致： 我方已根据施工合同的有关规定完成了隧道监控量测及超前地质预报方案的编制，并经我单位上级技术负责人审查批准，请予审查。 附：《隧道监控量测及超前地质预报方案》 承包单位： 项目经理： 日 期： 专业监理工程师审查意见： 专业监理工程师： 日 期 ： 总监理工程师意见： 总监理工程师： 日 期 ：
隧道监控量测及超前地质预报方案
复核：
目 录
一、超前地质预报、监控量测实施的重要性 ........................................................................ 0 二、总体规划及组织布置 ........................................................................................................ 0 2.1 组织机构规划 .................................................................................................................. 0 2.2 人员规划 .......................................................................................................................... 1 2.3 时间规划 .......................................................................................................................... 1 三 主要工作内容 ...................................................................................................................... 1 3.1 隧道监控量测 .................................................................................................................. 2 3.2 超前地质预报 .................................................................................................................. 2 四 监控量测方案 ...................................................................................................................... 3 4.1 隧道监控量测的意义 ...................................................................................................... 3 4.2 监测断面布置 .................................................................................................................. 3 4.3 监控量测方法 .................................................................................................................. 3 4.4 监控量测频率 ................................................................................................................ 10 4.5 量测数据的传输与处理 ................................................................................................ 11 4.6 隧道监控量测资料提交 ................................................................................................ 12 4.7 监控量测质量评定 ........................................................................................................ 13 五 超前地质预报工作方案 .................................................................................................... 16 5.1 超前地质预报工作目的、意义 .................................................................................... 16 5.2 地质预报方法 .............................................................................................. 17 5.3 超前地质预报工作方案 ................................................................................................ 21 5.4 信息反馈及成果提交 ...................................................................................................... 22 5.5 超前地质预报工作质量评定 .......................................................................................... 23 六 工程质量管理体系 ............................................................................................................ 23 七 保证措施 ............................................................................................................................ 24 7.1 监控工作及时到位 ........................................................................................................ 24 7.2 监控数据和结果准确可靠 ............................................................................................ 24 7.3 按时提交成果 ................................................................................................................ 25
一、超前地质预报、监控量测实施的重要性
根据广东省珠海市横琴新区市政道路隧道工程的设计文件可知，该工程隧道有两座，分别为一座连拱隧道及分离式隧道。次干路市政道路DX—17#路设SD—2隧道，隧道为双向四车道小净距隧道，两洞之间净距为15~30m，其中左洞平曲线半径为4800m，右洞平曲线半径为5000m，长约2320m。环岛西路南段设SD—1隧道，长约580米，为双向四车道的连拱隧道。
该工程区隧道地质条件主要有断层破碎带、浅埋带等地质灾害，稍有不慎，将大变形、塌方等安全事故。因此，为降低工程施工风险，提前做好防范措施，降低施工风险，提高工程质量，做到信息化施工，对该隧道进行超前地质预报与监控量测工作主要有以下几个方面的价值：
1. 提前探明前方不良地质，为采取相应的施工措施及方案提供支撑与依据。 2. 预测隧道掌子面前方围岩含水情况，探明地下水的具体位置及范围，防止出现涌水、突泥等地质灾害，减少施工盲区。
3. 验证设计支护参数是否满足工程安全，做到“因地制宜”，节约工程造价，提高工程施工进度与安全。
4. 提高工程质量，实现动态化信息施工，减少因地质勘探不明及经验不足而引发的工程事故。
5. 提高工程进度及相关参建单位的形象。
二、总体规划及组织布置
隧道监控量测和超前地质预报工作为隧道安全、顺利开挖提供重要的指导作用，其中隧道洞口段、浅埋段、不良地质段等是隧道监测工作的重点，监测工作应在隧道开挖进洞前做好各项准备工作，包括仪器设备、技术人员、工作方案的组织和落实。总体布置和规划如下：
2.1 组织机构规划
根据该隧道的工程特点，我项目部从工作协调能力、专业工作方向、实际工程经验等各个方面综合考虑，为该项目配备了强大的技术人员力量并成立“隧道监测小组”，负责组织各隧道的监测工作，主要包括：隧道监测方案的制定和实施，现场监测人员安排和管理，组织现场的监测工作，资料的分析整理、报告编写，并及时解决工程中的问
题。
2.2 人员规划
监测小组长：指导现场量测工作，如测点布置、测量、现场人员的工作安排等，并对量测数据进行分析，提交初步分析成果，对量测异常情况进行现场确定，初步提出处理建议等。在监测项目进行过程中，对具体测量和地质条件进行跟踪，指导测量和超前地质预报工作。
监测小组：在每个开工的隧道洞口现场设立监测小组，每个监控量测小组由2～3人组成，常驻于施工现场，负责现场的监测，包括测点埋设、数据收集、测点保护和施工、围岩信息收集，同时对量测数据进行整理、计算并判断量测结果情况；对量测仪器进行保养。
2.3 时间规划
本项目隧道监控量测及超前地质预报工作应根据隧道工程进度安排工作计划，主要工作计划时间安排如下：
a.前期准备工作阶段
根据本项目工作内容，做好相应的前期准备工作，包括列表配备相应的仪器设备、技术人员，前期资料收集，进行工作培训等各项准备工作。
b.监测前期工作阶段
根据隧道工程进度情况，在隧道洞口段埋设地表沉降测点及其它监测等工作，并结合监测数据及以往工作经验等，指导隧道洞口段的施工。
在前期工作阶段，还需继续进行制度完善、工作关系协调、监测技术人员组织及培训等各项工作。
d.正常监测工作阶段
在各隧道施工进入正常状态后，根据工程进度情况全面开展隧道监测及超前地质预报工作，同时将根据工程要求，针对具体问题提出相应的工程处理措施以供我项目部参考，保证隧道工程顺利进行。
e.监测工作收尾阶段
当隧道工程施工进入收尾阶段时，监测小组在进行正常监测工作的同时，也将对监测工作进行总结，编写监测总报告，按要求提交至监理及业主单位。
三 主要工作内容
根据该项目的要求，并参考以往隧道监测项目的工作经验，广东省珠海市横琴新区市政道路隧道工程监控量测包括选测和必测项目，断面布置及其它要求按《公路隧道施工技术规范》及相关设计文件执行。
3.1 隧道监控量测
隧道监控量测工作主要是通过对在隧道施工过程中围岩和支护结构的变形、受力参数的量测，并结合对围岩和支护结构的观察，判断围岩和支护结构的稳定状态，若有可能失稳时，应及时预警，提出处治措施，保证隧道施工的安全、顺利进行。
（1） 必测项目
根据本项目隧道的特点，围岩监控量测的必测项目主要包括以下内容： 洞内外观察、周边位移、拱顶下沉、地表下沉、底板变形（连拱隧道中导洞及主洞Ⅳ级侧导坑）。
隧道必测项目是为了确保在施工过程中的围岩稳定和施工安全而进行的经常性量测工作。量测方法简单，量测密度大，量测信息直观可靠，并贯穿在整个施工过程中，对监视围岩稳定，指导设计施工有巨大的作用。土建施工完成，量测工作亦告结束。
（2） 选测项目
选测项目是必测项目的拓展和补充，对特殊地段、危险地段或有代表性的地段进行量测，以便更深入地掌握围岩稳定状态与支护效果。对已完成的支护实施有效监控，作出评价，对未开挖地段提供参考信息，指导未来设计和施工。选测项目安装埋设比较复杂，量测项目较多、时间长、费用较大，但工程竣工后还可以进行长期观测。
选测项目则是对一些有特殊意义和代表性的区段进行补充测试，以求更深入地掌握围岩的稳定状态与锚喷支护的效果，更好地指导未开挖区段的设计与施工。一般隧道段选测项目包括钢架内力、围岩压力、两层支护间压力（分离式隧道）、支护、衬砌内应力等项目；选择项目的内容根据设计及工程的要求实施。
3.2 超前地质预报
隧道超前地质预报工作应结合设计文件中的地勘资料，以工程地质条件为中枢，加强隧道地质工作，实行地质、物探相结合，优化物探组合，综合应用，确保隧道安全、快速、优质施工，不留后患。确保隧道施工取得经济效益、社会效益和环境效益。超前地质预报工作内容主要有以下几个方面：
1）预报断层破碎带及软弱围岩（泥岩、泥灰岩、砂质泥岩等）的位置（包括裂隙
发育地段）；
2）预报地下水富集，可能涌（突）水、突泥和地段；
进行超前地质预报工作时，采用的仪器设备主要有TSP(或TGP)。
四 监控量测方案
4.1 隧道监控量测的意义
岩土工程自身具有多异性、不均匀性和偶然性等特点，使得每项工程都有一定的独特性，只有在施工过程中结合监控量测，跟踪了解围岩的动态，及时地变更设计和指导施工，才能使隧道设计更加经济合理。
本项目隧道按新奥法原理进行施工，鉴于隧道地质构造及地层岩性复杂，为了保证隧道施工的安全和顺利进行，掌握围岩和支护的动态信息；在不良地质、突水、洞口浅埋特殊要求的洞段设置监控量测断面，进行全面、系统的监控量测。通过对隧道围岩变形和支护结构受力进行量测，评价施工方法的可行性和设计参数的合理性，了解围岩及支护结构的受力、变形特性等，并对隧道二次衬砌的施作时间提供依据。其主要作用如下：
1）通过对量测数据的分析处理与必要的计算和判断后，进行预测和反馈，及时掌握围岩的施工力学性能，并对围岩的稳定、安全性作出评价，对隧道的不稳定状态及时预警，防止隧道塌方；
2）掌握围岩动态和支护结构的工作动态，对支护结构、施工方法的安全性作出评价及建议，利用量测结果修改设计，以指导现场施工；
3）验证支护结构形式、支护参数的合理性，确定二次支护的时间； 4）为变更设计、调整施工方法提供科学依据； 5）积累资料，为以后的工程设计、施工提供经验。
4.2 监测断面布置
根据设计资料及相关技术规范，Ⅳ级围岩20m布置一个断面，Ⅱ、Ⅲ级围岩30m一个断面。
监控量测根据围岩具体情况确定。发生坍方后应加密监控量测。 具体断面设置详见“监控量测断面设置表”。
4.3 监控量测方法
广东省珠海市横琴新区市政道路隧道工程设计的施工方法主要有台阶法、全断面
法、侧壁导坑法等施工方法，进行隧道监测时，应根据监测内容、施工方法的不同而采取相应的监测方法，各监测项目采用的方法如下： （1）洞内外观察
洞内观察指对隧道已施作的初期支护和掌子面开挖后的围岩进行观察，在隧道开挖工作面爆破后及初期支护后立即进行。洞外观察主要指对隧道洞顶地表、边仰坡等变形及开裂等进行观察，主要是在隧道开挖洞口段时进行。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，如发出异常现象，要详细记录发现时间、距开挖工作面的距离以及附近测点的各项测数据。监测内容如下：
① 对开挖后没有支护的围岩：
a.岩质种类和分布状态，近界面位置的状态； b.岩性特征：岩石的颜色、成分、结构、构造；
c.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；
d.断层的性质，产状、破碎带宽度、特征； e.地下水类型，涌水大小，湿度等；
f.开挖工作面的稳定状态，顶板有无剥落现象。 ② 开挖后已支护段：
a.初期支护完成后对喷层表面的观测及裂隙状况的描述和记录； b.有无锚杆被拉脱或垫板陷入围岩内部的现象；
c.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； d.钢拱架有无被压曲现象； e.是否有底鼓现象。 （2）浅埋段地表下沉
地表下沉量测是监测隧道洞口段、浅埋段在隧道开挖过程中地表是否稳定。应在施工过程中可能产生地表塌陷段、洞口段及浅埋段设置观测点，并在预计下沉断面以外4倍洞径设一个通视条件较好、测量方便、牢固的水准基点，作为各观测点高程测量的基准，从而计算出各观测点的下沉量，地表下沉量测每一个断面布置不少于7个测点。将测点埋设于水泥桩上，采用高精密水准仪、钢尺、标杆等仪器进行监测，监测方法采用水准抄平方法。
隧道开挖掌子面距测点前30m处开始量测，隧道开挖超过测点30m，并待沉降稳定
以后停止量测。地表下沉测点布置见下图。
图4-1 隧道地表下沉量测断面
量测仪器精度要求为0.01mm，视线长度一般不大于30m；量测须持续到二衬施作完毕，且变形基本稳定后15～20天方可结束。 （3）拱顶下沉
拱顶下沉量测是监测隧道支护和围岩的拱部变形情况，通过拱顶位移量测，了解断面的变形状态，判断隧道拱顶的稳定性；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；指导现场设计与施工。需根据隧道的工程地质条件设置监控量测断面，在隧道开挖毛洞的拱顶及轴线左右各2～4m共设3个带挂钩的锚桩，测桩埋设深度30cm，钻孔直径φ42，用快凝水泥或早强锚固剂固定，测桩头需设保护罩，安装好隧道拱部变位观测计，在隧道洞内找一稳定、不易被破坏且通视较好的地方埋设基准点，将钢尺挂在隧道拱部变位观测计上作为标尺，后视点设在稳定的部位基点。采用精密水准仪、测微器、钢尺、水平仪、标杆等仪器进行量测，监测方法采用水准抄平方法。
量测要求：
a.测点应距开挖面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。
b.量测仪器精度要求为0.01mm，视线长度一般不大于30m。
c.隧道开挖后测到的初读数是量测分析的基准点，应当十分重视各量测项目初读数的准确性。
d.注意保护测点，应在预埋钩上缠绕胶布，再在胶布上粘贴全站仪反射贴片，并喷红色漆用以标记。
e.变形基本稳定后15～20d方可结束。 （4）周边收敛
隧道周边收敛量测是通过监测隧道两侧壁的相对位移，撑握隧道支护和围岩的变形情况，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；用以指导设计和施工。根据隧道围岩地质条件设置监控量测断面，在预设测点的断面，隧道开挖爆破以后，沿隧道周边的左右拱腰和左右边墙部位分别埋设测桩。测桩埋设深度30cm，钻孔直径φ42，用快凝水泥或早强锚固剂固定，测桩头需设保护罩。监测方法采用精度较高的水平基线监测方法，并进行温度修正。周边收敛断面布置需根据施工方法的不同而布置。
量测要求：
a.测点应距开挖面2m的范围内尽快埋设，并应保证爆破后24h内或下一次爆破前测读初次读数；
b.量测仪器精度要求为0.01mm；
c.测读时必须在连续3次测得得数值基本一致后才能取算术平均值作为初读数，否则应继续测读，直至满足要求为止；
d.注意保护测点，应在锚桩上粘贴全站仪反射贴片，并喷红色漆用以标记； e.变形基本稳定后15～20d方可结束。 （5）隧底隆起量测
根据本项目隧道的特点，在连拱隧道中导洞及侧导坑施工段落，分别设置隧道仰拱底部下沉和底部隆起监测点，采用精密水准仪、测微器、钢尺、水平仪、标杆等仪器进行量测，监测方法采用水准抄平方法。
必测项目测点布置图如下。
图4-2 连拱隧道中导洞测线（点）布置图
图4-3 侧壁导坑测线（点）布置图
图4-4 主洞测线（点）布置图
（6）围岩与初期支护接触压力
围岩与初期支护之间的接触压力量测是监测围岩对支护结构的荷载。通过该项内容的监测了解围岩对初期支护的压力，从而了解初期支护分担围岩荷载的情况。根据隧道围岩地质条件或业主认为有必要量测的地段，设置监控量测断面。在每个监控断面沿隧道周边在围岩与初期支护之间埋设土压力盒进行量测，每个断面埋设57个压力盒。埋设时机应选择在喷射混凝土施作前，埋设时应尽量选择围岩表面平整处，若围岩表面不平整，则须采用M10砂浆将围岩表面抹平，再埋设土压力盒。采用数字式读数仪进行数据采集。
图4-5 围岩与初支接触压力量测测点布置示意图
（7）钢支撑内力
钢支撑内力量测是监控钢支撑的受力情况，了解钢拱架与喷混凝土对围岩的组合支
护效果；了解钢拱架的实际工作状态，视具体情况决定是否需要采取加固措施；判断初期支护承载能力。根据隧道围岩地质条件或业主认为有必要量测的地段，设置监控量测断面。钢支撑内力采用钢筋计量测，每个监控断面沿隧道拱顶、拱腰和边墙共5个钢筋计进行监测，在焊接过程中注意进行淋水降温，埋设完毕并降温稳定后测读初始读数。采用数字式读数仪进行量测。
图4-6 钢支撑内力量测测点布置示意图
（8）二次衬砌接触压力量测
对于分离式隧道，应进行二次衬砌接触压力量测，其作用为：通过该项内容的监测了解二次衬砌所承受的荷载压力，从而了解初期支护和二次衬砌分担围岩荷载的情况。根据隧道围岩地质条件设置监控量测断面。埋设时，先将土压力计固定在待测位置喷射混凝土表面，再谨慎施作二次衬砌混凝土，不要使二次衬砌混凝土与压力盒之间有间隙，保证压力盒受压面贴紧。采用数字式读数仪进行数据采集。
图4-7 二衬接触压力量测测点布置图
（9）喷砼应力量测方法
喷射混凝土内应力是监测混凝土内部应力情况，了解喷射混凝土内应力沿隧道周边的分布规律；了解初期支护的受力状态，判断支护结构的安全性；检验隧道偏压、保证施工安全、优化支护参数。根据隧道围岩地质条件或业主认为有必要量测的地段，设置监控量测断面，每个监控断面沿隧道拱顶、拱腰和边墙共设5个测点进行监测喷射混凝土内部应力。埋设时用钢筋支架固定，使混凝土应变计受力方向为隧道轮廓的切线方向。埋设完毕待初衬施工后测读初始读数。采用数字式读数仪进行量测。
图4-8 喷砼应力量测测点布置示意图
4.4 监控量测频率
每个测点测取读数的频率不少于规范要求，同时要满足工程需要(见表4-1、表4-2)。对于采用分部开挖的地段，如正台阶开挖，上半断面开挖和下半断面开挖不在同一时间，当量测断面工作状态发生改变时的前后一个星期之内或距离测点一倍洞跨以内是按 1次/ 天的频率采集数据，这样比规范要求的次数几乎多了一倍。如埋设的测点量测期间遭到破坏，恢复以后按新埋测点要求采集读数，这样增加了采集数据的次数和数据采集量。量测过程中若遇围岩变形速率较快时，量测频率应在规范规定的基础上加密。
表4-1 必测项目与选测项目监控量测表 测量间隔时间 序号 项目名称 方法及工具 1～15d 岩性、结构面产状及支地质和支护状况1 护裂隙观察和描述，地观察 质罗盘等 2 周边位移 各种类型收敛计 1～2次/d 16d～1个月 1～3个月 大于3个月 每次爆破后进行观察 1次/2d 1～2次/周 1～3次/月 3 拱顶下沉 水平仪、水准尺或测杆 1～2次/d 1次/2d 1～2次/周 1～3次/月 4 地表下沉 水平仪、水准尺 开挖面距量测断面前后<2B时，1～2次/d 开挖面距量测断面前后<5B时，1次/2d 开挖面距量测断面前后>5B时，1次/周 1～2次/d 1次/2d 1～2次/周 1～3次/月 5 支护、衬砌内应各类混凝土内应变计 力 水平仪、水准尺或测杆 钢筋计 压力盒 6 底板位移 7 钢支撑内力 8 围岩压力 1～2次/d 1～2次/d 1～2次/d 1～2次/d 1次/2d 1次/2d 1次/2d 1次/2d 1～2次/周 1～2次/周 1～2次/周 1～2次/周 1～3次/月 1～3次/月 1～3次/月 1～3次/月 9 两层支护间压力 压力盒 表4-2 监控量测频率表 埋设时间 位移速度（mm/d） 距工作面距离 / 1d～15d 16d～1月 / 1～3月 ﹥5 1～5 0.5～1 0.2～0.5 ﹤0.2 4.5 量测数据的传输与处理 测得的数据尽可能在现场整理分析，每次量测结束应在2小时内进行资料整理，并尽快分析，以此修改设计，调整支护参数，合理安排施工进度。从某种意义上讲，量测成果提交的及时性比单纯增加量测次数更为重要，量测数据再准确，错过工程施工最佳时机，其对工程施工的指导作用也就失去意义。监控量测工作流程如下图。 图4-9 隧道监控量测工作流程图 基于量测数据及时处理的重要性，我项目部根据量测数据的用途及信息反馈的紧急程度，通常会采取多种方式对数据进行及时传输和处理，主要采用的方法有网络、 、 、定时收集等。现场每次所量测到的数据都立即输入量测数据管理系统，数据系统能够自动生成时空曲线图，并对数据进行整理、比较、分析，从时空曲线图上观察曲线的变化和走势，了解围岩目前状态，预测围岩与支护结构的发展趋势，随时掌握隧道围岩和支护结构的动态变化，反馈信息，指导施工，预防坍塌事故的发生。 量测数据采集之后，应对数据进行如下处理： （1）对各项量测所观察到的数据应认真作详细记录，及时进行整理，并绘制下列曲线： ①净空位移（拱顶下沉和周边位移）量测： a.绘制位移（u）和时间（t）的关系曲线。 ②地表下沉量测： a.绘制地表下沉位移（u）和时间（t）的关系曲线。 ③支护结构内力量测： a.绘制各断面各测点内力和时间的关系曲线。 4.6 隧道监控量测资料提交 在监测过程中，实时对监测结果进行整理、分析，信息反馈与成果提交有关各方（业 主、设计、监理），监测资料必须保证及时性。工程结束时，提交完整的监测总结报告及电子文档。 1） 及短信通知 通过量测数据及现场观察发现施工现场存在异常情况并经监控组长确认时，先以 和短信通知的方式及时报告各方（业主、设计、监理），然后根据异常情况的紧急程度，提出是否召开现场监测会议和提交预警报告。 2）预警报告的主要内容： （1）施工进度和施工概况； （2）对数据临近预警值的测点，进行分析，提出预警和启动预案的建议性意见。 3）月报的内容包括： （1） 施工进度 （2） 监测项目，测点布置 （3）隧道围岩地质条件 （4）监测值的时程变化曲线 （5）根据实际情况，作出相应监测项目的预报分析 4）监测工作结束后应提交的监测报告内容包括： （1）工程概况，监测目的 （2）监测项目，测点布置 （3）采用的仪器型号、规格及标定资料 （4）数据采集的分析处理 （5）监测资料的分析处理 （6）监测值全时程随工程施工工况变化曲线及分析 （7）监测结果评述 各类报告提交的基础性要求是及时和准确。 4.7 监控量测质量评定 4.7.1 监测依据 （1）《公路隧道设计规范》（JTG D70—2004） （2）《公路隧道施工技术规范》（（JTG F60-2009）） （3）《公路工程技术标准》（JTG B01-2003） （4）《公路勘测规范》（JTG C10—2007） （5）《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004） （6）《公路项目安全性评价指南》（JTG/T B05-2004） （7）《公路土工试验规程》（JTG E40—2007） （8）《工程测量规范》 GB50026-2007 （9）《公路工程地质勘察规范》 （JTJ064-98） （10）其他与本工程相关的国家现行技术规范、规程 （11）相关隧道两阶段施工图设计文件 4.7.2 监控工作要求 （1） 制定可靠的监控量测方案，为隧道的安全提供科学的数据。监测的数据和资料要客观真实地反映工程状态，掌握工程各主体部分的关键性安全指标，确保隧道工程能按照预定的要求顺利完成； （2） 负责对典型断面的测点埋设、量测，对开挖后的围岩状态做出评价，对量测数据及时分析整理并及时向参建单位通报； （3） 对支护结构型式、支护参数和二次衬砌支护时间提出建议； （4） 参与由业主、设计、监理参加的支护结构型式及参数、围岩级别变更及其它一些变更讨论会议； （5） 对出现的异常情况迅速向有关部门（监理、业主）发出警报并及时提出处理方案，对支护结构的合理性及安全性作出评价； （6）每月提交监控量测报告，工作完成后提交系统的、完整的监控报告及其原始资料。 （7） 根据施工需要向参建单位提出召开监控工作会议的建议。 4.7.3 量测数据分析与应用 （1）建立变形管理等级 1、应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、当位移一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、当位移一时间曲线趋于突变时，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。 4、隧道周壁任意的实测相对位移值或用回归分析推算的总相地位移值均应小于下表所列数值，当位移速度率无明显下降，而此时实测位移值已接近表列数值，或都喷层 表面出现明显裂缝时，监测单位应提醒施工单位立即采取补强措施，并调整原支护设计参数或开挖方法。 表4-3 隧道周边允许相对位移值（％） 围岩级别 II～III级 IV级 V级 覆盖层厚度（m） ﹤50 0.1～0.3 0.15～0.5 0.2～0.8 50～300 0.2～0.5 0.4～1.2 0.6～1.6 ﹥300 0.4～1.2 0.8～2.0 1.0～3.0 注： ①相对位移值系指实测位移与两测点间距离之比，或拱顶位移实测值与隧道宽度之比。 ②脆性围岩取表中较小值，塑性围岩取表中较大值。 ③I、V、VI级围岩可按工程类比初步选定允许值范围。 ④本表所列数值可在施工中通过实测和资料积累作适当修正。 ⑤埋设量测元件情况和量测资料，均应整理清楚报监理工程师核查，作为竣工交验资料的部分。 ⑥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。 建立监测变形管理等级标准，管理等级分三等，其等级划分见下表。 表4-4 变形管理等级标准表 管理等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 管理位移 U0＜Un／3 Un／3≤U0≤2Un／3 U0＞2Un／3 施工状态 正常施工 加强支护 预警，采取特殊措施 注：①U0 为实测变形值，Un允许变形值，见表“隧道周边允许相对位移表”。 ②Un的确定：Un的确定应考虑围岩类别、隧道埋置深度等因素并结合现场条件选择。 隧道监测预警标准如下表所示。 表4-5 监测控制标准和预警标准 序号 1 2 3 4 5 项目 拱顶下沉、周边收敛 地表沉降 围岩内部位移 结构内力量测 围岩压力及两层支护间压力 控制标准 规范规定值 设计控制值 设计控制值 设计控制值 设计控制值 预警标准 规范规定值的2/3 控制标准的2/3 控制标准的2/3 控制标准的2/3 控制标准的2/3 （2）判断围岩稳定性 ①实测最大值或回归预测值最大值应不大于允许值或设计最大值。 ②根据位移速率判别： 当周边位移速率小于0.1～0.2mm/d时或拱顶下沉速率小于0.07～0.15mm/d时，则 认为围岩位移达到基本稳定； 当周边位移或拱顶下沉速率大于1.0mm/d时，表明位移不稳定，应加强观测； 当周边位移或拱顶下沉速率大于5.0mm/d时，应报警，进行加固。 ③根据位移时态曲线的形态判别： 当位移速率不断下降时（d2u/dt2＜0）表示趋于稳定状态； 当位移速率保持不变时（d2u/dt2=0）表示不稳定，应考虑加强措施； 当位移速率不断上升时（d2u/dt2＞0）表示进入危险状态，应立即停止施工，须加固。 （3）确定二次衬砌施作时机 当隧道各量测项目的净值收敛值的速度明显下降，收敛量已达预计总收敛量的80%～90%且水平收敛速度小于0.2mm/d或拱顶位移速度小于0.15mm/d时，一般可认为围岩已基本达到稳定，此时可施作二次衬砌。 五 超前地质预报工作方案 5.1 超前地质预报工作目的、意义 隧道围岩地质情况复杂多变，各种不良地质所导致的工程事故屡见不鲜。一方面，原工程地质勘察由于经济、时间、工程密度、技术难度等原因，对拟建隧道围岩的地质勘探难以详尽查明各种不同规模的地质构造或异常，仅以断层为例，实践结果表明勘察设计阶段地面测绘所查明的与围岩稳定性有关的大小断层一般不足隧道地下开挖实际揭露的一半，这说明勘察设计阶段地面地质勘察工作不易满足施工要求。这种情况下隧道施工过程中必然会出现预料不到的塌方、涌水和大变形等事件，从而经常不得不停止掘进加以处理。由此说明应该对公路隧道施工过程中围岩的稳定性状况和掌子面前方的成灾情况及时地进行超前预报。另一方面，各种不良地质这又无疑会加剧施工的难度，甚至出现坍塌等工程事故，以及隧道建成后出现危险变形等工程质量问题。如何预测隧道围岩不良地质及其稳定性，已是摆在隧道工程界的一个突出课题。 因此，通过及时超前预报掌子面前方围岩不良地质与软弱围岩范围，进一步确认并详细划分围岩级别，再结合掌子面观测和施工设计图，及时提出施工方案建议，可在实际好的围岩段节省工程投资，可对软弱围岩段的支护切实得到加强，真正比较好地实现对隧道的动态信息化施工管理，尽量避免或减少由于地质不明所造成的工程事故以及由此带来的不必要的人力、物力、财力浪费，使隧道建设的投资分配更加合理，保证施工 安全和工程质量，加快施工进度，缩短工期。 地质超前预报的意义体现在：通过施工现场超前地质预报，一般可以掌握掌子面前方约20～30m（地质雷达）或100～150m（TSP或TGP）左右范围内的地质情况，结合掘进中地质条件的变化，记录掌子面地质情况及时提出预报。对于地质构造复杂的隧道，地质超前预报可以较为准确地判断掌子面前方的围岩情况，预防围岩坍塌、突水突泥，为提前采取施工措施提供较为详实的科学依据，以便有准备地做好各种预防和施工措施，保证隧道工程顺利进行。 隧道施工采取长距离宏观预报与短距离准确预报相结合，并贯穿施工全过程，先探后掘，通过超前预报判断有无异常及危险；根据不同的地质复杂程度，针对不同类型的地质问题，选择不同的方法和手段开展超前地质预报。 5.2 地质预报方法 1）预报方法 根据该工程实际，本次拟采用TGP方法进行地质预报。 TGP方法为地震勘探中的负视速度法，属多分量高分辨率地震反射法。其探测原理是：在隧道围岩以排列方式激发地震波，通常在隧道的左或右边墙，布置24个炮点用小炸药量激发地震波，布置两个接收孔，通过检波器分别接收24道激发所产生的反射波。地震波在向三维空间传播的过程中，遇到有波阻抗差异的界面，即地质岩性变化的界面、构造破碎带、岩溶发育带等，会产生弹性波的反射现象，即一部分地震信号反射回来，一部分信号透射进入前方介质。这种反射波被布置在隧道围岩内的高灵敏度地震检波器接收下来，输入到仪器中进行信号的放大、数字采集和处理，实现拾取掌子面前方岩体中的反射波信息，达到预报的目的（图5-1～图5-2）。图5-1中隧道上方和下前方会形成地震波反射，是因为岩体中存在的岩性变化带和构造破碎带，其介质的密度与其传播弹性波的速度乘积，与正常岩体介质的密度和传播弹性波的速度乘积具有明显的差别，像玻璃的背后附有水银会反光一样。岩体介质的密度和传播弹性波的速度乘积物理学中称为“波阻抗”，岩体中界面两侧介质“波阻抗”的差异越大，其界面上反射地震波的能力越强，反之亦然。 TGP数据是利用配套的专用TGP软件进行处理。TGP软件中数据处理流程包括11个主要步骤，包括频谱分析、带通滤波、能量均衡、纵横波分离、速度分析和偏移归位等。处理结果可以提供在探测范围内地震反射层的2D或3D空间分布及反射层提取，同时还可以显示与其相对应的岩石力学参数和岩石强度指标。根据反射波的拾取及其动力学特 征、岩石物理力学参数等资料来解释和推断地质体的性质（岩溶、岩层软弱带、断层带、节理裂隙带、含水等），同时进行围岩级别划分和预报。 岩 层 炮点 掌子面TA 断 层 带 接收点 图5-1 TGP探测原理一 图5-2 TGP探测原理二 2）实施方案 准备工作 当需要采用TGP进行超前地质预报时，首先做好以下准备工作： （1）爆破钻孔 预报断层构造时，爆破钻孔应根据断层走向布置在与断层夹角较小一侧的隧道边墙上，预报岩溶则隧道两侧边墙都应布置爆破钻孔进行重复测量。 每一次预报的炮数应为24个，炮间距约l.5m。炮眼高度为距隧底约l m，所有炮眼与接收器的高度应基本相同。 炮眼孔深1.2～l.5m（孔深应尽量一致），向下倾斜10°～20°，垂直于隧道轴向，或向前与掌子面成10°夹角。 钻孔完成后应注意保护，及时套PVC管以防止塌孔。 （2）装药及起爆准备 装药及起爆准备应遵守《爆破安全规程》的规定，使用瞬爆电雷管起爆； 炸药量应大于200m探测距离要求，一般50g左右，最多不大于75g。炸药与炮孔之间用水耦合，以保证炸药与炮孔严密耦合，传感器套管与围岩之间用环氧树脂耦合。 （3）接收器钻孔的布置 要求距掌子面约55m，距第一个爆破孔约35m； 必须在隧道两壁各安置一个接收器，接收器安置高度与炮孔一致； 孔径42～45mm，孔深2m，应根据采用的耦合材料确定接收孔上倾还是下倾（当采用环氧树脂进行耦合时，接受器孔应向上倾5°～10°；当采用水泥砂浆进行耦合时，接受器孔应向下倾5°～10°）。 （4）在传感器孔和爆破孔全部钻好后，由测量班提供每个孔的三维坐标，同时用水平角度尺和钢尺测量每个孔的角度和深度，并记录下来。 （5）接收器套管的埋置与爆破孔装药 接收器套管的埋置关系到接收器所收集的地震波信息的准确性。在传感器孔钻好后把环氧树脂药卷塞人孔中，然后用风枪将套管埋入孔中，环氧树脂凝固很快，5min后即可凝结牢固。当所有的爆破孔钻好后，为防止塌孔，应立即在每个孔内装炸药，每孔装药量为100g，用瞬发电雷管连接好，装入爆破孔的底部。 以上所有准备工作都可以与隧道施工平行作业，不占用隧道施工时间。但进行数据采集时，为减少噪音对地震波信号的影响，要求隧道内的各工作面均要暂停30～45min。 现场测试 在所有准备工作完成后，即可进行现场测试。为提高测试精度，测试时要求个工作面暂停工作，为了尽量少占用施工时间和减少进行现场测试时的干扰，现场测试时间一 般选取在喷锚结束和钻爆开始之间的交接班时间。爆破采用逐个爆破，在爆破孔注满水后立刻进行爆破，接收器接收到的数据保存在电脑里。 预报分析 采集的数据采用TSPwin专用软件进行处理。 处理时，首先正确输入隧道及炮点和接收点的几何参数。剔除质量差的记录道。质量合格的地震道才用于数据处理和解释。预报长度为100～120m。 基本处理流程包括11个主要步骤，即：数据设置→带通滤波→初至拾取→拾取处理→炮能量均衡→Q估计→反射波提取→P、S波分离→速度分析→深度偏移→提取反射层。 处理的最终成果包括P波、SH波、SV波的时间剖面、深度偏移剖面、提取的反射层、岩石物理力学参数等，以及反射层二维分布（见5-3）。 P波深度偏移图 P波反射层及其能量图 地质构造平面及剖面图 TGP成果二维显示及及岩石力学参数曲线 图5-5 TGP预报成果示意图 5.3 超前地质预报工作方案 施工时应参照推荐的预报方法实施超前地质预报，应基本遵循以下原则： 1）超前地质预报开始之前，应根据地质勘察报告及相关地质调查结果，将隧道所穿越地层按工程地质和水文地质复杂程度分为地质构造简单、中等和复杂三种。制定超前地质预报方案和计划。 2）认真、深入运用物探、掌子面观测、既有地勘成果三者相结合并缺一不可的预报方法，将所掌握的整体的、宏观的地质情况与具体的掌子面微观地质情况结合起来，将拟预报地段的地质背景条件与运用有效探测手段所取得的成果有机结合起来。 3）由于TSP(或TGP)地震探测仪探测主要针对围岩变化不大，地质情况相对较单一的隧道地质环境进行，且须有约70m距离布设炮孔、接收器和发射器，因此,在预报地 质段落应达到60m以上并满足TSP(或TGP)地震探测仪探测要求时，则采用TSP(或TGP)进行探测。 4）现场探测时，进行地质观测、描述、素描和编录，包括掌子面及其附近的岩性、围岩节理裂隙发育程度、有无断层与褶皱、风化破碎程度、渗漏水情况、围岩完整性与稳定性及判断围岩级别等。 5）相邻两次地质预报探测范围应有一定长度的重合，使用TSP（或TGP）进行预报时，重合范围常为10m左右。 6）在对探测结果资料处理后，通过对比分析和地质解释，及时提交探测预报报告。提出掌子面前方围岩类别及其分段、不良地质体及其位置和规模，提出支护措施建议。 7）提交地质预报报告后，应经常到掌子面跟踪观察，此项任务需地质预报组长或主要技术人员长期驻扎工地，以便深入认识和把握该隧址区的地质规律，正确把握围岩条件，及时指导施工。 5.4 信息反馈及成果提交 地质预报现场数据采集工作完成之后，根据预报方法和数据处理难易程度的不同，在不同的时间段内提交预报报告。地质预报报告要求如下： 1）内容 包括工程概况、使用仪器及探测原理、掌子面地质情况、工作参数、探测结果、结论及建议、有关图件。对预报结果，应对围岩岩性、含水情况、破碎情况及不良地质体等尽量详细描述。 2）格式 A4版面，包括封面、目录、正文及有关附图等。 根据施工现场实际情况及预报探测方法的不同，信息反馈和成果提交主要有以下几种方式： （1）遇有不良地质和地质灾害预兆或发现围岩失稳、支护开裂、突水涌泥等险情时立时 通知业主，半日内并尽可能快地向业主提交临兆预报。 （2）长期地质预报TSP(或TGP)方法时可在2～3天之内提交预报报告，每期提交的探测报告应附上期探测与开挖揭示、设计对比情况，同时不同探测方法成果上也要进行对比。 5.5 超前地质预报工作质量评定 1）监测依据 （1）《公路隧道设计规范》 （JTG D70—2004） （2）《公路隧道施工技术规范》（（JTG F60-2009）） （3）《公路勘测规范》（JTG C10—2007） （4）《公路工程地质勘察规范》 （JTJ064-98） （5） 其他与本工程相关的国家现行技术规范、规程 （6） 相关隧道两阶段施工图设计文件 2）质量评定方法 预报过程中主要根据《公路工程地质勘察规范》和本单位《企业规程》进行，采用理论与经验相结合的方法，预报结果基本符合实际。 TSP(或TGP)法 1、主要根据《公路工程地质勘察规范》中纵波速度范围与围岩级别的对应关系，结合其它参数和情况判定围岩级别。 2、根据TSP(或TGP)法的解释准则判定不良地质，解释准则如下： ① 反射振幅越高，反射系数和波阻抗的差别越大。 ② 正反射振幅表明正的反射系数，即刚性地层；负反射振幅则指向软弱岩层。 ③ 若S波反射比P波强，则表明岩层包含水。 ④ Vp/Vs有较大增加或泊松比突然增大，常常因流体的存在而引起。 ⑤ 若Vp下降，则表明裂隙密度或空隙度增加。 六 工程质量管理体系 严格按照《公路隧道施工规范》及《隧道监控量测技术规程》要求执行，贯彻“质量第一、安全第一”的方针，严格按照指定的隧道施工监控和地质预报工作方案进行施工，及时的进行地质状况观察、预报及监控量测数据的处理，保证隧道监控量测工作保质保量的开展，有效的保证隧道施工安全。 为保证监测数据的真实可靠及连续性，采取以下措施： （1）监测人员相对固定,对隧道监控量测及超前地质预报高度负责； （2）仪器的管理采取专人保管，专人负责； （3）量测设备、传感器等各种器件在使用前均经检查校准合格后方可投入使用； （4）各量测项目在监测过程中必须严格遵守相应的监测项目实施细则； （5）量测数据均经现场检查、室内复核后方可上报； （6）量测数据的存储计算管理均采用计算机系统进行； （7）现场量测的测点埋设、数据采集，围岩及相关信息采用专门表格记录，全部实行表格化管理。表格签暑齐备，责任落实到每一个人； （8）严格管理、实事求是、客观公正。 七 保证措施 7.1 监控工作及时到位 本项目开标后即将面临着大规模的施工监控进场工作。洞口段施工风险极大，常易发生塌方等工程事故，因此洞口段施工监控量测更需要较多技术娴熟、有丰富监控量测经验的监控人员。我项目部已作好了充分的人员、仪器设备等的准备工作，并在全国各地均有较多的隧道施工监控量测及地质预报项目，培养了大批熟练、技术经验丰富的监控人员，因此，技术力量完全能满足本项目的要求。 监控人员、仪器设备到场后，我项目部将根据隧道长度、分布及实际开挖进度情况，并结合隧道地质条件和监控人员本身的技术特点等对监控人员进行分组，每组2～3人，常驻于施工现场，便于监控工作的及时开展。监测小组人员除每天进洞进行量测，采集数据之外，还须对隧道掌子面围岩地质条件、支护结构状态、地表变化、隧道施工动态及质量等进行观察，及时汇报。同时根据监理的工作指令和要求，及时完成相关工作。 7.2 监控数据和结果准确可靠 监控量测数据的准确性是关系到监控量测工作成败的关键因素，不准确的量测数据可能产生诸多不良的后果，将使得参建各方不能真实的了解隧道支护结构和围岩的变形情况，从而不能对结构的支护状态作出准确的判断。比如缩小的不准确数据将使得可能的隧道塌方被忽视，引起严重的工程事故。放大的不准确的量测数据可能导致本不会发生的塌方等工程事故被参建各方提上议事日程，最终的结果将是施工工期的浪费和施工成本的增加，因此保证监控量测数据的准确性是监控量测的根本和关键所在。 为保证监控量测数据和结果的准确性，结合我项目部多年从事监控量测工作的经验，在进行监测工作的过程中，我院制定了一些避免量测数据出现错误、减小误差的措施，主要有： 1）进场前对所有现场监控人员进行工作培训，使其能熟练了解和掌握工地现场工作内容； 2）现场监控人员须熟悉设计、施工、检测、量测等各类规范中对隧道监控预警要求的规定量值，并能结合隧道结构型式、施工开挖方法、围岩地质条件等对隧道结构、围岩的允许变形值和变形速率等有初步的判定； 3）在隧道施工现场采取严格的测点保护措施和减小量测数据误差的措施，如对监测点施作明显标记提醒施工保护、制作标准化的测点挂钩、固定量测人员和仪器布设位置、选择量测条件好的时机等措施； 4）隧道围岩变形预警须有判定过程，监控并不是因为出现了某个异常值即马上报告各方，而是需要一个观察、继续量测并进行分析判定的过程，否则易引起不良后果； 5）监控量测数据须现场记录和现场计算，一旦发现有异常数据须马上进行复核，必要时可更换量测人员和量测仪器，对量测数据的准确性进行核对和确认； 6）一旦确认量测数据或施工现场有异常情况，我方现场监测人员须立即通知监测组长和项目部，由监测组长和项目部共同确认异常后通知参建各方，组织现场考察，制定应对措施并及时实施。现场实际监控情况表明，这些措施能有力保证监测数据和结果的准确性。 在进行隧道超前地质预报工作的过程中，我方将结合设计文件中提供的地质资料，制定详细和明确的地质预报方案，如对洞身可能的断层破碎带采用TSP(或TGP)进行超前预报，提前探知断层破碎带的位置，及时指出施工风险，提请施工注意。在隧道洞身开挖过程中，我方现场监控人员将对实际围岩地质条件进行全程跟踪和记录，这些资料将用来对地质预报结果进行修正和完善。 7.3 按时提交成果 该项目工作报告主要有两类：量测数据及结果和超前地质预报报告，这两类报告均是指导隧道施工的基础资料，其提交的基本要求是及时。为认真、严格完成完成这一要求，我方将采取以下措施： 1）统筹考虑各隧道的监测和预报工作，做到数据汇总、录入、处理及时、预报安排合理，必要时预报部位可重叠； 2）现场外业完成后须及时分析数据，编写报告，做到报告格式统一，报告打印、装订、提交、留档等工作均由专人负责管理； 3）隧道施工监控项目部设置于业主管理处所在区域范围，方便提交报告； 4）报告提交时间按业主规定统一执行，做到定人、定时、定量； 5）若遇特殊情况不能及时提交打印报告，则须与业主、监理单位沟通，与各方协商一致后采取应对措施。 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容