T/CSPSTCX-2019CSPSTC ICS67.040X18中國科技產業化促進會發布2019-xx-xxICS67.040X18中國科技產業化促進會發布2019-xx-xx實施2019-xx-xx發布T/CSPSTCX-2019軟巖隧道監控量測技術規范Technicalcodeformonitoringandmeasurementofsoftrocktunnel（征求意見稿） 軟巖隧道監控量測技術規范范圍為規范軟巖隧道監控量測工作，充分發揮其對施工過程的優化和施工安全的預警作用，制定本技術標準。本標準適用于鐵路及公路（建議增加城市道路）中的軟巖大變形隧道。規范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。術語軟巖（softrock）是一種特定環境下的具有顯著塑性變形的復雜巖石力學介質。根據軟巖特性的差異及產生顯著塑性變形的機理，軟巖可分為4大類，即膨脹性軟巖、高應力軟巖、節理化軟巖和復合型軟巖監控量測（Monitoringmeasurement）隧道工程施工中，采用相應的儀器和設備對開挖面、圍巖、地表、支護結構的變形和受力狀態，以及對周邊環境的影響進行的動態監控。隧道周邊收斂（

peripheral

displacement

convergenceoftunnel）隧道邊墻處位于同一水平的兩點間的相對位置的變化。隧道拱頂下沉（vault

crown

settlement

of

tunnel）隧道拱頂位置的測點的絕對下沉量。地表位移（surface

displacement）受隧道開挖擾動影響，在地表一定范圍內引起的地表隆起或沉降。周邊單點位移（Peripheralsinglepointdisplacement）隧道邊墻處單邊測點的絕對位移量。地表下沉（Surfacesubsidence）受隧道開挖擾動，隧道洞身上方地表一定范圍內產生的垂直位移。變形基準點（Deformationdatum）對測點進行量測變形而建立在已穩定巖層或結構物上的不動點。測點（Measuringpoint）埋設在圍巖內部或支護結構上的，用以表明建筑物或構筑物的變形和受力特性，并被妥善保護不受干擾的標志。預警速率（Earlywarningrate）位移或應力變化速率超過規定的臨界值。極限變形量（Limitdisplacement）隧道開挖后，支護結構的強度和剛度所能允許圍巖或支護結構的最大變形量。變形閾值（Deformationthreshold）圍巖變形量和速率在一定范圍內的分界值。仰拱隆起（或沉降）（Inverteduplift，Invertsettlement）隧道仰拱施做后發生的豎直方向的位移。測線（Surveyline）隧道監測斷面所布設監測點的連線。洞內外觀察（Observationinsideandoutsidethecave）隧道施工或停工狀態下，洞內外環境包括洞內掌子面地質情況，初支及襯砌表面狀況，以及洞外環境的描述。監測周期（Monitoringcycle）監測斷面自開始監測至達到穩定狀態所經歷的時間。圍巖壓力（Surroundingrockpressure）引起地下開挖空間周圍巖體和支護變形或破壞的作用力。它包括由地應力引起的圍巖力以及圍巖變形受阻而作用在支護結構上的作用。鋼架內力（InternalForceofSteelFrame）在圍巖壓力作用下，鋼拱架變形所產生的內力。襯砌內力（LiningInternalForce）隧道襯砌所承受的經初支傳來的圍巖壓力，包括軸力和彎矩。錨桿軸力（Axialforceofbolt）錨桿作為初期支護體系一部分，實際所發揮的作用。圍巖內部位移（Internaldisplacementofsurroundingrock）圍巖內部距離開挖臨空面不同深度的巖體所產生的位移量，用多點位移計進行量測。分級預警（Classifiedearlywarning）按隧道施工影響程度，對速率預警級別進行劃分。消警（Alarmelimination）對預警事件進行識別、評價、響應以及控制，最后將圍巖變形控制在可控范圍的的全過程。管理等級（Managementlevel）受不同因素影響，圍巖變形量值和變形速率量值達到允許變形指標的區間，劃分的三個等級。基本規定工程施工前，建設或施工單位（應）委托具有相應資質的第三方監測單位進場開展工作，監測單位按照設計資料和相關標準要求編制監控量測方案，經審批通過后方可實施，方案變更需（應）重新報批，監控量測資料要歸檔留存。軟巖隧道監控量測工作內容：1、工程所處環境的調查（；）2、根據施工工況編制監控量測方案并報批（；）3、編制現場監測實施細則（；）4、按照方案和實施細則開展監控量測項目（；）5、提交階段性監測成果（。）監控量測方案應包括以下內容：1、工程概況（；）2、監控量測目的（；）3、監控量測質量保證措施（；）4、監控量測項目和頻率（；）5、監控量測方法和依據（；）6、監控量測儀器和精度（；）7、監控量測人員資質（；）8、監控量測數據分析和處理（；）9、監控量測成果（。）施工單位應配合現場埋設監控測點和傳感器等元器件，并負責保護好測點不被破壞，每個施工循環應安排兼職人員負責查看測點的完整性，保證測點牢靠穩固。監測單位應配置專業的監控量測人員，持證上崗，操作熟練，并能獨立分析監控數據形成報告，并提出合理化建議。監控量測儀器或系統應滿足現場的精度要求，并在檢定校準期內，保證在現場環境下正常運轉。采用全站儀時，現場基準點應能滿足交會要求；采用水準儀時，應定期對后視點進行高程復核；采用收斂計時，應考慮溫度對讀書的影響；采用自動測量系統平臺時，應設立人工復測點位，定期校核檢驗。監控技術及要求一般規定具體隧道的監控量測應采用相同的觀測網形、觀測線路和觀測方法，并宜使用相同的觀測設備，固定的監測人員，選擇最佳的觀測時段，并在環境相近的條件下快速實施。監控量測工作應緊跟現場施工進度，按照監測斷面布距及時規范埋設測點，并在初支完成后及時采集初讀數。監控量測應實現以下目的：1、準確掌握圍巖和支護結構的變形規律，評定施工的安全系數2、揭示支護結構的受力特性，驗證支護方案合理與否3、確定二次襯砌的施作時間4、掌握隧道施工對工程周邊環境的影響5、積累原始數據，為類似工程的設計和施工提供依據。軟巖隧道監控量測項目軟巖隧道監控量測項目可分為必測項目和選測項目。軟巖隧道監控量測必測項目應按表1確定。軟巖隧道監控量測必測項目序號監控量測項目監控儀器備注1洞內外觀察數碼相機、地質羅盤每日1-2次2拱頂下沉全站儀、水準儀、自動化測量裝置3周邊收斂全站儀、收斂計、自動化測量裝置4地表位移全站儀、水準儀洞口段及淺埋段5圍巖壓力綜合測試儀、土壓力盒6拱架內力綜合測試儀、應變計7支護結構間接觸壓力綜合測試儀、土壓力盒8錨桿軸力綜合測試儀、鋼筋計9拱腳位移全站儀加寬帶及富水地段10仰拱隆起全站儀、水準儀軟巖隧道監控量測選測項目應按表2確定。軟巖隧道監控量測選測項目序號監控量測項目監控儀器備注1噴射混凝土內力混凝土應變計2襯砌內力鋼筋計、應變計3圍巖內部位移多點位移計4爆破震動爆破測震儀、震動傳感器5孔隙水壓力水壓計6涌水量三角堰、流量計7縱向位移全站儀、多點位移計洞口外為低谷隧道開挖應對掌子面圍巖進行觀察，在圍巖變化明顯地段，應進行圍巖物理力學試驗，在此基礎上，結合式（）確定圍巖變形允許范圍。此公式應結合大量監控經驗，采用層次分析法，確定各影響因素對目標的影響系數。軟巖隧道監控量測斷面及測點布置原則軟巖隧道監測斷面應考慮隧道埋深，洞身開挖尺寸，圍巖強度及富水等地質條件綜合確定。其布置要求可按表3-5確定。按隧道埋深確定的監控量測斷面間距隧道埋深斷面間距≤25m5m25m≤d≤50m8m50m≤d≤100m10m100m≤d≤200m12m200m≤d15m按隧道洞身開挖尺寸確定的監控量測斷面間距隧道跨度斷面間距b≤5m5m5m≤b≤8m8m8m≤b≤10m10m10m≤b≤12m12m12m≤b15m按隧道圍巖強度及富水地質條件確定的監控量測斷面間距圍巖抗壓強度斷面間距f≤10MPa5m10MPa≤f≤15MPa8m15MPa≤f≤20MPa10m20MPa≤f≤25MPa12m25MPa≤f15m綜合各項指標，選取間距較小的情況布置斷面。在遇到斷層、破碎帶等特殊地質地段，按3m間距布置斷面。軟巖隧道地表位移監測斷面間距同（應符合現行國家標準）《鐵路隧道監控量測技術規程》。軟巖隧道變形監測斷面的測點及測線布設應依據開挖方法確定。監控量測測點及測線布設原則開挖工法一般地段特殊地段全斷面一條周邊收斂測線；一個拱頂下沉測點兩條周邊收斂測線，垂直間距不小于1.5m；三個拱頂下沉測點水平間距不小于1.5m臺階法兩條周邊收斂測線；一個拱頂下沉測點一條周邊收斂測線；三個拱頂下沉測點，水平間距不小于1.5m環形開挖預留核心土法雙側壁導坑法中隔壁法交叉中隔壁法特殊地段特指隧道加寬帶，富水，斷層，破碎帶以及發生坍塌的地段。不同開挖工法下的布點圖示：軟巖隧道受力監測斷面一般地段按50m間距，特殊地段按20m間距，測點位置為隧道拱頂、左右拱腰、左右邊墻。仰拱隆起監測斷面在仰拱施做完畢后布置，一般地段按50m間距，特殊地段按15m間距，宜選擇與變形監測斷面重合，測點不少于三點。洞內收斂及拱頂測點埋設規定測樁應在初支施工過后及時埋設，對應不同的監測部位，確定測樁的埋設位置和鉆孔深度。圍巖變形測樁應至少入巖100mm，初支噴層變形測樁鉆孔深度不少于噴層厚度的2/3，鋼拱架變形測樁應采用焊接與拱架連接，測樁的外露長度不少于100mm。地表位移點埋設規定測樁采用?28鋼筋，埋設深度500mm，混凝土強度不低于C20。支護結構應力傳感器的要求洞內仰拱隆起測點埋設的規定監控量測頻率必測項目中變形監控量測斷面監測頻率應根據測點距離開挖面的距離及位移速率分別按表7和表8確定。按距離開挖面距離確定的監控量測頻率距離開挖面距離（m）頻率<102次/d10-301次/d30-601次/2d>60次/5d按位移速率確定的監控量測頻率變形速率（mm/d）頻率≥152次/d5-151次/d1-51次/2d小于1次/5d必測項目中變形監控量測斷面監測頻率應按應力變化速率確定。支護結構受力監測頻率應力變化速率（KPa/d）頻率開挖面地質素描及洞內外觀察，應按每施工循環記錄一次。必要時，應加大頻率。監控量測預警值及管理等級變形速率預警軟巖隧道區別于一般硬質巖體隧道，在開挖初期及后續一段時間，伴隨圍巖大變形顯現，其變形預警速率應綜合考慮各種因素，進行分級分步，動態預警，預警指標按表11確定。軟巖隧道速率預警指標施工環節黃色預警速率持續時間紅色預警速率持續時間上臺階開挖10mm/d≤5d15mm/d≤3d下臺階開挖15mm/d≤2d20mm/d≤3d拱架連接后

仰拱施做前10mm/d≤3d15mm/d≤3d仰拱施做以后5mm/d≤3d10mm/d≤3d變形極限位移量預警圍巖壓力預警支護結構受力預警爆破震動震速預警監控量測設備要求監控量測儀器和系統的測試精度應滿足現場應用要求。變形監測精度可為0.5-1mm，爆破震動速度測試精度可為1mm/s。數據分析及信息反饋一般規定監控量測數據采集后及時進行統計，并備注相應的施工方法和工