隧道监控量测讲义.doc

隧道监控量测编 制 人：审 核 人：技术负责人：单位负责人：目录1、监控量测的目的 32、监控量测的项目 33、量测断面的间距和频率 44、测点设置要求及测设工具 55、量测方法及数据处理 55.1、水平收敛量测 55.2、拱顶下沉量测 75.3、量测数据的处理与应用 86、量测数据整理、分析与反馈的要求 97、监控量测规范要求 108．监控量测仪器及量测作业要求 118.1．量测仪器 118.2．量测作业要点 139、量测的管理及人员配备 139.1、量测的管理 139.2、量测人员配备 1310、监控量测与信息反馈程序图 14隧道监控量测实施细则1、监控量测的目的监控量测是隧道在施工过程中，对围岩支护体系的稳定状态进行监测，为初期支护和二次衬砌设计参数的调整提出依据，是确保施工及结构运营安全、指导施工过程、便利施工管理的重要手段，采用新奥法原理设计、施工的隧道，监控量测是施工中不可缺少的施工程序2、监控量测的项目2.1、必测项目是施工中必须作为一道工序进行的监控量测项目它包括：(1)洞内外观察(2)水平相对净空变化值的量测(3)拱顶下沉的量测4)地表沉降2.2、选测项目是根据围岩性质、隧道埋置深度、开挖方式等条件自行确定的监控量测项目，作为必测项目的验证和补充。

它包括：(1)围岩压力量测(2)钢架内力量测(3)喷混凝土内力量测(4)二次衬砌内力量测(5)初期支护与二次衬砌间接触压力量测，(6)锚杆轴力量侧(7)隧底隆起(8)围岩内部位移(9)爆破振动(10)孔隙水压力(11)水量(12)纵向位移3、量测断面的间距和频率 3.1、地质及支护状况的观察，对判断围岩的稳定性、进行开挖前方的地质预报等十分重要，所以地质观察和记录对开挖后的每一个工作面都应进行，必要时还要进行地质描述对初期支护应进行喷射混凝土、锚杆、钢架等的状况描述 3.2、净空变形量测断面的间距应根据围岩级别、隧道断面尺寸、埋置深度等确定，其间距按表1采用拱顶下沉量测与净空水平收敛量测应在同一断面内进行，并用相同的量测频率，应从表2根据变形速度和距开挖工作面距离较高的一个量测频率拱顶下沉及周边收敛量测间距表　　　拱顶下沉及周边收敛量测频率表　表１　　　　　　　　　　 表２围岩级别量测断面间距(m)Ⅴ~Ⅵ5~10Ⅳ10~30Ⅲ30~50位移速度(mm/d)量测断面间距开挖面距离(m)量测频率≥5(0~1)B2次/d1~5(1~2)B1次/d0.5~1(2~5)B1次/2~3d＜0.5＞5B1次/7d　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 注：Ｂ-隧道最大开挖宽度　3.3、地表下沉量测应根据隧道埋置深度、地质条件、地表有无建筑物、所采用的开挖方式等因素确定是否进行。

地表下沉量测的测点应与净空水平收敛及拱顶下沉量测的测点布置在同一断面内，沿隧道中线，地表下沉量测断面的间距可按表3采用 地表下沉量测断面间距表表3 隧道深度H量测断面间距(m)2B＞H0＞2.5B20~50 B＜H0≤2B10~20H0≤B10注：H0—隧道埋深；B—隧道最大开挖宽度3.4、需要进行横断面方向地表下沉量测时，其测点间距应采取2~5米，在同一量测断面内应取7~11个测点地表下沉的量测频率应和拱顶下沉及净空水平收敛的量测频率相同地表下沉量测应在开挖工作面前方H0+B(隧道埋置深度+隧道最大开挖宽度)处开始，直至衬砌结构封闭，下沉基本停止时为止4、测点设置要求及测设工具周边位移量测以水平相对净空变化值的量测为主，水平净空变化量测线的布置应根据施工方法、地质条件、量测断面所在位置、隧道埋置深度等条件确定拱顶下沉量测断面的位置在每一断面宜布置1~3个点若地质条件复杂，下沉量大或偏压明显时，应同时量测拱腰下沉及基底隆起量测点的安装应能保证在开挖后12小时 (最迟不超过24小时)内和在下一循环开挖前测到初次读数坑道周边收敛计可选铰弹簧式或重锤式，拱顶下沉量测采用水平仪、水准仪和挂钩钢尺等，有条件时可采用激光隧道断面监测仪进行量测。

变形量测可采用单点或多点式锚头和传力杆，配以机械式百分表或点测位移计不同工法测点布设参见示意图5、量测方法及数据处理5.1、水平收敛量测、量测方法水平相对净空变化的量测首先要求将预埋件按要求的时间及方法埋设，然后进行仪器的安装(如下图所示)当仪器安装完成后，利用弹簧秤、钢丝绳、滑管给钢尺施加固定的水平张力(弹簧秤拉力90N)，并在百分表读得初始数值X0；因第一次量测的初始读数是关键性读数，应反复测读；当连续量测3次的误差R≤0.18mm(R值根据收敛计不同而异)时才能继续爆破掘进作业用同样方法可读得间隔时间t后的t时刻的Xi值，则t时刻的周边收敛值Ut即为百分表两次读数差：Ut=L0-Lt+Xtl-Xto 式中：L0——初读数时所用尺孔刻度值； Lt——t时刻时所用尺孔刻度值；Xtl——t时刻时经温度修正后的百分表读数值， Xtl= Xt+εtXto——初读数时经温度修正后的百分表读数值， Xt0= X0+εt0Xt——t时刻量测时百分表读数值；X0——初始时刻百分表读数值；ε——温度修正值， εt=α(T0-T)Lα——钢尺线膨胀系数；T0——鉴定钢尺的标准温度，T0=20℃；T——每次测量时的平均气温；L——钢尺长度。

数据处理每次测量时要做好详细的量测记录，记录内容包括日期、时间、里程编号、环境温度、量测数据等，并及时根据现场测量数据绘制时态曲线和空间关系曲线当位移时间曲线趋于平缓时，及时进行量测数据的回归分析，以推求最终位移和掌握位移变化的规律目前，常采用的回归函数有：对数函数 U=A+Bln(t+1) U=Aln()指数函数 U=Ae-B/t U=A(e-Bt0-e-BT)双曲函数 U=A 式中：U—变形值(mm)； A、B—回归系数； t—量测时间(d)； t0—测点初读数时距开挖时的时间(d)； T—量测时距开挖时的时间(d)5.2、拱顶下沉量测、拱顶下沉量测方法拱顶下沉量测采用水准测量法进行，后视点可设在稳定衬砌上，用水平仪进行观测(如下图所示)将拱顶初始相对高差与t时刻相对高差相减变得拱顶下沉量，即：Ut=(Q0+P0)-(Q+P)=(Q0-Q)+(P0-P)若Ut为正值，则表示拱顶下沉；若Ut为负值，则表示拱顶向上位移。

拱顶下沉量测数据的处理拱顶下沉量测数据的处理方法同水平相对净空变化量测5.3、量测数据的处理与应用．根据现场量测数据绘制水平相对净空变化、拱顶下沉时态曲线，净空水平收敛、拱顶下沉与距开挖工作面的关系图等．根据量测结果及《客运专线铁路隧道施工技术指南》的规定可根据表4中变形管理等级指导施工表4变形管理等级管理等级管理位移施工状态ⅢU〈U[1B/2B]/3正常施工ⅡU[1B/2B]/3《U《2U[1B/2B]/3加强监测ⅠU〉2U[1B/2B]/3采取相应工程措施并加强监测位移控制基准(U1B/U2B取值) 表5类别距开挖面1B(U1B)距开挖面2B(U2B)距开挖面较远允许值65%U090%U0100%U0注：U0—极限相对位移值(结构允许相对位移，见下表)，U—实测位移值 B—隧道最大开挖宽度 结构允许相对位移表(%) 埋深围岩级别<50m50～300m300m～500m拱脚水平相对静空变化值Ⅴ0.29～0.720.58～2.882.59～4.32Ⅳ0.14～0.430.29～1.151.00～1.73拱脚水平相对静空变化值Ⅴ0.12～0.230.20～1.581.15～2.02Ⅳ0.09～0.140.06～0.120.43～1.15注：硬岩取下限，软岩取上限。

拱脚水平相对净空变化指两侧点间净空水平变化值与其距离之比；拱顶相对下沉指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比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值乘以1.2～1.3后采用根据位移变化速度判别：1)、净空变化速度持续大于5.0mm/d时，围岩处于急刷变形状态，应加强初期支护系统2)、净空变化速度小于0.2mm/d，围岩达到基本稳定3)、在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用其它指标判别根据位移时态曲线的形态来判别：1)、当围岩位移速率不断下降时(du2/d2t<0)，围岩趋于稳定状态；2)、当围岩位移速率保持不变时(du2/d2t=0)，围岩不稳定，应加强支护；3)、当围岩位移速率不断上升时(du2/d2t＞0)，围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护6、量测数据整理、分析与反馈的要求6.1、每次量测后应及时对原始数据进行整理，并绘制量测数据时态曲线和距开挖面关系图，以寻求数据之间的规律，通过数据反馈信息了解隧道变形规律；6.2、对初期的时态曲线进行回归分析，对数据最终位移、变形速率的变化、时空变化等进行预测预报； 6.3、数据异常时，应根据具体情况及时采取加厚喷层、加密或加长锚杆、增加钢架等加固措施。

测点布设示意图7、监控量测规范要求 7.1、监控量测工作必须紧接开挖、支护作业，按设计要求进行布点和监测，并根据现场情况及时进行调整或增加量测的项目和内容量测数据应及时分析处理，并将结果反馈到施工过程中7.2、隧道施工过程中应进行洞内、外观察，洞内观察可分为开挖工作面观察和已施工地段观察两部分 7.3、开挖工作面观察应在每次开挖后进行观察中发现围岩条件恶化时，应立即采取相应处理措施；观察后应及时绘制开挖工作面的地质描述图、填写开挖工作面地质状态记录表和施工阶段围岩级别判定卡7.4、对已施工地段的观察每天应至少观察一次，主要观察喷射混凝土、锚杆和钢架等的工作状态7.5．洞外观察重点应在洞口段和洞身埋置深度较浅地段，其观察内容应包括地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗透情况等 7.6．净空变化、拱顶下沉量测宜在3~6h内完成，其它量测应在每次开挖后12h内取得起始读数，最迟不大于24h，且在下一循环开挖前必须完成7.7、测点应牢固可靠、易于识别，并注意保护、严防爆破损坏7.8、 拱顶下沉和地表下沉量测基点应在洞内、外水准基点建立联系。

7.9、净空变化、拱顶下沉和地表下沉(浅埋地段)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应根据围岩级别、隧道埋。