢拱架有无被压变形情况；

（4）锚杆注浆和喷混凝土，施工质量是否符合规定的要求。

3.2.1.3 观察围岩破坏形态分析

（1）危险性不大，不会发生急剧破坏。如：加临时支护之后即可稳定的情况；

（2）应当引起注意的破坏。如：拱顶混凝土喷层因受弯曲压力的影响而出现的裂隙；

（3）危险征兆的破坏。如：拱顶混凝土喷层出现有对称性局部崩落、侧墙内移等。

洞内观察必须反映在量测报表中，与相应的净空变化量测、拱顶下沉共同分析整理。

3.3 净空变化量测

用于量测开挖后隧道净空变化情况。仪器采用弹簧式JSS30/10型伸缩式数显收敛计。弹簧式JSS30/10型伸缩式数显收敛计量测精度为±0.06mm，量测时，把伸缩式数显收敛计的挂钩钩住施测的两水平测点的三角。将净空变化仪装好，初次量测（测始读数）在钢尺上选择一个适当的孔位，将钢尺套在钢尺支架固定螺杆上，孔位应选择钢尺张紧时滑块能与百分表顶端接触且读数在0—25mm的范围内，拧紧钢尺压紧螺帽并记下钢尺孔位读数，然后调整滑套长度，顺时针旋进调节螺母使视窗内红线与视窗刻度红线对齐，并记下数值，重复测试3次，取平均值作为初始观测值R0。

un= R0 – Rn ①

式中：un—第n次量测时的净空变化值；

Rn—第n次量测时的观测值；

R0—初始观测值。

当百分读数大于2500×10-2mm时，钢尺需另换一个孔位与尺架联接，为了消除钻孔间距的误差，换孔前后应各测一次。往后计算净空变化时，即以后一次表读数为基准再加上换孔时的净空变化值。

即 uk= un＋Rk - Rn0 k＞n ②

式中：uk—第k次量测时的净空变化值；

un—第n次量测时的净空变化值；

Rk—第k次量测时的观测值；

Rn0—第n次量测时的后一次读数。

当量测间隔中变形比较大时，换孔前不能同时测读时应按下式计算：

uk= Rk＋R0 - A0- Ak k＞A ③

式中：A0—钢尺初始孔位读数；

Ak—第k次量测时孔位读数。

读数的温度修正：

Rnt=（20-tn）* L * α（以20℃为标准温度）④

式中：Rnt—第n次量测的温度修正；

tn—第n次量测时的钢尺温度；

L—钢尺长度；

α—钢尺线胀系数，α=12×10-6/℃（或钢尺检验资料）

量测记录表附后：量测原始记录表（正洞、斜井），收敛量测记录表（正洞、斜井）。

3.4 拱顶下沉量测

用于量测开挖后隧道拱顶下沉情况。仪器采用精密水准仪（配测微器）、铟钢尺和钢卷尺，量测精度为0.1mm。在量测过程中，必须配备大、小电筒各一支。扶铟钢尺时要用两根合适长的竹竿，把铟钢尺支成三条腿，利于稳定，保证精度。钢卷尺为白底黑线，尺头经特殊处理后，做成一个稳固的背相连、一上一下的双挂钩。为把钢卷尺轻易挂上拱顶量测点，需专门制作长竹竿一根。

量测记录表附后：量测原始记录表、拱顶下沉记录表。

3.5 量测数据的整理、反馈及围岩稳定性的判断

3.5.1 资料的整理

（1）量测数据整理完成以后，由量测组长组织量测人员对量测数据的完整性和真实性进行审核，确认无误后上报工区技术室；

（2）工区技术室对原始数据进行整理、分析；出具《量测日报》、《量测周报表》及《量测月报表》、《量测数据说明及分析报告》，并作好回归分析。量测分析报告及施工建议同时报工区现场有关领导。

（3）量测资料在工区技术室主任检查无误后签字上报工区技术主管审核，审核无误后签字，上报项目经理部。

（4）工区技术室根据每天量测数据定期绘制时态曲线，以作为分析报告的依据，对异常数据及时和量测组沟通核实，对非量测错误出现的数据异常点，应及时分析，并作情况说明及时汇报。量测数据错误时，量测组必须重新测量并做情况说明报测量组组长备案。

（5）统计分析

现场量测数据中存在偶然误差，具有一定的离散性，故量测数据在时间散点图上下波动，难于找出规律。为检验量测结果的可靠性，了解围岩应力状态、变形规律和稳定性程度，故应对量测数据进行回归分析。位移-时间曲线最能直接明确的反映围岩和支护衬砌受力状态随时间的变化情况，故予采用。

（6）位移-时间曲线的选定

位移-时间曲线通常选用下面三种非线性函数中精度最高者进行回归分析，观测数据不宜少于25个。

1.对数函数 u = Alg（1+t）,

u = A + B/ lg（1+t）；⑤

2.指数函数 u = Ae-B/t，

u = A（1-e-B/t）；⑥

3.双曲线函数 u = t/（A+Bt）,

u =A{1-〔1/（1+Bt）〕2}；⑦

其中，对数函数用于软弱围岩隧道开挖后初期变形进行回归分析，可取得较高的回归精度。但是，对数函数随t的增加而发散，因此不能用该函数预估围岩变形的最终值。而指数函数可用来预估围岩变形的最终值（当t→∝，u∝=A），但该函数的曲线在开始部分有拐点，这与实测数据变化规律不符。当对长期观测B值很小时，则拐点的影响不大，可取得较好的结果，双曲线函数可预计最终位移值，u∝=1/B。

（7）量测数据的应用

将量测数据进行处理与回归分析后，绘出位移-时间曲线，配合地质、施工各方面的信息，再与由经验和理论所建立的标准进行比较，对于设计所确定的结构形式、支护衬砌设计参数、预留变形量、施工方法和工艺及各工序施作时间等进行检验，若与原设计指标基本相符，则可继续施工，若差别过大，应立即修改设计（加强或减弱支护衬砌），改变施工方法，调整作业时间，以求安全可靠，经济合理。

3.6 根据量测结果进行围岩稳定性的判断