隧道监控量测工程监理实施细则.docx
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隧道监控量测工程监理实施细则
新建铁路川藏线
成都至雅安段
全部工程施工监理标
（隧道专业）
第六册
隧道监控量测工程
监理实施细则
编制：
张伟
批准：
北京铁研建设监理有限责任公司
川藏铁路成雅段监理项目部
二零一五年一月
1编制依据
1.1已批准的监理规划。
1.2《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）
1.3《铁路隧道监控量测标准化管理实施意见》（工管办函[2014]92号）
1.4《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）、
1.5设计文件和相关技术资料等。
1.6批准的施工组织设计、专项施工方案。
2专业工程特点及技术、质量标准
2.1工程概况
成都（朝阳湖）至雅安段，正线建筑长度41.184米。
其中隧道7座，总延长7776m；占线路总长的18.9%。
其中最长隧道为张学堂一号隧道，进口里程：
DK97+780，出口里程D2K100+440，全长2660m，为160km/h双线隧道。
2.2设计标准
2.2.1铁路等级：
I级
2.2.2设计时速：
160km/h
2.2.3正线数目：
双线
2.2.4正线间距：
4.2米
2.2.5最小曲线半径：
3500米，困难2800米
2.2.6限制坡度：
12%
2.2.7牵引种类：
电力
2.2.8机车类型：
HXD,动车组
2.2.9牵引质量：
2700吨
2.2.10到发线有效长度：
650米
2.2.11闭塞类型：
自动闭塞
2.3建设要求
2.3.1工程质量要求
按照验收标准，各检验批、分项、分部工程施工质量检验合格率达到100%，单位工程一次验收合格率达到100%；主体工程质量零缺陷；实车检测速度达到设计速度的110%，开通速度达到设计速度。
在合理使用和正常维护条件下，桥梁、隧道等工程结构的施工质量，应满足不少于100年设计使用寿命期内正常使用维护时的运营要求。
2.3.2工期要求
建设工期42个月，隧道土建工程25个月。
3监理工作范围及重点
3.1监理工作范围
序号
隧道名称
起始里程
终止里程
长度（m）
附注
1
张学堂一号
DK99+780
D2K100+440
2660
2
张学堂二号
D2K100+545
DK101+595
1050
3
青岗山
DK128+795
DK129+685
890
4
贺家山
DK130+530
DK131+147
617
5
金鸡关一号
D3K133+720
D3K134+200
480
6
金鸡关二号
D3K134+426
D3K136+165
1739
7
万安村
D1K104+980
D1K105+320
340
3.2监理工作重点
全线隧道围岩监控量实施监控。
4监理工作流程
5监理工作控制要点、目标及监控手段
5.1控制要点
在监控量测过程中，不可能对隧道的所有断面进行量测，需要选取一些有代表性的断面进行监测。
一般而言，应着重考虑下列因素：
（1）围岩级别。
根据岩体结构的特征沿着轴线走向对围岩分级，对各级围岩设置代表性的观测断面，在总体上得到开挖过程中各类主要围岩变形的变化规律。
对Ⅴ级围岩或更差的围岩地段加密选择位移的量测断面。
（2）地质条件。
对工程地质较差的地段，增加量测断面和增加观测点的数量，在围岩有可能发生突发性破坏的部位布置测点。
例如应在大断层、裂隙及裂隙水发育、覆盖层厚薄不匀等地段加密布点。
（3）断面形状。
隧道形状尺寸发生较大变化时，应增加代表性观测断面。
在结构发生突变的部位，例如在车行横洞或紧急停车带的部位应增加观测断面及测点。
（4）受力状态。
根据围岩荷载分布及方向、覆盖层厚度、初始地应力、支护结构形状等工程特点，分析在可能出现较大变形的部位设置观测点。
在高地应力段、偏压段、断层引起的支护结构不对称受力部位等都应考虑增设量测断面。
（5）方便量测。
在基本满足前面几条的前提下，也应考虑到比较容易布置测点和方便量测等实际因素。
将以上因素作为监控重点。
5.2监控目标
确保安全，通过现场监测获得围岩动态的信息（数据），为修正和确定初期支护参数，混凝土衬砌支护时间提供信息依据，为完善隧道工程设计与指导施工提供可靠的数据。
5.3监控手段
5.3.1审查施工单位监控量测实施细则或作业指导书；核对量测人员、仪器到位情况，未具备条件不得批复开工报告。
5.3.2监督施工单位监控量测实施细则或作业指导书的实施，核查测点埋设是否符合规定，跟踪检查现场施作、监测记录、数据分析处理、信息传递等情况，并作好记录。
5.3.3对量测监控情况，总（副总）监理工程师至少每半月巡查一次，现场监理工程师每天巡查一次并对原始量测数据签字确认；对量测实施不到位的，发出书面通知单，限期整改，同时上报公司安质部。
5.3.4每月监理例会要将监控量测管理作为一项内容分析总结。
对监控量测工作存在的问题，及时提出整改意见，并形成会议纪要。
5.4具体监控要点
5.4.1现场监控量测工作主要内容：
１、现场情况的初始调查；
２、编制实施细则；
３、布设测点并取得初始监测值；
４、现场监控量测及分析；
５、提交监控量测成果；
６、整理归档。
5.4.2监控量测系统应可靠、稳定、耐久，在服务期内运转正常。
仪器设备应按规定进行检查、校对和率定，并出具相关证明。
5.4.3测点应牢固可靠、易于识别，注意保护，严防损坏。
5.4.4施工现场必须建立严格的监控量测数据复核、审查制度，保证数据的准确性、真实性。
监控量测数据应利用计算机系统进行管理，由专人负责。
如有监控量测数据缺失或异常，应及时采取补救措施，并详细记录。
5.4.5根据监控量测精度要求，应减少系统误差，控制偶然误差，避免人为错误。
应经常采用相关方法对误差进行检验分析。
5.4.6监控量测应作为施工组织设计一个重要组成部分，为安全施工质量控制及时提供以下信息：
1、围岩稳定性和支护、衬砌可靠性的信息。
2、二次衬砌合理的施作时间。
3、为施工中调整围岩级别、修改支护系统设计和变更施工方法提供依据。
开工前应根据隧道规模、地形、地质条件、支护类型和参数、施工方法等，进行监控量测设计。
该设计应包括：
量测项目、量测仪器、测点布置、量测频率、数据处理及量测人员组织等。
5.4.7监控量测的项目应根据工程特点、规模大小和设计要求综合选定。
量测项目可分为必测项目和选测项目两大类（见表3-1、3-2）。
必测项目在采用喷锚构筑法施工时必须进行；选测项目应根据工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其他特殊要求，有选择地进行。
监控量测必测项目
序号
监测项目
测试方法和仪表
测试精度
备注
1
洞内、外观察
现场观察、地质罗盘、数码相机
2
衬砌前净空变化
隧道净空变化测定仪（收敛计、全站仪）
0.1mm
3
拱顶下沉
水准测量的方法，水准仪、钢挂尺或全站仪
1mm
一般进行水平收敛量测
4
地表下沉
水准测量的方法，水准仪、铟钢尺或全站仪
1mm
浅埋隧道必测（H0≤2b）
5
二次衬砌后净空变化
隧道净空变化测定仪（收敛计、隧道激光断面仪）
0.01mm
注：
H0—隧道埋深；b—隧道最大开挖宽度。
监控量测选测项目
序号
监控量测项目
测试方法和仪表
测试精度
备注
1
地表下沉
水准测量的方法，水准仪、铟钢尺或全站仪
1mm
H0＞2b时
2
隧底隆起
水准测量的方法，水准仪、铟钢尺或全站仪
1mm
3
围岩内部位移
多点位移计
0.1mm
4
围岩压力
压力盒
0.001MPa
5
二次衬砌接触压力
压力盒
0.001MPa
6
钢架受力
钢筋计、应变计
0.1MPa
7
喷混凝土内力
混凝土应变计
10με
8
锚杆轴力
钢筋计
0.1MPa
9
二次衬砌内力
混凝土应变计、钢筋计
0.1MPa
10
爆破振动
振动传感器、记录仪
临近建筑物
11
围岩弹性波速度
弹性波测试仪
11
12
孔隙水压力
水压计
13
水量
三角堰、流量计
14
纵向位移
多点位移计、全站仪
注：
H0—隧道埋深；b—隧道最大开挖宽度。
5.4.8隧道施工过程中应作好洞内外观察记录工作。
１、洞内观察可分开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。
（1）开挖工作面观察应在每次开挖后初喷混凝土之前进行。
重点观察记录工作面的工程地质与水文地文情况，并做好地质素描，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。
对地质条件复杂地段，应积累影像资料，作为地质变化的依据之一。
（2）对初期支护及地段的观察按规范要求进行，每天至少应进行一次，主要观察喷射混凝土、锚杆、钢架和二次衬砌等的变形状况，判定初期支护、二次衬砌的可靠性和围岩的稳定性。
2、洞外监测
（1）洞外监测的重点为洞口段和洞身浅埋段、山间洼地、岩堆、破碎带、岩溶漏斗区域及偏压洞口的地表开裂、下沉和隧道洞口边、仰坡的稳定状态、地表渗、流水等情况。
（2）地表下沉的量测必须在隧道开挖之前进行。
量测断面应与隧道内的量测处于同一横断面，每个量测断面的观测点不少于7个，监控范围应延伸布置在隧道开挖影响范围以外。
地表构筑物应在其周围增设观测点。
量测应超前于隧道开挖工作面。
监控量测时间应一直持续到地表下沉长期稳定、隧道衬砌施作完毕后停止。
5.4.9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、隧道埋深、开挖方法等按表3-3规定进行。
Ⅴ级围岩量测断面布点示意图见图3-1。
表3-3必测项目量测断面间距和每断面测点数量
围岩级别
断面间距（m）
每断面测点数量
净空变化
拱顶下沉
Ⅴ
5
1~2条基线
1~3点
Ⅳ
10
1~2条基线
1点
Ⅲ
30
1条基线
1点
注：
①洞口及浅埋地段断面间距取小值；
②各选测项目量测断面的数量，宜在每级围岩内选有代表性的1～2个；
③软岩隧道的观测断面适当加密。
注：
级围岩监控量测布点可采用一条基线
图3-1Ⅴ级围岩量测断面布点示意图
5.4.10净空收敛：
1.测点布设:
收敛量测是最基本的主要量测项目之一。
与拱顶下沉点布置在同一断面。
隧道开挖后，为尽早获得围岩开挖后初始阶段的变形动态，应尽快埋设测点。
2.埋设测点时：
先在测点处用人工挖孔或凿岩机开挖孔径为40～80mm、深为25mm的孔。
在孔中填满水泥砂浆后插入收敛预埋件，尽量使两预埋件轴线在基线方向上，并使预埋件销孔轴线处于铅垂位置，上好保护帽，待砂浆凝固后即可量测，量测测点应牢固可靠，易于识别并妥善保护。
3.量测：
采用高精度全站仪或BJSD-3型激光隧道限界检测仪进行自动数据采集，初始读数应在开挖后12h读取，最迟不得超过24h，而且在下一循环开挖前，必须完成初期变形值的记取。
5.4.11拱顶下沉、收敛量测初读数宜在开挖后3～6h内完成，其他量测应在每次开挖后12h内取得初读数，最迟不得大于24h，且在下一循环开挖前必须完成。
同一处拱顶下沉、周边收敛量测应设在同一断面，以便于整个量测形成信息体系，相互印证。
拱顶下沉和地表下沉量测基点应与洞内、外水准基点建立联系。
5.4.12隧道浅埋地段地表下沉的量测宜与洞内净空变化和拱顶下沉量测在同一横断面内。
当地表有建筑物时，应在建筑物周围增设地表下沉观测点。
横断面方向应在隧道中心及两侧间距2～5m处设地表下沉测点，每个断面设7～11点，监测范围应在隧道开挖影响范围以外。
地表下沉量测应在开挖工作面前方，隧道埋深与隧道开挖高度之和处开始量测点距，直到衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。
地表下沉量测频率应与拱顶下沉和净空变化的量测频率相同。
5.4.13各项量测项目量测频率应根据位移速度和量测断面距开挖面距离，分别按表3-4和表3-5确定。
当按表3-4、3-5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。
表3-4量测频率（按位移速度）
位移速度（mm/d）
量测频率
≥5
2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/7d
表3-5量测频率（按距开挖面距离）
量测断面距开挖面距离（m）
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。
5.4.14各项量测作业均应持续到变形基本稳定后2～3周结束。
对于膨胀性和挤压性围岩，位移长期没有减缓趋势时，应适当延长量测时间。
5.4.15量测数据整理、分析与反馈应符合下列要求：
1.每次量测后应及时进行数据整理，并绘制量测数据时态曲线和距开挖面关系图。
2.对初期的时态曲线应进行回归分析，预测可能出现的最大值和变化速度。
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。
5.4.16围岩稳定性的综合判别，应根据量测结果按下列指标进行：
1.实测最大位移值或回归预测最大位移值不应大于表3-6所列指标，并按表3-7变形管理等级指导施工。
表3-6-1跨度B≤7m隧道初期支护极限相对位移
围岩级别
埋深h（m）
h＜50
50300拱脚水平相对净空变化值（%）
Ⅴ
0.30～1.00
0.80～3.50
3.00～5.00
Ⅳ
0.20～0.70
0.50～2.60
2.40～3.50
Ⅲ
0.10～0.50
0.40～0.70
0.60～1.50
Ⅱ
0.01～0.04
0.20～0.60
拱顶相对下沉（%）
Ⅴ
0.06～0.12
0.10～0.60
0.60～1.20
Ⅳ
0.03～0.07
0.06～0.15
0.10～0.60
Ⅲ
0.01～0.04
0.03～0.11
0.10～0.25
Ⅱ
0.01～0.05
0.04～0.08
注：
①硬岩取下限，软岩取上限；
②拱脚水平相对净空变化指两测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；
③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。
表3-6-2跨度7m围岩级别
埋深h（m）
h＜50
50300拱脚水平相对净空变化值（%）
Ⅴ
0.20～0.50
0.40～2.00
1.80～3.00
Ⅳ
0.10～0.30
0.20～0.80
0.70～1.20
Ⅲ
0.03～0.10
0.08～0.40
0.30～0.60
Ⅱ
0.01～0.03
0.01～0.08
拱顶相对下沉（%）
Ⅴ
0.08～0.16
0.14～1.10
0.80～1.40
Ⅳ
0.06～0.10
0.08～0.40
0.30～0.80
Ⅲ
0.03～0.06
0.04～0.15
0.12～0.30
Ⅱ
0.03～0.06
0.05～0.12
注：
①硬岩取下限，软岩取上限；
②拱脚水平相对净空变化指两测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；
③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。
表3-7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）
应采取特殊措施
注：
U—实测位移值；U0—最大允许位移值。
2.根据位移变化速度判别：
净空变化速度持续大于5.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护系统。
净空变化速度小于0.2mm/d时，围岩达到基本稳定。
在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用其他指标判别。
3.根据位移时态曲线（见图3-2）的形态来判别：
u（mm）
u（mm）
t（d）
t（d）
正常曲线
反常曲线
a
b
图3-2位移u—时间t的关系曲线图
当围岩位移速率不断下降时（du2/d2t＜0），围岩趋于稳定状态；
当围岩位移速率保持不变时（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。
5.4.17施工中应将现场监控量测作为工序引入作业循环，并结合地质预报作出评价，优化设计参数，实施动态管理。
5.4.18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。
量测数据应做到及时分析处理，并与工程类比法相结合，及时调整支护参数或施工决策。
5.4.19量测数据处理
及时对现场量测数据绘制位移及位移速度随时间的变化曲线和位移及位移速度与开挖工作面距离的关系曲线。
当位移～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。
当位移～时间曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。
量测元件埋设情况和资料纳入竣工文件，以备运营中查考或继续观测。
电子计算机数据处理系统见下图
5.4.20认真执行隧道围岩变形监控量测周报告制度。
每周三将上周三至本周二的量测资料报送监理站测量工程师。
监控量测内容应包含：
（1）隧道围岩变形监控量测实施细则或作业指导书（需监理审核确认）。
（2）衬砌前净空变化（周边收敛），拱顶下沉，地表沉降量测数据（包含每日量测的原始数据）。
量测数据应详细标注隧道名称（进口或出口）、斜井名称及量测断面里程。
（3）绘制的周边收敛、拱顶下沉及地表沉降量测数据回归分析曲线图（Excel图表）。
（4）监控量测选测项目及内容。
（5）汇总本周内所有隧道洞口（包括斜井洞口）数量，监控量测断面数量、布设的监控点数量及量测数据的数量。
（6）文字说明监控量测结论，隧道围岩是否稳定以及对隧道施工的指导意见（Word格式）。
（7）周报资料应按掌子面分列，由技术负责人签认后以局项目经理部为单位上报监理站测量工程师。
5.4.21工程竣工后应将监控量测资料整理归档并纳入竣工文件中。
监控量测验收资料应包括以下内容:
（1）监控量测设计；
（2）监控量测实施细则及批复；
（3）监控量测结果及周（月）报；
（4）监控量测数据汇总表及观察资料；
（5）监控量测工作总结报告。
6隧道监控量测标准化管理
6.1隧道监控量测标准化管理是实现监控量测数据采，传输分析，预警发布与处理全过程信息化管理，APP采集软件，现场网络条件，专用电脑及客户端等软硬件系统。
6.2监控量测实行建设、设计、监理和施工单位共同参与的管理体系。
建设单位是建设项目监控量测管理的责任主体，设计单位是监控量测设计的责任单位，施工单位是监控量测实施主体，监理单位是监控量测实施的检查单位，参建单位各自成立相应的管理组织机构，建立相应的责任体系。
6.3施工单位职责
6.3.1编制监控量测实施细则，包含实施项目、方法、频率、人员设备配置、信息反馈及处置等内容，报监理单位批准实施，报建设单位核备。
6.3.2按监控量测实施细则组织实施，明确施工现场布点、实测、上传数据核对等工作负责人，项目客户端管理配置专业人员，配备符合要求的设备和仪器。
确保监控量测项目及频率符合规范及现场实际要求，保证监控量测数据的真实、及时和完整。
6.3.3落实根据监控量测管理等级采取的相应施工措施。
6.4监理单位职责：
组织核对设计文件中提出的监控量测项目是否齐全，能否满号规范要求。
6.4.1审批施工单位监控量测实施细则。
6.4.2监督、检查监控量测工作实施情况，对监测人员、仪器设备不按要求配备的隧道，暂停或停止施工。
6.4.3组织总结监控量测工作，协调有关事宜，必要时进行复测和抽查实测。
6.5管理等级和工作流程
采用变形总量和变形速率对隧道安全进行等级管理
6.5.1位移管理等级（见表3-8）及采取措施（见表3-9）。
表3-8位移管理等级
变形量/mm
安全等级
正常（绿色）
预警二级（黄色）
预警一级（黄色）
备注
围岩级别
III
<40
40~80
>80
不包括高地应力软岩和膨胀岩隧道
IV
<50
50~100
>100
VVI
<75
75~150
>150
注：
“~”含义为包括上，下限值
表3-9施对应表
安全等级
处理措施
正常（绿色）
正常施工
预警二级（黄色）
加强监测,要时采取网喷混凝土等措施进行补强
预警一级（黄色）
暂停施工,增设横,竖支撑进行抢险，后续施工时,应加强支护，调整施工工法。
6.6测点位移速率≥5mm/d时,由监理工程师组织施工现场分析原因并采取处理措施；当速率连续2天＞10mm/d时,由监理单位组织施工单位进行原因分析和制定措施并上报建设单位批准；当速率＞15mm/d时由建设单位组织设计,监理和施工单位进行原困分析和制定措施。
6.7变形总量应控制在管理等级范围办，当变形总量未达到控制基准值时，采用变形速率的大小对稳定状态进行判断和控制。
6.8监控量测数据整理，分析与反馈（见图3-9）应符合下列要求：
6.8.1每次监控量测后应及时通过网络将数据上传至服务器。
6.8.2通过专用软件分析处理数据，自动生成时态曲线图进行回归分析，预测可能出现在最大值，并与位移管理等级进行比较。
6.8.3出现红色预警时，由建设单位组织设计、监理、施工单位研究制定相应措施。
图3-9监控量测信息化系统工作流程图
7监理工作的方法和措施
7.1质量控制方法
7.1.1施工准备阶段的质量控制方法
7.1.1.1监理人员进场
在施工合同规定的开工日期以前的适当时间，派出能满足施工准备阶段要求的监理人员进驻工地，开展监理工作，编制监理规划及细则，并向业主备案。
7.1.1.2熟悉合同文件
合同协议书；投标书及其附件；技术规范；经正式批准的初步设计所出的施工图纸；标价的工程量清单；构成合同组成的其他文件。
7.1.1.3熟悉设计文件
了解工程的主要技术和经济指标，了解施工现场,核对施工图纸、资料是否齐全、清楚、工程数量有无差错、不符等问题，若发现错误，监理工程师应提报业主。
7.1.1.4参与设计交底工作
设计交底由业主主持，监理单位通过设计交底了解设计意图、施工要求、施工现场条件等，遇有设计变更应经业主、设计单位、监理单位、承包商签认，由监理组织形成四方会议纪要。
7.1.1.5参加施工图纸设计会审
由业主组织承包商、监理人员及邀请有关的专家，就施工设计是否经济合理
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