淺談隧道監控量測

2024年3月30日發(作者：按捺)

淺談隧道監控量測

內容摘要： 摘要：在忻保高速公路TS2(L14)合同段蘆芽

山隧道施工過程中，該項目部認真進行隧道量控監測，并進行

了大量的總結工作。文章主要從量測方法、目的、管理基準、

地質超前預報和組織機構等幾方面闡述了隧道在施工中怎樣做

好量測監控工作。

關鍵詞：隧道；監控；量測

蘆芽山特長隧道(忻保高速公路TS2(L14)合同段)，左線

起訖樁號LZK85+805～LZK87+000，全長1195m；右線起訖樁號

K85+757～K87+000。全長1243m；單洞總長2438m。隧道凈高

7.03m，凈寬10.86m，進口為削竹式。襯砌類型有MD(明

洞)35m；QM5(V級淺埋)128m；SM5(V級深埋)485m；SM4(Ⅳ級

深埋)1020m；SM3(Ⅲ級深埋)690m；JJ4(緊急停車帶Ⅳ

級)80m。

1 工程地質

(1)隧道地層主要有第四系上更新統和寒武系上統、中統張夏

組、徐莊組。表層巖性主要為碎石土、塊石土等，下層巖性主

要以灰巖、白云質灰巖、白云巖為主。

(2)斷層：在分水嶺一帶形成了區域性斷裂構造，斷層性質為

逆斷層，與路線大角度交于路線ZK86+740和YK86+660兩處。

(3)地震：基本烈度Ⅶ-Ⅷ度區。

2 水文情況

隧道區址地表水主要為大氣降水，地下水為碳酸鹽類裂隙

巖溶水，含水介質為巖溶、構造、節理裂隙，直接接受大氣降

水的滲透補給，徑流受構造、節理裂隙的發育方向控制，在隧

道中線沿線有泉水涌出，流量不大。

根據蘆芽山隧道勘探結果，蘆芽山隧道富水性較弱，地下

水數量較弱，透水性強。

3 圍巖監控量測的目的

隧道現場監控量測，包括隧道施工階段與營運階段的監控

量測。控制量測的主要目的是：檢查隧道施工階段或竣工驗收

后的隧道中線和凈空斷面的位置與尺寸是否符合設計要求；監

控量測解決的問題是在隧道施工階段，使用全站儀、水平儀、

收斂儀等對圍巖變化情況(如地表下沉、拱頂下沉、周邊位移

等)及支護結構的工作狀態進行量測，及時提供圍巖穩定程度

和支護結構可靠性的安全信息，預見事故和險情，作為調整和

修改支護設計的依據，并在復合式襯砌中，依據測量結果確定

二襯施工的時間，以達到監控隧道圍巖的支護結構的變位預應

力不超過設計標準。通過現場測量獲得圍巖力學動態和支護狀

態的有關數據，再通過對這些數據的數理和力學分析來判斷圍

巖和支護結構體系的穩定性及工作狀態，從而選擇和修正支護

參數以及指導施工。

4 成立圍巖監控量測小組

該標段承建TS2(L14)合同段的蘆芽山隧道，在接到施工

圖紙后，認真會審圖紙，了解圍巖類別，圍巖走向、水文、地

質情況，并對主要技術人員進行了技術交底，同時項目部組織

成立了圍巖量測小組。

5 隧道圍巖監控量測的方法和選項

該項目部根據施工圍巖類別分類和現場圍巖監控量測圍巖

條件、隧道工程規模、支護類型和施工方法等來選擇了測試項

目。現場監控量測項目分為必測項目(A類量測)和選擇項目(B

類量測)兩大類。

6 隧道現場監控量測項目及量測方法

隧道以地質超前預報、地質及支護狀態觀察、周邊位移、

拱頂下沉和仰拱隆起為應測項目，根據地質情況的不同，在隧

道淺埋V級及淺埋Ⅳ級圍巖段地表下沉應作必測項目。施工初

期階段位移及下沉量大或地質變化顯著時，量測斷面間距可取

較小值。應適當增加量測頻率。

6.1 地質及支護狀態觀察

隧道洞內、洞外觀察：隧道洞內觀察分開挖工作面觀察和

已施工區段觀察兩部分，開挖工作面觀察在每次開挖后進行，

內容包括節理裂隙發育情況、工作面穩定狀態、涌水情況及底

板是否隆起等。

洞外觀察包括洞口地表情況、地表沉陷、邊坡及仰拱的穩

定、地表水滲透的觀察。

6.2 凈空水平收斂量測及拱項下沉量測

測點布設：凈空水平收斂量測及拱項下沉量測在同一斷面

進行，拱頂下沉及周邊收斂量測。

6.3 地表下沉量測

地表下沉量測僅在隧道淺埋V級及淺埋Ⅳ級地段進行，其

測點的布置與拱頂下沉及周邊收斂測量的測點在同一斷面內，

地表下沉量測在開挖面前方(h+8)m處開始(h為隧道埋深)，直

到開挖面后方40—65m下沉基本停止時為止。其量測頻率原則

上采用1次/日一2次/日的頻率。

6.4 監控量測項目的管理基準

采用《公路隧道噴錨構筑法技術規則》的三級監測管理并

配合位移速率作為監測管理基準。即將允許值的2／3作為警

告值，允許值的1/3作為基準值，將警告值和允許值之間稱為

警告范圍，實測值落在此范圍，應提出警告，說明需商討和采

取施工對策，預防最終位移值超限，警告值和基準值之間稱為

注意范圍，實測值落在基準值以下，說明圍巖是穩定的。

現場監測時。可根據監測結果所處的管理階段來選擇監測

頻率：一般Ⅲ級管理階段監測頻率可放寬些；Ⅱ級管理階段則

注意加密監測次數；I級管理階段則應加強監測，通常監測頻

率為1次，天一2次，天或更多。

6.5 量測數據的處理及應用

根據現場量測數據利用計算機Exel統計繪圖功能，繪制

位移一時間曲線或散點圖，在位移——時間曲線趨平緩時應進

行回歸分析，以推算最終位移和掌握位移變化規律。當最終收

斂值大于允許收斂值的80％且無明顯減緩趨勢，或當位移—

—時間曲線出現反彎點，即位移出現反常的急驟增加現象，表

明圍巖和支護已呈不穩定狀態。應及時加強支護，必要時應停

止掘進，采取必要的安全措施。

根據位移變化速率判斷圍巖穩定狀況，當變化速率大于

10mm/天～20mm/天時，需加強支護系統；當變化速率小于

0.2mm／天時，認為圍巖達到基本穩定。

襯砌(混凝土)施作時間，選擇在各測試項目顯示位移速度

明顯減緩并已基本穩定。其判斷標準為：各項位移已達到預計

位移量的80—90％(預計位移量可通過回歸分析得到)，位移

速度小于0.15mm／天；在膨脹性圍巖和地應力大的圍巖中初

期支護變億時間長，必要時，可提前施作襯砌混凝土。

測量過程中如發現異常現象或與設計不符時，及時提出，

以便修改支護參數。

測點埋設情況和量測資料納入竣工文件，以備運營中查考

或繼續觀察。

6.6 錨桿軸力量測

錨桿軸力量測每1％做一個斷面進行測試，每個斷面不少

于3根。

7 爭空位移、拱頂下沉的測點間距

拱頂下沉、周邊位移量測，測點應布設在同一斷面，其測

試斷面間距與隧道長度、圍巖條件、施工方法等多種因素有

關。