隧道圍岩監控測量方法

① 隧道工程監控量測點如何製作

隧道洞內的圍岩監控量測一般測量的有拱頂下沉和周邊收斂，拱頂下沉在隧道的頂部設一個監測點，周邊收斂在隧道的量測設四個監控點，其中兩個監控點適用於上斷面開挖，另兩個使用於下斷面開挖。
製作拱頂下沉監控點時，用鋼筋頭在相應的鋼拱架位置上焊死，注意鋼筋頭的長度不能被初期支護的噴射混凝土蓋住，然後在鋼筋頭下端焊一塊小鋼板，把反射貼紙貼在上面就OK了，製作周邊收斂監控量測點時，用剛度足夠的鋼筋製作兩個一端有彎鉤的鋼筋棍，然後把沒有彎鉤的焊死在鋼拱架相應位置，讓彎鉤露出初支噴射混凝土，注意兩側的監控量測點位置要對稱，在監控量測點周圍用紅漆畫圈明示，如果要好看可以在上面掛上牌子，寫上點的編號，製作時間，初始收斂等數據。

② 隧道監控量測的必測項目是什麼

隧道監控量測必測項目
1、隧道施工量測中，必測項目有哪些?
答：周邊位移量測、拱頂下沉、地質及支護狀態觀測、錨桿及錨索軸力及抗拔力。
2、簡述周邊位移量測目的和方法以及數據的整理和應用。
答：周邊位移是隧道圍岩應力狀態變化最直觀的反映，通過周邊位移量測可以達到以下目的；根據變形速率判斷圍岩穩定程度和二次襯砌施作的合理時機。指導施工。每次量測後，需將原始記錄及時整理成正式記錄。對每一量測斷面內的每一條測線，整理後的量測資料應包括：原始記錄表及實際測點布置圖，位移隨時間以及開挖面距離的變化，位移速度、位移加速度隨時間以及開挖面距離的變化圖。
3、簡述地質和支護狀況觀測的目的和觀測內容。
答：掌子面觀察：主要以目視調查來了解開挖工作面的工程地質和水文地質條件。
主要內容包括：岩石種類和產狀。岩性特徵：岩石的顏色、成分、結構、構造。地層時代歸屬及產狀。節理性質、組數、間距、規模，節理裂隙的發育程度和方向性，斷面狀態特徵，充填物的類型和產狀等。斷層的性質、產狀，破碎帶寬度、特徵。地下水類型，涌水量大小，涌水位置，涌水壓力，水的化學成分等。開挖工作面的穩定狀態，頂板有無剝落現象。
已施工區的觀察：主要以目視調查來了解支護狀態。主要包括：滲漏水情況（位置、狀態、水量等）。噴層表面的觀察以及裂縫狀況（位置、種類、寬度、長度及發展）的描述和記錄。噴砼與圍岩接觸狀況，是否產生裂隙或剝離，要特別注意噴砼是否發生剪切破壞。有無錨桿被拉壞或墊板陷入圍岩內部的現象。有無錨桿和噴砼施工質量問題。鋼拱架有無被壓屈現象。二次襯砌表面的觀察以及裂隙狀況（位置、種類、寬度、長度及發展）的描述和記錄。是否有底鼓現象。
4、簡述拱頂下沉量測目的和方法以及數據的整理和應用。
答：隧道拱頂內壁的絕對下沉量稱為拱頂下沉值，單位時間內拱頂下沉值稱為拱頂下沉速度。對於淺埋隧道，可由地面鑽孔，使用撓度計或其他儀表測定拱頂相對地面不動點的位移值。對於深埋隧道，拱頂下沉量測方法有接觸觀測法（精密水準儀）和非接觸觀測法（全站儀）兩種。
拱頂下沉值主要用於確認圍岩的穩定性，尤其是事先預報拱頂崩塌；其方法與收斂量測相同，一般而言，兩者隨時間變化規律是一樣的（崩塌或淺埋除外）。
5、簡述錨桿拉拔力的測試方法。
答：根據試驗目的，在隧道圍岩指定部位鑽錨桿孔。按照正常的安裝工藝安裝待測錨桿。根據錨桿的種類和試驗目的確定拉拔時間。在錨桿尾部加上墊板，套上中空千斤頂，將錨桿外端內缸固定在一起，並裝設位移量測設備與儀器。通過手動油壓泵加壓，從油表讀取油壓，根據活塞面積換算錨桿承受的抗拔力。

③ 隧道施工技術規范規定的主要量測項目的量測方法如何

咨詢記錄 · 回答於2021-12-06

④ 圍岩監控量測

8.1.1 周邊收斂及拱頂下沉位移監測

在隧道施工階段，由施工單位和科研單位根據隧道施工規范，進行了隧道周邊收斂及拱頂下沉的位移監測。一般說來，研究硐室圍岩的變形情況，一是要考查圍岩變形已達到的累計位移和變形速率及其穩定狀態，即所謂「常規統計分析」，以便研判圍岩變形是否已達到穩定狀態；二是要通過計算分析(特別是回歸分析)考察圍岩所能達到的最大變形(包括變形量和相對變形)，即所謂「計算分析」，以便研判圍岩變形是否超過有關規范所允許的最大變化以及是否有發生大變形的可能。

根據隧道施工階段圍岩分類及常規量測資料，對主洞周邊收斂及拱頂下沉位移情況進行統計、計算分析，如表8-1所示。與公路隧道規范允許的相對變形比較，可以發現，圍岩變形超過允許值的位置大多處於進出口兩端洞口的淺埋或風化軟弱岩局部地段，劃為Ⅱ-Ⅲ類圍岩，其位移回歸計算終值多數達到了上百毫米，最大達162mm，其相對變形為20‰，超過規范的允許值14‰。

8.1.2 場(域)位移監測

場位移量測是獲得圍岩一定深度范圍內及其初期支護系統穩定狀態和位移趨勢信息的主要手段，一般採用多點位移計來量測。

中國鐵道科學院西南分院二郎山隧道工作組在原設計三級大變形段，二、三級岩爆段，埋設了三點位移計，用以量測圍岩的深部變形位移。

多點位移值是由量測結果直接得到的，由於深部測點疊加了淺部測點的位移，因而使得量測值不能直觀地反映圍岩深部各點的位移情況。圍岩越深，其絕對位移應越小，所以當鑽孔較深時可以近似地認為孔底測點的位移為零或可以忽略不計。這樣，採用相對位移「U_m-l」(m=1，2，3，…，10，代表測孔號，奇數表示北邊牆測孔，偶數表示南邊牆測孔；l=0，1，2，代表測點號，數字越大表示越深，「0」表示壁面)值，比直接量測值更能夠直觀地反映圍岩深部各點的位移情況。據量測分析計算結果(表8-2)，可得出如下結論。

表8-2 二郎山隧道主洞圍岩三點位移量測統計結果Tab.8-2 Mornitoring results of three-point displacements in surrounding rock of the main tunnel

(資料來源：中國鐵道科學院西南分院二郎山隧道工作組)

註：1.「當前」指1999年4月20日；2.位移值為「+」表示測點在沿測桿方向(洞徑方向)向內收斂，為「-」表示測點在沿測桿方向(洞徑方向)向外擴張。

(1)原設計二級岩爆段的K261+741(實為一級岩爆)斷面，自開挖後歷經250d(1998.7.17～1999.3.24)，圍岩壁面最大位移計算終值為4.805mm，由表及裡的圍岩深部位移較小。

(2)原設計三級岩爆段的K261+530(實為一級岩爆)斷面，自開挖後經歷200d(1998.10.3～1999.3.24)，圍岩壁面最大位移回歸終值達9.521mm，由表及裡的圍岩深部位移不大，圍岩最大水平收斂至少可達16.066mm，變形釋放程度已達90%以上，圍岩壁面及其深部各點位移已達到穩定。

(3)設計三級大變形段的F₆斷層及其影響帶K261+361、K261+345兩斷面自開挖後歷經130餘天(1998.11.15～1999.3.24)，圍岩壁面最大位移回歸值為12.54～13.23mm，由表及裡的圍岩深部位移不大，圍岩最大水平收斂位移至少可達14.63～21.59mm，此時變形已釋放程度達85%以上，圍岩壁面及其深部各點位移已趨於穩定。

(4)在設計三級大變形的F₅斷層帶，由於施工單位採取了上導坑先行開挖，待與出口端貫通後再進行擴挖的施工方法，因而在K261+295斷面處，圍岩處於二次擾動狀態(該處上導坑開挖於1998年11月18日，擴挖於1998年11月25日)。因此，上導坑開挖時F₅斷層帶的圍岩變形已有部分釋放，但由於該區段只在1998年12月進行了一次初噴，未再復噴加固初期支護，再加上該處滴水嚴重，致使K261+294～+298段范圍內的拱腳附近垮塌嚴重，塌陷深度已達1.0～1.5m。K261+295斷面自開挖後經歷119d(1998.11.25～1999.3.24)，圍岩壁面最大位移回歸終值可達35.626mm，由表及裡的圍岩深部位移不大，圍岩最大水平收斂至少可達49.022mm，圍岩深部位移已基本穩定且變形已釋放程度達80%以上；但圍岩壁面位移還未完全達到穩定狀態。

對比F₅、F₆斷層帶的圍岩變形位移可以發現，雖然F₆斷層帶的岩性和構造發育程度與F₅斷層帶相似，且相距僅35m左右，但圍岩變形位移值比F₅斷層帶小。這是由於在K261+340～K262+270區段已進行了二次噴漿(復噴)，又在邊牆安裝了φ22mm×2.5～3.5m的錨桿，對遏制F₆斷層帶和其他岩爆段的垮塌變形趨勢起到了主要的作用。由此可見，在施工過程中，對斷層帶及軟弱圍岩段進行復噴和錨桿支護，可有效控制圍岩變形。

⑤ 監控量測內容與方法

一、工藝流程

監控量測工藝流程如圖11-1 所示。

圖11-1 監控量測工藝流程圖

二、量測項目的選擇

根據隧道的圍岩條件，支護類型和參數，施工方法以及所確定的量測目的，編制量測計劃。量測計劃的內容應包括：現場量測的主要手段，量測儀表和工具及其選用，量測項目及方法的確定；施測部位和測點布置人員組織；測試方案和實施計劃的測定；量測數據處理與應用，量測管理等。監控量測應符合設計要求。

隧道現場量測項目及量測方法見表11-1。

表11-1 隧道現場監控量測項目及量測方法表

續表

註：上表中 1，2，3，11 項為必測項目，其餘為選測項目。

進行隧道現場監控量測的隧道應按表11-2 所列項目進行量測項目的選擇。

表11-2 監控量測項目選擇表

註：◎必須進行的項目；○應該進行的項目；△必要時進行的項目；△^*其結果對判斷支護是否保守有用。

三、工程地質與支護狀況的觀察

1.隧道開挖工作面爆破後應立即進行工程地質狀況的觀察和記錄，並進行地質描述。

開挖後應及時進行開挖面岩性的觀察，特別是在軟弱圍岩條件下，開挖後應立即進行開挖面的地質調查，並繪出地質素描圖，必要時進行拍照或錄像。若遇特殊不穩定情況時，應派專人進行不間斷地觀察。觀察的主要方麵包括：節理裂隙發育程度及其產狀；開挖工作面的穩定狀態，頂板有無坍塌；涌水的位置，涌水量，水壓等；底板是否有隆起現象。地質素描應詳細准確，如實反映情況，一般除前述內觀察內容外，還應包括以下內容的描述：

（1）代表性測試斷面的形狀，位置，尺寸及編號。

（2）岩石名稱，結構與顏色。

（3）層理、片理、節理裂隙、斷層等各種軟弱面的產狀、寬度、延伸情況、連續性、間距等。

（4）岩脈穿插情況及其與圍岩接觸關系，軟硬程度及破碎程度。

（5）岩石風化程度、特點與抗風化能力。

（6）地下水的類型、出露位置、水量支護參數及循環時間。

（7）施工開挖方式方法，錨噴支護參數及循環時間。

（8）圍岩內鼓、彎折、變形岩爆、掉塊，以及坍塌的位置、規模、數量和分布情況，圍岩的自穩時間等。

（9）溶洞等特殊地質條件描述。

（10）噴層開裂、起鼓、剝落情況描述。

2.初期支護完成後應進行噴層表面觀察和記錄，必要時進行裂縫描述。

初期支護完成後，對初期支護的狀況進行觀察，內容包括：有無錨桿被拉斷或墊板脫離圍岩現象；噴混凝土有無裂隙和剝離或剪破壞；鋼拱架有無被壓變形情況；錨桿注漿和噴射混凝土施工質量是否符合規定的要求。洞釘觀察包括對洞口地表情況、地表沉陷、邊坡及仰坡的穩定以及地表水滲透等的觀察。

3.以上兩項觀察為各類圍岩都應採用的第一項應測項目。

四、隧道地表沉降量測

（1）量測方法是在地表測試范圍內埋設沉降量測點，用精密電子水準儀和精密水準尺（銦鋼尺）逐日進行水準測量，測出沉降值。

（2）地表沉降縱向量測區長度如圖1-12 所示。地表下沉量測最好與洞內量測點布置在同一斷面上，沿隧道縱向的間距一般為 5～20m，埋深越淺，間距應越小。

（3）地表沉降量測在橫斷面上的測點布置如圖11-3 所示。

五、隧道凈空變化（收斂）量測

各級圍岩隧道開挖後均應進行周邊位移與拱頂下沉的監控量測。

量測斷面的間距視隧道長度，地質變化情況而定。一般Ⅵ級圍岩間距為 10m；Ⅴ級圍岩間距為 15m間距布點；Ⅳ級圍岩間距為 30m；Ⅲ級圍岩間距為 50m，Ⅱ級圍岩間距為 100m。

圖11-2 地表沉降縱向量測區長度圖

圖11-3 地表沉降量測橫斷面測點布置圖

收斂量測測點與拱頂下沉測點布置在同一斷面。

收斂量測的基線視圍岩條件可選擇1 條、2 條或3 條，最多選6 條，如圖11-4 所示。測點與基線的布置可視具體施工方案的變化進行修改和調整。

圖11-4 收斂量測測點與拱頂下沉測點布置圖

埋設測點時，先在測點處用人工挖孔或鑿岩機開挖孔徑為40～80mm，深為25mm的孔。在孔中填滿水泥砂漿後插入收斂預埋件，盡量使兩預埋件軸線在基線方向上，並使預埋件銷孔軸線處於鉛垂位置，上好保護帽，待砂漿凝固後即可量測。

位移量測是採用隧道凈空變化測定計（簡稱收斂計）來進行。目前國內使用的收斂計種類很多，但大致可分為三類，即重錘式、彈簧式和應力環式。現以彈簧式收斂計為例，說明其施測步驟，如圖11-5 所示。

圖11-5 彈簧式收斂計施測步驟圖

1—壁面埋腿；2—球形測點；3—本體球鉸；4—張緊力指示百分表；5—張緊彈簧；6—調距螺母；7—距離指示百分表；8—鋼帶尺限位裝置；9—帶孔鋼帶尺；10—尺頭槌鉸；11—風帶尺尺架

（1）先在隧道周邊圍岩表面鑿一孔徑為 40～50mm，深為 200mm 的孔，在孔內填塞水泥砂漿後插入測桿作為今後量測的基準點，設置時應盡量使兩測桿軸線在連線方向上。

（2）將收斂計用銷子連接到兩測桿端頭上，安裝好收斂件。

（3）旋緊調距螺母使張緊力指示百分表的讀數到達收斂計使用說明中的規定值，下百分表讀數，然後松動旋動調距螺母，重復測試3 次，取其平均值作為初始觀測值記R₀。

（4）經過一定時間後，重復上述步驟測其觀測值，並取其平均值R_t。則這段時間內隧道的收斂值為：

地下建築工程施工

（5）當溫度變化大時，必須對百分表讀數進行溫度修正，即

地下建築工程施工

式中，R為修正後的百分表讀數；R′為百分表讀數；t₀為初始讀數時的溫度；t為再次讀數時的溫度；L為量測基線長度；α為鋼尺或銦鋼絲的線膨脹系數，可取α＝1.2×10^-5（或按鋼尺廠說明書取用）。

（6）當收斂值較大，鋼尺須另換一個孔位（百分表讀數大於鋼尺孔距）時，為了消除鑽孔間距的誤差，在換孔前要先測讀一次，計算出收斂值u，換孔後應立即再測讀一次，作為以後計算收斂值時新的初始讀數R₀，經過一定時間後，再記錄百分表讀數，取其平均值為R_t，則這段時間內的隧道收斂值u_t為：

地下建築工程施工

六、圍岩內部位移量測

圍岩內部位移量測是通過在洞室周邊圍岩內鑽孔，埋設單點或多點式位移計的方式進行。

本項量測採用位移計進行。它的基本原理是將岩體內部某一點的位移狀態，通過與之固定在一起的位移計（圖11-6）引至岩體外部，以測出隧道周壁與岩體內部某一點間的相對位移。

位移計多須採用電感測的測讀裝置進行遙測。

圖11-6 圍岩內部位移量測方法示意圖

圍岩內部位移量測量的測孔，一般應與收斂量測基線相應布設，以便使兩項測試結果能夠相互驗證，協同分析與應用。圍岩內部位移量測測孔布置如圖11-7 所示。

圖11-7 圍岩內部位移量測測孔布置圖

七、圍岩與支護接觸壓力以及噴射混凝土層應力量測

1.量測目的

圍岩與支護接觸壓力量測的目的是了解隧道開挖後圍岩壓力沿洞室周邊分布規律，圍岩應力重分布的時間效應與空間效應，判斷圍岩的穩定性，以及圍岩壓力與支護的相互作用關系。

噴射混凝土量測的目的是了解噴層的變形特性以及噴層的應力狀態；掌握噴層所受應力的大小，判斷噴射混凝土層的穩定狀況。還可提高對噴射混凝土作用機理的認識。

2.量測方法

圍岩與初期支護之間接觸壓力量測是採用在支護結構背後埋設壓力盒的方法進行。

噴射混凝土層應力量測是將應力計直接埋入噴射混凝土層中，待噴層混凝土達到一定強度時，即可用接收儀器進行量測。

圍岩與支護接觸壓力以及噴射混凝土層應力量測斷面的測點布置如圖11-8 所示。

圖11-8 圍岩與支護接觸壓力以及噴射混凝土層應力量測點布置圖

八、鋼支撐受力量測

本監測項目主要針對Ⅳ～Ⅵ級圍岩進行。

隧道型鋼支撐內力量測採用表面應變計進行量測；隧道格柵鋼支撐內力量測採用鋼筋計進行量測。

每個斷面布 5個測點如圖11-9 所示。

圖11-9 鋼支撐應力量測測點布置示意圖

具體方法：把表面應變計黏接在鋼支撐上，用檢測儀測得各點的應變，然後根據虎克定律轉化為鋼支撐的內力。如是格柵將鋼筋計焊接在格柵主筋上。

九、測試儀器和元件（選測項目）

隧道襯砌應力和內力量測主要採用應力計、應變計。該測試項目所需測試元件和儀器情況如表11-3 所示。

表11-3 量測儀器及測試元件一覽表

十、數據採集與量測頻率

（1）各項量測工作的採集數據應專人專項負責，以減少隨機誤差。

（2）在使用精密水準儀進行洞內周邊收斂位移量測時，通過左右尺讀數控制系統誤差。

（3）專項量測需制定專項記錄表。對於手工記錄資料要保存好原始記錄表，對於智能式記錄器要及時將量測數據導入電腦，以防丟失。

（4）各必測、選測項目的量測頻度詳如表11-4 所示。

（5）整個斷面的各條基線或各測點應採用相同的量測頻率，各測點的位移不相同時，應以產生最大位移速率者來決定整個斷面的量測頻率。

（6）當實際開挖的地質條件變差或量測值出現異常情況時應加大量測頻率。

（7）位移測試的終止日期，一般在位移值基本穩定後再以 1 次/2d 的頻率量測 1～2周左右，位移長期不穩定的，要繼續量測到位移速度小於 1mm/d為止。

表11-4 各必測、選測項目的量測頻度表

⑥ 關於隧道監控量測的問題

理論上說，監控量測主要是針對初期支護，因為隧道開挖完成後，圍岩本身應力的釋放是一個緩慢的過程，隧道二次襯砌是需要初期支護沉降、變形完全穩定之後才開始施做。

監控量測的主要作用是保監控量測為圍岩穩定性和支護、襯砌可靠性提供信息、提供二次襯砌合理的施作時間和為施工中調整圍岩級別、修改支護系統設計和變更施工方法提供依據。

下面是我們項目編寫的監控量測作業指導書相關內容，希望對你有所幫助。

地表沉降觀測開始於洞口段開挖前，在洞頂淺埋地段縱向沿隧道走向埋設混凝土樁及水平基準點，其斷面布置與洞內拱頂下沉、凈空水平收斂斷面布置一致，每個地表下沉量測斷面上測點橫向間距為2～5m。橫向布點埋設砼樁（見下圖），橫斷面點應充分結合實地地形。隧道開挖時及時根據量測數據繪制地表下沉位移－時間的關系曲線，繪制地表下沉位移值－距開挖面距離的關系曲線，地表沉降量測用精密水準儀觀測。

拱頂下沉測點和凈空變化測點應布置在同一斷面，拱頂下沉測點原則上布置在拱頂軸線附近。

如還有疑問，可留下QQ，本人發你一份監控量測的作業指導書，一看就明白了。

監控量測必測項目

序號監測項目測試方法和儀表測試精度備注

1洞內、外觀察現場觀察、地質羅盤，數碼相機/

2凈空變化隧道凈空變化測定儀（收斂儀）、全站儀0.01mm

3拱頂下沉水準測量的方法，水準儀、銦鋼尺1mm

4地表下沉水準測量的方法，水準儀、塔尺1mm淺埋段

拱頂下沉及周邊收斂量測頻率表

序號變形速度（mm/d）量測斷面距開挖面距離（m）量測頻率

1≥5（0～1）B2次/天

21～5（1～2）B1次/天

30.5～1（2～5）B1次/2～3天

40.2～0.5/1次/3天

5＜0.2＞5B1次/7天

說明B表示隧道開挖寬度

地表下沉量測斷面間距表

序號埋置深度H量測斷面間距（m）

12B＜H＜2.5B20～50

2B＜H≤2B10～20

3H≤B5～10

注地表無建築物時取表中上限值，B表示隧道開挖寬度

位移控制基準

序號距開挖面1B（U1B）距開挖面2B（U1B）距開挖面較遠

165％90％U。100％U。

注B為隧道開挖寬度，U。為極限相對位移值

4.2量測數據的處理與應用

4.2.1根據現場量測數據繪制水平相對凈空變化,拱頂下沉時態曲線,拱項下沉時態曲線,凈空水平收斂、拱頂下沉收斂、拱頂下沉與距開挖工作面的關系圖等。

4.2.2根據量測結果及《隧道噴錨構築法技術規范》的規定可根據下表中變形管理等級措導施工。

⑦ 隧道的各項監控測量都用到什麼規范

1、隧道的各項監控測量都用到以下規范：
1）TB10121-2007《鐵路隧道監控量測技術規程》；
2）JGJ8-2007 《建築變形測量規范》；
3）JTG F60-2009《公路隧道施工技術規范》。
2、通過監控量測達到以下目的：
1）監視圍岩應力和變形情況，保證支護結構穩定、地表建築和地下管線的安全。
2）提供判斷圍岩和初期支護基本穩定的依據。
3）通過監控量測，了解施工方法和施工手段的科學性和合理性，以便及時調整施工方法，保證施工安全。
4）通過量測數據的分析，掌握圍岩穩定性的變化規律， 為修改或確認支護結構設計參數提供依據，確定後續工序的安排。