監控量測
一、採用新奧法修建的隧道，應將現場監控量測專案列入施工組織中，並作為施工工序中不可缺少內容認真實施。監控量測不僅檢測施工各階段圍岩和支護動態，確保施工安全，而且可為調整初期支護設計引數、確定二次襯砌的施工時機，了解隧道施工對附近既有構築物的影響，提供反饋，並作為資訊化設計的依據；同時積累資料，為以後的設計、施工提供參考。
二、監控量測計畫與內容
1、監控量測計畫應根據隧道的規模、地形地質條件、支護型別和引數、開挖方式及機械裝置等因素制定，並根據《鐵路隧道監控量測技術規程》（tb10121-2007）進行，監控量測作業應根據下圖（圖1）所示進行：
監控量測計畫的內容包括：兩側專案及方法、量測儀器的選擇、測點布置、量測頻率、資料處理及量測作業人員的組織等。
施工過程中，當地質條件發生顯著變化時，應及時修訂監控量測計畫。
2、監控量測應達到以下目的：
（1）掌握圍岩和支護狀態，進行日常施工管理；
（2）驗證支護結構效果，確認或調整支護引數和施工方法；
（3）確保隧道工程的安全性、經濟性及結構的長期穩定性，確定二次襯砌施做時間；
（4）將監控量測結構反饋與設計及施工中；
（5）掌握隧道施工對周圍環境的影響；
（6）積累量測資料，為資訊化設計與施工提供依據。
圖1 監控量測反饋程式圖框
3、監控量測專案
（1）監控量測專案分為必測專案和選測專案
（2）必測專案是隧道工程應進行的日常監控量測專案，具體監控量測專案見表1。
（3）選測專案是為滿足隧道設計與施工的特殊要求進行的監控量測專案，具體監控量測專案見表2。
表1 必測專案
表2 選測專案
（4）隧道開挖後應及時進行地質素描及數碼成像，必要時應進行物理力學實驗。
（5）初期支護完成後應進行噴層表面裂縫及其發展。滲水、變形觀察和記錄。
（6）對軟岩大變形可能發生時可對圍岩內部位移、錨桿軸力、初期支護內力、錨桿拉拔試驗等進行量測。
（7）對圍岩為土砂質時可對圍岩內部位移、錨桿軸力、初期支護內力、錨桿拉拔試驗等進行量測。
（8）對地下水發育斷層破碎帶等地質構造帶可進行水量、孔隙壓力等進行量測。
（9）對隧道附近存在隧道施工爆破影響的構築物時，可進行隧道振動監控量測。
（10）對於一般硬質巖、軟岩認為可以優化設計，減少支護結構數量時，必要時可對錨桿軸力、初期支護與二次襯砌間接觸壓力等進行量測。
三、監控量測作業
1、洞內觀察可分為開挖工作觀察和已施工區段觀察兩部分。開挖工作觀察應在每次開挖後進行一次，觀察後應繪製開挖工作面略圖（位址素描），填寫工作面狀態記錄表及圍岩級別判定卡。在觀察中如發現地質條件惡化，應立即通知施工負責人採取緊急措施。
對已施工區段的觀察也應每天至少進行一次，觀察內容包括噴射混凝土、錨桿、鋼架的狀況。洞外觀察包括對洞口及淺埋段地表情況、地表沉陷、邊仰坡的穩定、地表水滲漏的觀察。
2、淨空變形量測斷面的間距應根據圍岩級別、隧道斷面尺寸、埋置深度及工程重要性等因素確定。在ⅱ級圍岩地段可根據需要酌情設定測點。監控量測斷面間距可參考下表3進行：
表3 必測專案監控量測斷面間距
3、淨空變形量測應在每次開挖後盡早進行，初始讀數應在開挖後12h內讀取，最遲不得超過24h，而且在下一迴圈開挖前，必須完成變形量的讀取。
4、測點應牢固可靠，易於識別並妥善保護。拱頂量測後視測點必須埋設在穩定巖面上並和洞內水準點建立關聯。
5、量測應選用精度適當、效能可靠、使用及攜帶方便的儀器。如拱頂沉降量測，應採用水準儀、水準尺和掛鉤鋼尺等，有條件時周邊位移宜採用非接觸量測儀器進行量測。錨桿或圍岩內部變形量測可採用單點或多點式錨頭和傳遞杆，配以機械式或分表式點測位移計。
變形量測可選用電阻或電感式儀器，一般使用前必須經過嚴格標定。
6、水平相對淨空變化量測線的布置應根據施工方法、地質條件、量測斷面所在位置、隧道埋置深度等條件確定。在地質條件良好、採用全斷面開挖方式時，可設一條水平測線。當採用台階開挖方式時，可在拱腰和邊牆位置各設一條水平測線。
7、拱頂下沉量測應與水平相對淨空量測在同一量測斷面內進行，可採用水準儀等測定下沉量。當地質條件複雜，下沉量大或偏壓明顯時，除量測拱頂下沉外，尚應量測拱腰下沉及基地隆起量。
8、必測專案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下錶4、表5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，原則上採用較高的頻率值。出現異常情況或不良地質時，應增大監控量測頻率。
表4 按距開挖面距離確定的監控量測頻率
注：b為隧道開挖寬度。
表5 按位移速度確定的監控量測頻率
9、地表沉降量測應根據隧道埋置深度、地質條件、地表有無構築物、所採用的開挖方式等因素確定。地表沉降量測的測點應與水平淨空相對變化和拱頂下沉量測的測點在同一橫斷面內，沿隧道中線地表下沉兩側緞面的距離可按下表6採用：
表6 地表下沉量測測點縱向距離
注：1、無地表構築物時取表中上限值。
2、h0為隧道埋深，b為隧道開挖寬度。
橫斷面方向地表沉降量測測點橫向間距2～5m，在乙個量測斷面內應設7～11個測點；在隧道中線附件測點應適當加密。隧道中線兩側兩側範圍應不小於h0+b，地表有控制性建（構）築物時，量測範圍應適當加寬。地表沉降量應在開挖工作面前方h0+b處開始，直至襯砌結構封閉、沉降基本停止為止。
地表沉降的量測頻率應和拱頂下沉及水平相對淨空的量測頻率相同。
10、錨桿軸力、圍岩壓力、襯砌應力等的量測，開始時應和同一斷面的變形量測頻率相同，當量測值變化不大時，可降低量測頻率，從每週一次到每月一次，直至無變化為止。
11、各項量測作業均應持續到變形基本穩定後的1～3周。
四、監控量測控制基準及位移管理等級
監控量測控制基準應根據地質條件、隧道施工安全性、隧道結構的長期穩定性及周圍建（構）築物特點和重要性等因素制定，包括隧道內位移、地表沉降、爆破振動等。
位移控制基準根據測點距開挖面的距離，由初期支護極限相對位移按下錶7要求確定：
表7 位移控制基準
注：1、b為隧道開挖寬度。
2、u0為極限相對位移值。在缺乏實測資料時，可參照相關規範在施工加以調整。
根據位移控制基準，位移管理分為三個等級，根據將監控量測資料分析結果，對工程安全性進行評價，並提出相應工程對策建議，以此作為設計施工變更最重要的依據，做到資訊化設計與施工。根據位移管理等級，將工程安全性評價相應分為**進行，並採取相應的應對措施，具體位移管理等級及應對措施見表8。
表8 位移管理等級
注：u為實際位移值。
工程安全性評價可按流程圖進行：
圖2 工程安全性評價流程
地表沉降控制基準根據地層穩定性、周圍建（構）築物的安全要求分別確定，取最小值。鋼架內力、噴射混凝土內力、二次襯砌內力、圍岩壓力（換算成內力）。初期支護與二次襯砌間接觸壓力(換算成內力)、錨桿軸力等控制基準應滿足《鐵路隧道設計規範》（tb10003-2005）相關規定。
1、根據控制基準，結合時態曲線形態判定圍岩與支護結構穩定性。
2、一般情況下二次襯砌的施做應在滿足下列要求時進行：
1）隧道周邊水平收斂速度及拱頂或底板垂直位移速度明顯下降；
2）隧道位移相對值已達到總相對位移量的90%以上；
3）對淺埋、軟弱圍岩等特殊地段，應視現場具體情況確定二次襯砌的施做時機。
五、監控量測資料的整理與反饋
1、掌子面的地質狀況表、周邊收斂、拱頂下沉測試資料按《鐵路隧道監控量測技術規程》附表a、b、c格式記錄。
2、應及時根據量測資料繪製水平相對淨空變化、拱頂下沉時時態曲線及水平相對淨空變化、拱頂下沉與據開挖工作面的關係圖等。根據現場量測資料繪製位移——時間曲線圖或散點圖，在位移——時間曲線趨平緩時進行回歸分析，選擇與實測資料擬合好的函式進行回歸，**可能出現的最大拱頂下沉及水平相對淨空變化值，並推算最終位移和掌握位移變化頻率。當位移——時間曲線出現反彎點，即位移出現反常的急驟增加現象，表明圍岩和支護已呈現不穩定狀態，應及時加強支護必要時應停止掘進，採取必要的安全措施。
3、根據位移變化速率判定圍岩穩定狀態，變形基本穩定應符合下列條件：隧道水平淨空變化速度及拱頂或底板垂直位移速度明顯下降；隧道位移相對值已達到總相對位移量的90%以上。
4、圍岩及支護的穩定性應根據開挖工作面的狀態，淨空水平收斂值及拱頂下沉量的大小和速率綜合判斷，並及時反饋於設計和施工中，根據水平相對淨空變化值進行判斷時，應符合現行《鐵路隧道監控量測技術規程》(tb1021-2007)的有關規定，並結合隧道跨度修正考慮。
5、設計單位可根據施工單位所提供的監控量測資料反分析求算初始應力、岩體似彈簧、塑性區範圍、作用在二次襯砌上的荷載及岩體流變引數等，為動態設計提供資訊和資料。
6、測量過程中如發現異常現象或與設計不符時，應及時提出，以便修改支護引數。
7、根據量測結果及《鐵路隧道監控量測技術規程》的有關規定、可按表8「位移管理等級」指導施工。
六、根據監控量測結果所反映的不同情況及其對應的工程管理等級，可採取加強超前預支護、噴射混凝土穩定開挖面、調整施工方法、調整初期支護強度和剛度並及時支護、降低爆破振動影響、圍岩與支護結構間回填注漿等應對措施，確保施工的順利進行。
隧道監控量測方案
長沙市漁業路及延伸道路工程 下穿京廣鐵路段暗挖隧道 監控量測方案 中鐵二十五局集團 二 一二年三月十三日 目錄1 監控量測的目的 3 2 監控量測的專案 3 3 量測斷面的間距和頻率 4 4 測點設定要求及測設工具 6 5 量測方法及資料處理 6 5.1 水平收斂量測 6 5.2 拱頂下沉量測 9 ...
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