公路隧道监控量测方案

1、监控量测的目的

隧道监控量测是隧道施工管理的重要组成部分，应将现场监控量测项目列入施工管理文件。作为不可缺少的施工工序，它不仅监测各施工阶段围岩动态，确保施工安全，而且通过现场监测获得围岩动态和支护工作状态的信息（数据），为修正初期支护参数，确定二次衬砌和仰拱施作时间提供信息依据，还能为隧道工程设计与施工积累资料，为今后的设计和施工提供类比依据。 2、监控量测流程

监控量测作业应根据下图所示的监控量测流程进行。

图5-1 监控量测流程

3、现场监控量测项目及量测方法

现场监控量测，是新奥法复合式初砌设计、施工的核心之一，应通过施工监测掌握围岩和支护在施工过程中的力学动态及稳定程度，保障施工安全，为评价和修改初期支护参数、力学分析及二次衬砌施作时间提供信息依据。

表5.1 隧道现场监控量测项目及量测要求表

编号 测试时间 项目名称 方法及工具 布置 1～15天 地质及支护状况观察 岩性、结构面产状及支护裂缝观察和描述，地质罗盘、照相机或摄影机 地震法、地质超前预报仪TSP202\\203、地质雷达、超前探孔等 隧道全长度，开挖后及初期支护后进行 16天～1个月 1～3个月 3个月以上 每次爆破后及初期支护后 地质超前预报 地质雷达间隔10～20m、地质超前预报仪间隔50～100m一个断面，二者相结合，相互印证 开挖面距量测断面前后＜2B，1～2次/地表下沉 必测项目 小净距中岩墙土压力 围岩内位移 高精度全站仪、水平仪、水准尺 埋深小于两倍开挖宽度的洞口及浅埋段 天；开挖面距量测断面前后＜5B，1次/2～3天；开挖面距量测断面前后＞5B，1次/3～7天（B为隧道开挖宽度） 钢弦式压力盒 每10～30m一个断面，每个断面3个压力盒 每10～30m一个断面，每个断面2个测点 每10～30m一个断面，每个断面1个压力盒 1～2次必测项目监测断面基本按照以下原则进行：Ⅴ级围岩10～20m、Ⅳ级围岩20～30m设置一处监测断面，在围岩破碎带适当加密。 必测与选测项目联1～2次/天 1次/2天 1～2次/周 1～3次/月 /天 1～2次/天 1次/2天 1次/2天 1～2次/周 1～2次/周 1～3次/月 1～3次/月 1～2次/天 1次/2天 1次/周 多点位移计及千分表 段 围岩压力 周边位移 钢弦式压力盒 各种类型收敛计 高精度全站仪、水平仪、水准尺、钢尺或测杆 支柱压力计、钢筋计、钢表面应变计或其他测力计 洞内钻孔中安设单点、多点杆式或钢丝式位移计 拱顶下沉 钢架内力及外力 围岩体内位移（洞内设点） 选测项目 围岩压力 两层支护间压力 锚杆轴力 围岩体内位移（地表设点） 合监测断面原则上Ⅳ、Ⅴ级围岩每段选择1～2处典型断面进行。左幅推荐1～2次/天 1次/2天 1～2次/周 1～3次/月 地面钻孔中安设各类位移计 联合监测断面为：ZK46+300、ZK46+420、ZK46+960、ZK47+040、1～2次/天 1～2次/天 1～2次/天 同地表下沉要求 各类型岩土压力盒 ZK47+180；右幅推荐联合监测断面为：K46+320、1次/2天 1次/2天 1次/2天 1～2次/周 1～2次/周 1～2次/周 1～3次/月 1～3次/月 1～3次/月 压力盒 K46+420、K46+800、K46+940、K47+060、钢筋计、锚杆测力计 K47+190。 支护、衬砌内应力 围岩弹性波速度 爆破震动监测 渗水压力、水流量 各类混凝土内应变计及表面应力解除法 各种声波仪及配套探头 隧道内设4个断面 1～2次/天 1次/2天 1～2次/周 1～3次/月 —————————— 测波及配套传感器 临近建（构）筑物 随爆破进行 渗压计、流量计 —————————— —————————— 开挖面距量测断面前后＜2B，1～2次/地表下沉 高精度全站仪、水平仪、水准尺 埋深大于两倍开挖宽度的地段 天；开挖面距量测断面前后＜5B，1次/2～3天；开挖面距量测断面前后＞5B，1次/3～7天（B为隧道开挖宽度） 注：

①必测断面可根据现场地质情况作适当的调整，必测和选择项目联合监测断面根据工程投资及工程情况由业主确定是否设置。

②隧道小净距段施工应重点控制爆破震动对中岩墙的危害。相邻爆破分段起爆间隔时间宜不小于100ms。

4、量测项目的测线和测点的布置

4.1 量测断面布置示意图

图5-2 量测断面布置示意图

4.2 洞内测点布置应注意：

①量测点的安设应能保证初读数在开挖后12小时内和下一循环开挖前完成，并测取初读数。

②量测点应安设在距开挖工作面1m范围内，且不大于下一循环进尺，并应精心保护，不受下一循环爆破的破坏。

③各项位移量测的测点，一般可布置在同一断面内，测点统一在一起，测设结果能相互印证，协同分析与应用。

④围岩压力量测，除应与锚杆轴力量测孔相对应布置外，还要在有代表性的部位设测

点，以便了解支护体系在整个断面上的受力状态与支护作用。

⑤锚杆轴力量测在局部加强锚杆地段，要在加强区域内有代表性位置设量测锚杆。 5、量测频率

5.1 净空位移和拱顶下沉的量测频率

表5.2 净空位移和拱顶下沉量测频率（按位移速度）

序号 1 2 3 4 5 位移速度 5mm/日以上 1～5mm/日 0.5～1mm/日 0.2～0.5mm/日 0.2mm/日以下 量测频率 2～3次/日 1次/日 1次/2～3日 1次/3日 1次/3～7日 表5.3 净空位移和拱顶下沉量测频率（按距开挖面距离）

序号 1 2 3 4 距工作面距离 0～1B 1B～2B 2B～5B 5B以上 量测频率 2次/日 1次/日 1次/2～3日 1次/3～7日 5.2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。地表下沉量测的测点应与水平净空相对变化和拱顶下沉量测的测点布置在同一断面内，沿隧道中线，地表下沉量测的间距可按下表采用。横断面方向地表下沉量测的测点间隔应取2～5m，在一个量测断面内应设7～11个测点。

表5.4 地表下沉量测断面间距

序号 1 2 3 埋置深度H H＞2B B＜H＜2B H＜B 量测断面距开挖工作面距离（m） 20～50 10～50 10 注：无地表建筑物时取表内上限值；B表示隧道开挖宽度。

6、监控量测作业

(1)洞内观测可分为开挖工作面观察和已施工区段观察两部分。开挖工作面观察应在每次开挖后进行一次。当地质情况基本无变化时，可每天进行一次。观察后应描绘开挖工作面略图（地质素描），填写工作面状态记录表及围岩级别判定卡。在观察中如发现地质条件恶化，应及时通知施工负责人采取应急措施。对已施工区段的观察也应每天至少进行一次，观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状况。洞外的观察包括对洞内地表情况、地表沉陷、边仰坡的稳定、地表水渗透的观察。 (2)地质超前预报工作应能准确判定开挖前方工程地质、水文地质情况围岩级别、提出施工注意事项和施工方法建议等。量测方法可采用超前探孔、地质雷达、地质超前预报仪等。 (3)洞内必测项目，应在每次开挖后尽早进行，初读数应在开挖后12小时内读取。 (4)测点应牢固可靠，易于识别并妥善保护。拱顶量测后测点必须埋设在稳定岩面上，并和洞内水准点建立联系。 (5)量测应选择精度适当、性能可靠、使用及携带方便的仪器。变形量测可选用电阻式或电感式仪器，仪器使用前必须经过严格标定。 (6)水平相对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。在地质条件良好时，采用全断面开挖时，可设一条水平测线。当采用台阶开挖方式时，可在拱腰和边墙部位各设一条水平测线。 (7)拱顶下沉量测应与水平相对净空量测在同一量测断面内进行，可采用水准仪等测定下沉量。当地质条件发杂，下沉量大或偏压明显时，除量测拱顶下沉外，还应量测拱腰下沉及基底隆起量。 (8)拱顶下沉量测与水平净空相对变化量测宜用相同的量测频率，根据变形速度和距开挖面距离选择较高的一个量测频率。 (9)各量测作业均应持续到变形基本稳定后1～3周。锚杆轴力、围岩压力、衬砌应力等的量测，开始时应和同一断面的变形量测频率相同，当量测值变化不大时，可降低频率，从每周一次到每月一次，直到无变化为止。 (10)隧道小净距段爆破震动速度控制值见下表。 表5.5 小净距隧道爆破震动速度控制标准值 小净距隧道爆破震动速度控制标准值（mm/s） 围岩级别 严重影响 Ⅲ 80～100 一般影响 100～120 轻微影响 150～200 Ⅳ Ⅴ 50～80 H＜B 80～100 50～80 100～150 80～100 7、监控量测资料的整理与反馈

(1)应及时根据量测数据绘制水平相对净空变化、拱顶下沉时态曲线及水平相对净空变化、拱顶下沉与距开挖面的关系图等。

(2)对初期的时态曲线应进行回归分析，选择与实测数据拟合好的函数进行回归，预测可能出现的最大拱顶下沉及水平相对净空变化值。

(3)围岩稳定的综合判别，应根据量测结果，按下列指标进行：

①实测位移值不应大于隧道的最大允许位移值，并按下表位移管理等级施工。一般情况下，宜将隧道设计的预留变形量作为最大允许位移值，而设计变形量应根据监测结果不断修正。

表5.6 位移管理等级

管理等级 Ⅲ Ⅱ Ⅰ 管理位移 U＜（U0/3） （U0/3）≤U≤（2U0/3） U＞（2U0/3） 施工状态 可正常施工 应考虑加强支护 应采取特殊措施 注：U表示实测位移值，U0表示最大允许位移值。

②根据位移速率判断：速率大于1mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护；速率变化在0.2～1mm/d时，应加强观测，做好加固准备；速率小于0.2mm/d时，围岩达到基本稳定。在高地应力、岩溶地层和挤压地层等不良地质中，应根据具体情况制定判断标准。

(4)设计单位可根据施工单位所提供监控量测数据分析求算初始应力、岩体弹模、塑性区范围、作用在二次衬砌上的荷载及岩体流变参数等，为动态设计提供信息和资料。 8、监控量测中应注意的事项

(1)施工过程中对地质变化进行监测，看实际地质情况与设计提供地质是否相符。 (2)施工中对初期支护表面进行监测，如喷射混凝土是否有裂缝，钢拱架是否有变形等。 (3)施工中应及时监测围岩变形，如拱顶、地表下沉等。 (4)为确保量测数据的真实可靠及连续性，必须做到： ①监控量测必须由专人专职负责，量测人员相对稳定；

②各类量测仪器和工具的性能应准确可靠，长期稳定，保证精度和易掌握，仪器采用

专人使用、专人保养、专人检验；

③量测设备、传感器等各种元器件在使用前均经检查、校准合格后方可投入使用； ④各量测项目在监测过程中必须严格遵守相应的监测项目实施细则；

⑤量测数据需经现场检查，室内复核，两次检查后方可上报。突变数据必须重新量测，查清原因后，及时上报；

⑥量测数据得存储、计算、管理均采用计算机系统进行； ⑦各量测项目的设备管理、使用及量测资料的整理均由专人负责； ⑧所有数据必须由第三方进行抽检合格后才能认为有效。 (5)量测资料及整理后的文件应全部纳入竣工资料备查。

(6)量测数据及分析结果应作为变更、修改设计的必备资料报建设主管单位，经批准后方能实施，否则变更、修改设计视为无效。