《軟巖隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)范》

T/CSPSTCX-2019CSPSTC ICS67.040X18中國科技產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)會發(fā)布2019-xx-xxICS67.040X18中國科技產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)會發(fā)布2019-xx-xx實(shí)施2019-xx-xx發(fā)布T/CSPSTCX-2019軟巖隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)范Technicalcodeformonitoringandmeasurementofsoftrocktunnel（征求意見稿） 軟巖隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)范范圍為規(guī)范軟巖隧道監(jiān)控量測工作，充分發(fā)揮其對施工過程的優(yōu)化和施工安全的預(yù)警作用，制定本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)適用于鐵路及公路（建議增加城市道路）中的軟巖大變形隧道。規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。術(shù)語軟巖（softrock）是一種特定環(huán)境下的具有顯著塑性變形的復(fù)雜巖石力學(xué)介質(zhì)。根據(jù)軟巖特性的差異及產(chǎn)生顯著塑性變形的機(jī)理，軟巖可分為4大類，即膨脹性軟巖、高應(yīng)力軟巖、節(jié)理化軟巖和復(fù)合型軟巖監(jiān)控量測（Monitoringmeasurement）隧道工程施工中，采用相應(yīng)的儀器和設(shè)備對開挖面、圍巖、地表、支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形和受力狀態(tài)，以及對周邊環(huán)境的影響進(jìn)行的動態(tài)監(jiān)控。隧道周邊收斂（

peripheral

displacement

convergenceoftunnel）隧道邊墻處位于同一水平的兩點(diǎn)間的相對位置的變化。隧道拱頂下沉（vault

crown

settlement

of

tunnel）隧道拱頂位置的測點(diǎn)的絕對下沉量。地表位移（surface

displacement）受隧道開挖擾動影響，在地表一定范圍內(nèi)引起的地表隆起或沉降。周邊單點(diǎn)位移（Peripheralsinglepointdisplacement）隧道邊墻處單邊測點(diǎn)的絕對位移量。地表下沉（Surfacesubsidence）受隧道開挖擾動，隧道洞身上方地表一定范圍內(nèi)產(chǎn)生的垂直位移。變形基準(zhǔn)點(diǎn)（Deformationdatum）對測點(diǎn)進(jìn)行量測變形而建立在已穩(wěn)定巖層或結(jié)構(gòu)物上的不動點(diǎn)。測點(diǎn)（Measuringpoint）埋設(shè)在圍巖內(nèi)部或支護(hù)結(jié)構(gòu)上的，用以表明建筑物或構(gòu)筑物的變形和受力特性，并被妥善保護(hù)不受干擾的標(biāo)志。預(yù)警速率（Earlywarningrate）位移或應(yīng)力變化速率超過規(guī)定的臨界值。極限變形量（Limitdisplacement）隧道開挖后，支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度所能允許圍巖或支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大變形量。變形閾值（Deformationthreshold）圍巖變形量和速率在一定范圍內(nèi)的分界值。仰拱隆起（或沉降）（Inverteduplift，Invertsettlement）隧道仰拱施做后發(fā)生的豎直方向的位移。測線（Surveyline）隧道監(jiān)測斷面所布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)的連線。洞內(nèi)外觀察（Observationinsideandoutsidethecave）隧道施工或停工狀態(tài)下，洞內(nèi)外環(huán)境包括洞內(nèi)掌子面地質(zhì)情況，初支及襯砌表面狀況，以及洞外環(huán)境的描述。監(jiān)測周期（Monitoringcycle）監(jiān)測斷面自開始監(jiān)測至達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所經(jīng)歷的時間。圍巖壓力（Surroundingrockpressure）引起地下開挖空間周圍巖體和支護(hù)變形或破壞的作用力。它包括由地應(yīng)力引起的圍巖力以及圍巖變形受阻而作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的作用。鋼架內(nèi)力（InternalForceofSteelFrame）在圍巖壓力作用下，鋼拱架變形所產(chǎn)生的內(nèi)力。襯砌內(nèi)力（LiningInternalForce）隧道襯砌所承受的經(jīng)初支傳來的圍巖壓力，包括軸力和彎矩。錨桿軸力（Axialforceofbolt）錨桿作為初期支護(hù)體系一部分，實(shí)際所發(fā)揮的作用。圍巖內(nèi)部位移（Internaldisplacementofsurroundingrock）圍巖內(nèi)部距離開挖臨空面不同深度的巖體所產(chǎn)生的位移量，用多點(diǎn)位移計(jì)進(jìn)行量測。分級預(yù)警（Classifiedearlywarning）按隧道施工影響程度，對速率預(yù)警級別進(jìn)行劃分。消警（Alarmelimination）對預(yù)警事件進(jìn)行識別、評價、響應(yīng)以及控制，最后將圍巖變形控制在可控范圍的的全過程。管理等級（Managementlevel）受不同因素影響，圍巖變形量值和變形速率量值達(dá)到允許變形指標(biāo)的區(qū)間，劃分的三個等級?；疽?guī)定工程施工前，建設(shè)或施工單位（應(yīng)）委托具有相應(yīng)資質(zhì)的第三方監(jiān)測單位進(jìn)場開展工作，監(jiān)測單位按照設(shè)計(jì)資料和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求編制監(jiān)控量測方案，經(jīng)審批通過后方可實(shí)施，方案變更需（應(yīng)）重新報批，監(jiān)控量測資料要?dú)w檔留存。軟巖隧道監(jiān)控量測工作內(nèi)容：1、工程所處環(huán)境的調(diào)查（；）2、根據(jù)施工工況編制監(jiān)控量測方案并報批（；）3、編制現(xiàn)場監(jiān)測實(shí)施細(xì)則（；）4、按照方案和實(shí)施細(xì)則開展監(jiān)控量測項(xiàng)目（；）5、提交階段性監(jiān)測成果（。）監(jiān)控量測方案應(yīng)包括以下內(nèi)容：1、工程概況（；）2、監(jiān)控量測目的（；）3、監(jiān)控量測質(zhì)量保證措施（；）4、監(jiān)控量測項(xiàng)目和頻率（；）5、監(jiān)控量測方法和依據(jù)（；）6、監(jiān)控量測儀器和精度（；）7、監(jiān)控量測人員資質(zhì)（；）8、監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析和處理（；）9、監(jiān)控量測成果（。）施工單位應(yīng)配合現(xiàn)場埋設(shè)監(jiān)控測點(diǎn)和傳感器等元器件，并負(fù)責(zé)保護(hù)好測點(diǎn)不被破壞，每個施工循環(huán)應(yīng)安排兼職人員負(fù)責(zé)查看測點(diǎn)的完整性，保證測點(diǎn)牢靠穩(wěn)固。監(jiān)測單位應(yīng)配置專業(yè)的監(jiān)控量測人員，持證上崗，操作熟練，并能獨(dú)立分析監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)形成報告，并提出合理化建議。監(jiān)控量測儀器或系統(tǒng)應(yīng)滿足現(xiàn)場的精度要求，并在檢定校準(zhǔn)期內(nèi)，保證在現(xiàn)場環(huán)境下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。采用全站儀時，現(xiàn)場基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)能滿足交會要求；采用水準(zhǔn)儀時，應(yīng)定期對后視點(diǎn)進(jìn)行高程復(fù)核；采用收斂計(jì)時，應(yīng)考慮溫度對讀書的影響；采用自動測量系統(tǒng)平臺時，應(yīng)設(shè)立人工復(fù)測點(diǎn)位，定期校核檢驗(yàn)。監(jiān)控技術(shù)及要求一般規(guī)定具體隧道的監(jiān)控量測應(yīng)采用相同的觀測網(wǎng)形、觀測線路和觀測方法，并宜使用相同的觀測設(shè)備，固定的監(jiān)測人員，選擇最佳的觀測時段，并在環(huán)境相近的條件下快速實(shí)施。監(jiān)控量測工作應(yīng)緊跟現(xiàn)場施工進(jìn)度，按照監(jiān)測斷面布距及時規(guī)范埋設(shè)測點(diǎn)，并在初支完成后及時采集初讀數(shù)。監(jiān)控量測應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下目的：1、準(zhǔn)確掌握圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律，評定施工的安全系數(shù)2、揭示支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力特性，驗(yàn)證支護(hù)方案合理與否3、確定二次襯砌的施作時間4、掌握隧道施工對工程周邊環(huán)境的影響5、積累原始數(shù)據(jù)，為類似工程的設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。軟巖隧道監(jiān)控量測項(xiàng)目軟巖隧道監(jiān)控量測項(xiàng)目可分為必測項(xiàng)目和選測項(xiàng)目。軟巖隧道監(jiān)控量測必測項(xiàng)目應(yīng)按表1確定。軟巖隧道監(jiān)控量測必測項(xiàng)目序號監(jiān)控量測項(xiàng)目監(jiān)控儀器備注1洞內(nèi)外觀察數(shù)碼相機(jī)、地質(zhì)羅盤每日1-2次2拱頂下沉全站儀、水準(zhǔn)儀、自動化測量裝置3周邊收斂全站儀、收斂計(jì)、自動化測量裝置4地表位移全站儀、水準(zhǔn)儀洞口段及淺埋段5圍巖壓力綜合測試儀、土壓力盒6拱架內(nèi)力綜合測試儀、應(yīng)變計(jì)7支護(hù)結(jié)構(gòu)間接觸壓力綜合測試儀、土壓力盒8錨桿軸力綜合測試儀、鋼筋計(jì)9拱腳位移全站儀加寬帶及富水地段10仰拱隆起全站儀、水準(zhǔn)儀軟巖隧道監(jiān)控量測選測項(xiàng)目應(yīng)按表2確定。軟巖隧道監(jiān)控量測選測項(xiàng)目序號監(jiān)控量測項(xiàng)目監(jiān)控儀器備注1噴射混凝土內(nèi)力混凝土應(yīng)變計(jì)2襯砌內(nèi)力鋼筋計(jì)、應(yīng)變計(jì)3圍巖內(nèi)部位移多點(diǎn)位移計(jì)4爆破震動爆破測震儀、震動傳感器5孔隙水壓力水壓計(jì)6涌水量三角堰、流量計(jì)7縱向位移全站儀、多點(diǎn)位移計(jì)洞口外為低谷隧道開挖應(yīng)對掌子面圍巖進(jìn)行觀察，在圍巖變化明顯地段，應(yīng)進(jìn)行圍巖物理力學(xué)試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合式（）確定圍巖變形允許范圍。此公式應(yīng)結(jié)合大量監(jiān)控經(jīng)驗(yàn)，采用層次分析法，確定各影響因素對目標(biāo)的影響系數(shù)。軟巖隧道監(jiān)控量測斷面及測點(diǎn)布置原則軟巖隧道監(jiān)測斷面應(yīng)考慮隧道埋深，洞身開挖尺寸，圍巖強(qiáng)度及富水等地質(zhì)條件綜合確定。其布置要求可按表3-5確定。按隧道埋深確定的監(jiān)控量測斷面間距隧道埋深斷面間距≤25m5m25m≤d≤50m8m50m≤d≤100m10m100m≤d≤200m12m200m≤d15m按隧道洞身開挖尺寸確定的監(jiān)控量測斷面間距隧道跨度斷面間距b≤5m5m5m≤b≤8m8m8m≤b≤10m10m10m≤b≤12m12m12m≤b15m按隧道圍巖強(qiáng)度及富水地質(zhì)條件確定的監(jiān)控量測斷面間距圍巖抗壓強(qiáng)度斷面間距f≤10MPa5m10MPa≤f≤15MPa8m15MPa≤f≤20MPa10m20MPa≤f≤25MPa12m25MPa≤f15m綜合各項(xiàng)指標(biāo)，選取間距較小的情況布置斷面。在遇到斷層、破碎帶等特殊地質(zhì)地段，按3m間距布置斷面。軟巖隧道地表位移監(jiān)測斷面間距同（應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)）《鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程》。軟巖隧道變形監(jiān)測斷面的測點(diǎn)及測線布設(shè)應(yīng)依據(jù)開挖方法確定。監(jiān)控量測測點(diǎn)及測線布設(shè)原則開挖工法一般地段特殊地段全斷面一條周邊收斂測線；一個拱頂下沉測點(diǎn)兩條周邊收斂測線，垂直間距不小于1.5m；三個拱頂下沉測點(diǎn)水平間距不小于1.5m臺階法兩條周邊收斂測線；一個拱頂下沉測點(diǎn)一條周邊收斂測線；三個拱頂下沉測點(diǎn)，水平間距不小于1.5m環(huán)形開挖預(yù)留核心土法雙側(cè)壁導(dǎo)坑法中隔壁法交叉中隔壁法特殊地段特指隧道加寬帶，富水，斷層，破碎帶以及發(fā)生坍塌的地段。不同開挖工法下的布點(diǎn)圖示：軟巖隧道受力監(jiān)測斷面一般地段按50m間距，特殊地段按20m間距，測點(diǎn)位置為隧道拱頂、左右拱腰、左右邊墻。仰拱隆起監(jiān)測斷面在仰拱施做完畢后布置，一般地段按50m間距，特殊地段按15m間距，宜選擇與變形監(jiān)測斷面重合，測點(diǎn)不少于三點(diǎn)。洞內(nèi)收斂及拱頂測點(diǎn)埋設(shè)規(guī)定測樁應(yīng)在初支施工過后及時埋設(shè)，對應(yīng)不同的監(jiān)測部位，確定測樁的埋設(shè)位置和鉆孔深度。圍巖變形測樁應(yīng)至少入巖100mm，初支噴層變形測樁鉆孔深度不少于噴層厚度的2/3，鋼拱架變形測樁應(yīng)采用焊接與拱架連接，測樁的外露長度不少于100mm。地表位移點(diǎn)埋設(shè)規(guī)定測樁采用?28鋼筋，埋設(shè)深度500mm，混凝土強(qiáng)度不低于C20。支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力傳感器的要求洞內(nèi)仰拱隆起測點(diǎn)埋設(shè)的規(guī)定監(jiān)控量測頻率必測項(xiàng)目中變形監(jiān)控量測斷面監(jiān)測頻率應(yīng)根據(jù)測點(diǎn)距離開挖面的距離及位移速率分別按表7和表8確定。按距離開挖面距離確定的監(jiān)控量測頻率距離開挖面距離（m）頻率<102次/d10-301次/d30-601次/2d>60次/5d按位移速率確定的監(jiān)控量測頻率變形速率（mm/d）頻率≥152次/d5-151次/d1-51次/2d小于1次/5d必測項(xiàng)目中變形監(jiān)控量測斷面監(jiān)測頻率應(yīng)按應(yīng)力變化速率確定。支護(hù)結(jié)構(gòu)受力監(jiān)測頻率應(yīng)力變化速率（KPa/d）頻率開挖面地質(zhì)素描及洞內(nèi)外觀察，應(yīng)按每施工循環(huán)記錄一次。必要時，應(yīng)加大頻率。監(jiān)控量測預(yù)警值及管理等級變形速率預(yù)警軟巖隧道區(qū)別于一般硬質(zhì)巖體隧道，在開挖初期及后續(xù)一段時間，伴隨圍巖大變形顯現(xiàn)，其變形預(yù)警速率應(yīng)綜合考慮各種因素，進(jìn)行分級分步，動態(tài)預(yù)警，預(yù)警指標(biāo)按表11確定。軟巖隧道速率預(yù)警指標(biāo)施工環(huán)節(jié)黃色預(yù)警速率持續(xù)時間紅色預(yù)警速率持續(xù)時間上臺階開挖10mm/d≤5d15mm/d≤3d下臺階開挖15mm/d≤2d20mm/d≤3d拱架連接后

仰拱施做前10mm/d≤3d15mm/d≤3d仰拱施做以后5mm/d≤3d10mm/d≤3d變形極限位移量預(yù)警圍巖壓力預(yù)警支護(hù)結(jié)構(gòu)受力預(yù)警爆破震動震速預(yù)警監(jiān)控量測設(shè)備要求監(jiān)控量測儀器和系統(tǒng)的測試精度應(yīng)滿足現(xiàn)場應(yīng)用要求。變形監(jiān)測精度可為0.5-1mm，爆破震動速度測試精度可為1mm/s。數(shù)據(jù)分析及信息反饋一般規(guī)定監(jiān)控量測數(shù)據(jù)采集后及時進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并備注相應(yīng)的施工方法和工