隧道监控量测实施细则

新建兰州至重庆线下官营至广元段LYS-6标段（DK470+918~DK501+005）隧道监控量测实施细则

1 工程概况

新建兰州至重庆线下官营至广元段LYS-6标段DK470+918~DK501+005位于陕西、四川境内，正线长度为30.087千米。正线通过的地方多为高山、深谷和陡坡，桥隧相连，多处存在顺层、滑坡、坍塌和浅层软土等不良地质。

本标段（DK470+918~DK501+005）内隧道工程有：王家河隧道（7.748Km）、花石隧道（7.419 Km）、南崖山隧道（5.228 Km）、权子垭隧道（6.038 Km）、苏家坪隧道（0.910 Km）。隧道占总线路的90.88%。隧道围岩多由Ⅳ、Ⅴ类构成且隧道埋深较大。

2编制依据

2.1 技术标准和规范：

《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）

《新建铁路测量规范》TB 10101-99

《兰渝铁路隧道围岩监控量测管理实施细则》 兰渝铁安质[2009]50号

2.2 其他依据

设计院提供的导线点、水准点成果表、控制点的分布、施工现场的地物地貌及结构物的设计布置情况。

3监控量测项目及量测要求

3.1 必测项目

根据《铁路隧道监控量测技术规程》及《兰渝铁路隧道围岩监控量测管理实施细则》监控量测必测项目如表1所示。

表1 监控量测必测项目

序号监控量测项目常用量测仪器量测精度备注

1洞内、外观察现场观察、数码相机、罗盘仪

2拱顶下沉水准仪、钢挂尺或全站仪1mm

3衬砌前净空变化收敛计、全站仪0.1mm

4地表沉降水准仪、铟钢尺或全站仪1mm隧道浅埋段(H0≤2B)

5二衬后净空变化收敛计、隧道激光断面仪0.01mm

3.2 选测项目

根据《铁路隧道监控量测技术规程》及《兰渝铁路隧道围岩监控量测管理实施细则》，选测项目如表2所示。

表2 监控量测选测项目

序号监控量测项目量测方法及仪表量测精度备注

1纵向位移多点位移计、全站仪

2二次衬砌内力混凝土应变计、钢筋计0.1Mpa

3钢架内力钢筋计、应变计0.1Mpa

4围岩内部位移多点位移计0.1mm

5围岩压力压力盒0.001 Mpa

6喷混凝土内力混凝土应变计10με

8锚杆轴力钢筋计0.1Mpa

9隧底隆起水准仪、铟钢尺或全站仪1mm

10爆破振动震动传感器、记录仪临近建筑物

11空隙水压力水压计

12水量三角堰、流量计

13地表下沉水准仪、铟钢尺或全站仪1mmH0＞2B

14围岩弹性波速度弹性波测试仪11

3.3各级围岩量测项目

隧道开挖后，应根据现场实际情况，判定围岩级别，并按照表3 的具体要求进行必测项目和选侧项目的量测工作。

表3 各级围岩量测项目

围岩

级别必测项目选侧项目

洞内观察净空变化拱顶下沉地表下沉围岩位移锚杆轴力衬砌应力锚杆拉拔试验围岩条件洞内弹性波

硬岩 (Ⅲ~Ⅴ)●●●△△△△△△△

软岩 (Ⅱ~Ⅲ)●●●△△△△△△△

软岩 (Ⅰ~Ⅱ)●●●△●●□△□△

土 砂●●●●□△△□●△

注：●为必测项目 □为应进行项目 △为必要时进行项目

3.4 地质超前预报

为更准确的对掌子面地质状况进行施工全程勘察，本工程根据规范及设计要求，进行地质超前预报，预报单位为: 甘肃铁道综合工程勘院有限公司物探工程新技术研究所。

4　监控量测频率

4.1 必测项目监控量测频率

必测项目的监控量测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度确定。两种监控频率中，原则上采用较高的频率值。实际监测频率根据前两次测量情况而定。当观测值相对稳定时，可适当降低观测频率；当达到报警指标、观测值变化速率加快或遇到不良地质时，应增大监控量测频率；当位移变形速率小于0.2mm/d，且持续时间大于14天的，可停止量测工作。根据《铁路隧道监控量测技术规程》及《兰渝铁路隧道围岩监控量测管理实施细则》，本工程必测项目监控量测频率如下：

表4 按距开挖面距离确定的监控量测频率

监控量测断面距开挖面距离（m）监控量测频率

（0～1）B0m～15m2次/d

（1～2）B15m～30m1次/d

（2～5）B30m～50m1次/2～3d

>5B>75m1次/7d

注：B为隧道开挖宽度。

表5 按位移速度确定的监控量测频率

位移速度（mm/d）监控量测频率

≥52次/d

1～51次/d

0.5～11次/2～3d

0.2～0.51次/3d

＜0.21次/7d

4.2 洞内、外观察监控量测频率

开挖面地质素描、支护状态、影响范围内的建（构）筑物的描述应每施工循环记录一次。必要时，影响范围内的建（构）筑物的描述频率应加大。

4.3 选测项目监控量测频率

选测项目监控量测频率根据设计和施工要求以及必测项目反馈信息的结果确定。本方案选测项目主要监控量测频度如下:

项目名称布置量测间隔时间

1~15天16~30天1~3个月3个月以后

围岩内部位移每5~100米一个断面，每个断面2~11个测点1~2次/天1次/2天1次/周1次/月

围岩压力及两层支护间压力每代表性地段一个断面，每断面15~20点1次/天1次/2天1次/周1次/月

钢支撑内力及外力每10榀钢拱支撑一对测力计1次/天1次/2天1次/周1次/月

支护、衬砌内应力、表面应力及裂缝量测每代表性地段一个断面，每断面11点1次/天1次/2天1次/周1次/月

5量测断面布置及测点埋设要求

5.1监控量测测点埋设及断面布置原则

监控量测系统应可靠、稳定、耐久，在服务期内运转正常，测点牢固可靠，易于识别。依据《铁路隧道监控量测技术规程》及《兰渝铁路隧道围岩监控量测管理实施细则》，本

工程监控量测断面布置原则如下：

表6 必测项目监控量测断面布置原则

围岩级别断面间距（m）量测断面取值

Ⅴ～Ⅵ5～1010

Ⅳ10～3030

Ⅲ30～5050

5.2地表沉降测点布设

5.2.1隧道浅埋段（H0≤2B）地表沉降测点应在隧道开挖前布设。地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。一般条件下，地表沉降测点纵向间距应按表7的要求布置。

表7 地表沉降测点纵向间距

隧道埋深与开挖宽度纵向测点间距

2B＜HO＜2.5B20～50

B＜HO≤2B10～20

HO≤B5～10

注：HO为隧道埋深，B为隧道开挖宽度。

5.2.2地表沉降点横向间距为2~5米。在隧道中线附近测点应适当加密，隧道中线两侧量测范围不应小于H0+B，且不得小于7点/断面。地表有控制性建（构）筑物时，量测范围应适当加宽，其测点布置图如下图所示

5.2.3地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程，对施工中地表发生塌陷并经修补过的地段，以及预先探测到地中存在构筑物或空洞的施工地段应加强埋点。测点采用30cm Φ20钢筋预埋在地表层内，测点四周用混凝土填实。测点如果被破坏，应在被破坏测点附近补埋。如果测点出现松动，应及时加固，加固当天的量测数据无效，待测点加固后重新读取初读数。

5.2.4地表沉降量测基点埋设在隧道开挖纵横向各（3～5）倍洞径外的区域，且在地表沉降影响范围之外。量测基点至少埋设两点，以便相互校核，所有基点应和附近水准点联测取得近视高程。

5.2.5地表沉降测点埋点断面里程

洞口名称埋点里程洞口名称埋点里程

王家河隧道进口DK470+928、+933南崖山隧道进口DK486+526

王家河隧道郭家沟斜井K7+40南崖山隧道出口DK491+736.5

王家河隧道出口DK478+655权子垭隧道进口DK493+809

花石隧道进口DK478+770权子垭隧道出口DK499+828

花石隧道张家河斜井K7+50苏家坪隧道进口DK500+085

花石隧道出口DK486+170苏家坪隧道出口DK500+990

5.3拱顶下沉测点布设

5.3.1拱顶下沉测点和净空变化测点应布置在同一断面上，并按表6的要求布置。每断面在隧中位置布设一组拱顶下沉测点

5.3.2拱顶下沉测点应在埋设断面开挖后6小时内埋设。

5.3.3拱顶下沉测点采用30cm Φ20钢筋埋设在岩石层内（不得焊接在钢拱架上），外露长度为5cm，测点应预制，钢筋一端应打磨平整，以备贴反射镜片。同时在Φ20一端焊接测钩，如下图所示，测点如果被破坏，应在被破坏测点附近补埋。如果测点出现松动，应及时加固，加固当天的量测数据无效，待测点加固后重新读取初读数。

5.3.4拱顶下沉测点埋点断面里程

隧道

名称围 岩 级 别备

注

ⅢⅣⅤ

王家河隧道DK471+578~DK477+213DK471+4

38~DK471+578DK470+918~DK471+438

DK477+703~DK478+453DK477+213~DK477+313DK477+313~DK477+603

DK477+603~DK477+703DK478+553~DK478+668

DK478+453~DK478+553

花 石 隧 道DK479+650~DK480+650DK478+930~DK479+030DK478+765~DK478+930

DK481+780~DK482+080DK479+170~DK479+650DK479+030~DK479+170

DK483+480~DK483+780DK480+650~DK481+780DK482+180~DK482+780

DK484+560~DK484+850DK482+080~DK482+180DK485+450~DK486+184

DK485+050~DK485+300DK482+780~DK483+480

DK483+780~DK484+560

DK484+850~DK485+050

DK485+300~DK485+450

南 崖 山 隧 道DK487+330~DK487+520DK486+600~DK486+720DK486+519~DK486+600

DK487+900~DK488+100DK487+280~DK487+330DK486+720~DK487+280

DK488+380~DK4+020DK487+520~DK487+700DK487+700~DK487+850

DK487+850~DK487+900DK4+100~DK4+280

DK488+100~DK488+380DK490+500~DK490+580

DK4+020~DK4+100DK491+600~DK491+750

DK4+280~DK490+500

DK490+580~DK491+600

权 子 垭 隧 道DK497+300~DK498+100DK494+560~DK494+960DK493+792~DK494+560

DK498+400~DK499+250DK495+180~DK495+800DK494+960~DK495+180

DK496+200~DK496+500DK495+800~DK496+200

DK496+800~DK497+300DK496+500~DK496+800

DK498+100~DK498+200DK498+200~DK498+300

DK498+300~DK498+400DK499+580~DK499+830

DK499+250~DK499+580

苏家坪隧道DK500+238~DK500+788DK500+142~DK500+238DK500+080~DK500+142

DK500+788~DK500+942DK500+942~DK500+992

张家河K0+00~K3+80.8K3+80.8~K6+37.0K6+37.0~K7+70.0

郭家沟K0+00~K2+27.0K2+27.0~K5+27.0K5+27.0~K7+35.0

断面取值按表6执行，桩号取整10米位置。

5.4净空变化测点布设

5.4.1净空变化量测测点和拱顶下沉测点应布置在同一断面上，测线数按照表8进行设置，如遇特殊地质条件或量测数据变化较大，应加密量测。

表8 净空变化量测侧线数

围岩级别断面间距净空变化侧线数

Ⅴ～Ⅵ102条测线

Ⅳ301条测线

Ⅲ501条测线

5.4.2净空变化测点应在埋设断面开挖后6小时内埋设。

5.4.3在Ⅲ、Ⅳ围岩状态下，水平收敛测线布设于上台阶内。

5.4.4净空变化测点采用30cm Φ20钢筋埋设在岩石层内（不得焊接在钢拱架上），外露长度为5cm，测点应预制，钢筋一端应打磨平整，以备贴反射镜片。同时在Φ20一端焊接测钩，如下图所示，测点如果被破坏，应在被破坏测点附近补埋。如果测点出现松动，应及时加固，加固当天的量测数据无效，待测点加固后重新读取初读数。

5.4.5净空变化测点埋点断面里程

隧道

名称围 岩 级 别备

注

ⅢⅣⅤ

王家河隧道DK471+578~DK477+213DK471+438~DK471+578DK470+918~DK471+438

DK477+703~DK478+453DK477+213~DK477+313DK477+313~DK477+603

DK477+603~DK477+703DK478+553~DK478+668

DK478+453~DK478+553

花 石 隧 道DK479+650~DK480+650DK478+930~DK479+030DK478+765~DK478+930

DK481+780~DK482+080DK479+170~DK479+650DK479+030~DK479+170

DK483+480~DK483+7

80DK480+650~DK481+780DK482+180~DK482+780

DK484+560~DK484+850DK482+080~DK482+180DK485+450~DK486+184

DK485+050~DK485+300DK482+780~DK483+480

DK483+780~DK484+560

DK484+850~DK485+050

DK485+300~DK485+450

南 崖 山 隧 道DK487+330~DK487+520DK486+600~DK486+720DK486+519~DK486+600

DK487+900~DK488+100DK487+280~DK487+330DK486+720~DK487+280

DK488+380~DK4+020DK487+520~DK487+700DK487+700~DK487+850

DK487+850~DK487+900DK4+100~DK4+280

DK488+100~DK488+380DK490+500~DK490+580

DK4+020~DK4+100DK491+600~DK491+750

DK4+280~DK490+500

DK490+580~DK491+600

权 子 垭 隧 道DK497+300~DK498+100DK494+560~DK494+960DK493+792~DK494+560

DK498+400~DK499+250DK495+180~DK495+800DK494+960~DK495+180

DK496+200~DK496+500DK495+800~DK496+200

DK496+800~DK497+300DK496+500~DK496+800

DK498+100~DK498+200DK498+200~DK498+300

DK498+300~DK498+400DK499+580~DK499+830

DK499+250~DK499+580

苏家坪隧道DK500+238~DK500+788DK500+142~DK500+238DK500+080~DK500+142

DK500+788~DK500+942DK500+942~DK500+992

张家河K0+00~K3+80.8K3+80.8~K6+37.0K6+37.0~K7+70.0

郭家沟K0+00~K2+27.0K2+27.0~K5+27.0K5+27.0~K7+35.0

断面取值按表6执行，桩号取整10米位置。

6 监控量测方法

依据隧道围岩监控量测精度要求，为减少系统误差，控制偶然误差，避免人为错误，监控量测工作要坚持四固定原则，即实测人员固定，测站位置固定，测量持续时间固定，施测顺序固定，并设专人负责数据的计算、复核工作。

6.1洞、内外观察

6.1.1施工过程中必须进行洞内、外观察。洞内观察可分为开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。

6.1.2开挖工作面观察在每次开挖后初喷混凝土前进行。重点观察记录工作面的工程地质与水文地文情况，并做好地质素描，填写开挖工作面地质状态记录表和施工阶段围岩级别判定卡。对地质条件复杂地段，应积累影像资料，作为地质变化的依据之一。

6.1.3对初期支护及地段的观察按每循环进行一次，且每天至少观察一次，主要观察喷射混凝土、锚杆、钢架和二次衬砌等的变形状况，判定初期支护、二次衬砌的可靠性和围岩的稳定性。

6.1.4洞外监测的重点为洞口段和洞身浅埋段、山间洼地、岩堆、破碎带、岩溶漏斗区域及偏压洞口的地表开裂、下沉和隧道洞口边、仰坡的稳定状态、地表渗、流水等情况。

6.2地表沉降

6.2.1地表沉降量测应在隧道开挖前进行，量测采用普通水准仪配合水准塔尺进行。

6.2.2当采用常规水准测量手段出现困难时，可采用全站仪坐标法进行量测。

6.3拱顶下沉

6.3.1拱顶下沉量测应在测点埋设12小时内进行，量测采用普通水准仪配合钢卷尺进行。

6.3.2当下台阶开挖后，采用常规水准测量手段出现困难时，可采用全站仪

坐标法进行量测。

6.3.3当采用全站仪坐标法进行拱顶下沉量测时，采用后方高程交汇方法求解测站高程，避免仪器高量测误差，如下图所示：

6.4净空变化

6.4.1净空变化量测应在测点埋设12小时内进行，量测采用收敛仪进行，如下图所示：

6.4.2当下台阶开挖后，采用收敛计测量手段出现困难时，可采用全站仪坐标法进行量测。

6.4.3当采用全站仪坐标法进行净空变化量测时，采用自由设站方法求解测点坐标，避免固定设站的照准误差，如下图所示：

7 监控量测数据分析及信息反馈

7.1 监控量测数据分析

7.1.1监控量测数据取得后，应及时进行校对和整理，并绘制量测数据时态曲线，发现异常应及时进行补测。

7.1.2监控量测数据分析采用回归分析方法，并按照如下方法进行围岩稳定性判别：

a)实测最大位移值或回归预测最大位移值不应大于表9所列指标，并按表10进行变形管理等级指导施工。

表9-1 跨度B≤7m隧道初期支护极限相对位移

围 岩 级 别埋 深 h（m）

h＜5050拱脚水平相对净空变化值（%）

Ⅴ0.30～1.000.80～3.503.00～5.00

Ⅳ0.20～0.700.50～2.602.40～3.50

Ⅲ0.10～0.500.40～0.700.60～1.50

拱顶相对下沉（%）

Ⅴ0.06～0.120.10～0.600.60～1.20

Ⅳ0.03～0.070.06～0.150.10～0.60

Ⅲ0.01～0.040.03～0.110.10～0.25

注：① 硬岩取下限，软岩取上限；

② 拱脚水平相对净空变化指两测点间净空水平变化值与其距离之比；拱顶相对下沉指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比；

③ 墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化值乘以1.2～1.3后采用。

表9-2 跨度7m围 岩 级 别埋 深h （m）

h＜5050拱脚水平相对净空变化值（%）

Ⅴ0.20～0.500.40～2.001.80～3.00

Ⅳ0.10～0.300.20～0.800.70～1.20

Ⅲ0.03～0.100.08～0.400.30～0.60

拱顶相对下沉（%）

Ⅴ0.08～0.160.14～1.100.80～1.40

Ⅳ0.06～0.100.08～0.400.30～0.80

Ⅲ0.03～0.060.04～0.150.12～0.30

注：① 硬岩取下限，软岩取上限；

② 拱脚水平相对净空变化指两测点间净空水平变化值与其距离之比；拱顶相对下沉指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比；

③ 墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化值乘以1.2～1.3后采用。

表10 变形管理等级

管 理 等 级管 理 位 移 （mm）施 工 状 态

ⅢU＜U0/3可正常施工

ⅡU0/3≤U≤2U0/3应加强支护

ⅠU＞（2U0/3）应采取特殊措施

注：U—实测位移值；U0—最大允许位移值。

b)根据位移变化速度判别围岩稳定性

净空变化速度持续大于5.0m

m/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护系统。

净空变化速度小于0.2mm/d时，围岩达到基本稳定。

在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用其他指标判别。

c)根据位移时态曲线（下图）的形态来判别：

位移u—时间t的关系曲线图

当围岩位移速率不断下降时（du2/d2t＜0），围岩趋于稳定状态；

当围岩位移速率保持不变时（du2/d2t＝0），围岩不稳定，应加强支护；

当围岩位移速率不断上升时（du2/d2t＞0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。

7.2 监控量测信息反馈

监控量测由架子队监控量测员负责日常量测和数据处理及信息反馈。每周一将上周量测数据上报项目部测量组，由项目部测量组整理后上报局指挥部。监控量测信息反馈按下图规定的规定程序进行。