圍巖監(jiān)控量測作業(yè)指導(dǎo)書

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中鐵十三局集團有限公司施工過程控制標準化管理手冊（隧道分冊）

圍巖監(jiān)控量測作業(yè)指導(dǎo)書

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目錄

1.目的12.編制依據(jù)13．適用范圍14.監(jiān)控量測準備1

4.1技術(shù)準備1

4.2量測儀器工具準備15.勞動組織16.量測元件的要求17.量測儀器機具配置18.監(jiān)控量測流程29．監(jiān)控量測內(nèi)容、方法及本卷須知3

9.1監(jiān)控量測計劃與內(nèi)容3

9.1.1監(jiān)控量測計劃39.1.2監(jiān)控量測應(yīng)符合以下要求39.1.3量測項目39.2測點和測線布設(shè)4

9.2.1地表沉降測點布設(shè)49.2.2拱頂下沉測點和凈空變化測點布設(shè)59.2.3沉降縫處觀測79.2.4隧底隆起觀測79.2.5選側(cè)項目布置要求89.2.6測點布置要求89.3監(jiān)控量測頻率89.4監(jiān)控量測控制基準99.5測試儀器精度要求119.6監(jiān)控量測方法12

9.6.1洞內(nèi)、外觀測129.6.2變形監(jiān)控量測129.6.3數(shù)據(jù)采集139.7量測數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用13

9.7.1監(jiān)控量測資料的分析處理139.7.2繪制相關(guān)圖表139.7.3回歸分析方法139.7.4常用的回歸函數(shù)1410.監(jiān)控量測驗收資料1611.監(jiān)控量測質(zhì)量保證措施1612.安全要求17

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1.目的

明確鐵路隧道圍巖監(jiān)控量測作業(yè)的流程、操作要點和相應(yīng)的標準，指導(dǎo)、規(guī)范監(jiān)控量測作業(yè)施工。2.編制依據(jù)

《鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程》（TBJ721-2023）《鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》（TZ204-2023）《鐵路隧道施工圖設(shè)計文件》3．適用范圍

適用于鐵路隧道圍巖監(jiān)控量測。4.監(jiān)控量測準備4.1技術(shù)準備

⑴開工前組織技術(shù)人員認真審核施工設(shè)計圖紙和有關(guān)設(shè)計資料，澄清有關(guān)技術(shù)問題，熟悉規(guī)范和技術(shù)標準，編制監(jiān)控量測實施計劃。監(jiān)控量測計劃應(yīng)根據(jù)項目的量測目的，結(jié)合隧道的規(guī)模、地質(zhì)條件、支護類型及參數(shù)、施工方法和工期安排等進行編制，其主要內(nèi)容有量測項目、測點布置、量測頻率、數(shù)據(jù)處理、反饋方法、量測儀器和量測人員安排等。

⑵對所有量測人員進行崗前技術(shù)培訓(xùn)，量測人員要持證上崗。4.2量測儀器工具準備

根據(jù)量測項目和量測項目的精度來選用。選用時，在滿足精度要求的前提下，要立足現(xiàn)有，配齊配全。5.勞動組織

項目成立量測小組，由負責(zé)人1人，技術(shù)人員1人，量測工3～5人組成。6.量測元件的要求

對量測所用的鋼筋計、應(yīng)變計、壓力盒、多點位移計、水壓計、振動傳感器等的主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)滿足監(jiān)控量測的要求，采用有資質(zhì)廠家的產(chǎn)品。7.量測儀器機具配置

量測儀器機具配備見表1。

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表1監(jiān)控量測儀器機具配備表

序號123456名稱收斂儀水準儀全站儀地質(zhì)羅盤銦鋼尺電腦規(guī)格型號單位臺臺臺臺把臺數(shù)量111112備注JSS30A數(shù)顯DS32008.監(jiān)控量測流程

監(jiān)控量測流程見圖1。監(jiān)控量測實施細則現(xiàn)場調(diào)查與資料調(diào)研隧道設(shè)計環(huán)境及工程安全性評價是判定基準理論分析監(jiān)控量測經(jīng)驗類比隧道施工環(huán)境及安全是否滿足要求特別要求調(diào)整設(shè)計參數(shù)、提出變更設(shè)計建議報監(jiān)理、業(yè)主、設(shè)計單位變更設(shè)計圖1監(jiān)控量測流程圖

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9．監(jiān)控量測內(nèi)容、方法及本卷須知9.1監(jiān)控量測計劃與內(nèi)容9.1.1監(jiān)控量測計劃

根據(jù)隧道規(guī)模、地形地質(zhì)條件、支護類型和參數(shù)、開挖襯砌方法、量測目的等制定監(jiān)控量測計劃，監(jiān)控量測計劃與施工進度相適應(yīng)。9.1.2監(jiān)控量測應(yīng)符合以下要求

⑴把握圍巖和支護動態(tài)，進行日常施工管理。⑵了解支護構(gòu)件的作用及效果。⑶確保隧道工程的安全性，經(jīng)濟性。⑷了解隧道施工對附近建筑物的影響。⑸將監(jiān)控量測結(jié)果反饋于設(shè)計及中施工。⑹積累資料作為以后設(shè)計和施工參考。9.1.3量測項目

隧道監(jiān)控量測的項目應(yīng)根據(jù)工程特點、規(guī)模大小和設(shè)計要求綜合選定。量測項目可分為必測項目和選測項目兩大類。選測項目應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、地形地質(zhì)條件、隧道埋深、開挖方法及其他要求，有選擇地進行。監(jiān)控量測工作必需緊跟開挖、支護作業(yè)。按設(shè)計要求布設(shè)測點，并根據(jù)具體狀況及時調(diào)整或增加量測的內(nèi)容。

（1）必測項目

①洞內(nèi)、外觀測；②二次襯砌前凈空變化；③拱頂下沉；④地表下沉（淺埋隧道必測，H0≤2B時，H0為隧道埋置深度，B為隧道最大開挖寬度）；⑤二次襯砌后凈空變化；⑥沉降縫兩側(cè)底板不均勻沉降；⑦洞口段與橋臺進洞段不均勻沉降觀測等（見表2監(jiān)控量測必測項目）。

表2監(jiān)控量測必測項目

序號1234監(jiān)控量測項目洞內(nèi)、洞外觀測拱頂下沉凈空變化地表下沉常用量測儀器現(xiàn)場觀測、數(shù)碼相機、羅盤儀全站儀全站儀、收斂儀全站儀、水準儀、鋼掛尺備注（2）選測項目應(yīng)包括：⑴縱向位移；⑵隧底隆起等（見表3監(jiān)控量測選測項目）。

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表3監(jiān)控量測選測項目

序號123456789101112監(jiān)控量測項目圍巖壓力剛架內(nèi)力噴混凝土內(nèi)力二次襯砌內(nèi)力初期支護與二次襯砌間接觸壓力錨桿軸力圍巖內(nèi)部位移隧底隆起爆破振動孔隙水壓力水量縱向位移常用量測儀器壓力盒鋼筋計、應(yīng)變計混凝土應(yīng)變計混凝土應(yīng)變計、鋼筋計壓力盒鋼筋計多點位移計全站儀、水準儀、銦鋼尺振動傳感器、記錄儀水壓計三角堰、流量計多點位移計、全站儀備注（3）隧道開挖后及時進行地質(zhì)素描及數(shù)碼成像，必要時進行物理力學(xué)試驗。（4）初期支護完成后進行噴層表面裂縫及其發(fā)展、滲水、變形觀測和記錄。

（5）對圍巖為土砂質(zhì)時可對圍巖內(nèi)部位移、錨桿軸力、初期支護內(nèi)力、錨桿拉拔試驗等進行量測。

（6）對地下水發(fā)育斷層破碎帶等地質(zhì)構(gòu)造帶進行水量、孔隙水壓力等進行量測。（7）對隧道附近存在隧道施工爆破影響的構(gòu)筑物時可進行爆破震動監(jiān)控量測。

（8）對一般硬質(zhì)巖、軟巖認為可以優(yōu)化設(shè)計，減少支護結(jié)構(gòu)數(shù)量時，可對錨桿軸力、圍巖壓力、初期支護與二次襯砌間接觸壓力等進行量測。

（9）當(dāng)淺埋隧道上方有地面建筑物、地下管線等，而且需要采用鉆爆法開挖時應(yīng)進行爆破振動監(jiān)測。

9.2測點和測線布設(shè)9.2.1地表沉降測點布設(shè)

⑴淺埋隧道地表沉降測點應(yīng)在隧道開挖前布設(shè)。地表沉降測點和隧道內(nèi)測點應(yīng)布置在同一斷面里程。一般條件下，地表沉降測點縱向間距應(yīng)按（表4地表沉降測點縱向間距）的要求布置。

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表4地表沉降測點縱向間距

埋置深度H>2BB圍巖監(jiān)控量測作業(yè)指導(dǎo)書隧道分冊

9.4監(jiān)控量測控制基準

⑴監(jiān)控量測控制基準包括隧道內(nèi)位移、地表沉降、爆破振動等，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、隧道施工安全性、隧道結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性，以及周邊建(構(gòu))筑物特點和重要性等因素制定。

⑵隧道初期支護極限相對位移可參照表9和表10選用。

表9跨度B≤7m隧道初期支護極限相對位移

隧道埋深H0（m）圍巖級別H0≤5050＜H0≤300拱腳水平相對凈空變化（%）ⅡⅢⅣⅤ0.10～0.500.20～0.700.30～1.000.40～0.700.50～2.600.80-3.50拱腳相對下沉（%）ⅡⅢⅣⅤ0.01～0.040.03～0.070.060.120.01～0.050.03～0.110.06～0.150.10～0.600.04～0.080.10～0.250.10～0.600.50～1.200.20～0.600.60～1.502.40～3.503.00～5.00300＜H0≤500注：1.本表適用于復(fù)合式襯砌的初期支護，硬質(zhì)圍巖隧道取表中較小值，軟質(zhì)圍巖隧道取表中較大值。表列數(shù)值可在施工中通過實測資料積累作適當(dāng)修正。

2.拱腳水平相對凈空變化指兩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。

3.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極限值乘以1.2～1.3后采用。

表10跨度7m圍巖監(jiān)控量測作業(yè)指導(dǎo)書隧道分冊

巖處于穩(wěn)定狀態(tài)，支護系統(tǒng)是有效、可靠的，假使位移出現(xiàn)反常的急驟增長現(xiàn)象(出現(xiàn)了反彎點)，說明圍巖和支護已呈不穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)馬上采取相應(yīng)的工程措施。具體方法如下：

⑴將量測記錄及時輸入計算機系統(tǒng)，根據(jù)記錄繪制縱橫斷面地表下沉曲線和洞內(nèi)各測點的位移u-時間t的關(guān)系曲線，見圖4。

⑵若位移-時間關(guān)系曲線如上圖中b所示出現(xiàn)反常，說明圍巖和支護已呈不穩(wěn)定狀態(tài)，加強支護，必要時暫停開挖并進行施工處理。

⑶當(dāng)位移-時間關(guān)系曲線如上圖中a所示趨于平緩時，進行數(shù)據(jù)處理或回歸分析，從而推算最終位移值和把握位移變化規(guī)律。

⑷各測試項目的位移速率明顯收斂，圍巖基本穩(wěn)定后，進行二次襯砌的施作。

u(mm))u(mm正常曲線反常曲線at(d)bt(d)圖4位移u-時間t的關(guān)系曲線圖

9.7.4常用的回歸函數(shù)

對位移監(jiān)控量測結(jié)果進行回歸分析，預(yù)計該測點可能出現(xiàn)的最終值及影響范圍，以評估結(jié)構(gòu)或建筑物的安全狀況，必要時據(jù)此優(yōu)化施工方法。常用的回歸函數(shù)有以下幾類：

（1）位移歷時回歸分析模型①指數(shù)模型

U=AeU=A(e

②對數(shù)模型

U=ALg{(B+t)/(B+t0)}U=ALg(l+t)+B

③雙曲線模型

U=t/(A+Bt)

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-B/t

-B/t

)

-e

-b/t0

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式中：U—變形值(或應(yīng)力值)；A,B—回歸系數(shù)；

t,to測點的觀測時間(d)。

（2）由于地下工程(隧道)開挖過程中地表縱向沉降、拱頂下沉及凈空變化等位移受開挖工作面的時空效應(yīng)的影響，多采用指數(shù)函數(shù)進行回歸分析。多數(shù)狀況下，單個曲線進行回歸時不能全面反映沉降歷程，尋常采用以拐點為對稱的兩條分段指數(shù)函數(shù)進行回歸分析。

S=A{1-e

-B(x-x0)

}+U0(x>x0)公式(1)}+U0(x≤x0)公式(1)

S=-A{1-e

-B(x-x0)

S=A{1-e}（x≥x0）公式(2)

式中：A,B－回歸參數(shù)；X－距開挖面的距離；S－距開挖面X處的地表沉降；xO﹑u0－拐點x。處的沉降值u0。

根據(jù)經(jīng)驗，對于地表縱向沉降回歸分析一般采用式(1)；拱頂下沉、凈空變化變一般采用式(2)。對于式（2)，理論上講，當(dāng)x較小時，S趨于0；若S不趨于0，需考慮監(jiān)控量測結(jié)果的可靠性。

（3）地表沉降橫向分布規(guī)律采用Peck公式:

S（x）=Smaxe

-x2/2i2

-Bx

錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。

式中：S（x）—距隧道中線x處的沉降值（mm）；Smax—隧道中線處最大沉降值；

Vi—地下工程單位長度地層損失（m/m）；I—沉降曲線變曲點；H—隧道埋深。

（4）信息反饋有理論方法和經(jīng)驗方法，目前仍以經(jīng)驗方法為主，其主要目的是:判定圍巖是否穩(wěn)定，支護措施是否安全，施工方法是否恰當(dāng);在保證安全的前提下，支護是否經(jīng)濟，必要時調(diào)整支護設(shè)計。

（5）監(jiān)控量測反饋程序應(yīng)貫穿于整個施工全過程。

（6）在施工過程中進行監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的分析分為實時分析和階段分析，均以報告形式反饋。①實時分析:每天根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，分析施工對結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的影響，發(fā)現(xiàn)安全隱患及時采

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取措施;實時分析一般采用日報表形式。

②階段分析:經(jīng)過一段時間后，根據(jù)大量的監(jiān)控量測數(shù)據(jù)及相關(guān)資料等進行綜合分析總結(jié)施工對周邊地層影響的一般規(guī)律，指導(dǎo)下一階段施工。階段分析一般采用周報、月報形式，或根據(jù)工程施工需要不定期進行，提出指導(dǎo)施工和優(yōu)化設(shè)計的建議。10.監(jiān)控量測驗收資料

⑴監(jiān)控量測設(shè)計

⑵監(jiān)控量測實施細則及批復(fù)⑶監(jiān)控量測結(jié)果及周（月）報⑷監(jiān)控量測數(shù)據(jù)匯總及觀測資料⑸監(jiān)控量測工作總結(jié)報告11.監(jiān)控量測質(zhì)量保證措施

⑴提高對是監(jiān)控量測的認識。監(jiān)控量測是隧道施工管理的重要組成部分，通過監(jiān)控量測能夠及時把握地表沉陷、圍巖和支護結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，它不僅能指導(dǎo)施工，預(yù)報險情，確保安全，而且通過現(xiàn)場監(jiān)測獲得圍巖動態(tài)的信息（數(shù)據(jù)），經(jīng)過對這些信息的分析處理與必要的計算和判斷后