xxl#、2#隧道監(jiān)控量測方案

一、工程概況

1、我合同段XX1#隧道左線長1031.177米，右線長1005米，隧道限

界寬10.25m,限界高為5m。左右線明洞段均為5米，左線V級圍巖

155m,IV級圍巖333m,川級圍巖538.18m；右線V級圍巖116m,IV級

圍巖330m,川級圍巖5545出口位于巖質(zhì)邊坡上，邊坡現(xiàn)狀穩(wěn)定，地

質(zhì)資料表明本隧道未發(fā)現(xiàn)滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)，但隧道圍

巖節(jié)理較為發(fā)育，基本上為鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)，地質(zhì)情況較為復(fù)雜，可能

存在巖溶的現(xiàn)象。隧道無地表水系，隧道涌水情況主要出現(xiàn)在雨季，

要接受大氣降水垂直入滲補給，設(shè)計圖紙?zhí)峁┳畲笥克繛?/p>

Qo=2154.44m3/do

2、xx2#隧道為連拱隧道，全長195米，xx2#隧道為連拱隧道，起訖

樁號為K38+020~K38+215,長195m。明洞段：15m,V級圍巖石質(zhì)淺埋

偏壓：15m,V級圍巖石質(zhì)淺埋：35m,IV級圍巖：55m,HI級圍巖：75m。

隧道總體圍巖較差，大部分為中風(fēng)化及強風(fēng)化灰?guī)r，節(jié)理裂隙較發(fā)育,

呈碎裂結(jié)構(gòu)，巖體完整性、穩(wěn)定性較差，可能存在巖溶，施工時拱部

無支護(hù)可能產(chǎn)生較大的坍塌。隧道進(jìn)出口洞口淺埋段圍巖類別為V、

IV級,洞身多為中風(fēng)化灰?guī)r，圍巖類別為HI級，占隧道全長的48.7%。

地質(zhì)資料表明本隧道未發(fā)現(xiàn)滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)，本隧道

無地下水，主要接受大氣降水垂直入滲補給，水量大小受裂隙發(fā)育程

度及季節(jié)變化影響，設(shè)計圖紙?zhí)峁┳畲笥克繛镼°=185.09m7do

總之，我合同段隧道處于節(jié)理發(fā)育、匕較碎裂的復(fù)雜巖層上，需

要保證隧道施工安全，針對我合同段xxl#、2#隧道進(jìn)行地質(zhì)超前預(yù)報

及監(jiān)控量測。

二、監(jiān)測目的

1、掌握隧洞圍巖和支護(hù)的動態(tài)信息，并及時反饋，指導(dǎo)施工

作業(yè)；

2、通過對隧洞圍巖和支護(hù)的變位、應(yīng)力量測，驗證支護(hù)系統(tǒng)

的設(shè)計；

3、通過對隧洞圍巖、支護(hù)的觀察和動態(tài)量測，達(dá)到合理安排

施工程序，確保施工安全；

4、進(jìn)行日常施工管理和資料累積。

三、編制依據(jù)

（一）、《xx1#、2#隧道施工設(shè)計圖》

（二）、《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》

（三）、《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》

（四）、《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)程》

（五）、《xx1#、2#隧道施工方案》

（六）、《太原至佳縣高速公路東段工程招標(biāo)文件》

四、擬投入的監(jiān)控量測設(shè)備

為保證隧道監(jiān)測的準(zhǔn)確與及時，擬投入如下監(jiān)控量測設(shè)備，并根

據(jù)工程實際需要及時調(diào)整。

擬投入的監(jiān)控量測設(shè)備表表1

[‘''''

設(shè)備名稱型號數(shù)量備注

隧道位移計21型2

精密水準(zhǔn)儀DS322配合鈿鋼尺

聲波儀及配套探頭一套

振動測速儀NOMIS型2

錨桿拉力計ML-200B1

地質(zhì)羅盤DQY-12

錮鋼尺及鋼掛尺2

應(yīng)力計根據(jù)需要配合XJG-2型鋼筋應(yīng)力傳

GJL-3

感器

根據(jù)設(shè)計要求和業(yè)主需要增加其他的量測設(shè)備。

五、監(jiān)控量測項目及頻率

按設(shè)計和規(guī)范要求的項目及頻率進(jìn)行，匯總見下表:

表2隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測項目及量測方法

方法及量測頻率時間

序號項目名稱布置

工具1-15天16天T月1-3個月3個月以后

巖性、結(jié)構(gòu)面

產(chǎn)狀及支護(hù)裂

地質(zhì)及支護(hù)開挖后及初期支

1縫。每次爆破后

狀態(tài)觀察爐后進(jìn)行

觀察和描述，

地質(zhì)羅盤。

2每10-50米一個

1-2次/

周邊位移各種收斂計斷面,每斷面2-1次/2天1-2次/周1-3次/月

天

3對測點

水平儀及水準(zhǔn)

每10-50米一個1-2次/

3拱頂下沉尺,鋼尺或測1次/2天1-2次/周1-3次/月

斷面天

桿

錨桿或錨索各類測錨桿、每10米一個斷

4內(nèi)力及抗拔錨桿測力計及面，每個斷面至————

力拉拔器少做3個斷面

每5-50米一個斷開挖面距量測斷面〈2B時，1-2次/天

水平儀及水準(zhǔn)

5地表下沉面，每斷面至少7開挖面距量測斷面〈5B時，1次/2天

尺

個測點開挖面距量測斷面＞5B時，1次/凋

洞內(nèi)鉆孔中安

圍巖體內(nèi)位每10-100米一個

設(shè)單點、多點2次1次2次3次

6移（洞內(nèi)設(shè)斷面,每斷面2-

桿式或鋼絲式/天/2天/周/月

點）11個測點

位移計

圍巖體內(nèi)位每代表性地段一開挖面距量測斷面＜2B時，1-2次/大

地面鉆孔中安

7移（洞內(nèi)設(shè)個斷面,每斷面開挖面距最測斷面〈5B時，1次/2天

設(shè)各類位移計

點）3-5個鉆孔開挖面距量測斷面＞5B時，1次/周

圍巖壓力及每代表性地段?

各種類型壓力1-21-21-3

8兩層支護(hù)間個斷面,每斷面1次/2天

盒次/天次/周次/月

壓力15-20個測點

鋼支撐內(nèi)力支柱壓力計或每10根鋼拱支撐1-21-21-3

91次/2天

及外力其他測力計一對測力計次/天次/周次/月

各類混凝土內(nèi)

支護(hù)、襯砌內(nèi)

應(yīng)變計、應(yīng)力每代表性地段一

應(yīng)力、表面應(yīng)1-21-21-3

1()計、測縫計及個斷面,每斷面1次/2天

力及裂縫測次/天次/周次/月

表面應(yīng)力解除宜為11個測點

量

法

11用巖彈性波

各種聲波儀及

測試（地質(zhì)超在有代表性地段————

配套探頭

前預(yù)報）

（一）、必測項目

1、隧道地質(zhì)及支護(hù)狀況變化情況觀察

⑴、目的

主要是檢查隧道的地質(zhì)情況（圍巖巖性、節(jié)理發(fā)育情況、巖層產(chǎn)狀、

破碎程度、地下水發(fā)育情況、不良地質(zhì)情況）是否與原地勘資料相符,

隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)在正常情況下和爆炸后的變化是否在設(shè)計和規(guī)范允許

的范圍內(nèi)，對出現(xiàn)異常和不相符的及時向業(yè)主提交報告，以方便設(shè)計

單位對支護(hù)參數(shù)進(jìn)行修改，并對隧道圍巖的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，對承

包人的施工方法和方案（臺階長度、各工序超前長度、爆破參數(shù)、進(jìn)

尺長度等）提出建議。

（2）、量測方法

由專業(yè)地質(zhì)人員進(jìn)行肉眼觀察，手工素描記錄，采用地質(zhì)羅盤、

鋼尺、水壓、水量測量儀、測縫計等量測工具（必要時可采用數(shù)碼攝

像機(jī)錄制地質(zhì)剖面及支護(hù)狀況）。

在每次爆破和初期支護(hù)后立即進(jìn)行，尤其在地質(zhì)情況發(fā)生變化、

爆破參數(shù)發(fā)生改變時對初期支護(hù)和二次襯砌的變化加強量測，對觀察

內(nèi)容作出詳細(xì)記錄，并繪制相應(yīng)地質(zhì)素描圖，校核圍巖分類，并預(yù)測

前方圍巖性質(zhì)及可能出現(xiàn)的地質(zhì)構(gòu)造。

2、周邊位移凈空收斂測試

⑴、目的

周邊位移收斂監(jiān)測是隧道施工監(jiān)控量測的重要項目，收斂值是最

基本的量測數(shù)據(jù)，通過對圍巖周邊的水平凈空收斂量及其速度進(jìn)行觀

察，掌握圍巖內(nèi)部隨時間變形的規(guī)律，從而判斷圍巖的穩(wěn)定性和為確

定二次支護(hù)的時間提供依據(jù)；保證結(jié)構(gòu)總變形量在規(guī)定允許值之內(nèi)，

更好地用于指導(dǎo)施工。

(2)、量測方法

主要采用收斂計(收斂計測試精度為±0.06mm),測點的縱向間距

應(yīng)視需要而定，或在有代表性的地段選取若干個測試斷面。凡是地質(zhì)

條件差或重要工程，應(yīng)從密布點，其測試頻率如表1所示。圍巖表位

移觀測點的埋設(shè)采用鋼筋混凝土鉆孔澆注而成，埋沒深度不少于

0.2m。測點在觀測斷面距離開挖面2.0m的范圍內(nèi)埋設(shè)，并在爆破后

24小時內(nèi)下一次爆破前測讀初讀數(shù)。其測線布置根據(jù)不同的施工方

法和地質(zhì)情況采用一條、二條、三條或四條,xx1#、2#隧道凈空位移

量測測線布置如表4和圖1、圖2所示。

初測收斂斷面應(yīng)盡可能靠近開挖面，柜離宜為1.0米，收斂測樁

應(yīng)牢固地埋設(shè)在圍巖表面，其深度不宜大于20cm；收斂測樁在安裝

埋設(shè)后應(yīng)注意保護(hù)，避免因測樁損壞而影響觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

因收斂計是機(jī)械式儀器，為了減少觀測時的人為誤差，觀測時應(yīng)

盡可能由固定人員和觀測設(shè)備操作，并測讀三次取其平均值，以保證

觀測精度。

凈空收斂量測頻率表表3

量測間隔時間

測試斷面布置

1?15d16d?1月1月?3月>3個月

每10?50m一個斷

1?2次/d1次/d1?2次/周1?3次/月

面，每斷面2?3對測點

凈空收斂量測頻率表表4

測試地段特殊地段

一般地段

開挖方法洞口附近埋深小于2B有偏壓地段

一條水平測

全斷面開挖三條測線

線

二條水平測

臺階法開挖二條測線四條測線四條測線

線

在隧道洞口段施工，或地質(zhì)條件變差、量測值出現(xiàn)異常情況，量

測頻率應(yīng)加大；必要時1h或更短時間量測一次；對于地質(zhì)條件好的

且收斂值穩(wěn)定的隧道，可加大斷面間距；對于圍巖較差，收斂值長期

不穩(wěn)定，應(yīng)縮小量測斷面的間距。凈空變化位移量測的頻率同時可參

照表4所示的位移變化速度及距開挖面的距離來確定。

凈空位移量測頻率表5

位移速度距工作面距離量測頻率

10mm/d以上0?1B1?2次/1d

10?5mm/d1B?2B1次/1d

5?1mm/d2B?5B1次/2d

1mm/d以下5B以上1次/1周

備注：當(dāng)水平收斂位移速度為0.1?0.2mm/d時，可以認(rèn)為圍巖

基本穩(wěn)定，此時可以停止觀測。

注：B為隧道開挖寬度。

3、拱頂下沉量測

⑴、目的

拱頂下沉量測也屬于位移量測，通過測量觀測點與基準(zhǔn)點的相對

高差變化量得出拱頂下沉量和下沉速度，其量測數(shù)據(jù)是判斷支護(hù)效

果，指導(dǎo)施工工序，保證施工質(zhì)量和安全的最基本資料；拱頂下沉值

主要用于確認(rèn)圍巖的穩(wěn)定性，事先預(yù)報拱頂崩塌。

(2)、量測方法及量測頻率

拱頂下沉觀測采用精密水準(zhǔn)儀、鈿鋼尺及鋼掛尺，測量觀察點與

基準(zhǔn)點之間的高差，從而計算出拱頂下沉量，觀測精度為(0.1mm)。

拱頂下沉測點的布置應(yīng)與周邊位移收斂一致，位于同一斷面上，拱頂

下沉觀測頻率如表5所示。

拱頂下沉觀測頻率表表6

量測間隔時間

測試斷面布置

1?15d16d?1月1月?3月>3個月

每10?50m一個

1?2次1?2次1?3次

斷面，每斷面3個測1次/d

/d倜/月

點

備注：當(dāng)水平收斂位移速度為0.1~0.2mm/d時，可以認(rèn)為圍巖

基本穩(wěn)定，此時可以停止觀測。

連拱隧道臺階法施?吩重測變置圖

中導(dǎo)洞及側(cè)壁導(dǎo)坑監(jiān)控量測布置圖

凱攻下沉0第

二

一

1底—下沉一MF

圖1.xx2#隧道拱頂沉降與周邊收斂測線布置圖

2#

1#一一一|—

1拱頂沉降觀測點;、

_2#對測點_________________________\

陰對測點周邊位移觀測點\

隧道監(jiān)控量測布點示意圖

圖2.xx1#隧道拱頂沉降與周邊收斂測線布置圖

4、錨桿內(nèi)力及抗拔力量測

⑴、目的

了解錨桿實際工作狀態(tài),結(jié)合位移量測，修正錨桿的設(shè)計參數(shù)。

(2)、量測方法及量測頻率

錨桿抗拔力試驗按《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》的要求采用拉拔儀,

每10m一個斷面，每斷面至少3根錨桿進(jìn)行測試。對測試的錨桿在

打設(shè)時預(yù)留不小于20cm的余長或隨機(jī)抽測時采用焊接進(jìn)行接長，用

于拉拔儀對錨桿抗拔力的測試。

5、地質(zhì)超前預(yù)報

于開挖面上鉆機(jī)鉆長約5?6米的超前鉆孔。在鉆進(jìn)過程中，根

據(jù)鉆進(jìn)的時間、速度、壓力、成分以及卡鉆、跳鉆等判斷巖性、構(gòu)造

地質(zhì)及地下水的情況，掌握地質(zhì)條件。

(二)、選測項目

1、地表下沉觀測

⑴、目的

對因隧洞施工影響可能引起的地面建(構(gòu))筑物及地表沉降量、

沉降速度進(jìn)行觀測。通過量測了解地表下沉的范圍、量值、地表及地

中下沉隨工作面推進(jìn)的規(guī)律、地表及地中下沉穩(wěn)定的時間

(2)、量測方法及量測頻率

根據(jù)開開挖斷面、埋深及巖性情況，一般在ni?v級圍巖中且覆

蓋層厚度小于40m的段落，應(yīng)進(jìn)行地表沉降觀測。觀測點間距5?

10m,采用鉆孔鋼筋混凝土埋設(shè)。如有建筑物，沉降觀測點則應(yīng)埋在

基礎(chǔ)上或墻腳；地面沉降點盡可能埋入基巖中，若因表土層太厚，無

法埋入，則按《建筑變形測量規(guī)范》要求采用混凝土墩方式埋設(shè)C在

距隧道兩側(cè)80m以外穩(wěn)固、不易受到破壞、且通視條件較好的地方

埋設(shè)基準(zhǔn)點，基準(zhǔn)點的埋設(shè)采用①8鋼筋混凝土鉆孔灌注，埋入基巖

的深度不小于0.3m,同時上設(shè)保護(hù)蓋。每組基準(zhǔn)點由2?3個基準(zhǔn)點

組成，各基準(zhǔn)點之間的距離大于50m。

采用精密水準(zhǔn)儀和錮鋼尺進(jìn)行量測，儀器精度為0.1mm,觀測精

度按二級變形測量的精度要求進(jìn)行，即允許觀測誤差為±0.5mm。開

始量測前布置好測點和基準(zhǔn)點，并測量測點及基準(zhǔn)點聯(lián)網(wǎng)的相對高

程。其測點布置為每5?50m一個斷面，每斷面至少7個測點，每隧

道至少2個斷面。中線每5?20m一個測點。觀測間隔時間為開挖面

距量測斷面前后小于2倍隧道寬度時1?2次/d；開挖面距量測斷面

前后小于5倍隧道寬度時1次/2d；開挖面距量測斷面前后大于5倍

隧道寬度時1次倜。見圖3、圖4《xxl#、2#隧道地表下沉測點布置

圖》：

地表下沉量測范圍及測點布置示意圖

控制樁

13*(23)m，：3~8)*4m>10m

一7一

/

/《隹冽滑移而

圖3XX2#隧道地表下沉測點布置圖

埋點大樣圖

圖4、xx1#隧道地表下沉測點布置圖

2、鋼支撐內(nèi)力及外力測試

⑴、目的

通過對鋼支撐主要構(gòu)件應(yīng)力發(fā)展情況進(jìn)行量測，以獲得鋼支撐的

實際工作狀態(tài)，以便確定鋼支撐內(nèi)部應(yīng)力的發(fā)展是否正常及其承載能

力，同時檢驗隧道在偏壓情況下鋼支撐的狀態(tài)，當(dāng)鋼支撐的應(yīng)力發(fā)展

時態(tài)曲線出現(xiàn)不正常變化時.，及時提醒設(shè)計單位和施工單位修改支撐

參數(shù)或采用措施，以保證施工安全。

(2)、量測方法及量測頻率

鋼支撐內(nèi)力及外力的量測采用測力計。在初期支護(hù)鋼支撐安裝好

后，在其表面焊接測試鋼筋，測試鋼筋與測力計相接，測力計與應(yīng)變

測試儀相連，根據(jù)規(guī)定的測試頻率對鋼支撐的應(yīng)變發(fā)展情況進(jìn)行測

試，然后根據(jù)所測得的應(yīng)力計算出鋼支撐的應(yīng)力發(fā)展情況，鋼支撐應(yīng)

力的測試精度為0.1Mpa“鋼支撐內(nèi)力及外力測試頻率如表6所示。

鋼支撐內(nèi)力及外力觀測頻率表表7

量測間隔時間

斷面布置

1?15d16d?1月1月~3月大于3個月

每10?50m桶

1次/d1次/2d1?2次/周1?3次/月

格柵拱，一對測點

當(dāng)隧道地質(zhì)條件變差，或量測值出現(xiàn)異常情

況，量測頻率應(yīng)加大；對于地質(zhì)條件好的且收斂

備注值穩(wěn)定的段落，可加大監(jiān)測斷面布置的間距；對

于圍巖較差，收斂值長期不穩(wěn)定，應(yīng)縮小量測斷

面的間距。

3、支護(hù)及襯砌表面應(yīng)力及裂隙量測

采用混凝土應(yīng)變計、測縫計，主要對支護(hù)及襯砌表面應(yīng)力及裂隙

進(jìn)行量測。

測縫計主要用于測量隧洞圍巖和混凝土裂縫開合度的變化情況

(1)混凝土橫縫測縫計埋設(shè)：

其技術(shù)要點為：傳感器軸線盡量與預(yù)計的裂縫開合度變化方向一

致，傳感器兩端牢固于裂縫的兩側(cè)，不被擾動，確保傳感器伸縮部件

隨裂縫開合，自由伸縮。

在先澆筑的混凝土塊上，預(yù)埋測縫計套筒，當(dāng)電纜需從先澆塊引

出時應(yīng)在模板上設(shè)置儲藏箱，用以儲藏儀器和電纜。為了避免電纜受

損，接縫處的電纜用布條包上。當(dāng)澆筑的混凝土澆到高出儀器埋設(shè)位

置20cm時?，振搗密實后挖去混凝土露出套筒，打開套筒蓋，取出填

塞物，安裝測縫計，回填混凝土。

(2)混凝土與巖體接觸縫測縫計埋設(shè):

在巖體中鉆孔，孔徑100mm,深度0.5m。巖體有節(jié)理存在時，

按節(jié)理發(fā)育程度確定孔深，一般應(yīng)大于1.0m。在孔內(nèi)填滿水泥砂漿,

砂漿應(yīng)有微膨脹性，將套筒或帶有加長桿的套筒擠入孔中，筒口與孔

口平齊。然后將螺紋口涂上機(jī)油，筒內(nèi)填滿棉紗，旋上筒蓋?；炷?/p>

澆筑至高出儀器埋設(shè)位置20cm時，挖去搗實的混凝土，打開筒蓋，

取出填塞物，旋上測縫計，回填混凝土。支護(hù)及襯砌表面應(yīng)力及裂隙

量測觀測頻率表如表7所示。

支護(hù)及襯砌表面應(yīng)力及裂隙量測觀測頻率表表8

量測間隔時間

斷面布置

1?15d16d?1月1月?3月大于3個月

代表性斷面布

1次/d1次/2d1?2次/周1?3次/月

置，根據(jù)需要布點

4、爆破振動監(jiān)測

⑴、目的

在隧道工程爆破施工中，由于爆破規(guī)模、方法和環(huán)境不同，爆破

所引起的振動、空氣沖擊波，飛石、噪音和有毒氣體對人員、設(shè)施和

圍巖產(chǎn)生不同程度和范圍的影響。本工程與已建隧道右線間距較小，

而使得既有隧道在爆破作用下可能出現(xiàn)襯砌開裂，剝落等工程安全現(xiàn)

象，嚴(yán)重危及車輛及行人的安全。利用前期已埋設(shè)的觀測設(shè)備可對施

工開挖、爆破等引起的已建隧道變位突變、應(yīng)力異常等進(jìn)行監(jiān)控，確

保已建隧道的正常營運、使用。由此可見，在施工過程中對隧道爆破

地震動進(jìn)行安全監(jiān)測和分析(特別是小間距隧道)，確保圍巖、既有

隧道以及附近建、構(gòu)筑物的穩(wěn)定與安全顯得尤為重要。因此，通過對

爆破振動進(jìn)行測試，一是可以了解和掌握爆破地震波的特征、傳播規(guī)

律以及對建筑物的影響、破壞機(jī)理等；二是根據(jù)測試結(jié)果可及時調(diào)整

爆破參數(shù)和施工方法，制定防震措施，指導(dǎo)爆破安全作業(yè)，避免或減

少爆破振動的危害作用。

(2)、量測方法及測點布置

目前在國內(nèi)大都以振速峰值來衡量爆破地震動強度，并作為危害

建、構(gòu)筑物的安全指標(biāo)。因此，在本工程的爆破監(jiān)測中，選用數(shù)據(jù)采

集系統(tǒng)IDTS3850-3爆破振動記錄儀，此系統(tǒng)不僅可記錄測點的振

速，而且可獲得地震波的其他主要參數(shù)，如頻率等。新建隧道開挖

爆破產(chǎn)生的地震動對既有隧道襯砌迎爆面的邊墻影響最大，其振動速

度明顯高于其他部位，是最危險的部位。因此，在既有隧道的迎爆面

邊墻布置三個測點，其他測點根據(jù)工程實際需要及業(yè)主要求進(jìn)行布

置。震動監(jiān)測過程分兩個部分進(jìn)行：第一部分為施工洞圍巖爆破地震

動監(jiān)測；第二部分為既有洞結(jié)構(gòu)爆破地震動監(jiān)測。每次測試的具體過

程包括以下幾個步驟：

①傳感器參數(shù)設(shè)置，包括量程、預(yù)觸發(fā)值、采樣率、通道等;

②傳感器的埋設(shè)，在預(yù)先設(shè)計的位置固定好傳感器，并檢查

其線路通道的有效性；

③數(shù)據(jù)采集；

④數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》規(guī)定的爆破振速計算公式如下：

V=K(3g/R)ao

式中：Q——最大裝藥量(kg)；

R一—距爆源中心距離(m)；

K一一與介質(zhì)特性有關(guān)系數(shù)0；

a——與地形，地質(zhì)等有關(guān)系數(shù)；

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》，對該隧道爆破振速進(jìn)行控制，剛進(jìn)行正

規(guī)循環(huán)爆破前應(yīng)進(jìn)行爆破試驗，試驗爆破時為每炮監(jiān)測，施工方依據(jù)

監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，直到合適的爆破參數(shù)。

六、數(shù)據(jù)處理、分析與應(yīng)用

(一)、數(shù)據(jù)采集

1、量測點的初讀數(shù)最為重要,一般應(yīng)在開挖12h內(nèi)或下次爆破

前，噴錨支護(hù)施作2h后即埋設(shè)測點，并進(jìn)行第一次量測數(shù)據(jù)采集。

每次測試前檢查儀表設(shè)備是否完好，如發(fā)現(xiàn)故障應(yīng)及時修理或更換；

確認(rèn)測點是否松動或人為損壞，只有測點狀態(tài)良好時方可進(jìn)行量測工

作。按各項量測操作規(guī)程安裝好儀器儀表，并按相應(yīng)儀器使用方法讀

取數(shù)據(jù)。

2、嚴(yán)格按照隧道施工規(guī)范，按時進(jìn)行監(jiān)控量測，并用專用表格記

錄量測數(shù)據(jù)，根據(jù)圍巖穩(wěn)定情況，1?15天內(nèi)1?2次/天，16天?1

個月內(nèi)1次/天，1?3個月內(nèi)1?2次/周，大于三個月1?3次/月。

(-)數(shù)據(jù)分析處理

1、根據(jù)量測數(shù)據(jù)繪制位移，，與時間/的關(guān)系曲線，可以較直觀的

看出圍巖位移變化的情況，并初步判定圍巖是否趨于穩(wěn)定或出現(xiàn)異常

情況。建議采用在Excel表格中及時輸入量測結(jié)果，并利用其圖表功

能自動生成曲線圖，能保證量測數(shù)據(jù)與曲線圖同步，更能及時、直觀

的得到圍巖變化情況。

2、由于量測的偶然誤差所造成的離散性，因此對量測數(shù)據(jù)采用

統(tǒng)計學(xué)原理進(jìn)行分析，并以相應(yīng)的數(shù)學(xué)公式進(jìn)行描述，采用回歸分析

對量測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計算，得到〃、，兩個變量之間的函數(shù)關(guān)系，

用這個函數(shù)曲線能代表測試點數(shù)據(jù)的散點分布，并能推算出因變量的

變化速率和極限值，主要采用以下指數(shù)、對數(shù)和雙曲三種曲線函數(shù)進(jìn)

行線性回歸計算，三種曲線函數(shù)的原形公式與換算公式如下：

3.2.1指數(shù)函數(shù)：〃=求導(dǎo)：

將其轉(zhuǎn)化為直線函數(shù)：極限公式：)

=lnA+(-8)1/l，i一m/a=A

3.2.2對數(shù)函數(shù)：u=A+B/ig(i+/)求導(dǎo)：u=-B-------!-------

(l+r)lnl0x[lg(l+r)]2

將其轉(zhuǎn)化為直線函數(shù)：〃=A+8.[—極限公式：limf（）=A

lg（l+/）-t

3.2.3雙曲函數(shù)：〃=i求導(dǎo)："=A

A+Bt（人+用）2

將其轉(zhuǎn)化為直線函數(shù)：1=B+A-極限公式：皿池」

MtfB

其中：A、B一回歸常數(shù)；〃-位移值（mm）；/—初讀數(shù)后

的時間（天）

3、線性回歸分析需要分別將三種函數(shù)獨立進(jìn)行回歸計算，將

其轉(zhuǎn)化為直線函數(shù)y=〃+法的形式求出a、b,并通過a、b換算出曲

線函數(shù)常數(shù)A、B值，以指數(shù)函數(shù)為例，視in〃為Y,1〃為X,按直

線方程進(jìn)行回歸計算，得到直線方程常數(shù)a、b,并計算其相關(guān)系數(shù)r,

指數(shù)函數(shù)常數(shù)A=，、B=-b,由此可得到指數(shù)函數(shù)方程。對三種曲線

函數(shù)進(jìn)行回歸分析后，根據(jù)三種曲線方程的相關(guān)系數(shù)r,取r最趨近

于1的曲線方程代表所分析測點數(shù)據(jù)的變化情況，一般情況下所選擇

曲線函數(shù)的相關(guān)系數(shù)r的絕對值應(yīng)大于0.9。其a、b、r的計算公式如

下：

a=Zy*>b=

一7二小”心）2

廠—〃―孫一?

4、線性回歸分析數(shù)據(jù)處理量大，計算復(fù)雜，一般采用工程計算

器進(jìn)行回歸計算，常用的工程計算器（如：CASI04500、4800、4850）

都具有回歸分析的功能，可在較短時間能完成量測數(shù)據(jù)的回歸計算。

5、根據(jù)回歸分析結(jié)果選定代表測點的曲線方程,并可根據(jù)求導(dǎo)

公式計算某一天的位移速率，也可根據(jù)極限公式計算其總位移量,通

過代表測點的曲線函數(shù)方程可消除偶然誤差并推斷出圍巖的穩(wěn)定情

況，或估計二次襯砌施作的時機(jī)。

（三）、數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用

1、下表為假設(shè)我合同段XX1#隧道III級圍巖全斷面開挖時一個

斷血拱頂沉降和周邊位移的部分量測數(shù)據(jù)：表9

時間t（天）0123456789

周邊位移4.78.510.13.14.15.16.17.17.

0

(mm)6483065448422483

拱頂沉降7.814.18.21.23.25.26.27.28.

0

(mm)41323638933566136

時間t（天）10111213141517192123

周邊位移18.18.19.19.19.19.20.20.20.21.

(mm)31741238597814488113

拱頂沉降29.29.29.30.30.30.30.31.31.31.

(mm)03549631546889010814

根據(jù)以上數(shù)據(jù)繪制時間一位移曲線，如圖5：（實線為周邊位移

心0??QQ

圖5

2、周邊位移回歸計算

將上表周邊位移數(shù)據(jù)分別代如三種曲線函數(shù)方程中，并按y=a+A

的直線方程形式回歸分析，得到a、b、r值，由a、b得到曲線方程中

的A、B常數(shù)。經(jīng)回歸計算得到以下三個方程：

①、指數(shù)函數(shù)：〃=21.3212/6219廳)相關(guān)系數(shù)廠=~0.9855

②、對數(shù)函數(shù)：“=24.8028.6.89(M/lg(l+r)相關(guān)系數(shù)廠=《9556

③、雙曲函數(shù)：“=_____L_____相關(guān)系數(shù)r=0.9984

0.1680+0.0379/

結(jié)論：以上三種回歸方程中雙曲函數(shù)的相關(guān)系數(shù)r的絕對值最趨

近1,其回歸精度較高，故選用該方程來代表此水平測線的收斂情況。

3、拱頂沉降回歸計算

將上表拱頂沉降數(shù)據(jù)分別代如三種曲線函數(shù)方程中，并按y=a+公

的直線方程形式回歸分析，得到a、b、r值，由a、b得到曲線方程中

的A、B常數(shù)。經(jīng)回歸計算得到以下三個方程：

①、指數(shù)函數(shù)：〃=33.1993/，""相關(guān)系數(shù)yO.9931

②、對數(shù)函數(shù)：“=38.2074-10.1388/lg(l+f)相關(guān)系數(shù)r=T).9726

③、雙曲函數(shù)：〃=_____L_____相關(guān)系數(shù)r=0.9913

0.0988+0.0248/

結(jié)論：以上三種回歸方程中指數(shù)函數(shù)的相關(guān)系數(shù)r的絕對值最趨

近1,其回歸精度較高，故選用該方程來代表此水平測線的收斂情況。

4、分析及應(yīng)用

①、周邊位移分析：根據(jù)選定的雙曲函數(shù)方程對此測點進(jìn)行分析,

由極限公式可求得其最終總位移量為1+B=lM).0379=26.39mm,小于

JTJ042-04《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》中9.3.4條所允許的相對位移量,

當(dāng)開挖后23天后，其位移量為21.13mm,為總位移量的80.1%,根

據(jù)求導(dǎo)公式求得第23天的位移速率為0.16mm/天，由此可判定圍巖

及初期支護(hù)周邊位移在開挖23天后基本穩(wěn)定，證明支護(hù)參數(shù)合理，

能保證施工安全。

②、拱頂沉降分析：根據(jù)選定的指數(shù)函數(shù)方程對此測點進(jìn)行分析,

由極限公式可求得其最終總位移量為33.20mm,小于JTJ042-04《公

路隧道施工技術(shù)規(guī)范》中9.3.4條所允許的相對位移量，當(dāng)開挖后19

天后，其位移量為31.01mm,為總位移量的93.4%,根據(jù)求導(dǎo)公式求

得第19天的位移速率為0.13mm/天，由此可判定圍巖及初期支護(hù)拱

頂沉降在開挖19天后基本穩(wěn)定，證明支護(hù)參數(shù)合理，能保證施工安

全。

③、由上分析結(jié)果可看出拱頂沉降量約為周邊位移量的1.5倍，

拱頂沉降變化速度穩(wěn)定較周邊位移快。根據(jù)有關(guān)資料及實際量測結(jié)果

顯示，隧道拱頂沉降量一般為周邊位移量的1?2倍。綜上分析，可

得出以下結(jié)論：此段圍巖在開挖23天后圍巖周邊位移及拱頂沉降均

己穩(wěn)定，可進(jìn)行二次襯砌施工。

④、為保證二次襯砌模板臺車的安全使用，以及開挖、鋪底和防

水層作業(yè)等各項工序工作面的要求，綜合考慮開挖掌子面距二次襯砌

模板臺車最小距離為120m,此段開挖速度為每天3m,需要40天，

可根據(jù)回歸曲線方程計算開挖后40天時周邊位移量為23.75mm,為

總位移量的90%,位移速率為0.06mm/天，拱頂沉降量為31.96mm,

為總沉降量的96.3%,沉降速率為().()3mm,可滿足JTJ()42?()4《公路

隧道施工技術(shù)規(guī)范》中9.3.5條對二次襯砌施作的要求。

⑤、根據(jù)以上結(jié)果，可得到圍巖在開挖23天后圍巖周邊位移速

率小于0.2mm/天，位移量占總位移量的80%,拱頂沉降速率小于

0.10mm/天，沉降量占總沉降量的93.8%,滿足二次襯砌施作的要求。

二次襯砌采用12m模板臺車施工，每兩天可完成一模，平均一天完

成6米，由上計算開挖允許最快速度為120"3=5.2m,但實際每天開

挖3m,因此開挖是控制施工進(jìn)度的主要因素，可結(jié)合現(xiàn)場實際情況,

提高開挖速度，加快工程進(jìn)度。

(四)、綜合應(yīng)用

1、在隧道施工中，不同的圍巖采用不同的施工方法，如采用臺階

法、側(cè)壁導(dǎo)坑法、核心土法等開挖，量測的方法和結(jié)果也也不同，根

據(jù)JTJ042-04《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》中，條文說明9.2.4中規(guī)定了

不同圍巖及施工方法的量測要求。因此，可根據(jù)施工的實際情況采取

合理的布點和量測方法。

2、不同的施工方法及工序可能造成圍巖變形中位移與時間變化并

非一條單一的曲線，如圖6所示，根據(jù)實際量測結(jié)果總結(jié)得到，臺階

法開挖時，下斷面開挖可能會使已穩(wěn)定圍巖再次出現(xiàn)變形，如圖3左

圖所示，已趨于穩(wěn)定的圍巖再次出現(xiàn)變形速度增大，然后逐漸穩(wěn)定。

仰拱開挖時也可能造成圍巖位移發(fā)生突變，但如及時澆筑仰拱碎和填

充可有效控制圍巖變形，碎澆筑達(dá)到一定強度后(一般2至3天)，

圍巖變形便會迅速穩(wěn)定，因此位移-時間由線中間突變部分接近直線

變化（如圖6右側(cè)）。因此僅靠單一的曲線方程對圍巖位移的描述是

不能準(zhǔn)確反映圍巖的動態(tài)變化的，因此需要以回歸分析方法為基礎(chǔ)，

加強目測圍巖及初支的穩(wěn)定情況，對圍巖變形進(jìn)行更全面的分析?？?/p>

根據(jù)實測數(shù)據(jù)繪制的曲線圖將其分段進(jìn)行回歸分析，不同區(qū)間用不同

曲線方程描述。當(dāng)突變處呈曲線變化時（如圖6左側(cè)），可將0-A段

曲線作為第一區(qū)間，A-C段作為第二區(qū)間分別進(jìn)行回歸分析，并計算

出兩段曲線回歸方程的極限進(jìn)行比較。當(dāng)突變近似呈直線變化時（如

圖3右側(cè)），可將B-C段移至A點按一條曲線進(jìn)行回歸分析，忽略其

直線變化段，回歸計算等到的曲線方程計算其極限時，應(yīng)將極限值加

上△〃O

UU

位移一一C位移B______C

A-=A

A

°t（天廣0t（天廣圖6

3、分析出現(xiàn)每個區(qū)間變化的影響因素，將影響因素分為可控因

素和不可控因素，以用于指導(dǎo)施工，消除可控因素影響，減小不可控

因素的影響。如調(diào)整施工方法，減小對圍巖的擾動，或加強支護(hù)參數(shù),

保證施工安全。如下斷面開挖屬不可控因素，但可根據(jù)控制邊墻一次

開挖的長度減少圍巖的變形，使圍巖變形在可控范圍內(nèi)。仰拱開挖對

圍巖的影響也可通過施工質(zhì)量及工序的控制改善，根據(jù)實踐證明，初

期支護(hù)拱架的鎖腳錨桿可有效減小仰拱開遨對圍巖變形的影響，因此

在拱架施工時，應(yīng)嚴(yán)格控制鎖腳錨桿的安裝質(zhì)量，尤其是底腳的鎖腳

錨桿，可根據(jù)實際情況，適當(dāng)將底腳徑向錨桿變?yōu)殒i腳錨桿，同時也

要求徑向錨桿與拱架焊接牢固。同時也可以調(diào)整施工工序，如仰拱開

挖測量合格后立即澆筑仰拱佐，并在24小時后立即施作填充。在仰

拱及填充碎凝固后，可迅速控制圍巖的變形。此外，如初期支護(hù)不及

時，一次開挖進(jìn)尺過長，鉆爆方案不合理等對圍巖的影響都屬于可控

因素，可通過調(diào)整工序，改進(jìn)方案消除其影響。

4、此外，還可繪制位移速度與時間關(guān)系曲線圖以及位移與掌子

面距離關(guān)系曲線圖進(jìn)行綜合評估，前者可更直觀的反映出圍巖穩(wěn)定的

快慢，后者可以反映出開挖爆破對圍巖位移變化的影響，對圍巖位移

變化分析有一定的參考價值。隧道的監(jiān)控量測原本就屬于動態(tài)的過

程，因此要充分應(yīng)用項目管理理論中動態(tài)控制的原理進(jìn)行隧道監(jiān)控量

測管理，不斷總結(jié)和改進(jìn)，使監(jiān)控量測更好的指導(dǎo)施工，保證隧道安

全。

5、對圍巖位移的監(jiān)控量測也不能完全遵循圍巖穩(wěn)定后施做二襯的

原則，尤其是在洞口段通常圍巖較差，一般應(yīng)及時施作二襯。某隧道

洞口段因二襯施工不及時導(dǎo)致圍巖變形嚴(yán)重，拱頂沉降達(dá)60cm,周

邊位移達(dá)40cm,造成了初期支護(hù)返工。因此在圍巖位移出現(xiàn)線性變

化或不斷波動且不趨于穩(wěn)定甚至出現(xiàn)凹型曲線變化時，應(yīng)立即制定處

理方案，采取加強支護(hù)或立即進(jìn)行二襯施作，必要時暫停開挖，以控

制圍巖的變形，保證施工安全。因此，監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的分析并非單一

數(shù)據(jù)分析，而是集數(shù)學(xué)統(tǒng)計、巖土力學(xué)、現(xiàn)場觀察、經(jīng)驗積累多方面

的綜合應(yīng)用，是評估圍巖特性和指導(dǎo)隧道施工不可缺少的科學(xué)手段。

七、施工期觀測及注意事項

（一）各種監(jiān)測儀器的觀測根據(jù)使用程序和儀器廠家說明書，采

用相應(yīng)的配套接收設(shè)備進(jìn)行人工測試或自動采集測讀。儀器安裝、埋

設(shè)前后，均按要求進(jìn)行觀測、了解儀器初始讀數(shù)變化情況，判斷儀器

工作是否正常，其后按規(guī)定施工期測試要求進(jìn)行觀測，一方面對所有

的監(jiān)測施工進(jìn)行檢查，另一方面對工程的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提供建

筑物工作狀態(tài)前的基準(zhǔn)值。

（二）測讀時應(yīng)格外細(xì)心，以確保與觀測系統(tǒng)相應(yīng)的最高精度和觀

測資料的可靠性。

在開始觀測一組新讀數(shù)之前，應(yīng)對觀測儀器進(jìn)行檢