监控量测01045.docx
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监控量测01045
监控量测施工监理细则
一、编制依据与工作方法
1.编制依据
1.1已批准的兰新铁路工程监理监理规划
1.2铁路建设工程监理规范【TB10402—2007】
1.3有关的设计文件及施工图
1.4客运专线隧道施工验收暂行标准【铁建设（2005）160】
1.5客运专线隧道施工技术指南【TZ214--2005】
1.6铁路隧道监控量测技术规程【TB1021—2007】
1.7铁路大断面隧道三台阶七步开挖法施工作业指南【经规标准（2007）119号】
1.8施工单位上报的施工组织设计文件
2.监理工作方法
监理工作应遵循预防为主的方针，做到主动控制及事先控制，在施工过程监理工作中，为实现项目目标、监理工作人员将力求加大主动控制过程中的比例，同时进行定期、连续的被动控制。
隧道监控量测的内容、方法及要求：
承包人应在初期支护前56D提出监控量测计划内容，包括量测项目及方法、量测仪器、测点布置、量测频率、数据处理及量测人员组织等，并经监理工程师批准。
量测计划应根据隧道的围岩条件、支护类型和参数、施工方法以及所确定的量测目的进行编制。
采用复合式衬砌的隧道，施工单位与设计单位必须紧密配合，共同研究，分析各项量测信息，确认或修正设计参数。
2.1对围岩进行稳定性监测是隧道施工安全的重要环节，它能帮助我们掌握围岩变形发展情况，选择合理的支护时机，判断支护的实际效果，检验已施作支护的工作情况，积累资料为隧道支护设计、修改并优化设计提供依据，也为类似工程积累经验，同时也是判断隧道是否处于稳定状态的最直接、最主要、最有效的方法和手段。
2.2量测的主要内容
2.2.1量测项目、方法、设备及频率
监控量测为施工管理提供以下信息：
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。
根据规范的要求，结合本隧道的具体工程地质及水文地质条件，量测项目按必测和选测两部分安排，如表1，必测项目为洞内、外观察、净空收敛、拱顶下沉，进行全隧道、全过程监测；选测项目为围岩压力量测。
原则上仅在遇到断层等不良地质时根据需要作出安排，借以更准确掌握围岩的形变信息，使能作出更能符合实际的分析和判断。
表1监控量测项目、方法及频率表
序号
监测项目
测试方法
测试精度
仪器设备
频率
量测类型
备注
1
净空变化
收敛测量
0.1mm
见表4
见表2、3
必测
一般进行水平收敛量测
2
拱顶下沉
水准测量
的方法
1.0mm
必测
3
洞内外观察
现场观察
必测
4
地表沉降
水准测量
1.0mm
必测
浅埋段
表2量测频率（按距开挖面距离）
量测断面距开挖面的距离（m）
量测频率
（0～1）b
2次/天d
（1～2）b
1次/d
（2～5）b
1次/2～3d
>5b
1次/7d
表3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4量测仪器、设备
量测项目
量测仪器、设备
单位
数量
型号
净空变化
收敛仪、全站仪
台
1
拱顶下沉
水准仪、钢尺
台、把
1、5
洞内外观察
地质罗盘
个
1
地表沉降
水准仪、钢尺、全站仪
台
1
2.2.2量测断面及测点布置
根据施工规范，不同的围岩级别量测断面间距不同；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。
在施工过程中，围岩特性比较突出地段加设量测断面，每种岩层必须设置至少一个量测断面。
表5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～Ⅳ
5～10
1～2条基线
1～3点
Ⅳ
10～30
1条基线
1点
Ⅲ
30～50
1条基线
1点
图1量测埋点示意图
图2量测断面测点布设图
2.3.必测项目
2.3.1.净空变化及拱顶下沉观测
净空变化及拱顶下沉观测贯穿于隧道全长，观测断面的设置根据不同围岩级别，收敛量测用精度0.1mm收敛仪，拱顶下沉用精度1.0mm水平仪和钢尺进行，其量测频率按表3、4执行。
净空变化、拱顶下沉量测应在开挖后12h内得到初读数，最迟不得大于24h，且在下一循环开挖前必须完成。
测点应牢固可靠、易于识别，并注意保护，严防爆破损坏。
净空变化、拱顶下沉量测基点应与洞内、外水准基点建立联系。
2.3.2.洞内、外观察量测
根据《铁路隧道施工规范》要求，在隧道施工过程中应进行洞内、外观察，洞内观察可分为开挖面观察和已施工地段观察两部分。
1）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，应立即采取相应的处理措施；观察后应及时绘制开挖工作面地质素描图、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（表6）。
对已施工地段的观察每天至少进行一次，主要观察喷射混凝土、锚杆和钢架的工作状态。
2）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。
2.3监控量测管理
2.3.1施工监测管理信息流程
根据隧道的地质条件、设计要求、开挖方式等制定监控量测计划。
计划的内容包括：
量测项目及方法、量测仪器的选择、测点布置、量测频率、数据处理等。
表6围岩级别判定卡
工程
名称
位置
里程
评定
距洞口距离（m）
岩
性
指
标
岩石类型（名称）
黏聚力c=MPa;φ=
极硬岩
硬岩
中硬岩
较软岩
极软岩土
单轴抗压极限强度Rc=MPa
点荷载强度Ix=MPa
变形模量E=MPa
泊松比ν=
天然重度γ=kN/m3
其他
岩体完整状态
地质构造影响程度
轻微
较重
严重
极严重
完整
较完整
较破碎
破碎
极破碎
地质结构面
间距（m）
>1.5
0.6～1.5
0.2～0.6
0.06～0.2
<0.06
延伸性
极差
差
中等
好
极好
粗糙度
明显台阶状
粗糙波纹状
平整光滑
有擦痕
平整
光滑
张开性
（mm）
密闭
<0.1
部分张开
0.1～0.5
张开
0.5～1.0
无充填张开>1.0
黏土
充填
风化程度
未风化
风化轻微
风化颇重
风化严重
风化极严重
简要说明
地下
水状
态
渗水量L/（min·m）
<10
干燥或湿润
10～25
偶有渗水
25～125
经常渗水
干燥或
湿润
偶有渗水
经常渗水
初始应力状态
埋深H=m
地质构造应力状态
其他
围岩
级别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
备注
记录者
复核者
日期
监控量测作业根据图3监控量测流程进行。
图3监控量测流程
2.3.2人员组织管理
1）项目部组建量测专业小组，由地质工程师为组长，进行现场专业测试及数据处理，具体人员组织见图4。
2）量测组长或专业工程师进行数据管理并及时将数据结果报告监理工程师，当绘图落点发生曲线异型及判定管理状态后，及时向项目部技术部门报告，及时反馈施工，以确保施工安全。
3）将量测信息及处理结果及时向监理工程师报告，以便监理工程师随时了解，掌握施工中围岩的稳定状态，随时发出有关指令。
4）量测发生异常情况时，量测组长及时向监理工程师、设计代表、业主报告情况，以便能及时研究、采取对策，变更有关设计，确保施工及隧道结构安全。
图4人员组织图
5）量测小组应随时对管区内隧道进行检查，督促施工单位量测小组必须接受监理工程师、设计代表、业主指令，及时增加量测项目或测点的量测频率，使量测工作满足施工、设计的要求。
2.4.资料的收集和管理
量测原始资料由施工单位项目部量测组进行整理，整理后的资料上交项目部和现场监理工程师，有施工单位专业工程师进行汇总、标图。
地质素描资料，将纵、横剖面对应核对连接，形成隧道轴线工程地质纵剖面及围岩分类图，将开挖段观测资料按对应里程、部位进行汇总。
将净空变化、拱顶下沉资料标划时间（t）与位移关系曲线（时态曲线），量测断面与开挖面距离与位移关系曲线（距开挖面关系图）。
整理好后的资料转交局指挥部工程部进一步进行分析及判断。
2.5.进行分析回归，建立管理等级
工程部专业地质工程师根据量测资料对下述方程：
U=A+Bln（1+t）;
U=Aln（B+T）/（B+t0）；
U=Ae-B/t0
U=A（e-B/t0-e-B/T）
U=t/（A+Bt）
U=A[1/（1+Bt0）2+1/（1+BT）2]
式中U—变形值（mm）
A、B回归系数
t—测点埋设后时间
t0——测点埋设后的初读时间（d）
T—量测时距开挖时的时间（d）
选择其中一个或数个方程用微机计算，进行回归，计算出A、B系数，然后进行画图验证，选择其中最适线的方程作为该项量测的回归方程，根据已量测的资料及回归方程，计算其最大的位移变形及最大的位移速率u。
2.6.围岩稳定性的综合判别，应根据量测结果按下列指标进行：
实测最大位移值或回归预测最大位移值不应大于表7和表8所列指标，并按表9变形管理等级指导施工。
表7单线隧道初期支护极限相对位移（%）
围岩级别
埋深（m）
＜50
50～300
300～500
拱脚水平相对净空变化值
Ⅴ
0.19～0.46
0.37～1.85
1.67～2.78
Ⅳ
0.09～0.28
0.19～0.74
0.65～1.11
Ⅲ
0.03～0.09
0.07～0.37
0.28～0.56
Ⅱ
0～0.03
0.1～0.07
拱顶相对下沉
Ⅴ
0.07～0.15
0.13～1.02
0.74～1.30
Ⅳ
0.06～0.09
0.07～0.37
0.28～0.74
Ⅲ
0.03～0.06
0.04～0.14
0.11～0.28
Ⅱ
0.01～0.06
0.05～0.11
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；
3、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.
表8双线、大跨隧道初期支护极限相对位移（%）
围岩级别
埋深（m）
＜50
50～300
300～500
拱脚水平相对净空变化值
Ⅴ
0.29～0.72
0.58～2.88
2.59～4.32
Ⅳ
0.14～0.43
0.29～1.15
1.00～1.73
Ⅲ
0.04～0.14
0.12～0.58
0.43～0.86
Ⅱ
0.01～0.04
0.01～0.12
拱顶相对下沉
Ⅴ
0.12～0.23
0.20～1.58
1.15～2.02
Ⅳ
0.09～0.14
0.12～0.06
0.43～1.15
Ⅲ
0.04～0.09
0.06～0.22
0.17～0.43
Ⅱ
0.04～0.09
0.07～0.17
注：
同表8的附注。
表9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。
2.7.根据位移变化速度判别：
净空变化速度持续大于1.0mm/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。
2.8.根据位移时态曲线的形态来判别：
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。
2.9.地质素描及观察
地质素描及观察贯穿于隧道施工全过程，全范围，由具有地质素描专业知识及技能、经过专业学校学习的地质员担任，每次掘进循环后尚未进行喷射混凝土支护前，对掌子面及开挖周边围岩情况进行观察记录，对岩性进行判别，用罗盘仪、钢尺等器具测量岩层的走向、倾角、厚度，描绘纵、横剖面图，测量岩层渗水量，及时填写围岩类别卡，如表6，对开挖地段的围岩进行判定。
此外，还必须每天至少对已开挖地段进行一次观察，并详细记录观测资料：
岩层或喷射混凝土有无开裂、剥落，钢支承有无变形，有无渗漏水，已衬砌地段有无开裂等，每天观察后，对资料及时整理，上交资料室，以便及时编汇地质素描图及对施工进行反馈。
2.10.发出信息反馈施工及设计
根据量测资料分析、计算结果，依据管理等级及围岩稳定的标准，发出继续正常施工、加强支护、停止掘时采取应急措施及可进行二衬施工等信息，经施工单位项目部总工程师审核确认后，及时发送施工队及有关的设计、监理部门，提供施工或变更设计的依据，所有签发的监控量测报告均在资料室存档，作为竣工资料组成部分进行移交。
附:
1、铁路隧道围岩分级判定；
2、隧道渗漏水现象描述的术语、定义、标识符号和检测方法；
3、开挖、支护顺序图。
4、监控量测系统及元器件的精度
5位移控制基准表
表1铁路隧道围岩分级判定
围岩
级别
围岩主要工程地质条件
围岩开挖后的稳定状态（单线）
围岩弹性纵波速度vp（km/s）
主要工程地质特征
结构特征和
完整状态
Ⅰ
硬质岩（单轴饱和抗压强度Rc＞60MPa）：
受地质构造影响轻微，节理不发育，无软弱面（或夹层）；层状岩层为厚层，层间结合良好。
呈巨块状整体结构
围岩稳定，无坍塌，可能产生岩爆
＞4.5
Ⅱ
硬质岩（Rc＞30MPa）：
受地质构造影响较重，节理较发育，有少量软弱面（或夹层）和贯通微张节理，但其产状及组合关系不致产生滑动；层状岩层为中层或厚层，层间结合一般，很少有分离现象，或为硬质岩石偶夹软质岩石。
呈大块状砌体结构
暴露时间长，可能会出现局部小坍塌；侧壁稳定；层间结合差的平缓岩层，顶板易塌落
3.5～４.5
软质岩（Rc≈30MPa）：
受地质构造影响轻微，节理不发育；层状岩层为厚层，层间结合良好。
呈巨块状整体结构
Ⅲ
硬质岩（Rc＞30MPa）：
受地质构造影响严重，节理发育，有层状软弱面（或夹层），但其产状及组合关系尚不致产生滑动；层状岩层为薄层或中层，层间结合差，多有分离现象；或为硬、软质岩石互层。
呈块（石）碎（石）状镶嵌结构
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
2.5～4.0
软质岩（Rc≈5～30MPa）：
受地质构造影响较严重，节理较发育；层状岩层为薄层，中层或厚层，层间结合一般。
呈大块状砌体结构
Ⅳ
硬质岩（Rc＞30MPa）：
受地质构造影响很严重，节理很发育；层状软弱面（或夹层）已基本被破坏。
呈碎石状，压碎结构
拱部无支护时可产生较大的坍塌，侧壁有时失去稳定
1.5～3.0
软质岩（Rc≈5～３０MPa）：
受地质构造影响严重，节理发育。
呈块（石）碎（石）状，镶嵌结构
土体：
1、略具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。
1和2呈大块状，压密结构；3呈巨块状
Ⅴ
石质围岩位于挤压强烈的断裂带内，裂隙杂乱，呈石夹土或土夹石状
呈角（砾）碎石状，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）或塌至地表
1.0～2.0
一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍湿至潮湿的一般碎石土、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的粉细砂等
黏性土呈易蠕动的松软结构，砂性土呈潮湿松散结构
围岩极易坍塌变形，有水时土砂常与水一齐涌出；浅埋时易塌至地表
＜1.0（饱和状态的土＜1.5）
注：
1表中“围岩级别”和“围岩主要工程地质条件”栏，不包括膨胀性围岩、多年冻土等特殊岩土；
2关于隧道围岩分级的基本因素和围岩基本分级及其修正，可按国家现行《铁路隧道设计规范》（TB10003）确定。
表2隧道渗漏水现象描述的术语、定义、标识符号和检测方法
术语
定义
标识符号
检测方法
湿渍
衬砌结构表面，呈现明显色泽变化的潮湿斑
＃
用干手触摸湿斑，无水分湿润感觉；用吸墨纸或报纸贴附，纸不变颜色。
尺寸检查用粉笔或不渗水笔勾划出范围，钢尺测量高度和宽度，计算面积
渗水
衬砌结构内表面可观察到明显的流挂水膜范围
○
用干手触摸可感觉到水分湿润，手上会沾有水分；用吸墨纸或报纸贴附，纸会浸湿变颜色。
尺寸检查用粉笔或不溶水钢笔勾划出渗水范围，钢尺测量高度和宽度，计算面积。
水珠
悬垂在衬砌结构拱顶的水珠，其滴落间隔时间超过1min称水珠现象
◇
隧道拱部的明显滴漏和连续渗流，可直接用有刻度的容器收集量测，计算单位时间的渗漏量。
有困难时也可通过目测计取每分钟或数分钟内的滴落数量，计算该点的渗水量，判定渗漏水等级。
一般上滴落速度为3～4滴/min的漏水点，24h的渗水量就是1L，如果滴落速度每分钟大于300滴，则成为连续细流。
滴漏
衬砌结构拱顶渗漏水的滴落速度，每min至少1滴，称为滴漏现象
线漏
指渗漏成线或喷水状态
↓
注：
检测过程中都应将所有的检测结果标示在“××隧道衬砌内表面的结构工程展开图”上。
表3开挖、支护顺序图
开挖方法名称
图例
开挖顺序说明
全断面法
1、全断面开挖；
2、初期支护；
3、全断面二次衬砌。
台阶法
1、上台阶开挖；
2、上台阶初期支护；
3、下台阶开挖；
4、下台阶初期支护；
5、全断面二次衬砌。
环形开挖预留核心土法
1、上弧形导坑开挖；
2、拱部初期支护；
3、预留核心土开挖；
4、下台阶中部开挖；
5、下台阶边墙部开挖；
6、仰拱超前浇注；
7、全断面二次衬砌。
下导洞超前全断面法
1、上导洞开挖；
2、上导洞初期支护；
3、全断面扩挖；
4、初期支护；
5、全断面二次衬砌。
双侧壁导坑法
1、左（右）导坑开挖；
2、左（右）导坑初期支护；
3、右（左）导坑开挖；
4、右（左）导坑初期支护；
5、上台阶开挖；
6、上台阶初期支护、导坑隔壁拆除；
7、下台阶开挖；
8、仰拱初期支护；
9、仰拱超前浇注；
中隔壁法
1、先行导坑上部开挖；
2、先行导坑上部初期支护；
3、先行导坑中部开挖；
4、先行导坑中部初期支护；
5、先行导坑下部开挖；
6、先行导坑下部初期支护；
7、后行导坑上部开挖；
8、后行导坑上部初期支护；
9、后行导坑中部开挖；
10、后行导坑中部初期支护；
11、后行导坑下部开挖；
12、后行导坑下部初期支护；
13、仰拱超前浇筑；
14、全断面二次衬砌。
交叉中隔壁法
1、左侧上部开挖；
2、左侧上部初期支护；
3、左侧中部开挖；
4、左侧中部初期支护；
5、右侧上部开挖；
6、右侧上部初期支护；
7、右侧中部开挖；
8、右侧中部初期支护；
9、左侧下部开挖；
10、左侧下部初期支护；
11、右侧下部开挖；
12、右侧下部初期支护；
13、仰拱超前浇筑；
14、全断面二次衬砌。
中洞法
1、开挖中导洞；
2、施做中导洞初期支护；
3、施做中隔墙并做防护；
4、开挖左洞侧导洞；
5、施做左洞侧导洞初期支护；
6、开挖左洞上台阶；
7、施做左洞上部初期支护；
8、开挖左洞下台阶；
9、左洞仰拱
10、左洞二次衬砌；
11、开挖右洞侧导坑；
12、开挖右洞侧导坑初期支护；
13、开挖右洞上台阶；
14、施做右洞上部初期支护；
15、开挖右洞下台阶；
16、右洞仰拱；
17、右洞二次衬砌。
表4监控量测系统及元器件的精度
序号
元器件
测试精度
1
压力盒
≤0.5%F.S
2
应变计
±0.1%F。
S
3
钢筋计
拉伸≤0.5%F.S，压缩≤1.0%F.S
表5位移控制基准表
类别
距开挖面1B（U1B）
距开挖面2B（U1B）
距开挖面较远
允许值
65%U0
90%U0
100%U0
注：
B为隧道开挖宽度，U0极限相对位移值
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