隧道监控方案

岩内隧道监控量测专项方案

1.1工程概述

1、工程概况

本隧道为四洞明洞形式。隧道洞内设置单向纵坡，左右线最大纵坡均为±3%、最小纵坡±0.3%

隧道结构型式由分离式明洞、分离式暗挖隧道组成，左、右线建设规模见下表：

隧道名称起止桩号隧道长度（米）

华表山一号隧道左线

ZK3+710～ZK4+060 350

TZK9+352～TZK9+815 463 右线

YK3+710～ZK4+060 350

TYK9+335～TYK9+815 361.4

华表山二号隧道左线

ZK4+295～ZK4+735.3 440.3

TZK9+922～TZK10+387 465 右线

YK4+295～K4+735 440

TYK9+927～TYK10+370 443

2、地形地貌

本隧道区属于东南沿海丘陵台地剥蚀残丘地貌，整体覆盖层较薄，基岩埋深较浅。隧道穿越于一北东向伸展的残丘之下，地形起伏较大，山包孤立浑圆，植被发育，沿线最高点海拔最高236米。

根据国标《中国地震参数区划图（GB18306-2001）》福建省区划一览表，本线路场地地震基本烈度为Ⅶ度，地震动峰值加速度为0.15g，地震分组第一组，工程场地地震反应谱特征周期为0.40s。抗震设计按公路工程抗震设计规范》（JTJ044-89）执行

4、水文地质条件

隧址区围岩主要为上三叠~侏罗系(T3-J)混合岩，隧道区地下水主要为上部残坡积层和强风化层中的孔隙潜水及下部基岩裂缝水。

隧道双洞最大总涌水量约503.7m3/d,正常涌水量约169.3m3/d,岩层富水性中等。据勘察取地下水水样分析，地下水对混凝土不具腐蚀性。

1.2监控量测的目的

（1）通过监控测量，了解施工期地层、支护结构与周边环境的动态变化，明确施工对地层、支护结构和周边环境的影响程度以及可能产生安全事故的薄弱环节，预测临近建筑物的变形发展趋势，及时对其安全性做出评估,同时综合各种信息进行预警和报警，使有关各方有时间及时做出反应，防止环境事故的发生。

（2）监控量测，能客观、真实、全面地掌握隧道围岩、支护结构以及周边环境安全的关键性指标，确保工程安全，也为可能的纠纷提供处理依据和独立、客观、公正的监测数据。

（3）监测工作真正发挥优化设计和反馈指导施工的作用（而不是仅仅满足于收集资料和提交报表），对可能出现的各种突发情况提出建议措施，提高本项目信息化施工水平，具有较大的社会效益和经济效益。

（4）修改工程设计。通过研究监测成果，判断结构的安全稳定性。有助于对工程设计进行修改，并通过监测数据与理论上的工程特性指标进行比较，以便了解设计的合理程度。

（5）提供判断围岩和支护体系基本稳定的依据，确定二衬的施作时间。

（6）验证支护结构设计，为支护结构设计和施工方案修订提供反馈信息。

（7）积累资料，为今后类似工程或工法本身的发展提供借鉴，并为隧道运营后的养护与维修提供可靠的原始数据。

1.3工程监测的必要性

作为开挖对象，土体特性非常复杂，解析上的诸多假定是在所难免的，因此解析的结果只能作为一个初期的预测，而并非对环境的掌握。与解析相对应，监测具有相对准确地把握土体自身的动态（应力、变形、应变等）的特性。在解析结果的基础上对照监测结果，及时修正设计，实现信息化施工。

如前所述，工程施工中的现场监测是其施工过程中必不可少的内容之一。而且各种施工开挖方法对土体和支护结构的受力以及周边的环境有较大的影响。尤其是不良地质现象如果不及时发现和处理，很可能发展成重大施工事故。为使施工满足安全性和经济性，通过现场监测进行预测、预报，是避免事故，降低施工风险的有效手段，进一步证明现场监测的特殊性和重要性。

1.4监测方案制定的原则

根据隧道的工程地质和水位地质条件，结合我公司在以往隧道监测中积累的经验，编制本监测方案遵循以下原则：

1）监测方案以安全监测为目的，根据工程特点确定监测对象和主要监测指标。

2）根据监测对象的重要性确定监测规模和内容、监测项目和测点布置，较全面地反映围岩的实际工作状态。

3）采用先进、可靠的监测仪器和设备，设计先进的监测系统。

4）为确保提供可靠、连续的监测资料，各监测项目间相互校验，以便数值计算、故障分析和状态研究。

5）在满足工程安全的前提下，尽量减少对工程施工的交叉干扰影响。

6）按照国家现行的有关规定、规范及招标文件要求编制监测方案。

否

变更施工设计勘测调查

初步设计施工施工设计监测否

施工结束

否

是是否经济

安全否是

施工完否是

不行改善施工方法行变更施工设计

变更施工方法

图1-1 监测在信息化设计与施工中的作用

1.5编制主要依据

（1）《工程测量规范》（GB50026-93）；

（2《国家一、二等水准测量规范》（GB 12897-91）；

（3《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）；

（4《建筑变形测量规程》JGJ/T8-97；

（5、其他公路工程建设相关规范、标准、资料。

2．监测项目实施方案

根据询标文件、设计文件、施工组织设计文件的要求，结合以前在类似工程中总结的监测经验，在本隧道中开展如下监测项目：

监测项目包括：洞内外观察、洞内周边位移量测、拱顶下沉量测、地表沉降量测、建筑物基础沉降等必测项目；围岩体内位移量测、模筑二次衬砌应力监测、围岩压力及支护间压力量测；锚杆内力及抗拔力量测；钢支撑内力量测等选测项目。

各必测项目的具体监测方法如下：

2.1. 洞内外观察

2.1.1观测内容

（1）对开挖后没有支护的围岩：

1）岩质种类和分布状态，近界面位置的状态；

2）岩性特征：岩石的颜色、成分、结构、构造；

3）地层时代归属及产状；

4）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；

5）断层的性质，产状，破碎带宽度、特征；

6）溶洞的情况；

7）地下水类型，涌水量大小，涌水压力，湿度等；

8）开挖工作面的稳定状态，顶板有无剥落现象；

9）核准围岩级别。

（2）开挖后已支护段：

1）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；

2）有无锚杆被拉脱或垫板陷入围岩内部的现象；

3）喷混凝土是否产生裂隙或剥离，要特别注意喷混凝土是否发生剪切破坏；

4）有无锚杆和喷混凝土施工质量问题；

5）钢架有无被压弯现象；

6）是否有底鼓现象。

（3）洞外观察

主要是了解洞口、洞身和浅埋段的地表变形、开裂情况。

2.1.2观察目的

通过对洞内外观察，以达到：

1）预测开挖面前方的地质条件；

2）为判断围岩、隧道的稳定性提供依据；

3）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；

4）掌握地表变形变位及开裂等情况。

2.1.3观测方法

每次爆破开挖后，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、具体的里程位置以及对异常情况的描述。

2.1.4 监测频率

每次开挖后及初期支护后及时进行观察，暂定平均按每5m一个断面观察成果。

2.2 隧道周边收敛监测

2.2.1 监测内容

隧道周边收敛监测，是监测隧道内壁两点连线方向的相对位移或监测点的绝

对位移量。

2.2.2 监测目的

对隧道周边进行收敛观测，主要有以下目的：

1）周边位移是隧道围岩应力状态变化的最直观反映，监测周边位移可为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息，以确定初期支护的安全性；

2）根据变位速度、变位加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；

3）判断初期支护设计与施工方法选取的合理性，用以指导设计和施工。

2.2.3 监测方法

在隧道内设置监控量测断面，每个断面分别在侧墙和拱顶设置测点，利用收敛计，采用一根在重锤作用下被拉紧的普通钢尺作为传递位移的媒介，通过百分表测读隧道周边某两点相对位置的变化。

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

2.2.4 测试仪器

SWJ-Ⅳ型隧道收敛计。

2.2.5监测精度

监测的最小精度1.0mm。

2.2.6 测点布置

本隧道平均15米布设一个监测断面，每监测断面设置不少于4条测线，测点分别布置在拱顶及两侧。如图1所示。

图1 拱顶下沉及周边收敛量测测点布置示意图

拱顶下沉及周边收敛采用的仪器有水准仪、铟钢尺、收敛计等。

2.2.7水平收敛警戒值

根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)锚喷衬砌和复合式衬砌初期支护的允许洞周水平相对收敛值如表2-1所示。

表2-1 隧道周边允许相对位移值（%）

围岩级别

覆盖层厚度(M)v

<50 50～300 ＞300

Ⅲ0.1～0.3 0.2～0.5 0.4～1.2

Ⅳ0.15～0.5 0.4～1.2 0.8～2.0

Ⅴ0.2～0.8 0.6～1.6 1.0～3.0

2) 硬质围岩隧道取表中较小值，软质围岩的隧道取表中较大值；

3) 本表所列数值，可在施工过程中通过实测和资料积累作适当修正；

4）拱顶下沉允许值，一般按本表数值的0.5～1.0倍采用。

2.2.8监测频率

本隧道拱顶沉降和周边收敛监测按表2-2所列频率进行。

表2-2 隧道收敛位移和拱顶下沉监测频度表

位移速度（mm/d）距工作面距离频度备注>10（0～1）D 1～2次／1天

注：D为隧道宽度5～10 （1～2）D 1次／1天

1～5 （2～5）D 1次／2天

<1>5D 1次／1周

2）若根据位移速度和距工作面距离两项指标分别选取的频率不同，则从中取高值；

3）后期监测时，间隔时间可加大到几个月或半年监测一次。

2.3 隧道拱顶下沉监测

2.3.1 监测内容

拱顶下沉监测，是指对隧道拱顶的实际下沉位移值进行监测，是相对于不动点的绝对位移。

2.3.2 监测目的

对隧道拱顶进行沉降观测，主要有以下目的：

1）通过拱顶位移监测，了解断面的变形状态，判断隧道拱顶的稳定性；

2）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；

3）指导现场设计与施工。

2.3.3 监测方法

在隧道内设置监测断面，在隧道拱顶设置测点，安设隧道拱部监测测点，将钢尺或收敛计挂在作为隧道拱部测点上作为标尺，后视点可设在稳定的部位，用水平仪观测。

测点应在距开挖面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。

2.3.4监测精度

监测的最小精度1.0mm。

2.3.5测点布置

本隧道平均15米布设一个监测断面，和隧道周边收敛布设于同一断面上。每监测断面设置在拱顶处设置监测测点。如图2-1所示。

2.3.6拱顶沉降警戒值

根据隧道埋深及围岩类别确定拱顶沉降控制值，按表2-1要求取值。

2.3.7监测频率

按表2-2所列频率进行。

2.4 地表下沉量测

2.4.1监测内容

测试洞口浅埋段隧道开挖时对地面沉降的影响及其影响范围。

2.4.2 监测目的

1）判断开挖时对地面沉降的影响及其影响范围；

2）根据监测结果决定对该区段设计、施工方法的调整和变更；

3）保证施工安全，优化支护参数；

2.4.3 测试方法

用水准仪、全站仪对测点的高程进行量测，计算其高程的变化量。

2.4.4 测试仪器

水准仪、钢尺、全站仪

2.4.5测点布置

垂直隧道轴线在洞口段设置监测断面，隧道范围内从拱顶位置左右间隔2m对称布设沉降观测点。本隧道在进出口左右线各布置两个监测断面，对于洞口坡度较缓的，设置两个沉降监测断面，每断面不少于7个监测测点；洞口坡度较陡的，设置一个沉降监测断面，不少于7个监测测点，和一个水平位移监测断面，不少

于4个监测测点。地表下沉桩的布置宽度应根据围岩级别、隧道埋置深度和隧道开挖宽度而定，地表下沉量测断面的间距按表3采用。

地表下沉量测断面布置表 表2-3 埋置深度 H 地表下沉量测断面的间距 （m ）

H>2B 20-50 B

5-10

2. B 表示隧道开挖宽度。

地表下沉量测频率和拱顶下沉及净空水平收敛的量测频率相同。

地表沉降断面及测点布置见图2、图3。

隧道

监测主断面

仰坡

地表

监测断面

图2 地表沉降监测断面位置示意图

隧道范围

45度角范围

45度角范围

45度范围外

45度范围外

图3 监测主断面测点布置示意图

说明：隧道范围内以隧道中轴线为中心每两米一个点；

45度角范围每4米一个点；

45度范围外每5米一个点，每侧布置两个点。

2.4 房屋基础沉降监测

华表山一号隧道下穿周边有厂区办公及宿舍房，需进行建筑物基础沉降监

测。测点布置在建筑物基础的四个角上，从开挖面前方30米开始，直至开挖面

后30米，沉降基本停止为止。

为了保证施工影响范围内建筑物的安全，在施工过程中需进行建筑物监测，目的是掌握工程施工期间建筑物的变化情况，以便当建筑物变形过大，及时采取有效的保护加固措施，确保建造物安全。在地下工程施工前，应对施工现场周边的建筑物进行调查，根据建筑物的历史年限、使用要求以及受施工影响程度，确定具体的监测对象。然后，根据所确定的拟要监测的对象进行详细调查，以确定监测内容及监测方法。

a)建筑物四角或沿外墙每6～8m处或每隔2～3根柱基上。

b)裂缝、沉降缝、伸缩缝和不同埋深的基础两侧，框架结构的主要柱基或

纵横轴线上。

c)人工地基与天然地基的接壤处；建筑物不同

结构的分界处。

图4 建筑物沉降观测点埋设示意图

1钢筋；2观测点头部；3建筑物墙式柱

监测频率及仪器同地表沉降监测。

2.5 下穿高压铁塔段的监测方案

华表山一号隧道下穿高压铁塔地段前后30米范

围列为重点监测地段，洞内监测项目按表5-4-1执行，地表沉降监测布点沿线路纵向每5米一个断面，每个断面7个测点，并在铁塔基础四个角增设4个监测点。监测频率按表5-4-1执行。

3．监测数据的处理分析和报送

3.1监测数据的处理与分析

本监测工程采用地下工程智能监测软件处理监测数据并进行分析，以数值和图形、图表等多种形式描述各项监测项目的变化趋势。

(1) 能及时对现场量测数据绘制时态曲线（或散点图）和空间关系曲线。 (2) 当位移-时间曲线趋于平缓时，应进行数据处理或回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。

(3) 当位移-时间曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时应密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。

将量测数据及时输入计算机系统，并绘制位移－时间曲线图，在 (4) 隧道周壁任意点的实测相对位移值或用回归分析推算的总相对位移值均应小于规范要求值。当位移速率无明显下降，而此时实测位移值已接近规范要求值，或者喷层表面出现明显裂缝时，承包人应立即采取补强措施，并调整原支护设计参数或开挖方法。

(5) 根据量测结果进行综合判断，确定变形管理等级，据以指导施工。变形管理等级见表7。 变形管理等级 表2-4

管理等级 管理位移

施工状态 Ⅲ U0

应加强支护 Ⅰ

U0>(2Un/3)

应采取特殊措施

0表2-4监控量测设置一览表

序号 监测项目

监测手段 测点布置

监测频率 控制标准（按设计） 1

地质和支护状况观察

岩性、结构面产状及支护裂缝观察或描述、地质罗盘、照相机等

开挖后及初期支护后进行

1次/天

无

位移（mm）时间正常曲线

位移（mm）时间

反常曲线

2 周边收敛收敛计每10～20m一个断面，

每断面2～3对测点1～15d：1～2次/天

16d～1个月：1次/2天1～3

个月：1～2次/周

水平允许相

对位移值%

0.2～0.8

3 拱顶下沉水平仪、水准尺、

钢尺或测杆每10～20m一个断面1～15d：1～2次/天

16d～1个月：1次/2天1～3

个月：1～2次/周

20～30mm

4 地表沉降精密水平仪洞口每5～50m一个断

面，每个断面至少7个

测点，每隧道至少2个

断面，中线每5～20m一

个测点开挖面距量测断面前后＜2D

时，1～2次/天

开挖面距量测断面前后＜5D

时，1次/2天

开挖面距量测断面前后＞5D

时，1次/周

20～30mm

5 建筑物基

础沉降精密水准仪在隧道开挖面上方选择

有代表性的建筑物，将

基础沉降监测点设置在

建筑物四角上

开挖面距量测断面前后＜2D

时，1～2次/天

开挖面距量测断面前后＜5D

时，1次/2天

开挖面距量测断面前后＞5D

时，1次/周

20～30mm

6 围岩体内

位移（洞

内设点）洞内钻孔中安设

单点、多点杆或钢

丝式位移计

每代表性地段一个断

面，每断面5个测点

1～15d：1～2次/天

16d～1个月：1次/2天

1～3个月：1～2次/周

需设计提供

7 围岩压力

及两层支

护间压力各种类型压力盒每代表地段一个断面，

每断面5个测点

1～15d：1～2次/天

16d～1个月：1次/2天

1～3个月：1～2次/周

需设计提供

8 锚杆轴力各类电测锚杆轴

力计每代表地段一个断面，

每断面5根锚杆轴力计

1～15d：1～2次/天

16d～1个月：1次/2天

1～3个月：1～2次/周

需设计提供

9 钢支撑内

力钢筋计每代表地段一个断面，

每断面5个测点

1～15d：1～2次/天

16d～1个月：1次/2

1～3个月：1～2次/周天

需设计提供

10 模筑二次

衬砌应力混凝土应变计每代表地段一个断面，

每断面5个测点

1～15d：1～2次/天

16d～1个月：1次/2天

1～3个月：1～2次/周

需设计提供

3.2监测报表的内容及报送时限

正常情况下，以周报、月报的形式每周、每月向业主、监理及其它相关部门提交周报、月报。当出现沉降或变形的异常现象时，应立即复测。确认后先以电话或口头形式告知业主代表和监理工程师，本次监测工作结束后，必须以纸质文件形式出具简报。

4．监测组织机构及质量管理体系

4.1监测管理体系

监测管理体系见图4-1监测管理体系框图。

图4-1 监测管理体系框图

对监测方案及施工措施作出对策项目经理

审核监测方案，制定施工对策项目总工

制定监测方案，分析处理数据监测主管

日常监测工作监测小组

4.2监测组织机构

4.2.1项目拟投入的主要仪器设备

序号名称型号数量制造厂商备注

1 水准仪DSZ

2 2 苏一光

2 水准仪脚架

3 收敛计 2

4 数码相机 2

5 打印机

6 电脑 1

7 钢尺 1

8 铝合金伸缩杆

9 探照灯

10 花杆

11 办公桌

12 安全帽

4.2.3监测组织主要职责

1)、负责监测方案和监测计划制定；

2)、监测仪器的选择和调试、仪器保养维修工作；

3)、负责量测计划的安排与实施。包括量测断面选择、测点埋设、日常量测、资料管理等；

4)、监测数据的收集、整理和分析；

5)、负责及时进行量测值的计算和绘制图表。并快速、及时准确地将信息(量测结果)反馈给现场施工指挥部，以指导施工。

6)、现场监控量测,按监测方案认真组织实施,并与其他环节紧密配合,不得中断。

7)、及时向业主和监理工程师提交监测报告。

4.2.4监测流程

监测数据分析为达到预定的监测目的，要进行科学合理的组织安排，监测需严格按监测流程进行，如图4-2所示。

表4-1 管理水平及管理体制 上表中管理水平Ｉ级按控制标准的50﹪，管理水平Ⅱ级按控制标准的70﹪， 管理水平Ⅲ级按控标准的100﹪考虑。上述标准将视实际量测项目和其重要程度 作适当的调整。

日常工作采用图4-2流程进行管理。

图4-2 监测资料反馈管理程序图 同时，建立健全监测工作的质量保证体系，确保各项监测工作严格监测方案及规范实施，保证监测数据的准确性和真实性。 4.4监测工作制度

为保证监测工作顺利有效并安全地实施，建立一套健全的安全工作保证体

系，严格其规定程序执行各项监测作业。 行总结推广。

(2)监测设备必须符合技术和安全规定。

(3)各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的规程和规范。

(4)所有人员必须严格遵守项目部制定的各项管理规定，遵守岗位责任制； (5)监测组成员之间必须加强团结、互相配合，提高办事工作效率，以促进监测工作的顺利进行，对影响监测工作进度的人员将采取经济处罚的措施；

(6)监测人员在监测工作过程中必须遵守以下规定： (a)服从工作分工与安排；

(b)认真做好各项目的监测工作，按时完成任务；

(c)原始观测值应在现场用钢笔或铅笔记录在规定格式的外业手簿中，原始记录必须清晰、完整、准确。监测技术人员要认真整理内业资料，保证所有测量资料的完整。资料必须一人计算，另外一人复核。抄录资料，亦须认真核对。当天工作完成后必须记录监测日志；

重视管理 B 一般管理 A

重要管理 C 最重要管理 D

管理水平Ⅰ 管理水平Ⅱ

管理水平Ⅲ

A 、管理水平Ⅰ以下 …… 定期量测及定期报告

[一般管理] 一般的量测管理

B 、管理水平Ⅰ～Ⅱ …… 增加量测频度，检查量测设备 [重视管理] 加强观测、分析原因

C 、管理水平Ⅱ～Ⅲ …… 增加量测频度，增加测点

[重要管理] 加强现状检查、观察、准备和实施对策、分析原因

D 、管理水平Ⅲ以上 …… 停止施工、实施对策 是 是 监测结果 是否超过Ⅰ级管理 继续施工 综合判断 暂停施工

是否超过Ⅱ级管理 是否超过Ⅲ级管理

采

取

特

殊措施

否 否 否

是 安全 不安全

(d)必须妥善使用仪器设备，不得马虎行事；

(e)建立监测复核制度，按“三级复核制”的原则进行施测：

1)外业前：监测技术人员对内业资料进行检查，所采用的监测方法、监测所用测点以及监测要达到的目的向测工进行交底，做到人人明白；

2)外业中：满足校核条件要求的测量才能成为合格成果，否则返工重测；

3)外业后：应检查外业记录的结果是否齐全、清晰、正确，由另一人复核结果无误后，向技术负责人交底。

(f)未经同意不得将监测数据向外界泄露；

(g)尊重监测过程中所接触的有关单位人员，秉公办事，礼貌待人；

(h)注意个人监测工作安全，加强责任心，防止意外事故的发生。

(7)测点布置力求合理，应能反映出施工过程中结构的实际变形和应力情况及对周围环境的影响程度。测点埋设应达到设计要求的质量，并做到位置准确，安全稳固，设立醒目的保护标志。电缆接头位置要注意密封防水。

(8)测试元件及监测仪器必须是正规厂家的合格产品,测试元件要有合格证，监测仪器要定期送到具有检定资格的部门检定，合格后方可投入使用。

(9)固定专用监测仪器和工具设备，专人观测和成果整理。所用的监测仪器和工具使用前，要检查是否完好。在运输和使用测量仪器的过程中，应注意保护，如发现仪器有异常，应立即停止使用并送检，并对上次监测成果重新做出评定。

(10)监测项目负责人必须按指挥部代表的要求及标准文件的规定及时上报监测报表，通报监测工作的进度情况；

(11)监测组长必须主动与所测对象的有关方面取得联系，争取对方的配合和支持，如确有困难出现应及时通知项目负责人。

(12)检测数据均现场检查、室内复核后方可上报；如发现监测数据异常，应立即复测，并检查监测仪器、方法及计算过程，确认无误后，立即上报给指挥部、监理及单位主管，以便采取措施。