浅谈隧道监控量测应用
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浅谈隧道监控量测应用
张海龙
承秦高速一标项目经理部
摘要：由于地下工程的复杂性和特殊性，在隧道施工工程中一般需要根据施工过程中洞内外地质调查、洞内观察、现
场监控量测等施工反馈信息。根据监控量测信息及时掌握围岩在开挖过程中的动态和支护结构的稳定状态，提供隧道
施工的全面、系统信息资料，以便及时调整支护参数，通过对量测数据的分析和判断，对围岩––支护体系的稳定状
态进行监控和预测，并据此制定相应的施工措施，以确保洞室周边岩体的稳定以及支护结构安全。
关键词:隧道 收敛 拱顶下沉 位移 参数确定
1、施工监测目的
1.1通过监控量测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，把握施工过程中结构所
处的状态，判断围岩稳定性。
1.2用现场实测的结果弥补理论分析过程中存在的不足，并把监测结果反馈设计、指导
施工。
1.3通过监控量测进行隧道日常的施工管理，确保施工安全和施工质量。
1.4通过施工现场的监控量测，确定二次衬砌合理施作时间。
2、施工监测项目
洞内外观察、周边收敛量测，拱顶下沉量测以及浅埋隧道地表下沉量测四个必测项目，
为日常施工管理提供有关数据资料。
3、量测仪器
水准仪（NA2）、自动安平水准仪（两台）、收敛计（2台）、断面仪（OTS632）、塔尺（3
把）、50m钢卷尺、SIR-3000型地质雷达。
4、量测断面布置
4.1根据隧道施工进展情况，采用收敛计量测其中两点之间的相对位移（如图1），来
反应围岩移动情况。拱顶下沉量测的测点与周边收敛测点共用（如图2），这样即节省了安
设工作量，更重要的是使测点统一，测试结果能够互相校验。采用收敛计量测，具体计算方
法如下：拱顶下沉量的大小，可以通过周边收敛观测值利于计算的方法而得到，根据测线A、
B、C的实测值并利用三角面积换算求得。具体测点布置见下图。
拱顶下沉量△h=1h-2h。
其中:
1
2
()()()hSSaSbSca
1
()2Sabc
'''''''
2
'
2
()()()hSSaSbSca
''''
1
()2Sabc
式中，a、b、c分别为前次量测BC线、AB线、AC线所得的实测值；'a、
'b、'
c
分别为后次量测BC线、AB线、AC线所得的实测值。
隧
道
中
线
左侧
右侧
图1：周边收敛测线布置图
图2：拱顶下沉计算布置示意图
测点布设示意图
4.2浅埋地段隧道地表下沉量测，断面布置宜与洞内水平净空变化和拱顶下沉在同一横
断面内。当地表有建筑物时，应在建筑物周围增设下沉测点。
横断面方向在隧道中心及两侧间距2～5m施设下沉测点，每断面施设7个测点。监测范
围应在隧道开挖影响范围以外。
地表下沉量测应在开挖面前方隧道埋置深度与隧道开挖高度之和处开始，直到衬砌结构
封闭，下沉基本停止时为止。
地表下沉量测频率应和拱顶下沉和水平净空变化的量测频率相同。
4.3量测断面间距
净空变形量测断面的间距应根据围岩级别，隧道断面尺寸，埋置深度及工程重要性等确
定。一般为Ⅴ级围岩地段10m，Ⅳ级围岩地段20m。需要监控加密的地段可根据需要调整间
距。
为掌握各级围岩位移变化规律，应在各级围岩起始地段增设量测断面。在洞口及浅埋地
段可根据现场实际情况适当增加监控量测断面。
4.4量测频率
4.4.1洞内观察分为开挖工作面观察和初期支护状况观察两部分。开挖工作面观察应在
每次开挖后进行，地质情况基本无变化时，可每天进行一次。对初期支护的观察也应每天至
少进行一次，观察内容包括喷射混凝土，锚杆，钢架的支护状况。
4.4.2周边收敛量测和拱顶下沉量测采用相同的量测频率。量测频率见表2-1。实际量
测频率应从表2-1中根据变形速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率。
拱顶下沉量测与净空变化量测频率表
表2-1
变形速度mm/d 量测断面距离开挖工作面的距离 量测频率
≥5 0～1B 1～2次/天
1～5 1～2B 1次/天
0.5～1 1～2B 1次/2～3天
0.2～0.5 2～5B 1次/3天
<0.2 >5B 1次/7天
变形管理基准等级表
表2-2
管理等级 管理基准确 施工状态
Ⅲ Uo＜Un/3 可正常施工
Ⅱ （Un/3）≤Uo≤（2Un/3） 加强支护
Ⅰ Uo＞2Un/3 采取特殊措施
注：Uo—实测值；Un—允许值
4.5量测资料的处理及应用
4.5.1根据现场监控量测数据，绘制水平相对净空变化，拱顶下沉时态曲线，周边收敛
曲线进行回归分析。示意图如下：
洞内收敛及沉降数据回归分析表
工程部位： 青石岭隧道
沉降 收敛
日期 变形速率 累计值 变形速率 累计值
4.5.2根据量测分析结果及《公路隧道施工技术规范》的规定，根据变形管理等级见表
2指导施工。
4.5.3观察及量测发现异常时，应及时修改支护参数。一般正常状态必须同时满足以下
条件：
①喷射混凝土表面无裂缝或仅有少量微裂缝。
②位移速度除在最初1～2天允许有加速外，应迅速减少。
4.5.4位移很快达到稳定，且围岩状况比预计要好时，应适当减弱设计参数。
4.5.5采用复合衬砌地段的监控量测，应在隧道周边变形速率有明显减缓趋势，初期支
护表面裂缝不再继续发展，收敛速率7天至少的平均值小于0.15mm/天，累计位移值不超过
极限位移值的80～90％等情况下，选定围岩和喷锚支护基本稳定的最佳时机施作二次衬砌，
并根据监控量测信息反馈，及时修正衬砌参数，确报施工和运营安全及经济合理。
4.5.6量测元件埋设情况和量测资料应纳入竣工文件，以备运营中查考或继续观测。
4.5.7隧道周边允许位移值的制定
初支结构允许相对位移见表2-3。
初支结构允许相对位移表(%) 表2-3
埋深
围岩级别
<50m 50～300m >300m
Ⅳ
0.15～0.50 0.40～1.20 0.80～2.00
Ⅴ
0.20～0.80 0.60～1.60 1.80～3.00
注：相对位移指实测位移值与两点间距离之比或拱顶下沉实测值与隧道宽度之比。
4.5.8各项量测作业均应持续到变形基本稳定后20d结束。
4.5.9施工参考资料
①当每天净空变化大于1mm时，可认为围岩处于急剧变形阶段，需加强观测，若位移速
率长期不下降则需加强支护；
②当净空变化值在0.2~1.0mm/d时，可认为围岩处于缓慢变形阶段，表示围岩向稳定方
向发展；
③当每天净空变化值小于0.2mm时，可认为围岩处于基本稳定阶段。并规定只有当位移
变化速率小于0.2mm/d时，方可进行二衬。
参考文献
1、《公路隧道施工技术规范》
2、公路隧道施工技术细则
3、青石岭隧道施工图纸
4、青石岭隧道监控量测报告
姓名：张海龙、性别：男、出生年月：1981年12月、学历：本科、职称：工程师
