高速公路山脚隧道监控量测监控技术方案11.doc

正本

河池至百色高速公路广东省仁化（湘粤界）至博罗公路山脚仁化至新丰段隧道监控量测及超前地质预报

技术方案
JK-SD1标段

投 标 文 件
（技术建议书）

投标人：湖南致力工程科技有限公司（盖单位章）
法定代表人或其委托代理人：（签字）
20156年 9 3 月2726日

广东省仁化（湘粤界）至博罗公路仁化至新丰段隧道监控量测及超前地质预报 技术建议书
目 录
1工程概况 1
2目的及意义 1
2.1 监控量测目的及意义 1
3工作内容 1
4技术依据 2
5监控量测实施方案 3
5.1监控量测必测项目 3
5.2监控量测选测项目 9
6 监控量测数据数据采集、分析与应用 16
6.1 监控量测数据处理原则 16
6.2 数据采集 18
6.3 量测数据处理与分析 19
6.4 信息反馈与监控 20
7进度计划 22
8重难点分析及应对措施 23
8.1 重难点分析 23
8.2 应对措施 23
9工程建议 23
10机构设置及管理体系 26
10.1 机构设置 26
10.2 人员安排及岗位职责 27
10.3 设备投入 28
10.4 质量管理与安全管理 29
10.4.1 质量管理方案 29
10.4.2 安全管理制度 32
11服务质量及其保障措施 33
11.1 服务质量目标 33
11.2 服务质量保障措施 33
11.2.1 质量保障措施 34
11.2.2 质量保障体系 34
11.2.3 工期保障措施 35
11.2.4 资料管理措施 36

1工程概况 1
2目的及意义 1
2.1 监控量测目的及意义 1
2.2 超前地质预报目的及意义 2
3工作范围及内容 2
4技术实施方案 3
4.1 技术依据 3
4.2 监控量测实施方案 4
4.2.1地表下沉 4
4.2.2周边位移及拱顶下沉 5
4.2.3钢支撑内力及外力 8
4.3.4初支喷层砼应力 10
4.3.5两层支护间压力 11
4.3.6支护、衬砌内应力 12
4.3.7围岩内部位移 13
4.3 超前地质预报实施方案 14
4.3.1 TSP地震波法 14
4.3.2 地质雷达法 19
4.3.3 地质经验法 21
5机构设置及管理体系 21
5.1 机构设置 21
5.2 人员安排及岗位职责 22
5.3 设备投入 24
5.4 质量管理与安全管理 25
5.4.1 质量管理方案 25
5.4.2 安全管理制度 27
6进度计划 28
7重难点分析及应对措施 29
7.1 重难点分析 29
7.2 应对措施 30
8工程建议 30
9服务质量及其保障措施 32
9.1 服务质量目标 33
9.2 服务质量保障措施 33
9.2.1 质量保障措施 33
9.2.2 质量保障体系 34
9.2.3 工期保障措施 35
9.2.4 资料管理措施 36

1工程概况
1.1项目概况
山脚隧道进口位于河池市金城江区三旺乡山脚道班西南侧约30m处山涧冲槽内，为分离式中隧道，隧道总体走向224°，左线起止桩号Z4K29+995～Z4K30+335，设计长度为340m，进、出口路基设计高程分别为521.84m、528.433m，最大埋深约125m；右线起止桩号K29+960～K29+325，设计长度为365m，进、出口路基设计高程分别为520.640m、527.979m，最大埋深约155m。隧道单洞宽10.25m，净高5m。
广东省仁化（湘粤界）至博罗公路项目是国家高速网G4E（武汉至深圳）广东境内的一段，北接湖南省的岳汝高速公路，南接已通车博深高速公路；东西向与韶赣高速、汕昆高速、大广高速相交，是粤北地区总要的省级通道。项目认为仁化至新丰和新丰至博罗两段，采取分段招标，分段建设管理的模式实施。
1.2路线走向
本段起于韶关市仁化县城口镇，接武汉至深圳高速公路炎陵至汝城段，往南经始兴县、翁源县、在河源市连平县隆街镇与大庆高速共线至新丰县，路线总体为南北走向。
1.3建设规模
本项目路线全长163.9km，共设特大桥31503m/85座，隧道27705/14座，互通式立体交叉11处，分离式立体交叉3处，共线收费站1处，服务区3处，停车区4处，治超站1处。
1.4技术标准
项目起点至城口互通K200+491.451～K210+325段采用双向四车道高速公路技术标准，设计速度为80Km/h，路基宽24.5m；城口互通至仁化互通K210+325～K235+690段采用双向四车道高速公路技术标准，设计速度为100Km/h，路基宽26m；仁化互通至大广互通K235+690～K365+542.416段采用双向六车道高速公路技术标准，设计速度为100Km/h，路基宽33.5m。
1.5隧道工程施工工期
五里亭隧道9个月，榕树隧道16个月，八丘田隧道7个月，葛布隧道19个月，青山隧道20个月，笔架山隧道27个月，坪田隧道24个月，荔竹坝隧道12个月亚挂山隧道25个月，坪山隧道7个月，李洞隧道17个月，青云山隧道32个月，石子崎隧道9个月，东心隧道16个月。
2目的及意义
2.1 监控量测目的及意义
（1）掌握围岩力学形态的变化及规律确保施工安全及结构的长期稳定性；
（2）评价围岩和支护系统的稳定性、安全性验证支护结构效果，确认支护参数和施工方法的准确性为调整支护参数和施工方法提供依据；
（3）验证修改设计参数确定二次衬砌施做时间；
（4）为隧道工程设计和施工积累资料监控工程对周围环境影响；
（5）及时预报围岩险情，防止事故发生积累量测数据，为信息化实际与施工提供依据；
（6）指导安全施工，修改施工参数与施工工艺；
（7）对隧道未来性态做出预测；
2.2 超前地质预报目的及意义
（1）了解开挖面的围岩稳定性，进一步查明前期没有探明的、隐伏的重大地质问题，进而指导隧道施工顺利进行，减少隧道施工的盲目性；
（2）预报掌子面前方的断层、破碎带、溶洞、突泥、突水的位置及规模，提出施工方案及处治措施建议；
（3）降低隧道施工地质灾害发生的机率，保证隧道施工安全,了解支护结构的变形、开裂情况，及时对存在安全隐患的地段发出预警；
（4）核准围岩级别，为隧道动态设计和信息化施工提供基础资料，使隧道设计施工更科学、安全和快捷；以及信息化施工的理念。
3工作范围及内容
相差情况的初始调查；
编制量测大纲及实施细则；
；布设测点并取得初始检测值；
现场监控量测及分析；
提交监控量测成果（月报或特殊情况简报）。
我项目部对JK-SD1标段范围内隧道开展的隧道施工监控量测与超前地质预报工作范围如下表所示。
表4.1 隧道工程监控量测与超前地质预报工作范围一览表
标段
隧道名称
起讫桩号
长度/m
备注
JK-SD1
（TJ1～TJ5）
五里亭隧道
ZK203+705～ ZK204+390
685
总长7.094km
YK203+735～ YK204+360
625
榕树隧道
ZK217+282～ ZK219+019
1737
YK217+243～ YK219+013
1770
八丘田隧道
ZK221+434～ ZK221+742
290
YK221+410～ YK221+675
265
葛布隧道
ZK231+885～ ZK233+635
1750
YK231+880～ YK233+668
1788
青山隧道
ZK243+357～ ZK246+000
2643
YK243+352～ YK245+987
2635
通过仔细翻阅招标文件隧道设计资料，充分熟悉服务范围内隧道的基本情况，并对隧道监控量测断面数量和超前地质预报工作量进行了统计。

表43.-21 隧道监控量测工作内容统计表
项目
检测方法
单位
工程量
工作量确定原则
监控量测
必测项目
掌子面观测地表下沉
次组
4639152660
3米一个断面
周边位移地表下沉
断面组
18774
V级围岩10米一个断面
拱顶下沉周边位移
断面断面
187189155
IV级围岩10米一个断面
锚杆轴力
断面

代表性地段选测性布置

选测项目
地表下沉钢支撑内力及外力
断面断面
420
进出口或浅埋段布置
围岩与初支接触围岩内部位移
断面
0
代表性地段选测性布置
围岩压力支护、衬砌内应力
断面
20
代表性地段选测性布置
钢支撑内力及外力围岩内部位移
断面
20
代表性地段选测性布置
注：以上数据为参考数据，具体数量以实际发生为准，选测参数及数量以业主与总监办的要求为准。
表4.3 隧道超前地质预报工作内容统计表
项目
预报方法
单位
工程量
超前地质预报
地质雷达
处
108
TSP
出
122
注：以上数据为参考数据，具体数量以实际发生为准。

4技术依据
4技术实施方案
4.1 技术依据
（1）、《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）；
（2）、《公路隧道设计规范》（JTG D07-2004）；
（3）、《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）；
（4）、《公路路基施工技术规范》(JTG F10-2006) 
（5）、《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）；
（6）、《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)
（7）、《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）；
（8）、《公路项目安全性评价指南》（JTG/TB05-2004）；
（9）、《公路工程石料试验规程》（JTJ 054-94）；
（10）、《公路土工试验规程》（JTG E40-2007）；
（11）、《公路路基路面现场监控试验规程》（JTG E60-2008）；
（12）、《公路工程岩石试验规程》（JTG E41-2005）
（13）、《公路勘测规范》（JTG C10—2007）
（14）、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）；
（15）、《工程测量规范》（GB50026-2007）；
（16）、《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）；
（17）、《公路工程地质勘察规范》（JTG C20-2011）；
（18）、其他与本工程相关的国家现行技术规范、规程。
（19）桂交投发【2011】507 《广西交投集团公路隧道监控量测技术指南（试行）》

4.2 5监控量测实施方案
5.1监控量测必测项目

45.21.1掌子面观测洞内、外观察地质编录
（1）观测目的
①为隧道的地质状况提供准确的资料；
②为超前地质预报工作提供反馈信息；
③预测开挖面前方的地质条件，为判断围岩、隧道的稳定性提供地质依据。
（2）观测内容
①岩石种类和产状；岩性特征：岩石的颜色、成分、结构、构造，地层时代及产状，节理性质、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，充填物的类型和产状等；断层的性质、产状、破碎带宽度、特征。
②地下水类型，涌水量大小、涌水位置、涌水压力。开挖工作面的稳定状态，顶板有无剥落现象。
45.21.12地表下沉
（1）量测目的
了解地表下沉范围，下沉量值的大小；了解地表下沉量随工作面推进的变化规律；了解地表及地中下沉稳定的时间。
（2）测点布置
地表下沉量测应从开挖工作面前方、隧道埋深与开挖高度之和处开始，直到衬砌结构封闭，下沉量基本稳定时为止。在横向上：地表沉降测点尽量布置在洞内周边变化量测基线和拱顶下沉测量点所在的断面，当地表有建筑物时，应在建筑物周围增设地表下沉观测点。依据设计图纸，横断面至少应布置5～7 个测点，分别为DCBAB＇C＇D＇，其中A点布设在隧道中线上，AB、AB＇间距为5m，BC、B＇C＇间距为8+Hm（H为布设断面隧道埋深），CD、C＇D＇间距为5m，埋设在隧道开挖纵横向各(3—4)倍洞径外的区域，埋设2个基点，以便互相校核，参照标准水准点埋设：在测点位置挖长、宽、深均为200毫米的坑，然后放入地表测点预埋件(自制)，测点一般采用直径20~30毫米、长200~300毫米的平圆头钢筋制成，测点四周用砼填实，待砼固结后即可量测。所有基点应和附近水准点联测取得原始高程，详见图4.1。
纵向间距（隧道中线方向）：当埋深h>2b 时，为20～50m；当埋深b<h<2b时，为10～20m；当h<b 时，为5～10m（b为隧道开挖宽度），每个隧道至少两个断面。

图45.1 地表沉降测点布置图
（3）量测方法及原理
在观测点架设高精度水准仪（精度0.01mm）分别量测各测点与基准点的高程读数A和B，则各测点与基准点高程差为C=|A-B|，通过多次量测并比较C值即可获知地表下沉值。
（4）量测频率
地表沉降量测在量测区间内，当开挖面距离前后距离d<2b 时，每天1～2次，2b<d<5b 时，每两日量测一次，当d>5b时，当时，每周量测一次。
（5）量测数据整理
每次测量后，将原始记录及时整理成正式记录，整理后的地表下沉量测资料如下：
①绘制每一横断面最大沉降量随时间的变化关系图；
②绘制每一横断面最大沉降量与开挖面距离关系图；
③对横断面沉降槽垂直位移进行回归分析；
④对纵断面沉降槽垂直位移进行回归分析；
⑤根据隧道拱部地表沉降及拱顶下沉值对土体垂直位移进行回归分析；
⑥根据回归分析数据求出每一横断面沉降稳定值。
45.21.23周边位移
（1）量测目的
①为判断隧道空间的稳定性提供可靠的数据，根据变形速度、变形连续性、变形总量、变形收敛情况用以判断隧道围岩的稳定程度，确定初期支护的安全性，并为二次衬砌提供合理的支护时机；
②确定施工方法的合理性。
（2）测点布置
隧道周边收敛位移是指隧道周边相对方向两个固定点连线上的相对位移值，它是隧道开挖所引起围岩变形最直观的表现，采用收敛计进行量测。隧道开挖爆破后应尽早在隧道两侧边墙、拱腰水平方向埋设测杆或球头测桩，埋设深度20~30mm，钻孔直径40~50mm，用快硬水泥固定，测桩球头必须设保护罩。监测断面必须尽量靠近开挖工作面，但太近会造成开挖爆破下的碎石砸坏测桩，太远又会漏掉该量测断面开挖后的收敛值。测点应按设在距开挖面1m范围之内，并应在工作面开挖以后12h内和下一次开挖之前测取初读数。
周边位移根据围岩类别、隧道埋深、开挖方法等，沿隧道纵向在隧道墙中布设测点，测点间距Ⅴ围岩为5～10 m，Ⅳ级围岩为10～20m，Ⅲ级围岩为20～40m。测点布置见图4.2

图45.2 周边位移测点布置示意图
（3）周边收敛量测方法及步骤
①第一次量测的初读数是关键性数据，应反复测读当连续量测3次的误差R≤0.18mm时(R根据收敛计而异)，才能确定为初读数；
②每次测量时：将周边收敛仪固定在隧道两个收敛钩上，测取钥尺读数，对千分表重复测读3次，最后的读数为钢尺读数加千分表的平均值。同时还要测量温度，进行温度修正；
（4）量测频率
周边位移量测频率参照表345.1～31～45.3，频率不一致时按照较大值执行。施工状况发生变化时（开挖下台阶、仰拱或撤除临时支护等），应增加监测频率。
表5.1 周边位移和拱顶下沉的量测频率（按量测间隔时间）
量测间隔时间
量测频率
1～15d
1～2次/d
16d～1个月
1次/2d
1～3个月
1～2次/周
大于3个月
1～3次/月

表345.1 2 周边位移和拱顶下沉的量测频率（按位移速度）
位移速度（mm/d）
量测频率
≥5
2～3次/d
1～5
1次/d
0.5～1
1次/2～3d
0.2～0.5
1次/3d
<0.2
1次/3～7d

表345.2 3 周边位移和拱顶下沉的量测频率（按距开挖断面距离）
位移速度（mm/d）
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
注：b-隧道开挖宽度

表34.3 周边位移和拱顶下沉的量测频率（按量测间隔时间）
量测间隔时间
量测频率
1～15d
1～2次/d
16d～1个月
1次/2d
1～3个月
1～2次/周
大于3个月
1～3次/月
（5）量测数据整理
量测原始记录应呈表格形式，注明断面编号、测点设置时间、温度，量测内容并填写具体量测数值，以便记录施工情况，另外还应有签名。
每次量测后，将原始记录及时整理成正式记录，对每一测量断面内的每条测线，根据仪器特点进行温度校正后，计算位移值，整理后的量测资料包括：
①原始记录及实际测点布置图；
②位移随时间以及开挖面间距的变化图；
③位移速度、位移加速度随时间以及开挖面距离的变化图；
位移—时间曲线趋于平缓时，应进行数据处理或回归分析，推算最终位移和掌握位移变化曲线，可选用对数、指数和双曲线函数等。根据这些函数关系可判断位移趋势值。区别位移与时间关系正常与反常曲线。其中反常曲线是指非工序变化所引起的位移急剧增长现象，此时应加密监测，必要时应立即停止开挖并进行施工处理。
在上述图表中应同时记入开挖、喷混凝土、锚杆施工工序和时间，并将位移警戒线和极限值算出来。
（6）反馈分析
信息反馈就是根据量测手段所获得的信息资料以数学的方式通过处理分析判断围岩、支护的稳定性、并及时反馈到设计、施工中，优化设计，指导施工。信息反馈作用于设计的内容：
①设计参数的修改（锚杆直径、长度、喷层厚度、钢架型号）；
②施工方法的变更（台阶变导坑，长台阶变短台阶）；
③围岩类别的改变；
信息反馈作用于施工的内容：
①施工工序的改变；
②施作时间的改变；
③预留变形量的改变；
④采用辅助的施工方法。
5.1.34拱顶下沉
（1）量测目的
①根据变形速度、变形连续性、变形总量、变形曲线收敛情况确认围岩的稳定性。
②判断初期支护的效果和安全性；确定施工方法的合理性，指导施工工序安排；预防拱顶崩塌；保证施工质量和安全。
（2）测点布置
拱顶下沉测点布置如图3-345.3所示：

台阶法（或全断面）
图3-345.3拱顶下沉量测测点布置
（3）量测方法
拱顶下沉量测在周边收敛量测同一断面的拱顶轴线处设13个带钩的测桩，吊挂钢卷尺，用精密水准仪量测隧道拱顶绝对下沉量。测点的大小要适中，过小则测量时不易找到；过大爆破易被打坏。支护结构施工时要注意保护测点，一旦发现测点被埋掉，要尽快重新设置，以保证数据不中断。拱顶下沉量测示意图如图3-445.4。

图3-4 45.4拱顶下沉量测示意图
（4）量测频率
参照周边位移量测频率。
（5）量测数据处理
参照周边位移量测数据处理。
（6）反馈分析
参照周边位移反馈分析。

5.2监控量测选测项目

45.2.513钢支撑内力及外力
（1）量测目的
①了解隧道坍塌段开挖并进行初期支护后，初期支护中钢拱架的变形过程、受力大小、受力状态和工作状态；
②根据钢拱架的受力状态和工作状态，为判断隧道的空间稳定性提供可靠的信息；
③评价钢拱架的支护效果。
（2）测点布置
在每个断面上安装3～7个测点，每个测点在钢支撑内外各安装一个表面应变计，具体测点布置见图34.35。

图345.3 5 钢支撑内力及外力测点布置示意图
（3）量测及计算方法
将已埋入的钢筋计连接导线头拉出与频率仪连接，核对编号、读取频率值若干个钢筋计一一读数，对应编号作好记录并记录量测时间。第一次量测得到的值为初始值。
按每个钢筋计的频率—钢支撑内力对照表换算内力N第一次量测得到的值为初始值为N0。计算连续两次量测时间间隔内的内力变化值：
△N=Ni-Ni-1
式中：△N一内力变化值；
N1本次量测格栅拱内力；
Nh一前次量测格栅拱内力。
计算本次量测以前格栅拱内力总的变化值：
△N=Ni-1-N0
（4）量测频率
表345.4 钢支撑内力及外力量测频率布置表
序号
项目名称
量测间隔时间
1－15 日
16 日－1 月
1－3 月
3 个月以后
1
钢支撑内力
1－2 次/日
1 次/2 日
1－2 次/周
1－3 次/月
（5）量测数据整理
①绘制应力与时间关系曲线。
②喷层应力与围岩压力关系密切相关，喷层应力反映喷层的安全度，设计者可据此调整锚喷支护参数，特别是喷层的厚度值的优化。
45.2.62围岩与初支接触压力
（1）量测目的
围岩压力量测是采用在围岩与初期支护之间埋设压力盒，通过量测破碎围岩与初期支护之间的接触压力：
①了解隧道坍塌段开挖后围岩应力分布的规律；
②掌握早期围岩压力的变化规律；
③掌握围岩压力与初期支护之间的关系；
④明确初期支护所需要的作用力。
（2）测点布置
在每个量测断面上布置3 个测点，分别位于拱顶，左右拱1/3 处，每个测点在围岩与初期支护混凝土之间安装一个振弦式土压力盒，压力量程应大于设计最大压力的1.2倍，体测点布置见图4.6。

图45.6 围岩压力量测断面布置示意图
（3）量测及计算方法
在初期支护的钢拱架架立好以后，将待测围岩压力部位的围岩表面或初期支护表面凿平或用水泥砂浆抹平，以使压力盒能与围岩充分接触，然后用预制混凝土垫块将压力盒垫牢、固定，将导线沿钢拱架引至边墙距墙角1.5米高处，线头从预埋的铁盒中引出。埋设时将压力盒编号与测试点编号所对应位置做好记录。
采用振弦频率接收仪对其频率进行量测，在埋设前和埋设后受力前，进行多次初始值多数，读数差不大于小于2kPa。取连续稳定值的平均值为压力盒的初始值。

式中：P-为围岩压力或接触压力，K-压力盒的标定系数，0-压力盒未受压时的频率，-压力盒受压后的频率。
（4）量测频率
围岩内部位移量测频率，1～15d：1～2次/天，16d～1个月：1次/2天，1～3个月：1～2次/周，具体测量频率需设计提供。
（5）量测数据整理
①绘制围岩压力-时间关系曲线；
②绘制围岩压力-距开挖面距离关系曲线。
45.32.473初支喷层砼应力锚杆轴力
（1）量测目的
①了解锚杆受力状态及轴向力的大小。
②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。
③评价锚杆的支护效果。
（2）测点布置
①选择具有代表性的隧道地段，在每个代表性地段选择两个断面，每个断面上布置3个测点，分别位于拱顶，左右拱1/3 处，每个测点在锚杆上粘贴3 个应变片，每根锚杆上布置3个锚杆轴力计，具体测点布置见图2-5：

图5-6 锚杆轴力量测断面布置示意图

图5-7 每根锚杆量测布置示意图
②锚杆埋设前应对锚杆进行零点飘移观测、力学性能试验和防潮检验。
③在埋设电测锚杆时，要缓慢顺势向钻孔内推进，不可锤击，以免损坏电测元件。
（3） 量测频率
锚杆内力量测频率，1～15d：1～2次/天，16d～1个月：1次/2天，1～3个月：1～2次/周，具体测量频率需设计提供。
（4）量测数据整理
①根据量测所得的各点应变值，绘制应变沿锚杆长度的分布状态曲线。
②根据计算所得的锚杆轴向力（P）值，绘制轴向力沿锚杆长度的分布状态曲线。
③根据锚杆轴向力的最大值确定合适的锚杆长度。
④绘制锚杆轴向力随时间变化曲线判断围岩变形的发展趋势。
①了解混凝土喷层的变形特性及应力状态；
②掌握喷层所受应力的大小，评价喷射混凝土层的稳定状况；
③优化支护参数。
（2）测点布置
对于喷射混凝土层应力的量测是将量测元件直接喷入喷层的。目前，经常采用的喷层量测元件为应力（应变）计量测法和应变砖量测法，本项目拟采用应变量测法。分别沿拱顶、拱腰及边墙在喷射混凝土内埋设3～75个应变砖，复喷至掩埋应变砖，待混凝土达到初凝强度后即可读取初读数。
（3）量测及计算方法
采用振弦频率接收仪对其频率进行量测，测得频率值：

式中：－为初支喷层砼应力；
－混凝土应变计的标定系数；
－混凝土应变计为初读数频率；
－混凝土应变计变形后的频率。
（4）量测频率
围岩内部位移量测频率，1～15d：1～2次/天，16d～1个月：1次/2天，1～3个月：1～2次/周，具体测量频率需设计提供。
（5）量测数据整理
①绘制喷层砼应力力-时间关系曲线；
②绘制喷层砼应力力观测点布置图。
45.32.584两层支护间压力
（1）量测目的
①了解初次衬砌的受力条件；
②判断支护结构长期使用的可靠性以及安全程度；
③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。
（2）测点布设
压力盒布设在围岩与初衬之间和初衬与二衬之间，即测得围岩压力（见图34.47）。应把测点布设在具有代表性的断面的关键部位上，如拱顶、拱腰、拱脚等，并对各测点逐一进行编号。埋设压力盒时，每断面布设3～75个测点，要使压力盒的受压面向着围岩。在隧道壁面，当所测围岩施加给喷混凝土层的径向压力时，先用水泥砂浆或石膏把压力盒固定在岩面上，再谨慎施作喷混凝土层，不要使喷混凝土与压力盒之间有间隙，保证围岩与压力盒受压面贴紧。记下压力盒编号，并将压力盒编号用透明胶布将写在纸上的编号紧密粘贴在导线上。注意将导线集结成束保护好，避免在洞内被施工所破坏。

图345.478两层支护间压力量测布点示意图
（3）量测设备与方法
采用振弦频率接收仪对其频率进行量测，在埋设前和埋设后受力前，进行多次量测。

式中：P-为围岩压力或接触压力，K-压力盒的标定系数，0-压力盒未受压时的频率， -压力盒受压后的频率。
（4）量测数据整理
①绘制初支与二衬接触压力-时间关系曲线；
②绘制初支与二衬接触压力-距开挖面距离关系曲线。
42.32.695支护、衬砌内应力
（1）量测目的
①了解二次衬砌的受力条件；
②判断支护结构长期使用的可靠性以及安全程度；
③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。
（2）量测设备与方法
二次砼内力量测是应力量测，根据砼应力计的频率标定曲线可将量测数据来直接换算出相应的轴力值，然后根据钢筋混凝土结构有关计算方法可得出应力计所在断面的轴力，并在隧道横断面上按一定的比例把轴力、弯矩值点画在各个应力计的分布位置，并将各点连接形成隧道轴力及弯矩分布图。
（3）测点布设
每一个断面必须设3～75个测点，每个测点安设一个传感器。对于设计配有钢筋的砼衬砌，砼应力计在安装之前，在主筋待测部位并连焊接砼应力计，对焊接注意淋水降温，对于没有配钢筋的砼，传感器埋深时要做一个专用的支架，把传感器固定在支架上，再把支架点焊接在砼模板台车表面，以实现传感器的固定，记下传感器编号，注意将导线集结成束保护好，避免在洞内被施工破坏，在安装的过程中应把测点布设个在具有代表性的断面的关键部位上，如拱顶、拱腰、拱脚等，并对各测点逐一进行编号。在浇注砼施工时，在边墙部位用PVC管包住电缆引到边墙基础砼以外，以便砼施工后测量。待拆模后，采用振弦频率接收仪对其频率进行量测：

式中：－为衬砌内力；
－混凝土应变计的标定系数；
－混凝土应变计未为变形时的频率；
－混凝土应变计变形后的频率。
（4）量测频率
开始宜每天观测一次，以后可减至每周1～2次，如果地质条件变化，应酌情增减观测次数。
（5）量测数据整理
①绘制二次衬砌砼应力-时间关系曲线；
②绘制二次衬砌砼应力观测点布置图。
45.32.7610围岩内部位移
（1）量测目的
通过分层变形测量，以充分了解被测岩体的变形趋势。
（2）测点布置
在每个量测断面上布置3～73 个测点，分别位于拱顶，左右拱1/3 处，每个测点布置3 个多点位移计，详细布置图见图34.58。

图345.5 89 围岩内部位移量测断面布置示意图
（3）量测方法及步骤
将钻孔伸缩计测筒上的电感式位移传感器与数字位移计连接，并打开位移计电源开关，即可进行读数。
（4）量测频率
围岩内部位移量测频率，1～15d：1～2次/天，16d～1个月：1次/2天，1～3个月：1～2次/周，具体测量频率需设计提供。
（5）量测数据整理
①绘制孔内各测点位移与时间关系曲线；
②绘制不同时间位移与深度关系曲线；
③通过核对预先选择的不同点的位置是否正确来进一步判断围岩体内变位状态。
6 监控量测数据数据采集、分析与应用
6.1 监控量测数据处理原则
根据监控量测结果，及时整理监控量测中间成果报告并提交给施工单位、监理及业主，如发现量测数据异常及险情．以异常报告或预警报告的形式向施工单位、监理及业主汇报，同时对该信息进行分析和评价，给出工程措施建议。
（1）及时对现场量测数据绘制时态曲线（或散点图）和空间关系曲线。
（2）当位移一时间曲线趋于平缓时，进行数据处理或回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。
（3）当位移一时间曲线出现反弯点时，表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时应密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。
（4）隧道周壁任意点的实测相对位移值或用回归分析推算的总相对位移值均应小于下表所列数值。当位移速率无明显下降，而此时实测位移值已接近表列数值，或者喷层表面出现明显裂缝时，应及时提醒施工单位立即采取补强措施、并调整原支护设计参数或开挖方法。
表6-1 隧道周边允许相对位移值（ % )
围岩级别
覆盖层厚度（m）
< 50
50 －300
> 300
Ⅲ
0.1－0. 3
0.2－0.5
0.4－1.2
Ⅳ
0.15－0.5
0.4－1.2
0.8－2.0
Ⅴ
0.2－0.8
0.6－1.6
1.0－3.0
注：① 相对位移值系指实测位移与两测点间距离之比，或拱顶位移实测值与隧道宽度之比。
脆性围岩取表中较小值，塑性围岩取表中较大值。
Ⅴ、Ⅰ级围岩可按工程类比初步选定允许值范围。
本表所列数值可在施工中通过实测和资料积累作适当修正。
（5）埋设量测元件情况和量测资料，应整理清楚报监理工程师核查，并作为竣工交验资料的一部分。
（6）根据量测结果进行综合判断．确定变形管理等级，据以指导施工，变形管理等级见表3-2。

表6-2 变形管理等级
管理等级
管理位移
施工状态
Ⅲ
U0<(1/3) Un
可正常施工
Ⅱ
(1/3) Un≤U0≤(2/3) Un
应加强支护
Ⅰ
U0>(2/3) Un
应采取特殊措施
注： U0 ：实测变形值；Un ：允许变形值

表6-3工程安全性评价分析及相应应对措施
管理等级
应对措施
Ⅲ
正常施工
Ⅱ
综合评价设计施工措施，加强监控量测，必要时采取相应工程对策
Ⅰ
暂停施工，采取相应工程对策

工程安全性评价流程图 图6-1

6.2 数据采集
任何现场量测都不可避免地存在误差。为得到更为真实、可靠的量测数据，在监控量测、采集数据时，应尽量减少各种误差。
1.首先做到量测、采集数据专人专项负责，以减少随机误差。
2.在使用精密水准仪进行洞内周边收敛位移量测时，通过左右尺读数控制系统误差。
3.专项量测需制定专项记录表。对于手工记录资料要保存好原始记录表，对于智能式记录器要及时将量测数据导入电脑，以防丢失。
4.各项数据采集频度与相应量测频度同步。
6.3 量测数据处理与分析
现场量测数据应及时进行处理，绘制成位移、应力、内力和时间的关系曲线(或散点图)，曲线的时间横座标下应注明施工工序和开挖工作面距量测断面的距离，以便更准确的进行数据的回归分析，并对隧道的受力状态作出判断。
在进行数据处理过程中，对一些异常数据应根据测量误差的处理原则进行剔除，并及时进行复测校正。
在已有监测数据的基础上，必须对位移和应力的进一步发展进行分析，并作出较为准确的预测，才能及时对下一步的支护措施提出指导性意见。对监测信息的分析和预测预报主要通过两个途径来实现。
（1）回归分析法
是最常用的位移数据分析方法，根据实际监测信息，对位移可选用下列函数之一进行回归分析。
1）对数函数，例如：
（1）
2）指数函数，例如：
（2）
3）双曲函数，例如：
（3）
式中 、——回归常数；
——测点初读数后的时间(d)；
——位移值(mm)。
根据回归曲线(下图)，可以掌握位移的变化规律，推算出某时刻的位移值及最终的位移值，当位移—时间曲线趋于平缓时，隧道即趋于稳定。
对于应力和内力量测信息，同样可以采用回归分析的方法，建立回归曲线，从而对应力和内力的进一步发展作出预测，其具体的回归函数可根据实测数据拟合得到。

（2）灰色预测分析法
灰色预测分析法同样是根据已有的量测数据对进一步的位移和内力的发展作出预测，并据此对隧道和围岩的受力状态和稳定性作出判断。在预测分析中，该方法通过不断的数据更新，只根据最新测得的数据对下一步的变化作出预测，从而使预测更为准确。
在实际数据分析和预测中，以上两种方法将联合使用，以互相验证。
6.4 信息反馈与监控
在复杂多变的隧道施工条件如何进行准确的信息反馈与监控是监控量测的主要目的和内容之一。迄今为止，信息反馈与监控主要通过两个途径来实现。
1、力学计算法
支护系统是确保隧道施工安全与进度的关键。可以通过力学计算来调整和确定支护系统。力学计算所需的输入数据则采用反分析技术根据现场量测数据推算得知，如塑性区半径、初始地应力、岩体变形模量、岩体流变参数、二次支护荷载分布等。这些数据是对支护系统进行计算所需要的。
关于应力计算，已有专门计算机分析软件供使用。
2、经验法
此法也是建立在现场量测的基础之上的，其核心是根据经验建立一些判断标准，而后根据前述的回归函数可以预测最终的位移值()：以及、来直接判断围岩的稳定性和支护系统的工作状态。在施工监测过程中，数据“异常”现象的出现可以作为调整支护参数和采取相应的施工技术措施的依据。何为“异常”，这就需针对不同的工程条件（围岩地层，埋深，隧道断面，支护，施工方法等）建立一些根据量测数据对围岩稳定性和支护系统的工作条件进行判断的准则。
（1）根据极限位移值判断
隧道周边任意点的实测相对位移值或用回归分析推算的最终位移值均应小于表3-1所列数值。该表所列数值是在统计和分析了国内许多隧道的量测数据后得到的，可作为应用中的依据，同时在使用过程中应根据对现场实测数据的分析及相应的数值计算等进行修正。
当位移速度无明显下降，而此时实测相对位移值已接近表中规定的数值，或者支护混凝土表面已出现明显裂缝时，必须立即采取补强措施，并改变施工方法或设计参数。
（2）根据位移速率判断
工程实践表明：各项位移达到基本稳定的时间一般是在一个月以内，且回归值与实测值很接近。从其位移速度与时间关系曲线显示出，位移的发展具有明显的阶段性。因此，可在实测资料的基础上，可依据位移速度划分为三个阶