鐵路隧道監控量測技術講座

二零一四年四月一日鐵路隧道監控量測技術講座

二零一四年四月一日一、監控量測目的和作用目的1、確保施工安全及結構的長期穩定性;2、驗證支護結構效果，確認支護參數和施工方法的準確性或為調整支護參數和施工方法提供依據;3、確定二次襯砌施做時間;4、監控工程對周圍環境影響;5、積累量測數據，為信息化設計與施工提供依據。監控量測作為新奧法施工的基礎工作必須高度重視。一、監控量測目的和作用目的作用1、監控量測是保證施工安全的主要方法2、監控量測是設計施工優化的主要依據。3、監控量測是應對隧道工程不確定性的重要方法。4、監控量測是積累工程資料的重要手段。作用1、監控量測是保證施工安全的主要方法二、規范、文件及要求1、規范、文件：《鐵路隧道監控量測技術規程》TB10121-2007《基坑工程施工監測規程》（DG/TJ08-2001-2006）《鐵路隧道工程施工技術指南》（TZ204-2008）《中鐵上海工程局有限公司地下工程監控量測管理辦法》二、規范、文件及要求1、規范、文件：2、主要要求1）監控量測應納入施工工序，并貫穿施工的全過程；2）項目部應編制監控量測工作實施方案（細則），并根據《中鐵上海工程局有限公司危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》要求完成報批手續；3）項目經理為監控量測工作實施的第一責任人，項目部應成立監控量測小組，并配備至少一名組長和兩名技術人員，及滿足量測精度要求的儀器。4）監控量測組長或負責人必須出具監控量測日報，報送項目經理和項目總工簽字，并按要求編制周報、月報，報送上級管理部門。2、主要要求5）監控量測數據必須采用絕對值（以便對量測點位進行后期的分析），并進行現場閉合測量，確保數據真實可靠，嚴禁弄虛作假。項目總工或監控量測負責人必須及時對原始數據進行分析，確定圍巖變化趨勢。（原始記錄表見后）5）監控量測數據必須采用絕對值（以便對量測點位進行后期的分析

三、監控量測實施1、成立監控量測小組，人員至少一名組長和兩名技術員，組長應熟悉隧道施工、監控量測等相關技術規范并熟練使用電腦進行數據分析處理。負責監控量測點的布設、數據采集、數據分析、結果上報等日常工作。2、現場情況的初始調查：監控量測工作實施前需對隧道工程的結構形式及尺寸、地勘結果、附近水系及地下水發育情況、工程范圍的地形、周邊構（建）筑物狀況（建筑年代、基礎及結構形式等）、周邊構（建）筑物及有關設施的現狀、周邊工程施工情況、地方或業主管理部門的相關要求等，為編制監控量測實施細則提供支撐。

三、監控量測實施1、成立監控量測小組，人員至少一名組長和兩3、編制實施細則（方案）：1）根據設計及相關規范要求，結合現場調查結果，編制監控量測實施細則，并報監理和業主審批后實施。如需變更必須經項目技術負責人審核，報監理工程師審批。（實施細則附后）4、確定監控量測項目根據隧道的施工環境，測量項目分為必測項目和選測項目。必測項目是隧道工程應進行的日常監控量測項目，其直接關系隧道的施工安全和支護參數的評定時所有隧道必須進行的工作。設計有要求的根據設計確定，無要求的根據表4.1和4.2確定。3、編制實施細則（方案）：是否需要進行地表沉降量測根據設計要求和現場實際情況，如隧道地表有建筑物、地表有過塌陷后修補過的、隧道上部有地下設施的、及隧道埋深較淺的，根據隧道埋深確定是否需要進行地表觀測的確定原則依據表4.2進行。表4.1是否需要進行地表沉降量測根據設計要求和現場實際情況，如隧道地表4.2地表沉降量測確定原則選測項目是根據隧道建設規模、圍巖的性質、隧道埋置深度、開挖方式及設計需要等特殊要求進行的監控量測項目，其作用是能更深入的掌握圍巖穩定狀態和支護效果及對隧道周圍環境的影響，（例如我們項目有靠近既有線的實施爆破的，需對既有線的震動、位移等進行監測）選測項目見表4.3。表4.2地表沉降量測確定原則選測項目是根據隧道建設規模、圍表4.3表4.3是否進行選測項目的監測，應依據以下原則確定如。1)當圍巖為土砂質時可對圍巖內部位移、錨桿軸力、初期支護內力、錨桿拉拔試驗進行測量，以此確定錨桿的錨固作用。2）對地下水發育斷層破碎帶等地質構造帶可進行水量、空隙水壓力測量。3）對一般硬質巖、軟巖認為可以優化設計，減少支護數量時，可對錨桿軸力、圍巖壓力、初支壓力與二襯之間的接觸壓力進行量測。4）如隧道爆破震動影響范圍內有重要建筑物時應進行爆破震動監測等。5）設計要求等。是否進行選測項目的監測，應依據以下原則確定如。5、量測斷面和量測點的布置1）地表沉降觀測點布置淺埋隧道地表沉降觀測點應在隧道開挖前布設。地表沉降測點應設置在特殊地段如淺埋超淺埋、隧道影響范圍內的地表有建筑物以及隧道與地表之間村地下構筑物的地段。地表沉降量測點橫向布置應按照間距為2—5m，在隧道中線附近測點應適當加密，隧道中線兩側量測范圍不應小于Ho+B（隧道埋深+隧道寬度），地表有控制性建(構)筑物時，量測范圍應活當加寬。如圖5.15、量測斷面和量測點的布置5.1地表沉降觀測點位橫向布置圖如地表圍巖性質較均勻時測點間距取大值，圍巖性質變化較大時測點間距取小值5.1地表沉降觀測點位橫向布置圖如地表圍巖性質較均勻時測點間

地表沉降量測點縱向間距布置應符合表5.1的要求，且地表沉降量測點應與隧道內位移量測點布設在同一里程斷面，已遍量測數據相互印證分析。

表5.1隧道埋深與開挖寬度縱向測點間距（m）2B＜Ho＜2.5B20～50B＜Ho≤2B10～20Ho≤B5～10注：Ho為隧道埋深；B為隧道最大開挖寬度地表沉降量測點縱向間距布置應符合表5.1的要求，且地2）洞內拱頂沉降量測點和邊墻收斂量測點布置在同一個斷面上，布設縱向間距除遵循下表5.2外還應在圍巖級別變化較大，有斷層、節理、巖溶等發育地段適當加密，加密點位應布置在具有代表性的地段。

表5.2圍巖級別斷面間距（m）Ⅲ30～50Ⅳ10～30Ⅴ～Ⅵ5～10注：Ⅱ級圍巖視具體情況確定間距。2）洞內拱頂沉降量測點和邊墻收斂量測點布置在同一3）凈空變化測線數量隧道凈空變化以水平測線和，隧道中線處垂直測線為主，如隧道工法改變可根據工法不同適當增加，以每個小斷面內有一組水平和垂直測線為準。當工法相同，但同一斷面內發育有明顯節理、裂隙時應在節理裂隙兩側分別布置測點，增加測線數量，拱頂巖層未水平層且厚度較小時，應在拱頂增加沉降量測點，以便準確掌握圍巖變形。不同里程量測斷面的量測點應布置在斷面相同位置，以便各點數據相互印證。一般測線布置參考表5.33）凈空變化測線數量表5.3表5.3

4）選測項目的量測斷面及測點布置一般考慮圍巖具有代表性、圍巖變化、支護參數變化等條件，并盡量與必測項目斷面接近。5）量測點位的安裝及保護

項目部應安排專人負責量測點位的安裝于管理，加強日常保護工作，保證量測數據的聯系性和可靠性。

目前量測均采用無尺量測方法，量測點采用反光貼片，為保證量測點的穩固應采用不小于φ22mm的鋼筋，將其端頭切成斜面，將反光片粘貼在斜面上。如下圖5.2所示4）選測項目的量測斷面及測點布置一般考慮圍巖具有代圖5.2無尺量測點制作圖

監控量測點必須安裝牢固可靠，易于識別并妥善保護。拱頂下沉量測點的后視基準點必須埋設在穩固的基巖上，并和洞內水準點建立聯系。監控量測點應埋入圍巖內，嚴禁直接焊接與鋼架上，量測點露出初支表面5cm左右，已方便測量和立于保護為準。量測點周圍用反光油漆或反光標牌標識點位里程、編號、埋設日期等。圖5.2無尺量測點制作圖監控量測點必須安裝牢6、監控量測頻率1）必測項目的監控量測頻率應根據測點距開挖面的距離及位移速度分別按表6.1和表6.2確定。由位移速度決定的監控量測頻率和由距開挖面的距離決定的監控量測頻率之中，原則上采用較高的頻率值。出現異常情況或不良地質時，應增大監控量測頻率。（異常情況主要根據位移—時間曲線圖確定）6、監控量測頻率表6.1按距開挖面距離確定的監控量測頻率量測斷面距開挖工作面的距離（m）監控量測頻率(0～1)B2次/d(1～2)B1次/d(2～5)B1次/2～3d﹥5B1次/7dB為斷面寬度表6.2按按位移速度確定的監控量測頻率位移速度(mm/d)監控量測頻率≥52次/d1～51次/d0.5～11次/2～3d0.2～0.51次/3d﹤0.21次/7d表6.1按距開挖面距離確定的監控量測頻率量測斷面距開挖工作面

地質素描、圍巖數碼成像、初期支護觀察、和裂縫發育情況描述，對反映圍巖的穩定性和預判掌子面前方的圍巖情況具有重要意義，所以洞內外觀察及掌子面地質素描應納入監控量測管理，每循環進行一次。2）選測項目監控量測頻率應根據設計和施工要求以及必測項目反饋信息的結果確定。地質素描、圍巖數碼成像、初期支護觀察、和裂縫發育情況7、監控量測儀器及精度1）隧道監控量測應配齊以下儀器及元件序號監測項目監測儀器1地表沉降（陸域）及仰拱隆起全站儀2隧道拱頂下沉3隧道凈空收斂4錨桿抗拔力錨桿拉拔計5鋼架內力VW-1型頻率接收儀，鋼筋應力計、應變計、壓力盒等6二襯鋼筋應力7圍巖與接觸壓力8地質和支護狀況觀察地質羅盤儀及規尺等9數據處理電腦7、監控量測儀器及精度序號監測項目監測儀器1地表沉降（陸域）2）量測系統和元器件精度要求監控量測系統的測試精度應滿足設計要求。拱頂下沉、凈空變化、地表沉降、縱向位移、隧底隆起測試精度為0.5～1mm，圍巖內部位移測試精度為0.1mm。其他監控量測項目的測試精度結合元器件的精度確定。元器件的精度應滿足要求，元器件的量程應滿足設計要求，并具有良好的防震、防水、防腐性能。精度要求如下表序號元器件測試精度1壓力盒≤0.5%F.S.2應變計±0.1%F.S.3鋼筋計拉伸≤0.5%F.S.，壓縮≤1.0%F.S.注：F.S為元器件滿量程。2）量測系統和元器件精度要求序號元器件測試精度1壓力盒≤0.8、監控量測基準值確定1）監控量測控制基準監控量測控制基準包括隧道內位移、地表沉降、爆破振動等，應根據地質條件、隧道施工安全性、隧道結構的長期穩定性，以及周圍建(構)筑物特點和重要性等因素制定。必測項目中的隧道位移控制基準值根據隧道位移極限值確定，選測項目中鋼架內力、噴砼內力、二次襯砌內力、圍巖內力、初期支護與二次襯砌的接觸壓力、錨桿軸力的控制基準值以《鐵路隧道設計規范》要求值為準。爆破震動控制基準值符合下表8.1，監控量測基準值應根據隧道施工的環境變化不斷調整完善。8、監控量測基準值確定1）監控量測控制基準表8.1爆破震動安全允許值表8.1爆破震動安全允許值

位移作為隧道監控量測的重點量測項目，其基準控制值是我們需掌握的重點。目前我國只對跨度小于12m的隧道的位移控制基準值有統一計算標準，但跨度大于12m的隧道尚無統一計算標準，其基準控制值在參考表“隧道周邊允許位移相對值”的基礎上根據現場實際量測結果和圍巖穩定情況進行判定。

位移控制基準值的計算采用其位移極限位移值為基礎考慮量測點與掌子面的距離關系確定。圍巖極限位移值根據下表8.2、8.3、8.4計算確定。位移作為隧道監控量測的重點量測項目，其基準控制值是我

表8.1跨度≤7m的隧道初期支護極限相對位移值表8.1跨度≤7m的隧道初期支護極限相對位移值表8.3跨度7m＜12m≤隧道初期支護極限相對位移表8.3跨度7m＜12m≤隧道初期支護極限相對位移

以上兩表中數據適用于復合式襯砌的初期支護，硬質圍巖隧道取表中較小值，軟質圍巖隧道取表中較大值。表中數值應在施工中通過實測資料積累做是的那個修正。拱腳水平相對凈空變化指拱腳測點間凈空水平變化值與其距離之比，拱頂相對下沉指拱頂下沉值減去隧道下沉值后與原拱頂至隧底高度之比。初期支護墻腰水平相對凈空變化極限值可按拱腳水平相對凈空變化值乘以1.1～1.2后采用。以上兩表中數據適用于復合式襯砌的初期支護，硬質圍巖隧

表8.4跨度≥12m隧道周邊允許位移值表8.4跨度≥12m隧道周邊允許位移值根據隧道極限位移值確定位移基準值，如下表類別距開挖面1B（U1B）距開挖面2B（U2B）距開挖面較遠允許值65%U090%U0100%U0表8.5位移控制基準注：B為隧道開挖寬度，U0為極限相對位移值。

采用分部開挖法施工的隧道應每分部分別建立位移控制基準，同時可考慮各分部的相互影響。根據隧道極限位移值確定位移基準值，如下表類別距開挖面1B（U

在隧道開挖過程中，如果隧道的實測最大位移超過極限位移，隧道很可能發生失穩破壞。事實上，由于隧道及地下工程地質條件、環境條件、開挖方式、支護形式復雜多變，極限位移的精確確定是十分困難的，因此采用實測最大位移和極限位移比較就難以操作。一般情況下，設計圖紙或有關規范給出了隧道初期支護的預留變形量，為了確保圍巖和初期支護不侵入二次襯砌空間，并保證二次襯砌以后，隧道建筑限界準確，可將隧道的設計預留變形量作為極限位移進行控制。同時，設計預留變形量應根據前期的監測成果，在施工過程中不斷修正。在隧道開挖過程中，如果隧道的實測最大位移超

故表8.5隧道位移基準值可簡化為下表：注：U—實測位移值；U0—隧道的極限相對位移故表8.5隧道位移基準值可簡化為下表：注：U—實監控量測項目的使用的儀器及其精度9、監控量測方法監控量測項目的使用的儀器及其精度9、監控量測方法施工過程中應進行洞內、外觀察。洞內觀察可分開挖工作面觀察和已施工地段觀察兩部分。開挖工作面觀察應在每次開挖后進行，及時繪制開挖工作面地質素描圖、數碼成像，填寫開挖工作面地質狀況記錄表，并與勘查資料進行對比。已施工地段觀察，應記錄噴射混凝土、錨桿、鋼架變形和二次襯砌等的工作狀態。洞外觀察重點應在洞口段和洞身淺埋段，記錄地表開裂、地表變形、邊坡及仰坡穩定狀態、地表水滲漏情況等，同時還應對地面建(構)筑物進行觀察。

1）洞內、外觀察施工過程中應進行洞內、外觀察。洞內觀察可分開挖工作面觀察和已變形監控量測可采用接觸量測或非接觸量測方法。隧道凈空變化量測可采用收斂計或全站儀進行。采用收斂計量測時，測點采用焊接或鉆孔預埋。采用全站儀量測時，測點應采用膜片式回復反射器作為測點靶標，靶標粘附在預埋件上。量測方法包括自由設站和固定設站兩種。2）變形監控量測

變形監控量測可采用接觸量測或非接觸量測方法。隧道凈空變化量測用全站儀進行隧道凈空變化量測方法包括自由設站和固定設站兩種。與傳統的接觸量測的主要區別在于，非接觸量測的測點采用一種膜片式回復反射器作為測點靶標。具有回復反射性能的膜片形如塑料膠片，其正面由均勻分布的微型棱鏡和透明塑料薄膜構成，反面涂有壓敏不干膠，它可以牢固地粘附在構件表面上。這種反射膜片，大小可以任意剪裁，價格低廉。反射模片貼在隧道測點處的預埋件上，在開挖面附近的反射模片，應采取一定的措施對其進行保護，以免施工時反射模片表面被覆蓋或污染，同時施工單位應和監控量測一單位加強協調工作，保證預埋件不被移動和損壞。無尺量測方法用全站儀進行隧道凈空變化量測方法包括自由設站和固定設站兩種。通過對比不同時刻測點的三維坐標［x(t),y(t)，z(t)］，可獲得該測點在該時段的三維位移變化量(相對于某一初始狀態)。在三維位移矢量監控量測時，必須保證后視基準點位置固定不動，并定期校核，以保證測量精度。與傳統接觸式監控量測方法相比，該方法能夠獲取測點更全面的三維位移數據，有利于結合現行的數值計算方法進行監控量測信息的反饋，同時具有快速、省力、數據處理自動化程度高等特點。通過對比不同時刻測點的三維坐標［x(t),y(t)，z(t3）接觸壓力量測接觸壓力量測包括圍巖與初期支護之間接觸壓力、初期支護與二次襯砌之間接觸壓力的量測。接觸壓力量測可采用振弦式傳感器。傳感器與接觸面要求緊密接觸，傳感器類型的選擇應與圍巖和支護相適應。4）爆破振動監控量測爆破振動速度和加速度監控量測可采用振動速度和加速度傳感器，以及相應的數據采集設備。傳感器應固定在預埋件上，通過爆破振動記錄儀自動記錄爆破振動速度和加速度，分析振動波形和振動衰減規律。3）接觸壓力量測爆破施工中宜對主要爆破全部進行振動監測，通過對監測的數據進行分析，控制爆破的裝藥量、進尺、雷管段數等參數，必要時也要對施工方法進行調整，做到爆破施工的動態管理。爆破振動控制一般有如下規定：1選取建筑物安全允許振速時，綜合考慮建筑物的重要性、建筑質量、新舊程度、自振頻率、地基條件等因素。2省級以上（含省級）重點保護古建筑與古跡的安全允許振速，由專家論證選取，并報相應文物管理部門批準。3選巷道安全允許振速時，綜合考慮構筑物的重要性、圍巖狀況、斷面大小、深埋大小、爆源方向、地震振動頻率等因素。4非擋水新澆大體積混凝土的安全允許振速，可按表8.1給出的上限值選取。爆破施工中宜對主要爆破全部進行振動監測，通過對監測的數據進行5）孔隙水壓與水量監控量測孔隙水壓監控量測可采用孔隙水壓計進行。水壓計應埋入帶刻槽的測點位置，采取措施確保水壓計直接與水接觸。通過數據采集設備獲得各測點讀數，并換算出相應孔隙水壓力值。水量監控量測可采用三角堰、流量計進行。以上監測結果中接觸壓力、爆破震動、空隙水壓力與水量監測結果與設計及參考控制值進行對比。洞內、外觀察結果通過與設計對比及地質條件分析預判開挖面前方圍巖情況，下面重點闡述位移量測的數據處理及分析。5）孔隙水壓與水量監控量測10、位移量數據處理分析1）每次觀測后應及時對觀測數據進行整理，包括觀測數據計算、填表制圖、誤差處理、對異常數據進行復測等。2）監控量測數據的分析處理應包括以下主要內容：ａ、根據量測值繪制時態曲線；ｂ、選擇回歸曲線，預測最終值，并與控制基準進行比較；ｃ、對支護及圍巖狀態、工法、工序進行評價；ｄ、及時反饋評價結論，并提出相應工程對策建議。10、位移量數據處理分析監控量測數據可采用指數模型、對數模型、雙曲線模型、分段函數、經驗公式等進行分析，并預測最終值（應選取應采用與實測數據散點圖擬合最好的模型進行分析預測）。數據處理常用公式及樣表如下監控量測數據可采用指數模型、對數模型、雙曲線模型、分段函數、沉降速率—時間關系分析圖沉降速率—時間關系分析圖累計沉降值-時間關系圖累計沉降值-時間關系圖11、圍巖穩定性分析

圍巖穩定分析采用三個標準進行即圍巖變形控制基準值、圍巖變化趨勢、圍巖變形速率。1）根據圍巖累積變形值與變形控制基準值進行比較，根據三個變形管理等級處理。管理等級距開挖面1B距開挖面2B（U2B）施工狀態ⅢU<U1B/3U<U2B/3可正常施工ⅡU2B/≤U≤2U1B/3U2B/3≤U≤2U2B/3應加強支護ⅠU>2U1B/3U>2U2B/3應采取特殊措施位移管理等級判定表11、圍巖穩定性分析圍巖穩定分析采用三個標準進行即圍巖變形2）圍巖累積變形值未達到控制基準值的管理等級時，根據圍巖回歸位移時態曲線的形態來判別圍巖穩定狀態如下圖正常變化曲線與異常變化曲線對比圖2）圍巖累積變形值未達到控制基準值的管理等級時，根據圍巖回歸當圍巖位累積變形值的曲線趨于平緩時圍巖趨于穩定狀態，如變形累計值曲線出現反彎，變形累積值有迅速增大趨勢時圍巖處于危險狀態應采取控制措施；根據圍巖變形速率曲線，當圍巖變形速率逐漸變小(du2/d2t<0)時變形趨于穩定，當位移速率保持不變(du2/d2t＝0)時圍巖不穩定，應加強支護；當位移速率不斷上升(du2/d2t＞0)時圍巖進入危險狀態，必須立即停止掘進，加強支護。3）根據位移變化速率（目前過內、國外均沒有判定的統一標準，此數值應根據隧道的監控量測累積經驗進行設定），目前鐵道部只給了一個凈空變化速度持續大于5.0mm/d時，表明圍巖處于急劇變化狀態，應加強初期支護系統；水平收斂（拱腳附近）速度小于0.2mm/d，拱部下沉速度小于0.15mm/d，圍巖基本達到穩定。當圍巖位累積變形值的曲線趨于平緩時圍巖趨于穩定狀態，如變形累通過國內下坑、金家巖、大瑤山、軍都山、云臺山、五指山、圓梁山等幾十座隧道的位移觀測表明：變形速率是由大變小的遞減過程，變形時程曲線可分為三個階段：（1）變形急劇增長階段：變形速率大于1.0mm/d時；（2）變形緩慢增長階段：變形速率1～0.2mm/d時；（3）基本穩定階段：變形速率小于0.2mm/d時。上述變形速率標準是針對一般隧道凈空變形和拱頂下沉量測，對于高地應力、巖溶、膨脹性、擠壓性圍巖等，應根據具體情況制訂專門標準進行判定。鐵路隧道監控量測技術培訓講座

四、工程安全性評價及監控量測信息反饋

根據監控量測數據分析完成工程安全性評價及監控量測信息反饋，確保施工安全。工程安全性評價及監控量測信息反饋流程如下圖：工程安全性評價流程圖四、工程安全性評價及監控量測信息反饋工程安全性評監控量測信息反饋流程圖監控量測信息反饋流程圖五、

監控量測驗收資料

監控量測驗收資料應包括以下內容:監控量測設計;監控量測實施細則及批復;監控量測結果及周(月)報;監控量測數據匯總表及觀察資料;監控量測工作總結報告。五、監控量測驗收資料監控量測驗收資料應包括以下內容:附件1：附件1：附件2：實施細則應主要包括以下內容：（1）工程概況（包括設計概況、工程性質、主要施工方案等）；（2）工程地質條件和周邊環境狀況；（3）監控量測的目的和依據；（4）監測管理流程；（5）監測點設置原則；（6）監測項目及內容、監測點的布置及其平面圖和立面圖；（7）監測方法和精度；（8）監測頻率和監測進度；（9）監測報警值控制標準；（10）監測成果和數據分析的主要內容；（11）監測人員組織和主要儀器設備等。附件2：附件3：開挖工作面地質狀況記錄表1附件3：開挖工作面地質狀況記錄表1附件3：開挖工作面地質狀況記錄表2附件3：開挖工作面地質狀況記錄表2附件3：開挖工作面地質狀況記錄表3附件3：開挖工作面地質狀況記錄表32023/1/3鐵道部建設管理司60謝謝大家！2022/12/23鐵道部建設管理演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！

鐵路隧道監控量測技術講座

二零一四年四月一日鐵路隧道監控量測技術講座

二零一四年四月一日一、監控量測目的和作用目的1、確保施工安全及結構的長期穩定性;2、驗證支護結構效果，確認支護參數和施工方法的準確性或為調整支護參數和施工方法提供依據;3、確定二次襯砌施做時間;4、監控工程對周圍環境影響;5、積累量測數據，為信息化設計與施工提供依據。監控量測作為新奧法施工的基礎工作必須高度重視。一、監控量測目的和作用目的作用1、監控量測是保證施工安全的主要方法2、監控量測是設計施工優化的主要依據。3、監控量測是應對隧道工程不確定性的重要方法。4、監控量測是積累工程資料的重要手段。作用1、監控量測是保證施工安全的主要方法二、規范、文件及要求1、規范、文件：《鐵路隧道監控量測技術規程》TB10121-2007《基坑工程施工監測規程》（DG/TJ08-2001-2006）《鐵路隧道工程施工技術指南》（TZ204-2008）《中鐵上海工程局有限公司地下工程監控量測管理辦法》二、規范、文件及要求1、規范、文件：2、主要要求1）監控量測應納入施工工序，并貫穿施工的全過程；2）項目部應編制監控量測工作實施方案（細則），并根據《中鐵上海工程局有限公司危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》要求完成報批手續；3）項目經理為監控量測工作實施的第一責任人，項目部應成立監控量測小組，并配備至少一名組長和兩名技術人員，及滿足量測精度要求的儀器。4）監控量測組長或負責人必須出具監控量測日報，報送項目經理和項目總工簽字，并按要求編制周報、月報，報送上級管理部門。2、主要要求5）監控量測數據必須采用絕對值（以便對量測點位進行后期的分析），并進行現場閉合測量，確保數據真實可靠，嚴禁弄虛作假。項目總工或監控量測負責人必須及時對原始數據進行分析，確定圍巖變化趨勢。（原始記錄表見后）5）監控量測數據必須采用絕對值（以便對量測點位進行后期的分析

三、監控量測實施1、成立監控量測小組，人員至少一名組長和兩名技術員，組長應熟悉隧道施工、監控量測等相關技術規范并熟練使用電腦進行數據分析處理。負責監控量測點的布設、數據采集、數據分析、結果上報等日常工作。2、現場情況的初始調查：監控量測工作實施前需對隧道工程的結構形式及尺寸、地勘結果、附近水系及地下水發育情況、工程范圍的地形、周邊構（建）筑物狀況（建筑年代、基礎及結構形式等）、周邊構（建）筑物及有關設施的現狀、周邊工程施工情況、地方或業主管理部門的相關要求等，為編制監控量測實施細則提供支撐。

三、監控量測實施1、成立監控量測小組，人員至少一名組長和兩3、編制實施細則（方案）：1）根據設計及相關規范要求，結合現場調查結果，編制監控量測實施細則，并報監理和業主審批后實施。如需變更必須經項目技術負責人審核，報監理工程師審批。（實施細則附后）4、確定監控量測項目根據隧道的施工環境，測量項目分為必測項目和選測項目。必測項目是隧道工程應進行的日常監控量測項目，其直接關系隧道的施工安全和支護參數的評定時所有隧道必須進行的工作。設計有要求的根據設計確定，無要求的根據表4.1和4.2確定。3、編制實施細則（方案）：是否需要進行地表沉降量測根據設計要求和現場實際情況，如隧道地表有建筑物、地表有過塌陷后修補過的、隧道上部有地下設施的、及隧道埋深較淺的，根據隧道埋深確定是否需要進行地表觀測的確定原則依據表4.2進行。表4.1是否需要進行地表沉降量測根據設計要求和現場實際情況，如隧道地表4.2地表沉降量測確定原則選測項目是根據隧道建設規模、圍巖的性質、隧道埋置深度、開挖方式及設計需要等特殊要求進行的監控量測項目，其作用是能更深入的掌握圍巖穩定狀態和支護效果及對隧道周圍環境的影響，（例如我們項目有靠近既有線的實施爆破的，需對既有線的震動、位移等進行監測）選測項目見表4.3。表4.2地表沉降量測確定原則選測項目是根據隧道建設規模、圍表4.3表4.3是否進行選測項目的監測，應依據以下原則確定如。1)當圍巖為土砂質時可對圍巖內部位移、錨桿軸力、初期支護內力、錨桿拉拔試驗進行測量，以此確定錨桿的錨固作用。2）對地下水發育斷層破碎帶等地質構造帶可進行水量、空隙水壓力測量。3）對一般硬質巖、軟巖認為可以優化設計，減少支護數量時，可對錨桿軸力、圍巖壓力、初支壓力與二襯之間的接觸壓力進行量測。4）如隧道爆破震動影響范圍內有重要建筑物時應進行爆破震動監測等。5）設計要求等。是否進行選測項目的監測，應依據以下原則確定如。5、量測斷面和量測點的布置1）地表沉降觀測點布置淺埋隧道地表沉降觀測點應在隧道開挖前布設。地表沉降測點應設置在特殊地段如淺埋超淺埋、隧道影響范圍內的地表有建筑物以及隧道與地表之間村地下構筑物的地段。地表沉降量測點橫向布置應按照間距為2—5m，在隧道中線附近測點應適當加密，隧道中線兩側量測范圍不應小于Ho+B（隧道埋深+隧道寬度），地表有控制性建(構)筑物時，量測范圍應活當加寬。如圖5.15、量測斷面和量測點的布置5.1地表沉降觀測點位橫向布置圖如地表圍巖性質較均勻時測點間距取大值，圍巖性質變化較大時測點間距取小值5.1地表沉降觀測點位橫向布置圖如地表圍巖性質較均勻時測點間

地表沉降量測點縱向間距布置應符合表5.1的要求，且地表沉降量測點應與隧道內位移量測點布設在同一里程斷面，已遍量測數據相互印證分析。

表5.1隧道埋深與開挖寬度縱向測點間距（m）2B＜Ho＜2.5B20～50B＜Ho≤2B10～20Ho≤B5～10注：Ho為隧道埋深；B為隧道最大開挖寬度地表沉降量測點縱向間距布置應符合表5.1的要求，且地2）洞內拱頂沉降量測點和邊墻收斂量測點布置在同一個斷面上，布設縱向間距除遵循下表5.2外還應在圍巖級別變化較大，有斷層、節理、巖溶等發育地段適當加密，加密點位應布置在具有代表性的地段。

表5.2圍巖級別斷面間距（m）Ⅲ30～50Ⅳ10～30Ⅴ～Ⅵ5～10注：Ⅱ級圍巖視具體情況確定間距。2）洞內拱頂沉降量測點和邊墻收斂量測點布置在同一3）凈空變化測線數量隧道凈空變化以水平測線和，隧道中線處垂直測線為主，如隧道工法改變可根據工法不同適當增加，以每個小斷面內有一組水平和垂直測線為準。當工法相同，但同一斷面內發育有明顯節理、裂隙時應在節理裂隙兩側分別布置測點，增加測線數量，拱頂巖層未水平層且厚度較小時，應在拱頂增加沉降量測點，以便準確掌握圍巖變形。不同里程量測斷面的量測點應布置在斷面相同位置，以便各點數據相互印證。一般測線布置參考表5.33）凈空變化測線數量表5.3表5.3

4）選測項目的量測斷面及測點布置一般考慮圍巖具有代表性、圍巖變化、支護參數變化等條件，并盡量與必測項目斷面接近。5）量測點位的安裝及保護

項目部應安排專人負責量測點位的安裝于管理，加強日常保護工作，保證量測數據的聯系性和可靠性。

目前量測均采用無尺量測方法，量測點采用反光貼片，為保證量測點的穩固應采用不小于φ22mm的鋼筋，將其端頭切成斜面，將反光片粘貼在斜面上。如下圖5.2所示4）選測項目的量測斷面及測點布置一般考慮圍巖具有代圖5.2無尺量測點制作圖

監控量測點必須安裝牢固可靠，易于識別并妥善保護。拱頂下沉量測點的后視基準點必須埋設在穩固的基巖上，并和洞內水準點建立聯系。監控量測點應埋入圍巖內，嚴禁直接焊接與鋼架上，量測點露出初支表面5cm左右，已方便測量和立于保護為準。量測點周圍用反光油漆或反光標牌標識點位里程、編號、埋設日期等。圖5.2無尺量測點制作圖監控量測點必須安裝牢6、監控量測頻率1）必測項目的監控量測頻率應根據測點距開挖面的距離及位移速度分別按表6.1和表6.2確定。由位移速度決定的監控量測頻率和由距開挖面的距離決定的監控量測頻率之中，原則上采用較高的頻率值。出現異常情況或不良地質時，應增大監控量測頻率。（異常情況主要根據位移—時間曲線圖確定）6、監控量測頻率表6.1按距開挖面距離確定的監控量測頻率量測斷面距開挖工作面的距離（m）監控量測頻率(0～1)B2次/d(1～2)B1次/d(2～5)B1次/2～3d﹥5B1次/7dB為斷面寬度表6.2按按位移速度確定的監控量測頻率位移速度(mm/d)監控量測頻率≥52次/d1～51次/d0.5～11次/2～3d0.2～0.51次/3d﹤0.21次/7d表6.1按距開挖面距離確定的監控量測頻率量測斷面距開挖工作面

地質素描、圍巖數碼成像、初期支護觀察、和裂縫發育情況描述，對反映圍巖的穩定性和預判掌子面前方的圍巖情況具有重要意義，所以洞內外觀察及掌子面地質素描應納入監控量測管理，每循環進行一次。2）選測項目監控量測頻率應根據設計和施工要求以及必測項目反饋信息的結果確定。地質素描、圍巖數碼成像、初期支護觀察、和裂縫發育情況7、監控量測儀器及精度1）隧道監控量測應配齊以下儀器及元件序號監測項目監測儀器1地表沉降（陸域）及仰拱隆起全站儀2隧道拱頂下沉3隧道凈空收斂4錨桿抗拔力錨桿拉拔計5鋼架內力VW-1型頻率接收儀，鋼筋應力計、應變計、壓力盒等6二襯鋼筋應力7圍巖與接觸壓力8地質和支護狀況觀察地質羅盤儀及規尺等9數據處理電腦7、監控量測儀器及精度序號監測項目監測儀器1地表沉降（陸域）2）量測系統和元器件精度要求監控量測系統的測試精度應滿足設計要求。拱頂下沉、凈空變化、地表沉降、縱向位移、隧底隆起測試精度為0.5～1mm，圍巖內部位移測試精度為0.1mm。其他監控量測項目的測試精度結合元器件的精度確定。元器件的精度應滿足要求，元器件的量程應滿足設計要求，并具有良好的防震、防水、防腐性能。精度要求如下表序號元器件測試精度1壓力盒≤0.5%F.S.2應變計±0.1%F.S.3鋼筋計拉伸≤0.5%F.S.，壓縮≤1.0%F.S.注：F.S為元器件滿量程。2）量測系統和元器件精度要求序號元器件測試精度1壓力盒≤0.8、監控量測基準值確定1）監控量測控制基準監控量測控制基準包括隧道內位移、地表沉降、爆破振動等，應根據地質條件、隧道施工安全性、隧道結構的長期穩定性，以及周圍建(構)筑物特點和重要性等因素制定。必測項目中的隧道位移控制基準值根據隧道位移極限值確定，選測項目中鋼架內力、噴砼內力、二次襯砌內力、圍巖內力、初期支護與二次襯砌的接觸壓力、錨桿軸力的控制基準值以《鐵路隧道設計規范》要求值為準。爆破震動控制基準值符合下表8.1，監控量測基準值應根據隧道施工的環境變化不斷調整完善。8、監控量測基準值確定1）監控量測控制基準表8.1爆破震動安全允許值表8.1爆破震動安全允許值

位移作為隧道監控量測的重點量測項目，其基準控制值是我們需掌握的重點。目前我國只對跨度小于12m的隧道的位移控制基準值有統一計算標準，但跨度大于12m的隧道尚無統一計算標準，其基準控制值在參考表“隧道周邊允許位移相對值”的基礎上根據現場實際量測結果和圍巖穩定情況進行判定。

位移控制基準值的計算采用其位移極限位移值為基礎考慮量測點與掌子面的距離關系確定。圍巖極限位移值根據下表8.2、8.3、8.4計算確定。位移作為隧道監控量測的重點量測項目，其基準控制值是我

表8.1跨度≤7m的隧道初期支護極限相對位移值表8.1跨度≤7m的隧道初期支護極限相對位移值表8.3跨度7m＜12m≤隧道初期支護極限相對位移表8.3跨度7m＜12m≤隧道初期支護極限相對位移

以上兩表中數據適用于復合式襯砌的初期支護，硬質圍巖隧道取表中較小值，軟質圍巖隧道取表中較大值。表中數值應在施工中通過實測資料積累做是的那個修正。拱腳水平相對凈空變化指拱腳測點間凈空水平變化值與其距離之比，拱頂相對下沉指拱頂下沉值減去隧道下沉值后與原拱頂至隧底高度之比。初期支護墻腰水平相對凈空變化極限值可按拱腳水平相對凈空變化值乘以1.1～1.2后采用。以上兩表中數據適用于復合式襯砌的初期支護，硬質圍巖隧

表8.4跨度≥12m隧道周邊允許位移值表8.4跨度≥12m隧道周邊允許位移值根據隧道極限位移值確定位移基準值，如下表類別距開挖面1B（U1B）距開挖面2B（U2B）距開挖面較遠允許值65%U090%U0100%U0表8.5位移控制基準注：B為隧道開挖寬度，U0為極限相對位移值。

采用分部開挖法施工的隧道應每分部分別建立位移控制基準，同時可考慮各分部的相互影響。根據隧道極限位移值確定位移基準值，如下表類別距開挖面1B（U

在隧道開挖過程中，如果隧道的實測最大位移超過極限位移，隧道很可能發生失穩破壞。事實上，由于隧道及地下工程地質條件、環境條件、開挖方式、支護形式復雜多變，極限位移的精確確定是十分困難的，因此采用實測最大位移和極限位移比較就難以操作。一般情況下，設計圖紙或有關規范給出了隧道初期支護的預留變形量，為了確保圍巖和初期支護不侵入二次襯砌空間，并保證二次襯砌以后，隧道建筑限界準確，可將隧道的設計預留變形量作為極限位移進行控制。同時，設計預留變形量應根據前期的監測成果，在施工過程中不斷修正。在隧道開挖過程中，如果隧道的實測最大位移超

故表8.5隧道位移基準值可簡化為下表：注：U—實測位移值；U0—隧道的極限相對位移故表8.5隧道位移基準值可簡化為下表：注：U—實監控量測項目的使用的儀器及其精度9、監控量測方法監控量測項目的使用的儀器及其精度9、監控量測方法施工過程中應進行洞內、外觀察。洞內觀察可分開挖工作面觀察和已施工地段觀察兩部分。開挖工作面觀察應在每次開挖后進行，及時繪制開挖工作面地質素描圖、數碼成像，填寫開挖工作面地質狀況記錄表，并與勘查資料進行對比。已施工地段觀察，應記錄噴射混凝土、錨桿、鋼架變形和二次襯砌等的工作狀態。洞外觀察重點應在洞口段和洞身淺埋段，記錄地表開裂、地表變形、邊坡及仰坡穩定狀態、地表水滲漏情況等，同時還應對地面建(構)筑物進行觀察。

1）洞內、外觀察施工過程中應進行洞內、外觀察。洞內觀察可分開挖工作面觀察和已變形監控量測可采用接觸量測或非接觸量測方法。隧道凈空變化量測可采用收斂計或全站儀進行。采用收斂計量測時，測點采用焊接或鉆孔預埋。采用全站儀量測時，測點應采用膜片式回復反射器作為測點靶標，靶標粘附在預埋件上。量測方法包括自由設站和固定設站兩種。2）變形監控量測

變形監控量測可采用接觸量測或非接觸量測方法。隧道凈空變化量測用全站儀進行隧道凈空變化量測方法包括自由設站和固定設站兩種。與傳統的接觸量測的主要區別在于，非接觸量測的測點采用一種膜片式回復反射器作為測點靶標。具有回復反射性能的膜片形如塑料膠片，其正面由均勻分布的微型棱鏡和透明塑料薄膜構成，反面涂有壓敏不干膠，它可以牢固地粘附在構件表面上。這種反射膜片，大小可以任意剪裁，價格低廉。反射模片貼在隧道測點處的預埋件上，在開挖面附近的反射模片，應采取一定的措施對其進行保護，以免施工時反射模片表面被覆蓋或污染，同時施工單位應和監控量測一單位加強協調工作，保證預埋件不被移動和損壞。無尺量測方法用全站儀進行隧道凈空變化量測方法包括自由設站和固定設站兩種。通過對比不同時刻測點的三維坐標［x(t),y(t)，z(t)］，可獲得該測點在該時段的三維位移變化量(相對于某一初始狀態)。在三維位移矢量監控量測時，必須保證后視基準點位置固定不動，并定期校核，以保證測量精度。與傳統接觸式監控量測方法相比，該方法能夠獲取測點更全面的三維位移數據，有利于結合現行的數值計算方法進行監控量測信息的反饋，同時具有快速、省力、數據處理自動化程度高等特點。通過對比不同時刻測點的三維坐標［x(t),y(t)，z(t3）接觸壓力量測接觸壓力量測包括圍巖與初期支護之間接觸壓力、初期支護與二次襯砌之間接觸壓力的量測。接觸壓力量測可采用振弦式傳感器。傳感器與接觸面要求緊密接觸，傳感器類型的選擇應與圍巖和支護相適應。4）爆破振動監控量測爆破振動速度和加速度監控量測可采用振動速度和加速度傳感器，以及相應的數據采集設備。傳感器應固定在預埋件上，通過爆破振動記錄儀自動記錄爆破振動速度和加速度，分析振動波形和振動衰減規律。3）接觸壓力量測爆破施工中宜對主要爆破全部進行振動監測，通過對監測的數據進行分析，控制爆破的裝藥量、進尺、雷管段數等參數，必要時也要對施工方法進行調整，做到爆破施工的動態管理。爆破振動控制一般有如下規定：1選取建筑物安全允許振速時，綜合考慮建筑物的重要性、建筑質量、新舊程度、自振頻率、地基條件等因素。2省級以上（含省級）重點保護古建筑與古跡的安全允許振速，由專家論證選取，并報相應文物管理部門批準。3選巷道安全允許振速時，綜合考慮構筑物的重要性、圍巖狀況、斷面大小、深埋大小、爆源方向、地震振動頻率等因素。4非擋水新澆大體積混凝土的安全允許振速，可按表8.1給出的上限值選取。爆破施工中宜對主要爆破全部進行振動監測，通過對監測的數據進行5）孔隙水壓與水量監控量測孔隙水壓監控量測可采用孔隙水壓計進行。水壓計應埋入帶刻槽的測點位置，采取措施確保水壓計直接與水接觸。通過數據采集設備獲得各測點讀數，并換算出相應孔隙水壓力值。水量監控量測可采用三角堰、流量計進行。以上監測結果中接觸壓力、爆破震動、空隙水壓力與水量監測結果與設計及參考控制值進行對比。洞內、外觀察結果通過與設計對比及地質條件分析預判開挖面前方圍巖情況，下面重點闡述位移量測的數據處理及分析。5）孔隙水壓與水量監控量測10、位移量數據處理分析1）每次觀測后應及時對觀測數據進行整理，包括觀測數據計算、填表制圖、誤差處理、對異常數據進行復測等。2）監控量測數據的分析處理應包括以下主要內容：ａ、根據量測值繪制時態曲線；ｂ、選擇回歸曲線，預測最終值，并與控制基準進行比較；ｃ、對支護及圍巖狀態、工法、工序進行評價；ｄ、及