花培岭隧道监控量测实施细则

一、工程简介

花油山隧道是南宁枢纽工程项目的重点工程，双线隧道，中心里程为：DK28+330,长度5400M。系浅埋暗挖双线隧道。其中V级围岩4805米， IV级围岩460米，明洞135米（进口段）。本隧道因其地质条件极差、浅埋，且工期紧，被列为南宁枢纽的控制铺轨工期工程。

隧道进口里程DK25+630，出口里程DK32+030，中心里程DK28+330，全长5400米。进口段DK25+728—DK25+751穿越银海大道，小里程方向与线路平面夹角约48o,路面与隧道拱顶高差约5m，南宁外环高速公路（已规划，未实施）于DK26+700附近从隧道上方通过，高速公路于铁路相交位置路面标高约153m，距隧道拱顶约38m。

为加快施工进度、解决施工通风等问题，于DK26+600处线路前进方向右侧设置一号斜井，斜井中线与线路大里程方向平面夹角为50o ，水平长250m；于DK27+600处 线路前进方向右侧设置二号斜井，斜井中线与线路小里程方向平面夹角为60o ，水平长340m；于DK28+100处线路前进方向右侧设置三号斜井，斜井中线与线路大里程方向平面夹角为105o ，水平长290m；于DK28+750处线路前进方向右侧设置四号斜井，斜井中线与线路大里程方向平面夹角为92o ，水平长320m；于DK29+800处线路前进方向右侧设置五号斜井，斜井中线与线路大里程方向平面夹角为63o ，水平长300m。斜井均采用无轨单车道运输，内净空尺寸为4.7m（宽）X5.75m（高）。 地形地貌

隧址处属剥蚀构造低山丘陵地貌,上覆第四系全新统坡残积层（Q4dl+el）粉质黏土；下伏地层为下第三系（E）含砾砂岩、泥质砂岩、泥岩夹砂砾岩；石炭系上统（C/3）灰岩、角砾状灰岩。下第三系（E）地层弱至中等泥质胶结，成岩程度低，其中泥岩具膨胀性；石炭系上统灰岩岩质坚硬，岩体完整，岩溶发育。代表性产状为N20°W/10°SW。两类地层接触关系为角度不整合，物理力学性质差异大，不整合接触面起伏较大。该段埋深较小，位于冲沟地带，水动力分带为垂直水平交替带，地表水与地下水易贯通，可溶岩和非可溶岩接触带，易发生涌水、突泥。水质类型为HCO3- - Ca2+.Na+型水，水质对砼具酸性侵蚀性，侵蚀等级为H1。 地形地貌

南宁枢纽位于南宁盆地之内,以开阔的冲积平原为主,盆地边缘分布丘陵或缓丘谷地分布。花油山隧道绝大部分位于南宁市平乐村及玉洞村的山体内，少部分（出口）位于南宁市江南区张墨村。此处丘陵丛生，地势起伏较大， 工程与水文地质

地层岩性从古生界至新生界地层出露齐全，第三系地质年代，沉积地层，软质岩石居多。

本地区位于广西“山”字型构造地带外侧平缓褶曲构造所形成的盆地西南侧，沿线地形、地质条件复杂，不良地质发育，对线路有影响的不良地质主要有：坍塌及滑坡、弃土失稳及水土流失、软土（松软土）、膨胀土及灰岩残积层红黏土等。

工程沿线地下水类型主要为孔隙潜水、基岩裂隙水，其中又以基岩裂隙水最为发育。根据水质分析，地表、地下水水质多为HCO3-、SO4- Mg2+,对混凝土大多具有侵蚀性。第三系砂岩泥岩含煤地层地下水环境水侵蚀等级为H1、H2，局部甚至达到H3

二、编制依据

（1）新建云桂铁路引入南宁枢纽站前及部分站后工程、DK21+500～DK225+100轨道工程SN-2标段招投标合同文件工程招标文件及承包合同；

（2）新建客货共线铁路设计暂行规定》(铁建设[2003]76号)；

（3）《新建改建铁路开通速度120／h轨道工程暂行技术标准》（铁建设[2002]65号）；

（4）《新建客货共线铁路工程施工补充规定(暂行)》(铁建设[2004]8号) （5）设计文件，包括设计图纸、资料等

（6）《铁路隧道监控量测技术规程》TB10121-2007。

（7）《岩土工程安全监测手册》，刘俊峰等编，中国水利水电出版社 （8）《工程测量规范》GB50026-2007 （9）《改建铁路工程测量规范》TB10105-2009 （10）《云桂铁路（南宁枢纽）实施性施工组织设计》

三、现场监测任务和目的

1、通过对围岩变化情况及支护结构的观察和动态量测，对监测数据进行归纳整理，综合评价隧道在施工过程中的安全性，并提出注意事项和建议，以达到合理安排施工工序、进行日常施工管理、确保施工安全、修改设计参数和积累资料的目的。

2、通过对围岩和支护的变位量测，对测量数据进行分析处理与必要的计算和判断后，及时进行预测和反馈，掌握围岩和支护的动

态信息并及时反馈给监理单位、设计单位、建设单位，以便指导施工作业和业主、设计作出决策等。 3、经监测数据的分析处理与必要的计算和判断后，进行预测和反馈，以保证施工安全和隧道围岩及支护衬砌结构的稳定。 四、具体的监测项目 该工程监测项目计划根据围岩条件、支护类型和参数、施工方法，同时考虑量测费用的经济性基础上进行确定。 隧道在实施阶段的监控量测项目分为必测项目和选测项目两大类。 1、本隧道必测项目见表2 表2 序号 1 2 3 4 测试方法及仪器 现场观察、地质罗盘 隧道净空变化测定净空变化 仪（收敛计、隧道激光断面仪、全站仪） 水准测量的方法，水拱顶下沉 准仪、钢尺 水准测量的方法，水浅埋段地表下沉 准仪、水准尺 监测项目 洞内外观察 测试精度 0.5～1mm 0.5～1mm 0.5～1mm 备注 H0＜2B 注：H0为隧道埋深，B为隧道最大开挖断面。 2、本隧道计划选测项目见表3 表3 序号 1 2 3 4 5 监测项目 水量 空隙水压力 钢架应力 锚杆杆体应力 围岩内部位移 测试方法及仪器 三角堰、流量计 水压计 钢筋计 钢筋计 多点位移计 测试精度 0.1MPa 0.1MPa 0.1mm 备注 必测项目的各项参数必须按规范要求的频率进行量测，选测项目在考虑经济性的基础上根据现场实际情况确定量测的内容和频率。在监测过程中，监测小组按照监测成果的时效(特殊情况下应缩短资料的处理时间)通过对各量测项目现场测试数据的归纳和整理，动态地掌握围岩和支护结构的变化信息并及时地将其反馈到施工现场，一方面用于指导施工，另一方面根据围岩和支护结构的变位、应力发展情况，用于对支护系统和支护参数的修改，确保隧道在施工和运营中的安全。

五、监测方法

1、隧道地质及支护状况变化情况观察

⑴、主要是检查隧道的地质情况(围岩岩性、节理发育情况、岩层 产状、破碎程度、地下水发育情况、不良地质情况)是否与原地勘资料相符，隧道支护结构在正常情况下和爆炸后的变化是否在设计和规范允许的范围内，对出现异常和不相符的及时向监理、设计、业主提交报告，以便设计单位对支护参数进行修改，并对隧道围岩的发展趋势进行预测，对施工方法和方案、各工序超前长度、爆破参数、进尺长度等提出建议。

⑵、量测方法及量测频率

由专业地质人员进行肉眼观察，手工素描记录，采用地质罗盘、钢尺、水压、测缝计等量测工具（必要时可采用数码摄像机录制地质剖面及支护状况）。

在每次爆破和初期支护后立即进行，尤其在地质情况发生变化、爆破参数发生改变时对初期支护和二次衬砌的变化加强量测， 对观察内容作出详细记录，并绘制相应地质素描图，校核围岩分类，并预测前方围岩性质及可能出现的地质构造。

2、周边位移净空收敛检测

⑴、通过对围岩周边的水平净空收敛量及其速度进行观察，掌握围岩内部随时间变形的规律，从而判断围岩的稳定性和为确定二次支护的时间提供依据；保证结构总变形量在规定允许值之内，更好地用于指导施工。

⑵、量测方法及量测频率

主要采用收敛计,测点的纵向间距按围岩级别而定。地质条件差的地段，应从密布点，其测试频率如表5所示。围岩表位移观测点

钻孔埋设于围岩内，埋没深度不小于0.2m。测点在观测断面距离开挖面2.0m的范围内埋设，并在爆破后24小时内下一次爆破前测读初读数。 收敛测桩在安装埋设后应注意保护，避免因测桩损坏而影响观测数据的准确性。 因收敛计是机械式仪器，为了减少观测时的人为误差，观测时应尽可能由固定人员对观测设备操作，并测读三次取其平均值，以保证观测精度。 3、拱顶下沉量测 ⑴、通过测量观测点与基准点的相对高差变化量得出拱顶下沉量和下沉速度，其量测数据是判断支护效果，指导施工工序，保证施工质量和安全的最基本资料；拱顶下沉值主要用于确认围岩的稳定性，事先预报拱顶崩塌。 (2)、量测方法及量测频率 拱顶下沉观测采用精密水准仪、铟钢尺及钢挂尺，测量观察点与基准点之间的高差，从而计算出拱顶下沉量，观测精度为（1mm）。拱顶下沉测点的布置应与周边位移收敛一致，位于同一 断面上，拱 顶下沉观测起始读数在宜3～6小时内完成，其它量测应在开挖后最迟24小时内完成，且在下一循环开挖前完成。 4、浅埋地段地表下沉量测 浅埋地段地表下沉量测宜与洞内净空变化和拱顶下沉量测在同一横断面内横断面方向应在隧道中线两侧每隔2～5m布设地表下沉测点，每个断面设置7～11个点，测量范围在隧道开挖影响范围之内。地表下沉应与拱顶量测频率相同。 表4 隧道埋深与开挖宽度 2B＜H0＜2.5B B＜H0≤2B 纵向测点间距(m) 20～50 10～20 H0≤B H0为隧道埋深，B为隧道开挖宽度。 5～10 5、隧道二衬沉降缝两测不均匀沉降量测、洞口段与洞口过渡段不均匀沉降观测频率每15天进行一次 洞内沉降缝每侧设置4个以上观测点，洞口段的布点根据情况而定，根据沉降曲线确定道床施作时间。 6、各项必测项目量测断面间距和每断面测点数量、测量频率、分别见表5、表6、表7；隧道拱顶沉降与周边收敛测线布置见附图1。 当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。对于围岩长期没有减缓趋势的，可适当延长量测时间。 必测项目量测断面间距和每断面测量数量 表5 每断面测点数 围岩级别 Ⅴ Ⅳ Ⅲ Ⅱ 断面间距（m） 净空变化 5～10 10～30 30～50 视情况确定间距 2条基线 1～2条基线 1条基线 1条基线 拱顶下沉 1～3点 1点 1点 1点 量测频率（按位移速度） 表6 位移速度（mm/d） 量测频率 ≥5 1～5 0.5～1 0.2～0.5 ＜0.2 2次/d 1次/天 1次/2～3d 1次/3d 1次/7天 量测频率（按距开挖面距离） 表7 量测断面距开挖面的距离 量测频率 （0～1）b （1～2）b （2～5）b ＞5b 注：b为隧道开挖宽度。 2次/天 1次/天 1次/3天 1次/7天 六、拟投入本项目的监控量测设备 为保证隧道监测的准确与及时，拟投入如下监控量测设备，并根据工程实际需要及时调整。拟投入的监控量测设备见表7 表8 设备名称 隧道位移计 S8全站仪 全站仪 精密水准仪 隧道断面仪 收敛仪 锚杆拉力计 地质罗盘 铟钢尺及钢挂尺 激光测距仪 应力计 流量计 水压计 型号 21型 S8HP GTS602 DSZ2 BZSD-2F ML-200B DQK-12 PD40 GJL-3 数量 2 1 1 2 1 2 1 1 2 2 根据需要 根据需要 根据需要 备 注 配合铟钢尺 配合XJG-2型钢筋应力传感器 七、量测项目数据处理及信息分析 （一）、监控量测数据的计算分析主要包含下列内容： 1、拱顶下沉、净空收敛的位移量，绘制时态曲线。 2、地表沉降量值，绘制横向和纵向时态曲线。

3、孔隙水压力值，绘制孔隙水压力的时态曲线及孔隙水压力与深度的关系曲线。

4、围岩压力与支护间接触压力值，绘制时态曲线及断面压力分布图。

5、初期支护、二次衬砌应力（应变）值，绘制时态曲线，反算结构内力并绘制内力分布图。 （二）、监控量测数据的分析：

1、根据散点图进行回归分析，拟采用指数函数模型： U=A（e-B/t-e-B/t0） 式中：U----变形值； A、B----回归系数；

t0---测点的初始观测（d）； t---测点的观测时间（d）。

（三）、量测数据处理分析应符合下列要求：

1、每次测量数据及时整理，并绘制测量数据时态曲线和开挖面的关系图；

2、对初期的时态曲线进行回归分析，预测可能出现的最大值和变化速度；

3、数据出现异常时，并当天以口头形式向监理报告，第二天以正式资料的形式提交；并提出处理措施的建议，如及时采取加厚喷层、加密锚杆、增加钢架等加固措施、调整爆破参数、支护参数等。

4、根据业主要求，提交监测报告，做到监测信息的及时反馈，以达到安全预报反馈设计、指导施工的目的。

5、当位移-时间曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护结构已处于不稳定状态，此时就密切监视围岩动态，并采取措施加强支护，必要时应暂停施工进行处理。

6、当位移变化率无明显改变，而实测位移值已接近允许值，或喷射混凝土表面出现明显裂缝时，应立即采取补强措施，并调整原支护设计参数或开挖方法。 7、围岩量测的综合判定，应根据量测结果按下列指标进行: ⑴、变形管理等级见表9 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 应加强支护 应采取特殊支护 注：U为实测位移值，U0最大允许位移值。 ⑵、根据围岩变化速度判别： 净空变化速度持续大于5mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护系统。 水平收敛（拱脚附近）速度速度小于0.2mm/d，拱部下沉速度小于0.15mm/d，围岩基本达到稳定。 ⑶、根据位移时态曲线来判定： 当围岩位移速率不断下降时（du2/d2t＜0），围岩趋于稳定状态； 当围岩位移速率不断不变时（du2/d2t=0），围岩不稳定，应加强支护； 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。 隧道周边允许相对位移值(%) 表10 允许相对位移值(%) 围岩类别 Ⅳ Ⅲ <50 0.10～0.30 0.15～0.50 50～300 0.20～0.50 0.40～1.20 >300 0.40～1.20 0.80～1.20 覆盖层厚度(m) Ⅱ 0.20～0.80 0.60～1.60 1.00～3.00 注:脆性围岩取表中较小值,塑性围岩取表中较大值。 八、量测施工应注意的事项 1、浅埋地段地表沉降测点应洞内测点布置于同一断面上里程。且埋设深度不小于50CM。 2、洞内测量不得焊接于初支拱架上。 3、围岩和初期支护结构基本稳定应具备下列条件时，方可停止测量 ⑴、隧道周边收敛速度有明显减缓均势； ⑵、收敛量已达到总收敛量的80%以上； ⑶、收敛速度小于0.15mm/d或拱顶位移速度小于0.1mm/d。 4、二次衬砌的施作应在满足下列要求时进行 ⑴、各测试项目的位移速度明显收敛，围岩基本稳定； ⑵、已产生的各项位移已达到预计总位移量的80%； ⑶、周边位移速度小于0.1～0.2mm/d，或拱顶下沉速度小于0.07～0.10mm/d ； ⑷、初期支护表面没有再发展的明显裂缝。 4、协调好施工与监测仪器安装、观测的相互干扰，采取有效的防护措施避免仪器、设备受到人为和机械的破坏。 5、每次爆破开挖后，应采取通风及洒水等措施及时除烟、除尘，以确保人身安全和正常循环施工，确保量测工作及时跟上。 6、净空收敛等高空作业，要严格按照操作规程标准化、正规化作业，检测人员须带安全帽。作业时须派专人指挥洞内车辆通行。 7、洞内作业应保证照明亮度。 九、监控量测实施与管理1、监控量测实施机构 项目部成立监控量测实测组，必要时，聘请我集团公司或外部专家现场技术指导。 施测组人员名单及分工见表11 表11 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 姓名 张向前 常占伟 雷放 孙靖伟 邢海洋 宋传杰 王 帅 贺誉华 职务 项目总工 职责 总负责、技术指导 备注 安质总监兼安质 实测监督、指导 工程 测量班长 测工 测工 测工 测工 数据分析整理 施测负责 具体施测 具体施测 具体施测 具体施测 2、监测管理体系要求 （1）不断向工作人员提供监测领域的新技术、新工艺、新仪器，不断提高监测队伍的素质。

（2）对业主提供的基准点资料及时进行复测，对不同之处及时提出意见以便修正，从而确保基准点数据的准确性。

（3）监测组内建立二级检查制度，监测仪器按规定时间进行核准，以确保测量数据的准确性，固定专人管理仪器，进行保养和维修。

（4）检测资料的存储、计算、管理均采用计算机进行。 （5）每天的监测成果要及时送报主管工程师（并报送监理工程师）。

（6）将所有被保护对象的详细调查资料汇编成册，以备随时查阅。

（7）监测值出现异常时，迅速报告相关工程师并加密观测次数，必要时进行24小时不间断监测，直至稳定为止。

（8）要保留所有的原始资料，以供抽查。

（9）施工期间，派有经验的岩土工程师定期巡视工程现场，当发现有异常征兆时，立即通知有关各方，并及时增加相应的监测项目，加密监测。雨季施工将给监测工作带来一定难度，因此，在雨季里，保证正常的监测频率的情况下，对受雨季影响较大的项目适当加密量测频率。

（10）测点埋设达到有关规范的要求，位置准确，安全稳固，设计醒目的警戒标志加以保护。

3、质量保证措施

为保证量测数据的真实可靠及连续性，特制定以下各项质量保证措施：

（1）监测组与监理工程师密切配合工作,及时向监理工程师报告情况和问题,并提供有关切实可靠的数据记录。

（2）通过可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施,并将其纳入工程的施工进度控制计划中。

（3）量测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。 （4）量测仪器采用专人使用、专人保养、专人检校的管理。 （5）量测设备、元器件等在使用前均应经过检校，合格后方可使用。

（6）各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的实施细则。

（7）量测数据均要经现场检查、室内两级复核后方可上报。 （8）量测数据的存储、计算、管理均采用计算机系统进行。 （9）各量测项目从设备的管理、使用及资料的整理均设专人负责。

（10）针对施工各关键问题开展相应的QC小组活动，及时分析、反馈信息，指导施工。

监测工作为信息化施工提供准确的数据。为保证真实、及时、准确地作好监测数据预报工作，我们将从以下几方面抓好监测的质量管理工作:

4.1 加强对监测人员的要求

监测人员首先要对工作内容、工作环境做到心中有数，这样才能主动积极、有的放矢地做好工作。要求监测人员做到以下几点：了解本工程工程、水文地质情况和周围环境；了解围护结构和基坑开挖施工概况；了解监测内容的预计变化值及变化规律；要结合现场情况来分析监测数据，一旦数据出现异常时，能及时发现并提出问题。 4.2 精心组织监测点施工

埋设监测点前应摸清工程项目周围的情况，特别是围岩较差的地段，按照规范进行各类监测点的埋设。 4.3 落实保证措施

对于水准测量点，应设立相应的参考点。参考点一般设在远离现场的合适位置，必须保证参考点的稳定性。场内的监测点高程定期与

参考点联测，以掌握场内各测点的绝对高程变化量。

在测量工作开始之前，对要使用的测量仪器进行全面的检查和鉴定，保证仪器正常工作。测量时固定人员，固定仪器，以减小误差。加强监测全过程的质量监督，监测资料须经过自检、互检、专检后方可提交有关各方。 4.4 认真整理数据

（1)、对现场量测资料认真检查、审核和计算，每次量测结束后，及时进行资料整理工作;

(2)、及时将量测资料填入有关图表，以便了解量测数据的变化规律，便于各量测断面和相同与不相同量测手段之间的对比、验证； (3)、使用计算机量测处理系统进行资料分析。 4.5 密切配合工况

根据现场施工过程，随时记录施工工况，根据工况变化调整监测频率，结合工况分析监测数据，增强数据的可靠性。 4.6 严格控制速率

速率变化是环境变化的重要信息，是监测单位报警的重要依据。如果发现变化速率有超常规现象，应立即报警。 4.7 及时报警

当数据变化超常规时，不管是否有合理的解释，都应该提出报警，报告各有关单位，组织专家对情况进行分析，以确保安全施工。

十、拟提交成果

1、监测取得的数据经整理后当日以“日报表”的形式上报监理；当实测数据达到(或超过)“报警值”时，即刻向监理口头报警，以便及时采取相应措施确保施工和周围环境的安全，项目部则以最快方式提交“日报表”，在日报表上对超限数据会以明显的示警标记提示。 2、监测阶段报表。

3、最终报告在监测工作全面结束后一个月内提交。

附图：

2#1#3#拱顶沉降观测点2#对测点周边位移观测点1#对测点隧道监控量测布点示意图