隧道监控量测专项方案.doc

四川省雅安至康定高速公路工程项目
C17协议段

隧道监控量测实施方案

中铁隧道股份
雅康高速公路C17协议段项目经理部
二0一四年九月十五日

目 录
一、编制依据 2
三、工程概况 2
四、监控量测管理 3
五、 监控量测技术要求 3
1．量测数据必需正确可靠。 3
2．数据处理和估计预报要快速正确。 4
3．监控必需立即有效、落到实处。 4
六、量测项目及内容 4
七、工作内容、方法和仪器 4
⒈洞内外观察 4
2. 拱顶下沉量测 5
3.地表沉降 6
4、周围位移 8
八、洞内监控量测断面间距 9
九、量测频率和结束标准 10
十、监测数据统计分析和信息反馈 11
十一、早期支护监测结果异常处理 12

一、编制依据
1、《工程测量规范》（GB 50026-）
2、《公路工程技术标准》JTG B01-
2、《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-）
4、隧道监控施工技术规范
3、招投标文件、设计图纸等相关资料。
二、编制目标
现场监控量测是斜井施工管理关键组成部分，它不仅能指导施工，预报险情，确保安全，而且经过现场监测取得围岩动态信息（数据），为修正和确定早期支护参数及混凝土衬砌支护时间提供信息依据，为完善斜井工程设计和指导施工提供可靠足够数据。
三、工程概况
雅安至康定高速公路项目路基土建工程施工C17标段在四川省西部二郎山西麓、甘孜藏族自治州东南部，界于邛崃山脉和大雪山脉之间，大渡河由北向南纵贯全境。川藏公路穿越东北部，是进藏出川咽喉要道，素有甘孜州东大门之称。
本协议段横跨泸定县烹坝乡喇嘛寺村和黄草坪村、康定县姑咱镇大杠村和上瓦斯村，包含2县2乡镇4村，起讫桩号为K108+450～K118+370，线路全长9.92km。本标段工程关键包含路基工程：1段长283.5米；桥梁工程：3座总长522.5米；隧道工程：3座隧道，其中大坪隧道长3021米，最大埋深863m；大杠山隧道长4799米，最大埋深669米，龙进隧道长1287.5米，最大埋深328m；涵洞工程：钢筋混凝土盖板涵，33m+12.52m两处。
四、监控量测管理
1、成立隧道现场监控量测小组，受项目总工领导并配齐必需检测仪器、设备、用具，明确工作职责和标准，负担量测任务。
2、量测组负责测点埋设、日常量测、数据处理和仪器设备保养维修工作，并立即将量测信息反馈于施工和设计。
3、现场监控量测按制订量测工作计划认真组织实施，并和其它施工步骤紧密配合，不间断贯穿于整个施工过程中。
4、各预埋测点埋设要牢靠可靠，易于识别并妥善保护，不能任意撤换和避免破坏。
5、按现场监控量测计划，在做好现场量测工作同时，立即分析整理内业资料并分类归档，按规范要求做好量测完工文件。
6、监控量测组织机构框图
组长：房建华
副组长：王辉
副组长：王凯
组员：段磊龙
组员：蔡报发
组员：吴峰
组员：李国杰

图一 监控量测组织机构图
五、 监控量测技术要求
1．量测数据必需正确可靠。
隧道开挖后其变形和应力改变较快，必需依据施工情况快速正确进行量测，才能掌握围岩改变第一手资料，从而为深入判定和监控提供正确资料，高精度仪器设备和高素质专业技术人员是必需确保。
2．数据处理和估计预报要快速正确。
隧道监测目标是为了确保隧道施工安全，在隧道施工中依据已经有量测信息，采取回归分析、灰色估计等方法，对围岩深入变形和应力发展情况做出估计预报，能够立即发觉隧道施工中隐藏不安全原因，从而能在有效时间内采取加固方法以避免安全事故发生。
3．监控必需立即有效、落到实处。
现在中国对量测方面研究较多，然而，真正依据量测信息对斜井施工安全进行监控，并进行有效反馈和动态设计、施工极少。花费大量人力物力取得监测数据和信息仅仅限于低水平应用，起不到优化设计参数和施工方法目标。究其原因，大多现场监测人员无法对大量数据进行全方面综合分析和应用。
六、量测项目及内容
隧道监控量测必测项目关键内容包含①洞、内外观察②、拱顶下沉③、地表沉降、周围位移⑤、收敛 。
选测项目包含①钢架内力及外力②、围岩体内位移③、围岩压力及两层支护间压力、支护、衬砌内应力⑤锚杆轴力。
七、工作内容、方法和仪器
⒈洞内外观察
洞内外观察分开挖工作面观察、已施工区段观察和地表观察，开挖工作面观察应每次开挖后进行一次，内容包含节理裂隙发育情况、工作面稳定状态、围岩变形等，当地质情况基础无改变时，可天天进行一次，观察后应绘制开挖工作面略图并作好地质素描和围岩等级判定卡。
②对已施工区段观察最少每七天一次，观察内容应包含喷射混凝土、锚杆、钢架情况，和施工质量是否符合要求要求。
③洞外观察包含洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡稳定、地表水渗透观察。
④在观察过程中如发觉地质条件恶化，早期支护发生异常现象，应立即通知总工程师及副经理采取应急方法，并派专员进行不间断观察。
⑤范围：工作面及早期支护地段进行观察。
⑥监测仪器为：全站仪、水准仪、收敛计、数码相机等。
2. 拱顶下沉量测
①观察部署见下图：
全断面和台阶法开挖隧道内拱顶沉降和净空收敛测点部署以下图二、三所表示：

图二 全断面开挖隧道位移监测点部署图 图三 台阶法开挖隧道位移监测点部署图
表1 净空收敛量测测线部署
开挖方法
测线部署
全断面法
一条水平测线
台阶法
每台阶一条水平测线
②拱顶下沉观察基准点应设在距离观察点3倍洞径以外稳定点处。
拱顶下沉量测断面每个断面部署1-3个测点，测点设在拱顶中心或其周围，其精度为1mm，量测时间应延续到拱顶下沉稳定后。
④测点应牢靠可靠，易于识别并妥为保护。拱顶量测后视测点必需埋设在稳定岩面上，并和洞内水准点建立联络。
⑤拱顶下沉量测线部署应依据施工方法、地质条件、量测断面所在位置、隧道埋置深度等条件确定。在地质条件良好，采取全断面开挖时，可设一条水平测线。
⑥监测仪器：精密水准仪、挂尺、。
3.地表沉降
目标及量测方法：
量测目标
（1） 地表下沉范围和下沉量大小。
（2） 地表下沉量随工作面推进改变规律。
（3） 地表下沉稳定时间。
量测方法
用精密水准仪量测，地形高差改变很大时（5米范围内地形高差超出2m），其量测精度为±1mm，此时也可采取高精度全站仪近距量测。在地形平坦地域，其量测精度为±0.5mm。
①地表下沉量测应依据隧道埋置深度、地质条件、地表有没有建筑物、所采取开挖方法等原因确定。地表下沉量测点应和水平净空相对改变和拱顶沉降量测测点部署在同一断面内，沿隧道中线，地表下沉量测断面间距可按表2采取。
表2地表下沉量测断面
隧道埋深H(m)
量测断面间距（m）
H＞2B
15～30
B＜H＜2B
7～15
H＜B
7
注：B表示隧道开挖进度。
②横断面方向地表方向下沉量测测点间隔应取4m/个，在一个量测断面内应设5～8个测点。洞顶地表下沉量测断面见图四，观察点埋设详见隧道变形观察点设置参考图五。

图四 洞顶下沉量测点部署图

图五 洞顶下沉量测点埋设图
③地表下沉量测应在开挖工作面前方H+h（隧道埋置深度+隧道高度）处开始，直到衬砌结构封闭、下沉基础停止为准。
④地表下沉量测频率应和拱顶下沉及水平相对净空收敛改变量测频率相同。
⑤监测仪器为：精密水准仪，全站仪等。
4、周围位移
周围位移量测是隧道施工监控量测关键项目，收敛值是最基础量测数据，必需量测正确，计算无误。周围位移点应在开挖后进行支护时埋设，埋设时应一边用螺纹钢焊接在拱架内侧，另一端用直径为2-3cm钢圈焊接在螺纹钢上，埋设时应埋在不易破坏地方，尽可能让左右量测点高程及里程相同地方，且每组收敛点间距应依据围岩等级确定，每断面2-3对测点，一但收敛点被外界原因破环，应立即补设收敛点，其目标是了解岩体改变规律，确定二次衬砌施作时间，制订施工安全方法，是量测关键。通常情况下，周围收敛位移测点距开挖工作面应小于2m，测点埋设后，第一次测量时间应在上次爆破后二十四小时之内，并在下一次爆破前进行；第一次测量初读数是关键性数据，应反复测读，当连续量测3次误差小于0.18mm时，才能最终确定为初读数，量测间隔时间通常为：
表3 量测间隔时间表
量测间隔时间
1天-15天
16天-1月
1月-3月
3月以后
1-2次/天
1次/天
1-2次/周
1-3次/月
隧道周围位移量测测线部署示意图（图六）以下：

图六 隧道净空量测测线部署示意图
收敛点监测仪器为：JSS30A30型收敛仪，量测范围0.5mm~30m,分辨率0.01mm，测量精度0.06mm，数显示值稳定度为26h内小于0.01mm。
假如一旦用收敛仪测改变值大于1mm，应立即重测，假如观察值没问题，应立即停止施工，向对应部门领导反应，待领导指示。
八、洞内监控量测断面间距
1、量测断面间距
隧道内拱顶沉降和净空收敛量测断面间距见下表4：
表4 监控量测断面间距
围岩等级
断面间距(m)
Ⅴ
5
Ⅳ
10
Ⅲ
30
浅埋段地表下沉量测断面纵向间距按下表5确定：
表5 地表沉降测点纵向间距
隧道埋深和开挖宽度
纵向测点间距(m)
2B<H0<2.5B
20－50
B< H0≤2B
10－20
H0≤B
5－10
注：H0为隧道埋深；B为隧道开挖宽度。
九、量测频率和结束标准
1. 拱顶下沉量测和净空改变量测宜用相同量测频率，应从表8中依据变形速度和距开挖工作面距离选择较高一个量测频率。
表8 量测频率
变形速度（mm/d）
量测断面距开挖工作面距离（m）
量测频率
≥5
(0～1) B
(1～2) 次/d
1～5
(1～2) B
1次/d
0.5～1
(1～2) B
1 次/(2～3d)
0.2～0.5
(2～5) B
1次/2d
＜0.2
＞5B
1次/周
注：B表示隧道开挖进度。
2、监控结束标准
依据收敛速度判别。通常地段：收敛速度＞5ｍｍ/ｄ时，围岩处于急剧改变状态，加强早期支护系统；依据位移改变速率判定围岩稳定情况，变形基础稳定应符合下列条件：隧道周围变形速率有显著减缓趋势；拱脚水平相对净空改变速度小于2.0mm/d，拱顶相对下沉速度小于0.15mm/d。特殊地质地段。各项量测作业均应连续到变形基础稳定后1～3周结束。断层破碎带地段位移长时间不能稳定时延长量测时间并采取加强方法。
十、监测数据统计分析和信息反馈
工程监控量测作为施工组织关键内容之一，置于动态管理体系之中，具体包含监测、数据整理分析和信息反馈等多个关键方面。
1.量测数据整理、分析
①数据整理：把原始数据经过一定方法，如大小次序，用频率分布形式把一组数据分布情况显示出来，进行数据数字特征计算和离散数据取舍。
必需时，还应依据散点图数据分布情况，选择适宜函数，对监测结果进行回归分析，以估计该点可能出现最大位移值或应力值，估计结构和建筑物安全情况，防患于未然。常见回归函数有对数函数、指数函数、双曲函数。还可经过插值法，在实测数据基础上，采取函数近似方法，求符合量测规律而又未实测数据。
2.建立监测变形管理等级标准，管理等级分3级。经过对监测结果比较和分析来判定支护结构稳定性和安全性，并指导施工。
3.建立快速信息反馈渠道
①为确保监测结果质量，加紧信息反馈速度，建立快速信息反馈平台。监控量测设置洞内和地表两个监测小组，每个小组监测数据均由计算机管理，并和项目总工计算机经过局域网进行内部快速传输，从而做到每日监测结果立即上报。如有变形超出管理标准，则由总工依据相关要求制订对策，经过调度命令直接传达成工区实施，并同时经过电话及其它方法通知监理及设计单位。周报、月报则经过书面形式上报项目总工，有项目部按期向监理、设计和建设单位提交监测汇报，并附上相对应测点位移或应力时态曲线图，和对施工情况进行评价并提出施工提议。
信息反馈设计关键内容：施工方法变更提议；施工工序更改；预留变形量修改或确定；设计参数修改或确定；辅助施工方法选择和变更；周围环境影响评定及辅助施工方法提议。见表9结构许可相对位移表。
表9 变形管理等级
管理等级
管理位移（mm）
施工状态
Ⅲ
U＜U0/3
可正常施工
Ⅱ
U0/3≤U≤2U0/3
应加强支护
Ⅰ
U＞(2U0/3)
应采取特殊方法
注：U——实测位移值；U0——最大许可位移值。
十一、早期支护监测结果异常处理
斜井监控量测结果出现异常时，应依据具体情况采取对应方法，通常可按以下方法处理：
1.假如是因为基底下沉引发，立即将仰拱封闭，如仍然下沉，在墙角处加设锚杆，复喷混凝土并在基底钻孔注浆加固、换填或桩基。
2.假如是因为围岩压力引发，可数次复喷并用锚杆加固围岩，补强早期支护。在下一循环施工时，修改支护参数，增强早期支护，同时增大观察频率；必需时经过监理同意施作二次衬砌，假如需加强衬砌则由设计单位同意。是 是 是

结构安全和经济性判定
经济类比
理论分析
标准评判

监控量测
施工设计
施工方案及参数 支护型式及参数 衬砌类型及参数

开始
现场施工
量测数据分析处理
回归分析 动态分析 综合分析
结构安全
结构经济
结束
是 是 是

“围岩结构”体系
现实状况分析设计修正意见
否
否
正常施工循环

图七 监控量测和信息反馈程序
3.如出现变形速率忽然增大出现不稳定征兆时，应进行适时监测观察，委派专职观察员对早期支护进行监视；如伴有响声及新生裂缝，应立即暂停正常施工，加强支护和采取可能抢救性方法。
4.遇下列情况之一，应立即采取补强方法，改变施工方法或设计参数，增强早期支护：隧道开挖后，工程地质和水文地质，围岩等级比估计显著要差；喷射混凝土层裂缝多、裂缝大或不停发展；位移速率长久无显著下降，实测位移值已靠近要求许可值，位移量可能超出预留变形量。
5.碰到下列情况之一，应改变支护和二次衬砌参数：确定围岩等级、工程地质及水文地质条件比估计有显著好转；变形很快已收敛，达成施作二次衬砌指标。