隧道監(jiān)控量測技術(shù)

一、監(jiān)控量測監(jiān)控量測是指在隧道施工或運營過程中，對圍巖及支護結(jié)構(gòu)體系的相關(guān)穩(wěn)定狀態(tài)進行監(jiān)測，以了解和掌握圍巖穩(wěn)定狀態(tài)及支護結(jié)構(gòu)體系可靠程度。施工階段：為隧道施工中圍巖級別變更、初期支護和二次襯砌的參數(shù)調(diào)整、修正及優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。運營階段：掌握特定斷面結(jié)構(gòu)內(nèi)力或病害的發(fā)展趨勢，為隧道維修養(yǎng)護及加固整治提供指導(dǎo)。監(jiān)控量測1、什么是監(jiān)控量測2、監(jiān)控量測工作的具體目的和意義工程實例：監(jiān)控量測一、監(jiān)控量測？鄭西客專高橋隧道下穿鐵路路基下沉監(jiān)測

隧道上方西安局南同蒲鐵路道床及軌道均有不同程度的下沉及變形，現(xiàn)場需回填道砟及整道。2、監(jiān)控量測工作的具體目的和意義工程實例監(jiān)控量測一、監(jiān)控量測？扣軌梁從現(xiàn)場扣軌梁與既有鐵路軌面的相對位移情況來看，最大累計下沉量超過10cm。高橋隧道下穿鐵路路基沉降情況2、監(jiān)控量測工作的具體目的和意義工程實例監(jiān)控量測一、監(jiān)控量測？（2）鄭西客專函谷關(guān)隧道洞頂公路路面、服務(wù)區(qū)下沉及開裂情況最大下沉529mm2、監(jiān)控量測工作的具體目的和意義工程實例監(jiān)控量測一、監(jiān)控量測？（3）杭州地鐵車站基坑坍塌2、監(jiān)控量測工作的具體目的和意義(1)確保施工安全(2)修正及優(yōu)化設(shè)計(3)彌補理論分析的不足(4)對工程施工可能產(chǎn)生的環(huán)境影響進行全面的監(jiān)控，判斷隧道施工對周圍環(huán)境的影響程度。(5)對出現(xiàn)病害的隧道及時掌握病害的發(fā)展動態(tài)，作為決策的依據(jù)(6)量測數(shù)據(jù)和資料是處理工程合同糾紛的重要依據(jù)(7)積累資料，并為隧道運營后的養(yǎng)護與維修提供可靠的原始數(shù)據(jù)。監(jiān)控量測一、監(jiān)控量測2.1監(jiān)控量測的管理必須科學(xué)合理，設(shè)計單位應(yīng)進行監(jiān)控量測設(shè)計，監(jiān)控量測單位應(yīng)編制監(jiān)控量測實施細則，施工中應(yīng)按細則實施，工程竣工后將監(jiān)控量測資料整理歸檔并納入竣工文件中。

監(jiān)控量測設(shè)計應(yīng)包括以下內(nèi)容：1確定監(jiān)控量測項目；2確定測點布置原則、監(jiān)控量測斷面及監(jiān)控量測頻率；3確定監(jiān)控量測控制基準；4編制概算。監(jiān)控量測系統(tǒng)組成二、監(jiān)控量測的基本規(guī)定2.2承擔監(jiān)控量測工作的單位應(yīng)擁有專業(yè)的監(jiān)控量測人員和設(shè)備，掌握成熟可靠的測試數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)。2.3監(jiān)控量測單位應(yīng)成立現(xiàn)場監(jiān)控量測小組，建立相應(yīng)的質(zhì)量保證體系，負責及時將監(jiān)控量測信息反饋于施工和設(shè)計。監(jiān)控量測人員要求相對穩(wěn)定，以確保監(jiān)控量測工作的連續(xù)性。監(jiān)控量測系統(tǒng)組成二、監(jiān)控量測的基本規(guī)定2.4現(xiàn)場監(jiān)控量測工作應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：1現(xiàn)場情況的初始調(diào)查；2編制實施細則；3布設(shè)測點并取得初始監(jiān)測值；4現(xiàn)場監(jiān)控量測及分析；5提交監(jiān)控量測成果。監(jiān)控量測系統(tǒng)組成二、監(jiān)控量測的基本規(guī)定2.5現(xiàn)場監(jiān)控量測工作實施細則應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：1監(jiān)控量測項目；2人員組織；3元器件及設(shè)備；4監(jiān)控量測斷面、測點布置、監(jiān)控量測頻率及監(jiān)控量測基準；5數(shù)據(jù)記錄格式；6數(shù)據(jù)處理及預(yù)測方法；7信息反饋及對策等。監(jiān)控量測系統(tǒng)組成二、監(jiān)控量測的基本規(guī)定2.6監(jiān)控量測實施細則應(yīng)報監(jiān)理、業(yè)主，經(jīng)批準后實施，并作為現(xiàn)場作業(yè)、檢查驗收的依據(jù)。監(jiān)控量測變更必須經(jīng)項目技術(shù)負責人審核，報監(jiān)理工程師批準。

監(jiān)控量測系統(tǒng)組成二、監(jiān)控量測的基本規(guī)定要完成對整個項目的施工監(jiān)控量測，就需要建立一個比較完善的監(jiān)控量測系統(tǒng)，隧道施工監(jiān)控量測系統(tǒng)由四個子系統(tǒng)組成

(1)現(xiàn)場傳感器及測點埋設(shè)子系統(tǒng)

(2)現(xiàn)場信息采集子系統(tǒng)

(3)信息處理子系統(tǒng)

(4)信息反饋及報警子系統(tǒng)監(jiān)控量測系統(tǒng)組成二、監(jiān)控量測的基本規(guī)定1、監(jiān)控量測項目施工監(jiān)測項目根據(jù)其重要性可分為兩大類：必測項目和選測項目。必測項目是施工的經(jīng)常性量測項目，這類量測項目通常測試方法簡單、費用少、可靠性高，對監(jiān)視圍巖穩(wěn)定、指導(dǎo)設(shè)計和施工卻具有重要的作用。監(jiān)控量測必測項目水準儀、銦鋼尺或全站儀地表沉降4收斂計、全站儀凈空收斂3水準儀、鋼掛尺或全站儀拱頂下沉2現(xiàn)場觀察、數(shù)碼相機、羅盤儀洞內(nèi)、外觀察1備注常用量測儀器監(jiān)控量測項目序號監(jiān)控量測技術(shù)三、監(jiān)控量測技術(shù)監(jiān)控量測技術(shù)三、監(jiān)控量測技術(shù)拱頂下沉量測示意圖監(jiān)控量測技術(shù)三、監(jiān)控量測技術(shù)埋深重要性測量與否3B<H小不必要2B<H<3B一般最好量測B<H<2B重要必須量測H<B非常重要必須列為主要量測項目注：B為隧道直徑，H為隧道埋深。地表沉降與隧道埋深

選測項目是對一些有特殊意義和具有代表性的區(qū)段進行補充測試，以求更深入地掌握圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)與錨噴支護效果，以便更好地指導(dǎo)未開挖區(qū)的設(shè)計與施工，這類量測項目測試較為麻煩、量測項目較多、費用較大，一般只根據(jù)需要選擇其部分項目監(jiān)控量測選測項目序號監(jiān)控量測項目常用量測儀器1圍巖壓力壓力盒2鋼架內(nèi)力鋼筋計、應(yīng)變計3噴混凝土內(nèi)力混凝土應(yīng)變計4錨桿軸力鋼筋計5二次襯砌內(nèi)力混凝土應(yīng)變計、鋼筋計6初期支護與二次襯砌間接觸壓力壓力盒7圍巖內(nèi)部位移多點位移計8隧底隆起水準儀、銦鋼尺或全站儀9爆破振動振動傳感器、記錄儀10孔隙水壓力水壓計11水量三角堰、流量計12縱向位移多點位移計、全站儀監(jiān)控量測技術(shù)1、監(jiān)控量測項目三、監(jiān)控量測技術(shù)1.1圍巖壓力與兩層支護間壓力測點布置為了解整個斷面的接觸壓力情況，分別在隧道拱頂、左右側(cè)拱腰、左右側(cè)拱腳共五個部位布置接觸壓力測點

監(jiān)控量測技術(shù)1.2初期支護內(nèi)力測點布置初期支護內(nèi)力量測主要是為了了解鋼支撐或格柵鋼架受力大小，為鋼支撐或格柵鋼架的選型與設(shè)計提供依據(jù)；初期支護鋼支撐或格柵鋼架應(yīng)力量測采用鋼筋計焊接在型鋼腹板上來量測鋼支撐應(yīng)力，或用鋼筋計焊接在格柵鋼架的主筋上量測。監(jiān)控量測技術(shù)1.3錨桿的軸力測點布置:

錨桿軸力采用錨桿軸力計，每根錨桿上布置四個錨桿軸力計現(xiàn)場測試錨桿軸力計監(jiān)控量測技術(shù)1.4二次襯砌內(nèi)力測點布置為了解二次襯砌的受力特性，在模注混凝土澆注前，把鋼筋計連接在鋼筋上或埋入混凝土應(yīng)變計，以量測二次襯砌不同部位的應(yīng)力。監(jiān)控量測技術(shù)1.5測點布置及儀器：分層沉降分層沉降測孔隧道分層沉降管的埋設(shè)分層沉降管磁環(huán)分層沉降測量設(shè)備監(jiān)控量測技術(shù)1.6測點布置及儀器：地中水平位移水平位移測孔隧道測斜管掌子面外露的測斜管

測斜管的埋設(shè)土體水平位移測試測斜管在隧道中視圖監(jiān)控量測技術(shù)地面線拱頂?shù)来驳酌嫜龉暗孜灰谱畲螅ㄑ龉埃┑刂兴轿灰埔?guī)律右上圖表明：土體水平位移總體上比較小，從拱頂?shù)窖龉暗變H為5～25mm，遠小于土體的沉降值。

監(jiān)控量測技術(shù)地表沉降測點1.7測點布置及儀器拱頂沉降測孔隧道拱頂沉降管的埋設(shè)地表與拱頂沉降測量監(jiān)控量測技術(shù)(1)地表沉降

地表沉降測點縱向間距5～10H0≤B10～20B<H0≤2B20～502.5B>H0>2B縱向測點間距（m）埋深與開挖寬度監(jiān)控量測技術(shù)2、監(jiān)控量測斷面布置三、監(jiān)控量測技術(shù)隧道內(nèi)必測項目監(jiān)控量測斷面間距30～50III10～30IV5～10V～VI斷面間距(m)圍巖級別監(jiān)控量測技術(shù)(2)隧道內(nèi)沉降2、監(jiān)控量測斷面布置三、監(jiān)控量測技術(shù)凈空收斂量測測線數(shù)地段開挖方法一般地段特殊地段全斷面法一條水平測線－臺階法每臺階一條水平測線每臺階一條水平測線,兩條斜測線分部開挖法每分部一條水平測線CD或CRD法上部、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法左右側(cè)部，每分部一條水平測線，兩條斜測線，其余分部一條水平測線監(jiān)控量測技術(shù)（3）凈空收斂量測測線2、監(jiān)控量測斷面布置三、監(jiān)控量測技術(shù)3、監(jiān)控量測頻率

拱頂下沉量測頻率主要根據(jù)位移速度及距工作面開挖距離而定，具體見下表：1次/7d＞5B1次/2～3d（2～5）B1次/d（1～2）B2次/d（0～1）B監(jiān)控量測頻率監(jiān)控量測斷面距開挖面距離（m）注：B—隧道開挖寬度。位移速度（mm/d）監(jiān)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按距開挖面距離確定的監(jiān)控量測頻率按位移速度確定的監(jiān)控量測頻率監(jiān)控量測技術(shù)三、監(jiān)控量測技術(shù)1、地質(zhì)及支護狀況觀察方法對掌子面進行目測，主要了解掌子面的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。掌子面目測觀察內(nèi)容序號目測觀察內(nèi)容1地質(zhì)種類和分布狀態(tài)2巖性特征(巖石的顏色、成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造)3地層時代及產(chǎn)狀4節(jié)理性質(zhì)、組數(shù)、間距、規(guī)模，節(jié)理裂隙的發(fā)育程度和方向性，斷面狀態(tài)特征，充填物的類型和產(chǎn)狀5斷層的性質(zhì)、產(chǎn)狀，破碎帶寬度、特征6涌水量大小、涌水位置、涌水壓力7開挖工作面的穩(wěn)定狀態(tài)，頂板有無剝落現(xiàn)象將目測觀察到的有關(guān)情況和現(xiàn)象，詳細記錄并繪制成圖冊：每個監(jiān)測斷面繪制一張隧道開挖工作面素描圖，圖中包括剖面位置及間距監(jiān)控量測方法四、監(jiān)控量測方法初期支護目測觀察內(nèi)容序號目測觀察內(nèi)容1初期支護完成后對噴層表面的觀察以及裂縫狀況的描述和記錄2有無錨桿被拉脫或墊板陷入圍巖內(nèi)部的現(xiàn)象3噴射混凝土是否產(chǎn)生裂縫或剝離，要特別注意噴射混凝土是否發(fā)生剪切破壞4有無錨桿和噴射混凝土施工質(zhì)量問題5鋼拱架有無被壓屈現(xiàn)象6是否有底鼓現(xiàn)象監(jiān)控量測方法1、地質(zhì)及支護狀況觀察方法四、監(jiān)控量測方法2、位移量測方法監(jiān)控量測方法四、監(jiān)控量測方法精密水準儀對拱頂下沉進行量測，采用收斂計對洞周位移收斂進行量測2）非接觸量測方法：全站儀或數(shù)值相機1）接觸量測方法：

根據(jù)量測方式的不同，位移量測可大體分為兩大類，即接觸量測方法和非接觸量測方法。2、位移量測方法各工法位移測點預(yù)埋件埋設(shè)圖(反射膜片)(a)臺階法或全斷面法(b)雙側(cè)壁法(c)CRD法(d)CD法不同工法預(yù)埋件布置圖監(jiān)控量測方法四、監(jiān)控量測方法

監(jiān)控量測方法2、位移量測方法四、監(jiān)控量測方法1、監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析處理1.1量測數(shù)據(jù)的整理1.2位移量測數(shù)據(jù)分析繪制位移時程曲線圖和距離位移曲線圖。如果位移的變化隨時間(或距掌子面距離)而漸趨穩(wěn)定，說明圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài)，支護系統(tǒng)是有效、可靠的。反常曲線中，出現(xiàn)了反彎點，這說明位移出現(xiàn)反常的急驟增長現(xiàn)象，表明圍巖和支護已呈不穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)加密監(jiān)視，并適當加強支護，必要時應(yīng)立即停止開挖并進行施工處理。時間-位移曲線和距離-位移曲線監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析及信息反饋五、監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析及信息反饋為確保監(jiān)測結(jié)果的質(zhì)量，加快信息反饋速度，全部監(jiān)測數(shù)據(jù)均由計算機管理，每次監(jiān)測必須有監(jiān)測結(jié)果，及時上報日、周監(jiān)測報表，并按期向有關(guān)單位提交監(jiān)測月報，同時附上相應(yīng)的測點位移、內(nèi)力時態(tài)曲線圖，對當月的施工情況進行評價并提出施工建議。2.1量測數(shù)據(jù)反饋方法監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析及信息反饋2、監(jiān)控量測信息反饋及工程對策五、監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析及信息反饋根據(jù)位移控制基準，位移管理分為三個等級

管理等級距開挖面1B距開挖面2BⅢU＜U1B/3U＜U2B/3ⅡU1B/3≤U≤2U1B/3U2B/3≤U≤2U2B/3ⅠU＞2U1B/3U＞2U2B/3注：U—實測位移值；監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析及信息反饋2、監(jiān)控量測信息反饋及工程對策2.2位移控制基準及管理等級五、監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析及信息反饋要使量測數(shù)據(jù)正