隧道監(jiān)控量測培訓(xùn)

1、培 訓(xùn) 內(nèi) 容1、隧道監(jiān)控量測的目的和內(nèi)容2、隧道監(jiān)控量測的實施方法和技術(shù)要求3、隧道監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)分析及位移管理等級4、隧道監(jiān)控量測的信息反饋5、結(jié)束語1、隧道監(jiān)控量測的內(nèi)容和目的1.1 1.1 有關(guān)監(jiān)控量測的術(shù)語有關(guān)監(jiān)控量測的術(shù)語 新奧法施工的基本原理充分利用圍巖的自承能力和開挖面的空間約束作用,采用錨桿和噴射混凝土為主要支護手段,對圍巖進行加固,約束圍巖的松弛和變形,并通過對圍巖和支護的量測、監(jiān)控,指導(dǎo)地下工程的設(shè)計施工,其中，承載地應(yīng)力的主要是圍巖體本身，而采用初次噴錨柔性支護的作用，是使圍巖體自身的承載能力得到最大限度的發(fā)揮，第二次襯砌主要是起安全儲備和裝飾美化作用。 監(jiān)控量測隧道施

2、工中對圍巖、地表、支護結(jié)構(gòu)的變形和穩(wěn)定狀態(tài)，以及周邊環(huán)境動態(tài)進行的經(jīng)常性觀察和量測工作。 隧道凈空變化隧道周邊上兩點間相對位置的變化。 拱頂下沉隧道拱頂測點的絕對沉降(量)。 地表沉降（隆起）隧道開挖后地表中的(應(yīng)力)擾動區(qū)延伸至地表而引起的地表沉降(隆起)。 基準點建在穩(wěn)定的巖層或原土層或構(gòu)筑物上的經(jīng)確認固定的點。 非接觸量測指在不接觸被測目標點的情況下，獲取被測點的空間位移信息的方法。鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程-TB10121-2007 序號 主要量測 項目量測儀器主要內(nèi)容1洞內(nèi)、外觀察 目測、地質(zhì)羅盤、數(shù)碼相機 開挖工作面觀察應(yīng)在每次開挖后進行，及時繪制開挖工作面地質(zhì)素描圖、數(shù)碼成像，填寫

3、開挖工作面地質(zhì)狀況記錄表，并及勘查資料進行對比；已施工地段觀察，應(yīng)記錄噴射混凝土、錨桿、鋼架變形和二次襯砌等的工作狀態(tài)。2凈空變化全站儀，收斂儀根據(jù)收斂情況判斷：1.圍巖穩(wěn)定性；2.支護設(shè)計和施工方法的合理性；3.二襯施作時機。3拱頂下沉全站儀，水準儀監(jiān)測拱頂下沉值，了解斷面變化情況，判斷拱頂?shù)姆€(wěn)定性，防止塌方。4地表下沉全站儀，水準儀 1、洞口及淺埋段地表下沉情況；2、判斷隧道開挖對地表產(chǎn)生的影響及防止沉降措施的效果。1.2 1.2 隧道監(jiān)控量測項目隧道監(jiān)控量測項目（1） 必測項目（2） 選測項目根據(jù)設(shè)計要求確定的隧道監(jiān)控量測選測項目： 圍巖內(nèi)部變形； 錨桿軸力； 圍巖壓力和兩層襯砌間壓力；

4、 襯砌、鋼架應(yīng)力； 錨桿拉拔試驗； 底部隆起量測； 圍巖彈性波測試。 （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、變形觀察和記錄。1.3 1.3 監(jiān)控量測作業(yè)程序監(jiān)控量測作業(yè)程序（1）熟悉資料（施工圖紙、規(guī)范和作業(yè)指導(dǎo)書等）；（2）布點量測；（3）取得數(shù)據(jù)；（4）整理簽認；（5）分析處理；（6）位移管理；（7）信息反饋；（8）工程對策；（9）資料歸檔；1.4 1.4 監(jiān)控量測目的監(jiān)控量測目的（1） 確保施工安全及結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性；（2） 驗證支護結(jié)構(gòu)效果，確認支護參數(shù)和施工方法的準確性或為調(diào)整支護參數(shù)和施工方法提

5、供依據(jù)；（3） 及時掌握支護施工后的變形，對圍巖位移速度提供準確的預(yù)報，確定二次襯砌施作時間，同時指導(dǎo)下一步的開挖工序；（4） 監(jiān)控工程對周圍環(huán)境影響；（5） 積累量測數(shù)據(jù)，為施工中調(diào)整圍巖級別、完善設(shè)計方案及參數(shù)、優(yōu)化施工方案及施工工藝提供依據(jù)。 通俗點說，監(jiān)控量測最大的作用就是能夠根據(jù)沉降量、沉降速率等數(shù)據(jù)的變化有效的對隧道的塌方、大變形進行預(yù)警，保證施工安全。同時圍巖量測是優(yōu)化施工，指導(dǎo)施工、驗證施工方案，提高企業(yè)利潤的基礎(chǔ)數(shù)據(jù);是隧道施工、索賠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2、隧道監(jiān)控量測的實施方法和技術(shù)要求1、隧道淺埋段的地表沉降點斷面布設(shè)要求2.1 監(jiān)控量測斷面和測點布設(shè)原則 （1）地表沉降測點和隧

6、道內(nèi)測點布置在同一里程斷面，量測應(yīng)超前于隧道開挖工作面。 （2）地表沉降測點橫向間距為2-5m，在隧道中線附近測點適當加密，隧道中線兩側(cè)量測范圍不小于H0+B，且橫斷面上至少布置11個測點?？v向間距布置要求見表1。（注：Ho隧道埋深，B隧道開挖最大寬度） 表1 地表沉降測點縱向間距隧道埋深及開挖寬度 縱向測點間距(m) 2BHO2.5B 2050 BHO2B 1020 HOB 510 注：注：HO為隧道埋深，為隧道埋深，B為隧道開挖寬度為隧道開挖寬度 量測應(yīng)超前，有沒有一個量的界定？ 答：對于洞口處的淺埋地表來講，肯定是在隧道開挖前就要開始監(jiān)測；而對于洞內(nèi)施工中遇見的淺埋地段，應(yīng)在距離開挖面H

7、o+h處（Ho為隧道埋深，h為隧道開挖高度）超前監(jiān)測。 監(jiān)控量測時間應(yīng)一直持續(xù)到地表沉降長期穩(wěn)定、隧道襯砌施作完畢后停止。地表沉降測點間橫向示意圖2、洞內(nèi)拱頂下沉測點和凈空變化斷面布設(shè)要求 斷面布設(shè)要求拱頂下沉測點和凈空變化點應(yīng)布置在同一里程斷面上。測點應(yīng)盡量對稱布設(shè)，即“同面等高”，以便數(shù)據(jù)的相互驗證。 其量測斷面間距及測點數(shù)量應(yīng)根據(jù)圍巖級別、隧道埋深、開挖方法等按表2和表3規(guī)定進行。 圍巖級別圍巖級別斷面間距（斷面間距（m m）5105101030103030305050注：注：級圍巖視具體情況確定間距級圍巖視具體情況確定間距 表2 拱頂下沉和凈空變化量測斷面間距表3 凈空變化量測測線數(shù)

8、地段地段開挖方法開挖方法 一般地段一般地段特殊地段特殊地段全斷面法全斷面法一條水平測線一條水平測線-臺階法臺階法每臺階一條水每臺階一條水平測線平測線每臺階一條水平測線，每臺階一條水平測線，兩條斜測線兩條斜測線分部開挖法分部開挖法每分部一條水每分部一條水平測線平測線CDCD或或CRDCRD法上部、雙側(cè)法上部、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法左右側(cè)部，每壁導(dǎo)坑法左右側(cè)部，每分部一條水平測線，兩分部一條水平測線，兩條斜測線、其余分部一條斜測線、其余分部一條水平測線條水平測線圍巖量測斷面布置示意圖三臺階臨時橫撐法測點布置示意圖全斷面法測點布置示意圖臺階法測點布置示意圖三臺階七步開挖法測點布置示意圖不同圍巖因為測點個數(shù)不一

9、致，那這個測點高度該如何把控? 答：規(guī)范并無硬性要求，根據(jù)經(jīng)驗，三臺階和臺階法施工，臺階設(shè)置在哪里，就把測點設(shè)置在臺階處，以少被施工擾動為宜；全斷面法，設(shè)置在跨度最大處。測點埋設(shè)要求（1）測點采用leica反射膜片，粘貼在埋設(shè)于初噴混凝土的鋼板上，鋼板粘貼反射膜片的一面要求經(jīng)過防銹處理，并清理干凈，同時可以用油漆涂刷表面，以防生銹，反射膜片可以用強力膠粘附于鋼板上。（2）布置時應(yīng)避開鋼架和脫空回填處，將測點布置在兩榀鋼架之間，嚴禁直接將預(yù)埋件焊接在鋼拱架上。在埋設(shè)點位處，用電鉆鉆孔徑為2cm，深度為進入圍巖內(nèi)至少20cm的孔眼。 一測點位于初支厚度為20cm的地方，請問該測點應(yīng)焊接在多長的鋼筋

10、上？（3）測點用錨固劑或速凝水泥錨固穩(wěn)定,同時盡量使左右兩側(cè)相對的預(yù)埋件處于“同面等高”的位置；（4）將反射膜片貼于朝向隧道口方向的一面，并盡量使法線方向朝向隧道中線；（5）待錨固劑或砂漿凝固后，即可量測，量測測點應(yīng)牢固可靠、易于識別并妥善保護。（6）地表沉降測點在埋設(shè)測點處挖寬30cm，深60cm的坑，用混凝土埋設(shè)長150cm的20mm鋼筋，外露100cm，頂部焊接5cm5cm鋼板（23mm）。（最好用PVC管套住，為了預(yù)防噴射混凝土固結(jié)，從而托住預(yù)埋鋼筋，不能真實反應(yīng)沉降。）（7）測點應(yīng)在支護完成后2小時內(nèi)埋設(shè)完成并讀取初測數(shù)據(jù)。(新規(guī)范P9)注：L視初支厚度而定2-3mm厚鋼板20mm鋼

11、筋并與鋼板焊接Leica 4x4反射膜片測點預(yù)埋件正面圖測點預(yù)埋件正面圖 洞內(nèi)測點埋設(shè)示意圖地表測點埋設(shè)示意圖2.3 監(jiān)控量測方法及頻率 必測項目量測頻率根據(jù)測點距開挖面距離及位移速度，分別按下表4、表5確定。當按下表選擇量測頻率出現(xiàn)較大差異時，取量測頻率較高的作為實施的量測頻率。出現(xiàn)異常情況或不良地質(zhì)時，適當加大監(jiān)控量測頻率。 各項量測作業(yè)均應(yīng)持續(xù)到變形基本穩(wěn)定后并在二襯施工前結(jié)束。開挖面的地質(zhì)素描、支護狀態(tài)的描述每施工循環(huán)記錄一次。選測項目監(jiān)控量測量頻率根據(jù)設(shè)計和施工要求以及必測項目反饋信息的結(jié)果確定。 位移速度(mm/d)量測頻率52次/d151次/d0.511次/23d0.20.51次

12、/3d0.21次/7d表表4 按位移速度的量測頻率按位移速度的量測頻率表表5 5 按距開挖面距離的量測頻率按距開挖面距離的量測頻率量測斷面距開挖面距離(m)量測頻率(01)B2次/d(12)B1次/d(25)B1次/23d5B1次/7dB B隧道開挖寬度隧道開挖寬度拱頂下沉量測1)、數(shù)據(jù)采集： 采用全站儀自由設(shè)站的方式進行測量，每次測量時，將全站儀架設(shè)于后視點及量測斷面的中間位置，對中整平，后視基點，然后對拱頂反射片進行觀測，獲得反射片中心的高程H。2)、沉降計算： H=Hi-Hi-12.4 監(jiān)控量測的方法 變形監(jiān)控量測可采用接觸量測或非接觸量測方法，但因非接觸量測成本低廉，受施工干擾小，快速

13、省力等優(yōu)點，所以現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用。凈空收斂量測1)、數(shù)據(jù)采集： 采用全站儀自由設(shè)站的方式進行數(shù)據(jù)采集，在能看到測點的地方自由架設(shè)全站儀，對中整平，量測收斂水平線兩端點的相對坐標為（Xa、Ya、Za）和（Xb、Yb、Zb）。 2)、收斂計算: 222()()()iabababLXXYYZZ1iiLLL 外業(yè)數(shù)據(jù)采集時，應(yīng)注意以下幾點要求：1、 全站儀（標稱精度不得低于2、2mm+2ppm）必須經(jīng)過鑒定合格后方能使用，并且各作業(yè)面應(yīng)定期或不定期對全站儀進行自檢；2、 測站位置應(yīng)盡量靠近隧道中線，并使測站離最近監(jiān)控斷面的距離大于20m，以確保監(jiān)控量測的精度；3、 每測站可同時觀測多個監(jiān)控斷面，離最遠監(jiān)

14、控斷面的距離應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場光線等實際情況而定；4、 每站測量前，需實時在全站儀上進行溫度和氣壓檢核或改正；5、 每站測量，應(yīng)對各斷面的監(jiān)測點進行兩測回觀測（盤左、盤右為一個測回），并將測量成果直接存儲于手機（監(jiān)控量測數(shù)據(jù)采集終端）中，便于后續(xù)數(shù)據(jù)上傳和數(shù)據(jù)分析；6、 若遇外界干擾，則應(yīng)暫停測量，確認儀器穩(wěn)定后再測量；7、 為避免誤差對監(jiān)控量測成果的影響，應(yīng)固定儀器和監(jiān)控人員。8、 監(jiān)控量測系統(tǒng)的測試精度應(yīng)滿足設(shè)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0.5-1 mm ,其他監(jiān)控量測項目的測試精度結(jié)合元器件的精度確定。 3、監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)分析及控制基準監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的分析應(yīng)包

15、括以下主要內(nèi)容：1） 根據(jù)量測數(shù)據(jù)及時繪制拱腳相對凈空變化、拱頂相對下沉和地表下沉的時態(tài)曲線及其及開挖工作面距離的關(guān)系圖；2） 選擇回歸曲線，對初期支護的時態(tài)曲線進行回歸分析，選擇及實例數(shù)據(jù)擬合性好的函數(shù)進行回歸，預(yù)測可能出現(xiàn)的最大位移并及控制基準進行比較；3） 對支護及圍巖狀態(tài)、工法、工序進行評價；4） 及時反饋評價結(jié)論，并提出相應(yīng)工程對策建議。圍巖穩(wěn)定性的綜合判別，應(yīng)根據(jù)量測結(jié)果按照下列指標進圍巖穩(wěn)定性的綜合判別，應(yīng)根據(jù)量測結(jié)果按照下列指標進行：行： 位移控制基準位移控制基準類別距開挖面1B (U1B)距開挖面2B ( U2B )距開挖面較遠允許值65% Uo90% Uo100% Uo注：

16、1、B隧道開挖寬度。 2、U0極限相對位移值。 3、U0查閱鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程Q/CR9218-2015監(jiān)控量測控制基準監(jiān)控量測控制基準1）、 根據(jù)位移變化值判別表表11 位移管理等級位移管理等級 管理級別距開挖面1B距開挖面2BIIIUU1B/3UU2B/3IIU1B/3U2 U1B/3U2B/3U2 U2B/3IU2U1B/3U2U2B/3注：注：U為實測位移值為實測位移值2 2）、 根據(jù)位移變化速度判別： 凈空變化速度持續(xù)大于5.0mm/d時，圍巖處于急劇變形狀態(tài)，應(yīng)加強初期支護系統(tǒng)。 凈空變化速度小于0.2mm/d時，圍巖達到基本穩(wěn)定。3 ） 、繪制位移、繪制位移時間關(guān)系曲線，根

17、據(jù)曲線時間關(guān)系曲線，根據(jù)曲線形態(tài)判斷圍巖的穩(wěn)定情況。形態(tài)判斷圍巖的穩(wěn)定情況。位移位移u-u-時間時間t t關(guān)系曲線圖關(guān)系曲線圖u(m)u(m)t(d)t(d)正常曲線反常曲線ab回歸分析 由于量測的偶然誤差所造成的離散性，繪制的散點圖是上下波動和不規(guī)則的， 因此必須對量測采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)字處理-回歸分析，采用最小二乘法擬合數(shù)據(jù)獲得合理的典型曲線，并以相應(yīng)的數(shù)字公式進行描述。 由上圖可分析得出：1、當圍巖位移速率不斷下降時，圍巖趨于穩(wěn)定狀態(tài)。2、當圍巖位移速率保持不變時，圍巖不穩(wěn)定，應(yīng)加強支護。3、當圍巖位移速率不斷上升時，圍巖進入危險狀態(tài)，必須立即停止掘進，加強支護。二次襯砌施做時機二次襯砌施

18、做時機表表12 12 措施對應(yīng)表措施對應(yīng)表 根據(jù)變形總量和變形速率對隧道安全進行等級管理?？砂幢?1進行安全管理分級指導(dǎo)施工。并按表12 采用相應(yīng)的工程對策。安全等級應(yīng)對措施III正常（綠色）正常施工預(yù)警二級（黃色）加強監(jiān)測，必要時采取噴混凝土等措施進行補強預(yù)警一級（紅色）暫停施工，增設(shè)橫、豎支撐搶險，后續(xù)施工時，應(yīng)加強支護，調(diào)整施工工法工程安全分級及應(yīng)對措施 當拱頂下沉、水平收斂速率達5mm/d或位移累計達100mm時，應(yīng)暫停掘進，并及時分析原因，采取處理措施。 變形量應(yīng)控制在管理等級范圍內(nèi)，當變形量未達到控制基準值時，采用變形速率的大小對穩(wěn)定狀態(tài)進行判斷和控制。4、監(jiān)控量測的信息反饋監(jiān)控量測信息反饋程序框圖監(jiān)控量測信息反饋程序框圖 監(jiān)控量測數(shù)據(jù)提交使用信息化系統(tǒng)將當日監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至工管中心平臺，每日提交日報，每周提交周報；每月提供一份監(jiān)控量測階段性月報；如遇量測數(shù)據(jù)