隧道监测系统 隧道监测方案  隧道监测所需设备

 监测内容

本隧道施工监控量测的内容分必测项目、选测项目。

必测项目：洞内外观察、周边位移量测、拱顶下沉量测、地表下沉量测；

选测项目：锚杆轴力、围岩与初支接触压力、围岩内部位移、钢支撑内力、初支喷砼应力、初支与二衬接触压力、二次衬砌应力、渗水压（水流量）；

隧道主要监控量测项目表

编号	项目名称	仪器设备	量测 类别
1	洞内观察	地质罗盘、数码相机等	必 测 项 目
2	洞口浅埋段地表下沉监测	高精度全站仪或电子水准仪、钢尺等
3	周边位移监测	收敛计
4	拱顶下沉监测	电子水准仪
5	锚杆轴力监测	钢筋应力计	选 测 项 目
6	围岩与初支接触压力监测	土压力盒
7	围岩体内位移监测（洞内设点）	洞内钻孔安设多点杆式位移计
8	钢支撑内力监测	表面式应变计
9	初支喷砼应力监测	内埋式应变计
10	初支与二衬接触压力监测	土压力盒
11	二次衬砌应力监测	内埋式应变计
12	渗水压、水流量	孔隙水压计

 

隧道围岩变形量测是监测的内容和重要环节，是确认或修改支护设计参数和判别围岩稳定的依据，是保证隧道施工安全的一项重要措施。通过把量测的数据经整理和分析得到信息及时反馈给设计和施工，进一步优化设计和施工方案，以达到安全、经济、快速施工的目的。由于岩体生成条件与地质作用的复杂性，施工条件的复杂性，以及对工程设计参数的要求，得要通过许多量测手段，在施工过程中对围岩动态和支护结构工作状态和支护结构工作状态进行监测。

 

技术方案编制依据

（1）《公路隧道设计规范》（JTJ D70-2004）；

（2）《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）；

（3）《公路隧道施工技术细则》（JTG/T F60-2009）；

（4）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086—2001）；

（5）业主提供隧道的相关工程资料；

（6）、交通运输部颁发的现行规范、规程、验标等各项技术标准和有关的法律、法规。

监测目的

监测的主要目的：

（1）通过每次爆破后洞内地质和支护状况观察，系统地对掌子面进行地质素描，科学、全面记录隧道穿越地带的工程地质信息，为隧道安全施工提供评定依据，为隧道运营期间的检修提供可靠资料。

（2）通过监控量测成果来反馈、调整和补充设计，安排施工工序，修改支护参数，使工程在保证施工质量的前提下，更加经济合理。。

（3）通过监控量测，判断初期支护稳定性，确定二次衬砌合理的施作时间。

（4）通过日常观察和分析，及时发现安全隐患并予以排除。

（5）通过监控量测工作，结相关隧道监控实用技术成果，为更好开展类似工程项目积累宝贵资料。

北京华鉴科技有限公司

联系人：郑隆刚

手机：

地址：北京市海淀区清河三街95号同源大厦632室 

隧道施工期监测实施方案

监测对象数量：本方案对隧道的洞内观察、洞口浅埋段地表下沉、周边收敛和拱顶下沉监测外，根据隧道的地质情况，对围岩内部位移做监测，

 洞内观察

（1） 观测内容

①对开挖后没有支护的围岩：

a.岩质各类和分布状态，近界面位置的状态；

b.岩性特征：岩石的颜色、成分、结构、构造；

c.地层时代归属及产状；

d.节理性质、组数、间距、规模、节理裂隙的发育程度和方向性，断面状态特征，充填物的类型和产状等；

e.断层的性质，产状，破碎带宽度、特征；

f.石煤层情况；

g.溶洞的情况；

h.地下水类型，涌水量大小，涌水压力、水的化学成分，湿度等；

i.开挖工作面的稳定状态，顶板有无剥落现象。

②开挖后已支护段：

a.初期支护完成后对喷层表面的观测及裂缝状况的描述和记录；

b.有无锚杆被拉脱或垫板陷入围岩内部的现象；

c.喷混凝土是否产生裂隙或剥离，要特别注意混凝土是否发生剪切破坏；

d.钢拱架有无被压曲现象；

e.是否有底鼓现象；

f.二次衬砌是否开裂、变形、渗流水等情况以及其他相关内容。

（2） 量测目的

a.预测开挖面前方的地质条件及围岩级别；

b.为判断围岩、隧道的稳定性提供地质依据；

c.根据喷层表面状态及锚杆的工作状态，分析支护结构的可靠程度。

（3） 量测方法

根据不良地质、突水、洞口浅埋等地段或业主及监理认为有必要监控的地段，设置监控量测断面，利用地质素描、照相或摄像技术将观测到的有关情况和现象进行详细记录，观测中，如发现异常现象，要详细记录发现的时间、距开挖工作面的距离以及附近测点的各项量测数据。

洞口浅埋段地表下沉监测

（1）量测内容

量测浅埋隧道洞口开挖成形后，地表岩土下沉量。

（2）量测目的

通过地表下沉量的和下沉的快慢，判断分析隧道洞口围岩是否稳定，为设计优化支护参数提供可靠的数据，保证施工安全。

（3）测点布设及量测方法

本隧道为分离式隧道，施工过程中有进出洞口处易产生塌陷，影响施工安全。因此在隧道进出洞口布设测试断面，各测试断面布置5个测试点，如下图4.2-1所示，其中基点作为各观测点高程测量的基准，从而计算出各观测点的下沉量，地表下沉量测的隧道纵向间距为：隧道埋深H<15m时，S=5m；15m时，S=10m。。

 周边位移量测

（1）量测内容

量测隧道内壁两点连线方向的相对位移。

（2）量测目的

a.周边位移是隧道围岩应力状态变化的直观反映，测量周边位移可为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息；

b.根据位移速度判断隧道围岩的稳定程度，为二次衬砌提供合理的支护时机；

c.判断初期支护设计与施工方法的合理性，用以指导设计和施工。

（3）测点布置及量测方法

根据规范结合设计要求，收敛测量间距为：隧道埋深：H<30m时， 10m一个监测断面；H>30m时， 20m一个监测断面，每断面6对测点，点位布置如下图4.3-1所示。

测点应距开挖面2m的范围内尽快安设，并应保证爆破后24h内或下一次爆破前测读初次读数。

拱顶下沉监测

（1）量测内容

拱顶下沉量测，是指对隧道拱顶的实际位移值进行量测，是相对于不动点的位移，其必须与设计拱顶标高进行比较。

（2）量测目的

a.通过拱顶位移量测，了解断面的变形状态，判断隧道拱顶的稳定性；

b.根据变位速度判断隧道围岩的稳定程度，为二次衬砌提供合理的支护时机；

c.指导现场设计与施工；

d.防止沉降侵入二次衬砌空间。

（3）测点布置及量测方法

监控量测断面同收敛监测断面布设，在隧道拱顶设置测点，安设隧道拱部变位观测计，测点应距开挖面2m的范围内尽快安设，并应保证爆破后24h内或下一次爆破前测读初次读数。

锚杆轴力监测

（1）量测内容

量测锚杆各部位受力情况。

（2）量测目的

a.了解锚杆受力状态及锚向力的大小，为确定合理的锚杆参数提供依据；

b.判断围岩变形的发展趋势，大致判断围岩内强度下降区的界限；

c.评价锚杆的保护效果。

（3）埋设及量测方法

测点安装：安装前，在锚杆待测部位并联弦式钢筋计应力计，然后将锚杆按设计进行安装和注浆，记下钢筋计型号，并将钢筋计编号，用透明胶布将写在纸上的编号紧密粘贴在导线上。注意将导线集结成束保护好，避免在洞内被施工所破坏。在隧道左右线每种衬砌形式选取一个典型断面做监测，经过现场勘探，确定小园子隧道左线共布设5个24小时实时监测断面，分别是；ZK7+810、ZK8+120、ZK8+700、ZK9+20和ZK9+520；小园子隧道右线共布设7个24小时实时监测断面，分别是；YK7+855、YK8+160、YK8+460、YK8+780、YK9+210、YK9+460和YK9+534；每个断面在拱顶、左右拱腰3处布置测点。

围岩与初支接触压力监测

（1）量测内容

量测喷砼所受压力。

（2）量测目的

a.了解初期支护对围岩的支护效果；

b.了解初期支护的实际承载情况及分担围岩压力情况；

c.优化支护参数。

（3）测点布置及量测方法

在隧道左右线每种衬砌形式选取一个典型断面做监测，经过现场勘探，确定对小园子隧道左线共布设5个24小时实时监测断面，分别是；ZK7+810、ZK8+120、ZK8+700、ZK9+20和ZK9+520；小园子隧道右线共布设7个24小时实时监测断面，分别是；YK7+855、YK8+160、YK8+460、YK8+780、YK9+210、YK9+460和YK9+534；每个断面在拱顶、左右拱腰、边墙5处布置测点，每个监控断面沿隧道周边在围岩与初期支护之间埋设土压力盒进行量测。

钢支撑内力监测

（1）量测内容

测试型钢钢架内、外侧的应变，从而计算其所受到的轴力和弯矩。

（2）量测目的

a.了解钢拱架与混凝土对围岩的组合支护效果；

b.了解钢拱架的实际工作状态，视具体情况决定是否需要采取加固措施；

c.判断初期支护承载能力，保证施工安全，优化支护参数。

（3）测点布置及量测方法

本隧道钢拱架采用型钢钢架，因此选用振弦式表面应变计测量。在隧道左右线每种衬砌形式选取一个典型断面做监测，经过现场勘探，确定小园子隧道左线共布设5个24小时实时监测断面，分别是；ZK7+810、ZK8+120、ZK8+700、ZK9+20和ZK9+520；小园子隧道右线共布设7个24小时实时监测断面，分别是；YK7+855、YK8+160、YK8+460、YK8+780、YK9+210、YK9+460和YK9+534；每个断面在拱顶、左右拱腰、边墙5处布置测点。测点埋设时对钢板计夹具和钢板焊接处的进行除锈清洁工作，以保证焊接质量；按设计要求的方向采用点焊机焊将钢板计夹具焊接在被测钢板上；夹具焊接后，冷却至常温后安装小型应变计；钢筋应变计就位后记下型号，并将应变计编号，用透明胶布将写在纸上的编号紧密粘贴在导线上，注意将导线集结成束保护好，避免在洞内被施工所破坏

初支喷砼应力监测

（1）量测内容

量测初支喷砼应力。

（2）量测目的

a.了解初期支护混凝土变形特性；

b.了解初期支护混凝土；

c.优化支护参数。

（3）测点布置及量测方法

在隧道左右线每种衬砌形式选取一个典型断面做监测，经过现场勘探，确定小园子隧道左线共布设5个24小时实时监测断面，分别是；ZK7+810、ZK8+120、ZK8+700、ZK9+20和ZK9+520；小园子隧道右线共布设7个24小时实时监测断面，分别是；YK7+855、YK8+160、YK8+460、YK8+780、YK9+210、YK9+460和YK9+534；每个断面在拱顶、左右拱腰、边墙等6处布置测点，每个监控断面沿隧道周边在喷射混凝土内埋设混凝土应变计进行量测。

图4.9-1  内埋式应变计

图4.9-2  混凝土内埋式应变计测点布置示意图

4.9 初支与二衬接触压力监测

（1）量测内容

量测初期支护与二次衬砌接触压力；

（2）量测目的

a.了解二次衬砌受力状态；

b.判断支护结构的合理性；

c.为隧道维护提供依据。

（3）测点布置及量测方法

断面选择、测点布置、量测方法、埋设仪器等和围岩与初支接触压力监测类同。

4.10 二次衬砌应力

（1）量测内容

量测二次衬砌混凝土应力。

（2）量测目的

a.了解二次衬砌混凝土应力状态；

b.判断支护结构长期使用的可靠性以及安全程度；

c.检验二次衬砌设计的合理性。

（3）测点布置及量测方法

经过现场勘探，确定在小园子隧道左线共布设5个24小时实时监测断面，分别是；ZK7+810、ZK8+120、ZK8+700、ZK9+20和ZK9+520；小园子隧道右线共布设7个24小时实时监测断面，分别是；YK7+855、YK8+160、YK8+460、YK8+780、YK9+210、YK9+460和YK9+534；每个断面在拱顶、左右拱腰3处布置测点，每个监控断面沿隧道周边在喷射混凝土内埋设混凝土应变计进行量测，量测方法、埋设仪器等和初支喷砼应力监测类同。

4.11 渗水压监测

（1）量测内容

量测围岩的渗水情况，经过现场实地勘探了解，隧道完成初衬后局部有渗水情况，如图4.11-1所示。

图4.11-1  初衬局部渗水

（2）量测目的

a.了解围岩渗水情况，为施工方提供止水依据；

b.判断围岩渗水压的变化趋势；

c.评价初衬止水效果。

（3）测点布设

经过现场勘探，确定小园子隧道左线共布设5个24小时实时监测断面，分别是；ZK7+810、ZK8+120、ZK8+700、ZK9+20和ZK9+520；小园子隧道右线共布设7个24小时实时监测断面，分别是；YK7+855、YK8+160、YK8+460、YK8+780、YK9+210、YK9+460和YK9+534；每个断面在拱顶、左右拱腰、边墙5处布置测点。

图4.11-2  孔隙水压计

 

 

4.12 投入仪器设备