项目八施工监控量测的必测项目Word文档格式.docx
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观察中，如果发现异常现象，要详细记录发现时间、距开挖工作面的距离以及附近测点的各项量测数据。
（4）观察时间。
每次隧道开挖工作面爆破后立即观察情况及有关现象，按要求及时记录整理。
3．目测观察中围岩的破坏形态分析
（1）危险性不大的破坏。
构筑仰拱后，在拱肩部出现的剪切破坏，一般都进展缓慢，危险性不大，特别是当拱肩部的剪切破坏面上有锚杆穿过时，因锚杆的抵抗作用，更不会发生急剧破坏。
（2）危险性较大的破坏。
在没有构筑仰拱的情况下，当隧道内空变位速度收敛很慢且内空变位量很大时，拱顶喷射混凝土因受弯曲压缩而产生的裂隙常常进展急剧，时常伴有混凝土碎片飞散，是一种危险性较大的破坏。
（3）塌方征兆的破坏。
拱顶喷射混凝土层出现对称的、可能向下滑落的剪切破坏的现象时，或侧墙发生向内侧滑动的剪切破坏，并伴有底鼓现象时，这两种情况都是塌方事故产生的先兆。
4．利用目测结果修改设计、指导施工
（1）开挖后目测到的地质情况与开挖前勘测结果有很大不同时，则应根据目测的情况重新修改设计方案。
变更后的围岩级别、地下水情况以及围岩稳定性状态等，由设计单位和监理组确认，报
主管部门审批后，对原设计进行修改，以便选择可行的施工方法并合理地调整有关设计
参数。
（2）当发现开挖工作面自稳时间少于1h的情况时，则可采取下列措施：
①采用环形切割法进行开挖，先使核心部残留、支护后再开挖核心部。
②采用分块开挖法。
③对开挖工作面前方拱顶用斜锚杆支护后再开挖。
④对开挖工作面做喷射混凝土防护后再开挖。
⑤用水平超前锚杆或玻璃纤维束锚杆对开挖工作面加固后再开挖。
⑥对围岩进行注浆加固后再开挖。
（3）开挖后没有支护前，发现顶板剥落现象时，可采用下列措施：
①开挖后尽快施作喷射混凝土层，缩短掘进作业时间。
②对开挖工作面前方拱顶用斜锚杆进行预支护后再开挖。
③缩短一次掘进长度。
④采用分块开挖法。
⑤增加钢拱架加强支护。
（4）开挖工作面有涌水时，可根据涌水量大小，由小到大依次选取下列措施中的一项或
几项：
①增加喷射混凝土中的速凝剂含量，加快凝结速度。
②使用编织金属网改善喷射混凝土的附着条件。
③对岩面进行排水处理。
④设置防水层。
⑤打排水孔或设排水导坑。
⑥对围岩进行注浆加固。
（5）友现有锚杆拉断或垫板陷入围岩壁面内的情况时，可采取下列措施：
①加大锚杆长度。
②使用有弹簧垫圈的垫板。
③使用高强度锚杆。
（6）发现有喷射混凝土与岩面黏结不好的悬空现象时，可采取下列措施：
①开挖后尽早进行喷射混凝土作业。
②在喷射混凝土层中加设编织金属网。
③增加喷射混凝土层厚度。
④增长锚杆或增加锚杆数量。
（7）发现钢拱架有压屈现象时，可采取下列措施：
①适当放松钢拱架的联结螺栓。
②使用可缩性U形钢拱架。
③喷射混凝土层留出伸缩缝。
④加大锚杆长度。
（8）发现喷射混凝土层有剪切破坏时，可采取下列措施：
①在喷射混凝土层增设金属网。
②施作喷射混凝土时留出伸缩缝。
③增加锚杆长度。
④使用钢拱架或U形可缩性钢拱架。
（9）发现有底鼓现象或侧墙向内滑移现象时，可采取下列措施：
①尽快施作喷射混凝土仰拱，使断面尽早闭合。
②在仰拱部打设锚杆。
③原设计方案采用全断面开挖时，可用台阶法开挖；
原设计方案采用长台阶或短台阶开挖时，可缩短台阶长度或改用小台阶法开挖，以缩短支护结构形成闭合断面的时间。
上述这些根据目测结果修改设计的措施，可以根据破坏现象程度的不同，单独采用一项或同时采用几项。
在确定采用某项措施时，有时还需参考一些其他量测结果，特别是参考洞周收敛量测结果进行综合分析后再作决定。
新发现的破坏现象，必须排除因施工质量不合要求所导致的结果，否则难以对破坏现象作出正确的判断。
二、地质素描
图8-1随道掌子面地质素描图
与隧道施工进展同步进行的洞内围岩地质和支护状况的观察和描述，称为地质素描。
图8-1所示为地质素描图。
在隧道设计和施工过程中，它是不可缺少的一项重要的现场的地质详勘工作，是围岩工程地质特性和支护措施合理性、有效性的最直观、最简便、最经济的描述和评价。
配合量测对综合测试断面的地质素描，应详细准确，如实反映情况。
一般除前述洞内观察内容的观测外，还应包括以下内容：
（1）综合测试断面的位置、形状、尺寸及编号；
（2）岩石名称、结构、颜色；
（3）岩体层理、片理、节理、裂隙、断层等各种软弱面的产状、宽度、延伸情况、连续性、间距等；
（4）岩石各结构面的成因类型、力学属性、充填物成分及泥化、软化情况；
（5）岩脉穿插情况及其与围岩接触关系，软硬及破碎程度，围岩的自稳时间与自稳性能；
（6）岩体风化程度、特征、抗风化能力；
（7）地下水的类型、出露位置、水量及对喷锚支护的影响；
（8）施工开挖方法、支护参数及循环时间；
（9）围岩内鼓、弯折、变形、岩爆、掉块、坍塌的位置、规模、数量和分布情况；
（10）溶洞、黄土、流沙、膨胀性围岩、瓦斯地层等特殊地质条件的描述；
（11）喷层开裂、底鼓、剥落情况的描述；
（12）地质断面展示图或纵横剖面图，必要时应附彩色照片等。
三、围岩的工程分级
隧道围岩分级是评价围岩性质，确定围岩压力，判定隧道围岩稳定性的新方法，也是合理选择隧道支护类型及施工方法的重要依据。
我国《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）中关于围岩分级是根据控制隧道围岩稳定性的围岩结构特征和完整状态为基本因素进行的，其次考虑了围岩岩石强度、地下水作用及风化程度、围岩组合特征等因素，分为I—Ⅵ共6个级别，具体见表8-1。
公路隧道围岩分级表8-1
围岩级别
围岩或土体主要定性特征
围岩开挖后的稳定状态
I
坚硬岩，岩体完整，巨整体块状或巨厚层状结构
围岩稳定，无坍塌，可能产生岩爆
Ⅱ
坚硬岩，岩体完整，块状或厚层状结构；
较坚硬岩，岩体完整，块状整体结构
暴露时间长，可能会出现局部坍塌，侧壁稳定，层间结合差的平缓岩层，顶板易塌落
Ⅲ
坚硬岩，岩体较破碎，巨块（石）碎（石）状镶嵌结构；
较坚硬岩或较软硬岩层，岩体较完整，块状体或中厚层
结构
拱部无支护时可产生小坍塌，侧壁基本稳定，爆破震动过大易塌落
Ⅳ
坚硬岩，岩体破碎，碎裂结构；
较坚硬岩，岩体较破碎一破碎，镶嵌碎裂结构：
较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整。
校破碎，中薄层状结构
拱部无支护时可产生较大的坍塌，侧壁有时失去稳定
土体:
1.压密或成岩作用的黏性土及砂性土；
2.黄土（Q1、Q2）；
3.一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土
V
较软岩，岩体破碎；
软岩，岩体较破碎一破碎；
极破碎各类岩体，碎、裂状，松散结构
围岩易坍塌，处理不当会出现大坍塌，侧壁经常小坍塌，浅埋时易出现地表下沉（陷）或坍至地表
一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍湿至潮湿的碎石土，卵石土、圆砾、角砾土及黄土（Q3、Q4）。
非黏性土呈松散结构，黏性土及黄土呈松软结构
Ⅵ
软塑状黏性土及潮湿、饱和粉细砂层、软土等
围岩极易坍塌，有水时土沙常与水一齐涌出，浅埋时易坍至地表
注：
本表不适用于特殊条件的围岩分级，如膨胀性围岩、多年冻土等。
四、围岩描述的定性特征
1．岩石的坚硬程度
根据坚硬程度，将岩石分为两大类：
硬质岩和软质岩，其中硬质岩又细分为：
坚硬岩和较坚硬岩两类；
软质岩细分为：
较软岩、软岩和极软岩三类，其定性特征见表8-2。
岩石坚硬程度定性划分表8-2
名称
定性鉴定
代表性岩石
硬质岩
坚硬岩
锤击声清脆，有回弹，振手，难击碎；
浸水后大多无吸水反应
未风化一微风化的花岗岩、正长岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英片岩、硅质板岩、石英岩、硅质胶结的砾岩、石英砂岩、硅质石灰岩等
较坚硬岩
锤击声较清脆，有轻微回弹，稍振手，较难击碎；
浸水后有轻微吸水反应
1．弱风化的坚硬岩；
2．未风化一微风化的熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、石灰岩、钙质胶结的砂页岩等
软质岩
较软岩
锤击声不清脆，无回弹，较易击碎；
浸水后指甲可刻出印痕
1．强风化的坚硬岩；
2．弱风化的较坚硬岩；
3．未风化一微风化的凝灰岩、千枚岩、砂质泥岩、泥灰岩、泥质砂岩、粉砂岩、页岩等
软岩
锤击声哑，无回弹，有凹痕，易击碎；
浸水后手可掰开
2．弱风化一强风化的较坚硬岩；
3．弱风化的较软岩；
4．未风化的泥岩等
极软岩
锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，手可捏碎；
浸水后可捏成团
1．全风化的各种岩石；
2．各种半成岩
2．岩体完整程度
根据岩体完整程度，将岩体分为完整、较完整、较破碎、破碎、极破碎5种，其定性特征见表8-3。
岩体完整程度的定性划分表8-3
名称
结构面发育程度
主要结构面的结合程度
主要结构面类型
相应结构类型
组数
平均间距（m）
完整
1~2
>
1.0
好或一般
节理、裂隙、层面
整体状或巨厚层结构
较完整
l~2
1.0
差
块状或厚层结构
2~3
1.0~0.4
块状结构
较破碎
节理、裂隙、
层面、小断层
裂隙块状或中厚层结构
3
0.4~0.2
好
镶嵌碎裂结构
一般
中、薄层状结构
破碎
各种类型结构面
裂隙块状结构
<
0.2
一般或差
碎裂状结构
极破碎
无序
很差
散体状结构
注：
平均间距指主要结构面（1—2组）间距的平均值。
3．围岩受地质构造影响程度
地质构造对围岩的影响程度，划分为4个级别（表8-4）。
围岩受地质构造影响程度的等级划分表8-4
等级
地质构造作用特征
轻微
围岩地质构造变动小，无断裂（层）；
层状岩一般呈单斜构造；
节理不发育
较重
围岩地质构造变动较大，位于断裂（层）或褶曲轴的临近地段，可有小断层，节理较发育
严重
围岩地质构造变动强烈，位于褶曲轴或断裂影响带内，软岩多见扭曲及拖拉现象，节理发育
很严重
位于断裂断裂破碎带内，节理很发育；
岩体破碎呈碎石、角砾状，有的甚至呈粉末土状
4．围岩节理发育程度
围岩节理（裂隙）发育程度，划分为4个级别（表8-5）。
围岩节理（裂隙）发育程度划分表表8-5
基本特征
节理（或裂隙）1~2组，为原生节理或构造型，多数间距1m以上，多为密闭；
岩体呈巨块状
节理较发育
节理（或裂隙）2~3组，呈X形，较为规则，以构造型为主，多数间距>
0.4m，多为密闭；
部分微张，少有充填物，岩体呈大块状
节理发育
节理（或裂隙）3组以上，不规则，呈X形或米字形，以构造或风化型为主，多数间距<
0.4m，大部分微张，部分张开，部分为黏性土充填；
岩体呈块（石）、碎（石）状
节理很发育
节理（或裂隙）3组以上，杂乱，以风化或构造型为主，多数间距<
0.2m，微张或张开，部分为黏性土充填；
宕体呈碎石状
5．其他定性描述
（1）层状岩层的层厚划分如下：
厚层：
大于0.5m;
中层：
0.1~0.5m;
薄层：
小于0.lm。
（2）风化作用对围岩的分类的影响如下：
结构完整状态方面：
当风化作用使岩体结构松散、破碎、软硬不一形成的各种状况，应综合考虑确定围岩的结构完整状态。
岩石等级方面：
当风化作用使岩石成分改变，强度降低时，应按风化后之强度确定岩石
等级。
（3）遇有地下水时，可按下列原则调整围岩类别：
在I级围岩或居于Ⅱ级的硬质岩石中，一般地下水对其稳定性影响不大，可不考虑降低。
在Ⅲ级围岩或属于Ⅱ级的软质岩石，应根据地下水的性质、水量大小和危害程度调整围岩级别；
当地下水影响围岩稳定产生局部坍塌或软化软弱时，可酌情降低1级。
Ⅳ级、V级围岩已成碎石状松散结构，裂隙中有黏性土充填物，地下水对围岩稳定性影响较大，可根据地下水的性质、水量大小、渗流条件、动水和静水压力等情况，判断其对围岩的危害程度，适当降低1~2级。
Ⅵ级围岩中，分级中已考虑了一般含水地质情况的影响，但在特殊含水地层（如处于饱水状态或具有较大承压水流时），需另做处理。
6．洞内地质跟踪描述实例
隧道施工洞内跟踪地质描述应通常完成如下表格（表8-6）。
×
高速公路×
隧道×
合同段地质跟踪预报表表8-6
项目名称：
第页共页
桩号：
部位：
填表：
日期：
由此可见，要完成表8-6中的围岩定性指标描述，需要具备岩石的、构造的、水文等的一般知识，以下分别予以阐述。
任务二洞周收敛量测
隧道围岩周边各点趋向隧道中心的变形称为收敛。
所谓隧道洞周收敛位移量测主要是指对隧道壁面两点间距离的变形量的量测。
它是隧道开挖后围岩动态的显著表现，最能反映出围岩或围岩与支护的稳定性。
隧道周边净空变化，一般采用收敛计量测其中两点之间的相对位移值，来反映围岩位移动态。
一、使用的仪器设备
常用的收敛计根据读数方式分为数字显示和机械式，常见的张拉方式分为重锤式和弹簧式。
以下以常州金土木工程仪器有限公司生产的SL-3型钢尺收敛计（图8-1）为例说明。
该收敛计为机械式收敛计，张拉力方式为弹簧式。
1．仪器组成
图8-2SL-3型钢尺收敛计
主要由百分表、钢尺、恒力弹簧、挂钩、调节螺母等组成。
按照部件功能可看作主要由联结、测力、测距三部分组成。
主要组成构件如下：
（1）微轴承联结转向器。
用来联结圆柱形测点并起转向作用。
该收敛计左右两个联结转向器都由相互垂直的微轴承组合构成，它可实现空间任意方向转向。
（2）测力弹簧。
用来标定钢带尺张力的装置。
测力弹簧密封在外导套与内导管之中，两者用不锈钢制成，这样既保证了弹簧不受损伤、腐蚀，也保证了弹簧不发生横向弯曲，从而提高了弹簧测力精度，保证了每次量测时钢带尺恒定同一个拉力，减少了仪器总误差。
（3）测距装置。
由钢带尺与螺旋测微器组成，钢带尺上每隔20mm有一定位孔，螺旋测微器量测小于20mm距离，其最小读数为0.0lmm。
每次测量时两者读数之和即为两点间距离。
螺旋测微器还兼有调整钢带尺张力的作用。
量测时收敛计悬挂于两个测点之间，旋迸螺旋测微器时钢带尺张力即可增加，直至增加到规定的张力值时，停止旋进螺旋测微器。
2．主要技术指标（表8-7）
SL-3型钢尺收敛计技术指标表8-7
规格（m）
30
钢尺拉力（N）
150
标准量程（m）
0～30
温度修正系数（℃）
12
最小读数（mm）
0.0l
仪器质量（kg）
1.9
系统误差（mm）
≤0.15
二、数据采集
1．选择测量断面
根据设计要求及监控量测计划，可参照图9-2中的典型量测方式选择测点位置。
当采用全断面开挖时，在一般地段每个监测断面通常埋设测桩1号、2号、3号、4号、5号共5个，布置A、曰、C、D共4条测线；
若为半断面开挖，可先埋设l号、2号、3号测桩，对A、曰、C三条测线进行量测，当下台阶开挖到相应的监测断面位置时，再埋设4号、5号测桩，对下部D线进行量测。
在特殊地段，根据具体情况，可另增设测线。
对埋设测桩的要求如下：
图8-3测桩布置形式
（1）1号、2号、3号、4号及5号测桩应埋设在同一垂直平面内。
（2）1号和2号及4号和5号测桩分别在同一水平线上，3号测桩应埋设在拱顶中央。
（3）1号、2号测桩应埋设在起拱线附近，4号、5号测桩应设在施工底面上1.5m左右。
2．测头准备
一般的仪器生产厂家备有与设备配套的测头（膨胀螺栓式不锈钢挂钩）供用户购买使用，也可自制测头。
以SL-3型收敛仪为例，可用咖14mm的长杆膨胀螺栓或φ16~φ22mm螺纹钢筋，长度为20~30cm。
在顶端加一个M6×
25mm左右的螺孔，把不锈钢制作的挂钩拧上即可。
3．测头埋设
在岩壁或混凝土测点位置用冲击钻打一个稍大于膨胀螺栓直径的孔，然后将膨胀螺栓拧紧。
在岩石破碎较严重的地方，可用冲击钻或攒子打一个较深较大的孔，然后用快干水泥砂浆将测头埋入，待砂浆凝固即可。
4．数据采集
收敛计观测窗面板上有一条直线称为第一条直线，位于观测窗的中央。
观测窗内还有一条直线称为第二条直线，收敛观测时，转动调节螺母，使钢尺收紧到观测窗内第二条直线与面板上的恒力调节刻度线重合时，读取测值。
。
（1）将收敛计百分表读数预调在25~30mm位置。
当调节螺母调节到最大读数30mm时，不可再调，否则将导致百分表损坏。
（2）将收敛计钢尺挂钩分别挂在两个洌点上，然后收紧钢尺，将销钉插入钢尺上适当的小孔内。
（3）转动调节螺母，使钢尺收紧到观测窗内的第二条直线与面板上的第一条直线重合时，读取钢尺及百分表中的数值，两者相加即可得到测点距离。
连续读数三次，取平均值作为本次测试读数。
（4）每次测量完毕后，先松开调节螺母，然后退出卡钩将钢尺取下，擦净收好，并定期涂上防锈油脂。
三、数据处理
1．温度的修正
钢尺热胀冷缩，当温度升高时，测值将变小；
温度降低时，测值将变大。
因此初读值时应同对记下当时的温度值，以后每次进行收敛观测也应同时测量环境温度，通过温度修正后的数据才能与初始值进行收敛变化的比较。
（1）修正计算公式（以SL-3型收敛仪为例）：
（8-1）
戈中：
——温度修正值（mm）；
——修正系数（选取12×
10-6/℃）；
——温度变化量（℃）；
——测点距离（mm）。
周边收敛需要考虑测量时环境温度，对钢尺读数进行精度校正。
（2）修正举例。
设测点距离为10.5m，首次测量时温度为20℃，测值为10500.36mm，本欠测量时的温度为18℃，测值为10500.86mm，则温度修正值为：
本次实测值为：
10500.86-0.252=10500.608
洞内外温度较大时，到达测试现场后，应将收敛计保护箱打开，放置15min以上进行观测，以消除温度影响。
2．收敛变化量的计算
图8-3中测线A收敛的测量。
原始读数：
环境温度C，钢尺读数L1（单位：
mm），百分表读数（小表读数L2，单位：
mm；
大表读数L3，单位：
0.0lmm）。
为提高精度，百分表要连续三次读数，则测线A的长度LA（单位：
mm）为：
（8-2）
洞周收敛量的计算公式：
（8-3）
式中：
——第n次量测时的洞周收敛值，即量测点之间的相对位移值；
——第n次量测时的观测值；
——初始观测值。
说明：
正值为收敛。
3．收敛量测记录格式（表8-8）
隧道现场监控量测报告单表8-8
项目名称：
合同号：
承包单位：
监理单位：
编号：
洞周收敛量测记录表
量测者：
记录：
总工程师：
监理工程师：
4．数据分析
量测过程中要及时计算出各测线的收敛值，建立时间和开挖段面距离之间的关系，并列
表、绘图，以便直观表示量测结果。
常用的几种关系曲线图如图8-4~图8-6所示。
上述运算均可通过Excel的公式计算功能自动由原始数据求得（图8-7）。
Excel软件不仅具有数据计算功能，而且可根据测量结果绘制位移时态曲线（散点）图。
围岩周边位移量测数据处理及分析或回归分析，用以推算围岩最终位移和掌握位移变化的规律。
回归分析常用的函数如下：
（1）对数函数：
（8-4）
（8-5）
（2）指数函数：
（8-6）
（8-7）
（3）双曲函数：
（8-8）
（8-9）
——回归常数；
——初读后的时间（d）；
——位移值（mm）。
图8-6位移速度v-时间t关系曲线图8-7借助Excel的公式计算功能实现数据计算自动化
图8-4位移u-开挖面距离L关系曲线图8-5位移u-时间f关系曲线
任务三拱顶下沉量测
拱顶是隧道周边上的一个特殊点、挠度最大，其位移情况（绝大多数下沉、极少数抬高）具有较强的代表性和显示“窗口”作用等。
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