隧道监控量测作业指导书.docx
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隧道监控量测作业指导书
新建蒙西至华中铁路煤运通道工程
编号：
隧道监控量测作业指导书
单位：
中铁六局集团有限公司蒙华铁路
MHTJ-17标段项目经理部
编制：
审核：
批准：
年月日发布年月日实施
隧道监控量测作业指导书
1.适用范围
适用于新建蒙西至华中地区铁路煤运通道土建工程MHTJ-17标段隧道监控量测。
2．作业准备
2.1开工前应根据隧道规模、地形、地质条件、施工方法、支护类型和参数、工期安排以及所确定的量测目的等编制量测计划。
编制内容应包括量测项目、量测仪器选择、测点布置、量测频率、数据处理、反馈方法及组织机构、管理体系等。
同时还应考虑量测方法的经济性，并注意与施工的进程相适应。
2.2现场量测仪器应根据量测项目及测试精度来选用，一般应尽量选择简单适用，稳定可靠，操作方便，量程合理，便于进行结果处理和分析的测试仪器。
2.3现场成立专门监控量测小组，负责测点埋设、日常监测、数据处理和仪器维修保养工作，并及时将量测信息反馈于设计和施工。
3．技术要求
3.1施工中应将现场监控量测作为工序引入作业循环，并结合地质预报做出评价，优化设计参数，实施动态管理。
监控量测元件的埋设与监控量测应列入工程施工进度控制计划中.
3.2监控量测应紧接开挖、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。
3.3量测数据应及时分析处理，并与工程类比法相结合，及时调整支护参数或施工方案。
3.4施工现场必须建立严格的监控量测数据复核、审核制度，保证数据的可靠性和精准性。
3.5根据监控量测精度要求，应尽量减少系统误差，控制偶然误差，避免人为错误，提高测量精度。
4．施工程序与工艺流程
4.1施工程序
施工程序为：
埋设监控量测点→进行量测并记录数据→对数据进行分析→指导施工
监控量测工艺流程图
5.监控量测实施
5.1断面及测点布设原则
5.1.1拱顶下沉和水平收敛断面
拱顶下沉和水平收敛监测断面间距
围岩级别
断面间距（m）
Ⅴ
5
Ⅳ
20
Ⅲ（软质岩）
50
Ⅲ（硬质岩）
在特殊地段布设监测断面
Ⅱ
在特殊地段布设监测断面
备注：
①Ⅳ级围岩，在不良地质地段（主要指水平层软质岩等）监测断面应适当加密。
②Ⅲ级软质岩主要指：
砂岩、片岩、板岩、页岩、泥质砂岩、砂砾岩、泥灰岩等。
③Ⅲ级硬质围岩、Ⅱ级围岩原则上不布设监测断面，特殊地段根据现场情况布设监测断面，特殊地段指：
a掌子面施工时，有掉块、坍方等的地段；
b初期支护有开裂、剥落等的地段；
c需要进行设计调整的段落（进行一定的监测，为动态调整支护参数、施工方法等提供参考，验证调整效果；
d其他需要进行监测的地段。
④各断面布设间距误差控制在“断面间距的10%”以内。
5.1.2地表沉降断面
地表沉降监测断面间距
隧道埋深与开挖宽度
断面间距（m）
2B＜H0≤2（H+B）
20
B＜H0≤2B
10
H0≤B
5
备注：
①H0为隧道埋深，H为隧道开挖高度，B为隧道开挖宽度；
②地表沉降测点应在隧道开挖前布设；
③地表沉降断面与洞内监测断面应尽量布置在同一断面。
5.1.3拱顶下沉和水平收敛测点
①测点布设应按施工方法区分，全断面、两台阶、三台阶按下图所示进行布置，其他特殊地段施工方法的测点布设根据现场实际情况进行布置。
（a）全断面法（b）两台阶法
（c）三台阶法
拱顶下沉和水平收敛测点布置示意图
②拱顶下沉和水平收敛测点应布置在同一断面上。
③初支应与围岩密贴，测点埋设在钢架、格栅等初期支护上。
④测点应在初支支护后立即埋设。
⑤初始读数应在测点埋设12h内读取。
⑥拱顶下沉测点应埋设在拱顶轴线附近，数值采用绝对高程，周期性复核后视点，保证其数据可靠性。
5.1.4地表沉降测点
①测点应在隧道开挖前布设，横向间距为2～5m，在一个断面内应设7~11个测点，按下图所示进行布置，在隧道中线附近测点应适当加密。
地表沉降横向测点布置示意图
②隧道中线两侧监测范围不应小于H0+B。
当对地表沉降有特殊要求时，监测间距应适当加密，范围应适当加宽。
③基准点应设置在隧道施工影响范围以外稳定处，并设置复核性测点，保证其数据可靠性。
5.2监测频率
5.2.1洞内、外观察
每施工循环记录一次，必要时加大观察频率。
5.2.2拱顶下沉和水平收敛监测
①一般为1次/天。
②台阶法施工，下部开挖过程中，频率为2次/天。
③出现异常情况时，根据现场管理要求，加大监测频率。
④当变形趋于稳定时，监测频率按下表进行。
变形趋于稳定时的监测频率
支护状态
平均变形速率
持续时间
监控频率
初支全环封闭
＜2mm/d
＞3天
1次/3天
初支全环封闭
＜1mm/d
＞7天
1次/7天
初支全环封闭
＜1mm/d
＞15天
1次/15天
⑤在初期支护稳定后，可停止该断面的监测。
初期支护稳定须同时满足以下条件：
a初期支护表观现象正常；
b拱顶下沉和水平收敛平均变形速率小于1mm/d，且持续1个月以上；
c变形时态曲线已经收敛。
5.2.3地表沉降监测
①一般为1次/天。
②出现异常情况时，应加大监测频率。
③在二次衬砌施工通过监测断面H0+B距离后（H0为该断面隧道埋深，B为该断面隧道开挖宽度），且地表沉降变形时态曲线已经收敛，可停止该断面监测。
5.3.监测管理值
采用变形总量、变形速率、初期支护表观现象和变形时态曲线等4项对隧道施工安全进行综合等级管理。
变形总量与变形速率应控制在管理等级范围内，及时巡视观察初支表观有无异常，同时结合变形时态曲线形态进行综合分析处理。
5.3.1管理等级及对应措施
管理等级及对应措施
管理等级
对应措施
正常（绿色）
正常施工
预警二级（黄色）
加强监测，密切关注发展情况,分析原因，调整施工，使隧道变形趋稳,并制定应急方案和对策
预警一级（红色）
暂停施工，加强监测，启动应急预案，采取相应工程措施
5.3.2变形总量管理值
一般地段变形总量管理等级
变形总量/（mm）
管理等级
正常
（绿色）
预警二级
（黄色）
预警一级
（红色）
拱顶下沉
Ⅲ
＜25
25～35
≥35
Ⅳ
＜72
72～96
≥96
Ⅴ
＜90
90～120
≥120
水平收敛
Ⅲ
＜10
10～15
≥15
Ⅳ
＜35
35～50
≥50
Ⅴ
＜45
45～60
≥60
备注：
本表所建议变形总量管理等级应结合现场施工情况进行动态调整；
台阶法开挖时拱顶下沉和水平收敛变形总量管理值分配
基准值
工法
分部1
分部2
分部3
台阶法
40%
70%
—
三台阶法
30%
50%
70%
备注：
本表按隧道各分部开挖工序制定，其中（%）为各分部累计变形量相对于对应变形总量的百分比。
5.3.3变形速率管理值
变形速率管理等级
变形速率/（mm/d）
管理等级
正常（绿色）
预警二级
（黄色）
预警一级
（红色）
开挖过程中
拱顶下沉
双线正洞
＜5.0
5.0～10.0
≥10.0
水平收敛
双线正洞
＜3.0
3.0～6.0
≥6.0
仰拱封闭后
拱顶下沉
水平收敛
双线正洞
＜2.0
2.0～4.0
≥4.0
备注：
本表所建议变形速率管理等级应结合现场施工情况进行动态调整。
5.3.4初期支护表观现象
隧道施工过程中应对隧道初期支护表观进行观察，当初期支护出现下表所述现象时，应及时进行信息反馈，并采取相应工程措施。
需要采取工程措施的初期支护表观现象
序号
初期支护
表观现象
1
喷混凝土
初期支护混凝土出现开裂、剥落、掉块等现象
①纵向开裂超过3榀钢支撑间距；
②环向开裂超过已施工支护周长的1/3；
③裂缝宽度超过1mm。
2
钢拱架等
扭曲、异响、拱脚下沉等。
5.3.5变形时态曲线特征
（a）正常（b）预警二级（c）预警一级
变形时态曲线特征图
当变形处于初期匀速变形阶段和平稳发展阶段时，隧道处于相对安全的状态；围岩变形过程中，在围岩不失稳的正常情况下，在量测断面附近进行开挖施工时，受施工扰动，存在一定的变形加速现象，属于正常加速，其余变形加速属于异常加速。
异常加速是围岩失稳的征兆，隧道施工安全存在威胁，应进行预警。
变形时态曲线在管理等级中的体现
序号
管理等级
体现
1
正常（绿色）
无变形异常加速，变形特征曲线趋于收敛
2
预警二级（黄色）
变形异常加速，变形特征曲线无收敛迹象，日均变形速率差值连续2天增大，且均大于2mm/d时。
3
预警一级（红色）
变形异常加速，变形特征曲线无收敛迹象，日均变形速率差值连续3天增大，且均大于2mm/d时。
5.4监测方法
5.4.1洞内、外观察
洞内开挖面观察：
开挖工作面观察应在每次开挖后进行，及时绘制开挖工作面地质素描图、填写开挖工作面地质状况记录表，并与勘查资料进行对比，此项工作由地质预报单位或专业地质工程师进行整理。
洞内已施工地段观察：
喷射混凝土、钢拱架或格栅钢架变形等工作状态。
主要观察内容如下：
①初期支护完成后对喷层表面的观察以及裂缝状况的描述和记录，要特别注意喷混凝土是否开裂和剥落。
②钢拱架或格栅钢架有无扭曲变形、整体下沉等现象；
③拱架或围岩有无异响。
洞外观察重点应在洞口段和洞身浅埋段，记录地表开裂、地表变形、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等，同时还应对地面建（构）筑物进行观察。
5.4.2拱顶下沉和水平收敛监测
拱顶下沉和水平收敛监测采用全站仪配合反射膜片进行。
测点埋设：
采用直径不小于20mm的螺纹钢，尾端（隧道洞内方向）进行45°斜切形成斜切面或者端部焊接钢板，斜切面处或钢板上面粘贴测量专用反射膜片（不小于1cm×1cm）。
预埋杆件规格详图
②标识要求：
测点布设以后，在测点位置用红色油漆做醒目标识，每个断面左右侧各布设1个标示牌，及时记录展示相关信息，监测点上严禁悬挂物品。
③保护要求：
测点及时进行布设，并做好保护，防止破坏。
现场监测与施工必须紧密配合，施工现场应提供监测工作时间，保证监测工作的正常进行，监测测点的埋设计划应列入工程施工进度控制计划中。
④破坏与松动处理要求：
如果测点被破坏，应在被破坏测点附近补埋，重新进行数据采集；如果测点出现松动，则应及时加固，重新读取初读数。
5.4.3地表沉降监测
地表沉降监测可采用全站仪或精密水准仪进行，沉降测点埋设时先在地表钻孔，然后埋入沉降测点，外露1～2cm，四周用混凝土填实。
测点一般采用直径20～30mm，长50～100cm半圆头钢筋制成。
5.5.测试精度要求
①拱顶下沉、水平收敛、地表沉降测试精度为±1.0mm。
②采用测距精度不小于2±2ppm的全站仪，自由设站非接触进行监测能满足测试精度要求，但当设站点与监测点距离增大时，测量中误差会逐步增大。
因此，施测时设站点与监测点距离不宜过大，应控制在100米范围以内，同时保障测试环境的其他要求。
5.6.监测信息反馈
5.6.1应用隧道施工监测信息化平台系统，及时反馈监测信息。
5.6.2根据反馈信息，分析监测数据，核查现场情况，提出相应的工程对策与建议。
5.6.3按周、月或季进行阶段分析，分析总结监测数据，了解和掌握支护结构变形规律，对施工情况进行评价，形成阶段分析报告，指导后续施工。
监测信息反馈程序框图
5.7监测工作管理
①监测工作应根据合同文件和经审查批准的实施方案严格进行。
②监测工作应以项目实际情况为出发点，监测程序、报告和方法等应规范。
③监测数据应真实、有效，工作保质保量。
④监测各类报告应按合同要求及时提交。
⑤针对工程重难点，应不定期开展监测技术专题会，结合现场实际情况，优化完善监测工作。
⑥定期对监测单位进行考核。
6.劳动组织
6.1劳动力组织方式：
采用架子队组织模式。
6.2量测人员配备表
每个作业工地人员配备表
负责人
1人
技术主管
1人
测量工
3人
7.设备机具配置
监控量测设备配置表
序号
名称
数量
主要特点
1
徕卡全站仪
1
可靠、方便、精度高
2
电子水准仪
1
可靠、方便、稳定
3
铟钢尺
1
可靠、方便、稳定
8.监控量测质量及安全保证措施
8.1质量保证措施
8.1.1将监测管理及监测实施计划纳入施工生产计划中，作为一个重要的施工工序来抓，并保证监测有确定的时间和空间。
各施工单位应由工程技术管理中心组成专门监测小组，具体负责各项监测工作。
8.1.2制定切实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。
8.1.3施工监测紧密结合施工步骤，监控每一施工步骤对周围环境、围岩、支护结构、变形的影响，据此优化施工方案。
8.1.4积极配合监理、设计单位做好对监测工作的检查、监督和指导，及时向监理、设计单位报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录，工程完成后，根据监测资料整理出标段的监测分析总报告纳入竣工资料中。
8.1.5量测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。
量测仪器专人使用、专业机构保养、专业机构检校。
量测设备、元器件等在使用前均经过检校，合格后方可使用。
8.1.6测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作，及时进行资料整理及信息反馈。
8.2安全监测预报
采用地质超前和工程类比相结合的方法，对各项数据资料进行综合对比分析，从而对工程的不同位置的稳定性进行分区分类，如分为稳定、基本稳定、暂时稳定、不稳定、危险等。
8.3安全监测反馈
8.3.1反馈优化设计
根据观察和监控量测结果，调整修改支护参数，使之符合工程实际。
8.3.2反馈指导施工
①在安全预警和安全警戒阶段，根据监控量测数据和观察资料，对施工项目、支护参数及工序进行调整修改。
②正常监控阶段对施工设计方案进行优化调整，减少支护，提高工效，简化施工工艺和施工方法，变更简化支护参数等。
③地表及周围（构）建筑物的安全监控及防护措施反馈，确保地表（构）建筑物安全。
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