高速公路隧道施工
监控量测与超前地质预报技术方案
按照《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）、《公路隧道施工技术细则》（JTG/T F60-2009）的要求，根据隧道所处位置地质情况，对于复合式衬砌和喷锚衬砌隧道为保证施工阶段的安全，在隧道施工全过程必须进行监控量测与超前地质预报工作。
一、隧道施工监控量测
（一）隧道施工监控量测内容
根据《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）、《公路隧道施工技术细则》（JTG/T F60-2009）的规定隧道施工监控量测内容包括必测项目（表一）和选测项目（表二）两大类。
1、隧道施工监控量测必测项目见表一。
2、隧道施工监控量测选测项目见表二。
（二）隧道施工监控量测
1、地质和支护状况观察隧
（1）目的：对开挖后没有支护的围岩稳定性进行评估，初步确定围岩级别；开挖
后支护的情况评估。
（2）具体方法：用地质罗盘、地质锤、放大镜等仪器工具及时绘制开挖工作（掌子）面地质素描图，填写开挖工作（掌子）面地质状态记录表和施工阶段围岩级别判定卡；对已初支地段主要观察围岩、喷射混凝土、锚杆和钢拱架等的工作状态，隧道内的地质和支护情况描述的主要内容见表三。
（3）观察（持续）时间：绘制开挖工作（掌子）面地质素描图，填写开挖工作（掌子）面地质状态记录表和施工阶段围岩级别判应在每次开挖（爆破）后进行；对已初支地段围岩、喷射混凝土、锚杆和钢拱架等的工作状态的观察宜每天进行一次。
2、隧道洞内初期支护周边收敛位移及拱顶下沉量测
（1）目的：对隧道已开挖并进行初支地段进行周边收敛位移及拱顶下沉量测，以了解在隧道施工期间初支周边收敛位移及拱顶下沉情况，掌握隧道初支周边收敛位移及拱顶下沉趋势和可能对隧道施工产生的影响。
（2）具体方法：根据围岩条件沿隧道纵向每5～50米一个断面，每断面设2～3对周边收敛位移量测点及1～3个拱顶下沉量测点，断面测点布置如下图1，然后定期用精密水准仪量测观测点的相对下沉量和绝对下沉量，用隧道净空变化测定计(简称收敛计)量测测点间的位移，计算测点间的相对位移值和绝对位移值，并绘制对时间的变化曲线，即可直观得出反映出隧道的稳定情况。周边收敛位移及拱顶下沉观测点断面应尽可能布置在同一里程。
（3）量测（持续）时间：隧道开挖施工后24小时内布置测点并读取初始值，至稳定或二衬施工完毕。
3、地表下沉量测
（1）目的：通过地表下沉量测，了解隧道所处位置山体移动情况，掌握隧道所处位置山体移动趋势和可能对隧道产生的影响。
（2）具体方法：在隧道进出口地段及浅埋地段沿隧道纵向每隔5～50米布置地表沉降观测断面若干个，根据地形条件每断面测点数目一般为11～15个，具体布置情况如下图2。然后用精密水准仪量测观测点的相对下沉量和绝对下沉量，即可了解隧道地表沉降情况。地表下沉与周边收敛位移及拱顶下沉观测点应尽可能布置在同一里程。
（3）量测持续时间：隧道施工开挖期间至稳定或二衬施工完成。
拱顶左侧下沉观测点
拱腰左侧水平收敛观测点
隧道中心线
拱顶中心下沉观测点
TT拱顶右侧下沉观测点
拱腰右侧水平收敛观测点
拱腰水平收敛
H拱脚左侧水平收敛观测点
R
拱脚右侧水平收敛观测点
M边墙左侧水平收敛观测点
拱脚水平收敛线
R
边墙右侧水平收敛观测点
L边墙水平收敛线
LR
图 1 隧道洞内收敛与拱顶下沉测点布置示意图
JD
地表
(11～15)×2.5m～3m
Y5
Z6
Z5
Z4
假
Z3
Z2
Z1
ZD
Y1
Y2
Y3
Y4
隧道
设
不动点
中
滑移线
假设滑移线
线
图 2 隧道地表下沉监控量测测点布置示意图
4、钢支撑内力及外力量测
（1）目的：通过对钢支撑内力及外力量测，了解钢支撑内力状况，掌握钢支撑内力发展趋势，即了解和掌握初期支护的工况，结合初期支护的其他量测资料来分析隧道初期支护的稳定情况及发展趋势。
（2）具体方法：每代表地段1～2断面，每断面钢支撑内力3～7个测点，或外力1对测力计，具体测点布置见图3，每个断面上安装10对20个测点，每个测点各安装一个GHB型应变计。把GHB型应变计焊接在钢支撑上，用接收仪器测得各点的应变。此种方法操作简单、安全稳定、使用方便、并能多点量测和远距离量测，并且能长期观测。钢支撑内力及外力量测观测点与周边收敛位移及拱顶下沉观测点应尽可能布置在同一里程。
（3）量测（持续）时间：隧道开挖施工后24小时内布置测点并读取初始值，隧道施工期间至运营后2～5年。
隧道中心线
图 3 钢支撑内力量测点布置示意图
5、围岩体内位移
（1）目的：通过对围岩体内位移量测，了解围岩体内位移与内力状况，掌握围岩体内位移与内力的发展趋势，即了解和掌握初期支护上的荷载状态，结合初期支护的其他量测资料来分析隧道围岩体内位移与内力和初期支护的稳定情况及发展趋势。
（2）具体方法：
①洞内设点 每代表地段1～2断面，每断面3～7个钻孔，钻孔中安设单点或多点位移计。隧道开挖施工后24小时内布置测点并读取初始值，具体测点布置见图4，用接收仪器测得各点的位移值。
②洞外设点 每代表地段1～2断面，每断面3～5个钻孔，内钻孔中安设位移计或倾斜计。隧道开挖施工前或工作（掌子）面距测点＞2b时内布置测点并读取初始值，具体测点布置见图5，用接收仪器测得各点的位移值。
围岩体内位移观测点与周边收敛位移及拱顶下沉观测点、地表下沉观测点、钢支撑内力及外力量测观测点应尽可能布置在同一里程。
钻孔
图 5 隧道围岩体内位移量测洞外测点布置示意图
6、层间压力量测
（1）目的：通过对层间压力量测，了解围岩与初期支护之间及初期支护与二衬混凝土之间的压力状况，掌握围岩与初期支护之间及初期支护与二衬混凝土之间的压力发展趋势，即了解和掌握初期支护上的荷载状态，结合初期支护的其他量测资料来分析隧道初期支护和二衬混凝土的稳定情况及发展趋势。
（2）具体方法：
①围岩与初期支护之间的层间压力
每代表地段1～2断面，每断面3～7个测点具体测点布置见图6，每个断面上安装7个测点，每个测点各安装一个GPL型应变计。把GPL型应变计埋设在钢支撑的钢筋网上，在喷射混凝土层及二衬混凝土施工完成后用接收仪器测得各点的应变。
②初期支护与二衬混凝土之间的层间压力
每代表地段1～2断面，每断面3～7个测点具体测点布置见图7，每个断面上安装9个测点，每个测点各安装一个GPL型应变计。把GPL型应变计埋设在初期支护的表面上，在二衬混凝土施工完成后用接收仪器测得各点的应变。各种类型的监控量测断面布置时尽可能在同一里程。
（3）量测（持续）时间：隧道开挖施工后24小时内布置测点并读取初始值，隧道施工期间至运营后2～5年。
7、锚杆轴力量测
图 7 隧道初期支护与二衬混凝土间压力量测布置示意图
（1）目的：通过对锚杆轴力量测，了解锚杆受力状况，掌握锚杆受力的荷载状态，结合初期支护的其他量测资料来分析隧道初期支护的稳定情况及发展趋势。
（2）具体方法：每代表地段1～2断面，每断面3～7个锚杆（索），每根锚杆2～4测点，每个测点安装一个钢筋计或锚杆测力计，隧道开挖施工后24小时内布置测点并读取初始值，具体测点布置见图8，用接收仪器测得各点的位移值。
各种量测观测点应尽可能布置在同一里程。
（3）量测持续时间：隧道施工期间至运营后2～5年。
图 8 锚杆轴力量测点洞内布置示意图
8．支护、衬砌内应力
（1）目的：通过对初期支护及二次衬砌混凝土内力量测，了解初期支护及二衬混凝土内力分布状况，掌握初期支护及二衬混凝土之间的荷载状态，结合初期支护的其他量测资料来分析隧道初期支护和二衬混凝土的稳定情况及发展趋势。
（2）具体方法：
①初期支护内应力 每代表地段1～2断面，每断面9～12个测点，具体测点布置见图9，每个测点各安装一个GJL型应变计。把GJL型应变计埋设在初期支护喷射混凝土的双层钢筋的内层筋上，在喷射混凝土施工完成后用接收仪器测得各点的应变。
②二衬混凝土内应力 每代表地段1～2断面，每断面9～12个测点，具体测点布置见图10，每个测点各安装一个GJL型应变计。把GJL型应变计埋设在二衬混凝土的双层钢筋的内层筋上，在二衬混凝土施工完成后用接收仪器测得各点的应变。
（3）量测持续时间：隧道施工期间至运营后2～5年。
ZK58+700-PNTC
图 9 初期支护内力量测布置示意图
（三）量测数据处理及分析
上述各项量测频率施工期间按《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）、《公路隧道施工技术细则》（JTG/T F60-2009）的规定隧道施工监控量测内容包括必测项目（表一）和选测项目（表二）的量测频率进行，工程完工后根据前期数据变化情况，量测频率按1～3个月采集一次。正常情况下定期提供的量测数据处理的结果和具体分析报告；如遇特殊情况或有数据异常及时报告。
图 10 二衬混凝土内力量测布置示意图
高速公路隧道施工
监控量测与超前地质预报技术方案
按照《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）、《公路隧道施工技术细则》（JTG/T F60-2009）的要求，根据隧道所处位置地质情况，对于复合式衬砌和喷锚衬砌隧道为保证施工阶段的安全，在隧道施工全过程必须进行监控量测与超前地质预报工作。
一、隧道施工监控量测
（一）隧道施工监控量测内容
根据《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）、《公路隧道施工技术细则》（JTG/T F60-2009）的规定隧道施工监控量测内容包括必测项目（表一）和选测项目（表二）两大类。
1、隧道施工监控量测必测项目见表一。
2、隧道施工监控量测选测项目见表二。
（二）隧道施工监控量测
1、地质和支护状况观察隧
（1）目的：对开挖后没有支护的围岩稳定性进行评估，初步确定围岩级别；开挖
后支护的情况评估。
（2）具体方法：用地质罗盘、地质锤、放大镜等仪器工具及时绘制开挖工作（掌子）面地质素描图，填写开挖工作（掌子）面地质状态记录表和施工阶段围岩级别判定卡；对已初支地段主要观察围岩、喷射混凝土、锚杆和钢拱架等的工作状态，隧道内的地质和支护情况描述的主要内容见表三。
（3）观察（持续）时间：绘制开挖工作（掌子）面地质素描图，填写开挖工作（掌子）面地质状态记录表和施工阶段围岩级别判应在每次开挖（爆破）后进行；对已初支地段围岩、喷射混凝土、锚杆和钢拱架等的工作状态的观察宜每天进行一次。
2、隧道洞内初期支护周边收敛位移及拱顶下沉量测
（1）目的：对隧道已开挖并进行初支地段进行周边收敛位移及拱顶下沉量测，以了解在隧道施工期间初支周边收敛位移及拱顶下沉情况，掌握隧道初支周边收敛位移及拱顶下沉趋势和可能对隧道施工产生的影响。
（2）具体方法：根据围岩条件沿隧道纵向每5～50米一个断面，每断面设2～3对周边收敛位移量测点及1～3个拱顶下沉量测点，断面测点布置如下图1，然后定期用精密水准仪量测观测点的相对下沉量和绝对下沉量，用隧道净空变化测定计(简称收敛计)量测测点间的位移，计算测点间的相对位移值和绝对位移值，并绘制对时间的变化曲线，即可直观得出反映出隧道的稳定情况。周边收敛位移及拱顶下沉观测点断面应尽可能布置在同一里程。
（3）量测（持续）时间：隧道开挖施工后24小时内布置测点并读取初始值，至稳定或二衬施工完毕。
3、地表下沉量测
（1）目的：通过地表下沉量测，了解隧道所处位置山体移动情况，掌握隧道所处位置山体移动趋势和可能对隧道产生的影响。
（2）具体方法：在隧道进出口地段及浅埋地段沿隧道纵向每隔5～50米布置地表沉降观测断面若干个，根据地形条件每断面测点数目一般为11～15个，具体布置情况如下图2。然后用精密水准仪量测观测点的相对下沉量和绝对下沉量，即可了解隧道地表沉降情况。地表下沉与周边收敛位移及拱顶下沉观测点应尽可能布置在同一里程。
（3）量测持续时间：隧道施工开挖期间至稳定或二衬施工完成。
拱顶左侧下沉观测点
拱腰左侧水平收敛观测点
隧道中心线
拱顶中心下沉观测点
TT拱顶右侧下沉观测点
拱腰右侧水平收敛观测点
拱腰水平收敛
H拱脚左侧水平收敛观测点
R
拱脚右侧水平收敛观测点
M边墙左侧水平收敛观测点
拱脚水平收敛线
R
边墙右侧水平收敛观测点
L边墙水平收敛线
LR
图 1 隧道洞内收敛与拱顶下沉测点布置示意图
JD
地表
(11～15)×2.5m～3m
Y5
Z6
Z5
Z4
假
Z3
Z2
Z1
ZD
Y1
Y2
Y3
Y4
隧道
设
不动点
中
滑移线
假设滑移线
线
图 2 隧道地表下沉监控量测测点布置示意图
4、钢支撑内力及外力量测
（1）目的：通过对钢支撑内力及外力量测，了解钢支撑内力状况，掌握钢支撑内力发展趋势，即了解和掌握初期支护的工况，结合初期支护的其他量测资料来分析隧道初期支护的稳定情况及发展趋势。
（2）具体方法：每代表地段1～2断面，每断面钢支撑内力3～7个测点，或外力1对测力计，具体测点布置见图3，每个断面上安装10对20个测点，每个测点各安装一个GHB型应变计。把GHB型应变计焊接在钢支撑上，用接收仪器测得各点的应变。此种方法操作简单、安全稳定、使用方便、并能多点量测和远距离量测，并且能长期观测。钢支撑内力及外力量测观测点与周边收敛位移及拱顶下沉观测点应尽可能布置在同一里程。
（3）量测（持续）时间：隧道开挖施工后24小时内布置测点并读取初始值，隧道施工期间至运营后2～5年。
隧道中心线
图 3 钢支撑内力量测点布置示意图
5、围岩体内位移
（1）目的：通过对围岩体内位移量测，了解围岩体内位移与内力状况，掌握围岩体内位移与内力的发展趋势，即了解和掌握初期支护上的荷载状态，结合初期支护的其他量测资料来分析隧道围岩体内位移与内力和初期支护的稳定情况及发展趋势。
（2）具体方法：
①洞内设点 每代表地段1～2断面，每断面3～7个钻孔，钻孔中安设单点或多点位移计。隧道开挖施工后24小时内布置测点并读取初始值，具体测点布置见图4，用接收仪器测得各点的位移值。
②洞外设点 每代表地段1～2断面，每断面3～5个钻孔，内钻孔中安设位移计或倾斜计。隧道开挖施工前或工作（掌子）面距测点＞2b时内布置测点并读取初始值，具体测点布置见图5，用接收仪器测得各点的位移值。
围岩体内位移观测点与周边收敛位移及拱顶下沉观测点、地表下沉观测点、钢支撑内力及外力量测观测点应尽可能布置在同一里程。
钻孔
图 5 隧道围岩体内位移量测洞外测点布置示意图
6、层间压力量测
（1）目的：通过对层间压力量测，了解围岩与初期支护之间及初期支护与二衬混凝土之间的压力状况，掌握围岩与初期支护之间及初期支护与二衬混凝土之间的压力发展趋势，即了解和掌握初期支护上的荷载状态，结合初期支护的其他量测资料来分析隧道初期支护和二衬混凝土的稳定情况及发展趋势。
（2）具体方法：
①围岩与初期支护之间的层间压力
每代表地段1～2断面，每断面3～7个测点具体测点布置见图6，每个断面上安装7个测点，每个测点各安装一个GPL型应变计。把GPL型应变计埋设在钢支撑的钢筋网上，在喷射混凝土层及二衬混凝土施工完成后用接收仪器测得各点的应变。
②初期支护与二衬混凝土之间的层间压力
每代表地段1～2断面，每断面3～7个测点具体测点布置见图7，每个断面上安装9个测点，每个测点各安装一个GPL型应变计。把GPL型应变计埋设在初期支护的表面上，在二衬混凝土施工完成后用接收仪器测得各点的应变。各种类型的监控量测断面布置时尽可能在同一里程。
（3）量测（持续）时间：隧道开挖施工后24小时内布置测点并读取初始值，隧道施工期间至运营后2～5年。
7、锚杆轴力量测
图 7 隧道初期支护与二衬混凝土间压力量测布置示意图
（1）目的：通过对锚杆轴力量测，了解锚杆受力状况，掌握锚杆受力的荷载状态，结合初期支护的其他量测资料来分析隧道初期支护的稳定情况及发展趋势。
（2）具体方法：每代表地段1～2断面，每断面3～7个锚杆（索），每根锚杆2～4测点，每个测点安装一个钢筋计或锚杆测力计，隧道开挖施工后24小时内布置测点并读取初始值，具体测点布置见图8，用接收仪器测得各点的位移值。
各种量测观测点应尽可能布置在同一里程。
（3）量测持续时间：隧道施工期间至运营后2～5年。
图 8 锚杆轴力量测点洞内布置示意图
8．支护、衬砌内应力
（1）目的：通过对初期支护及二次衬砌混凝土内力量测，了解初期支护及二衬混凝土内力分布状况，掌握初期支护及二衬混凝土之间的荷载状态，结合初期支护的其他量测资料来分析隧道初期支护和二衬混凝土的稳定情况及发展趋势。
（2）具体方法：
①初期支护内应力 每代表地段1～2断面，每断面9～12个测点，具体测点布置见图9，每个测点各安装一个GJL型应变计。把GJL型应变计埋设在初期支护喷射混凝土的双层钢筋的内层筋上，在喷射混凝土施工完成后用接收仪器测得各点的应变。
②二衬混凝土内应力 每代表地段1～2断面，每断面9～12个测点，具体测点布置见图10，每个测点各安装一个GJL型应变计。把GJL型应变计埋设在二衬混凝土的双层钢筋的内层筋上，在二衬混凝土施工完成后用接收仪器测得各点的应变。
（3）量测持续时间：隧道施工期间至运营后2～5年。
ZK58+700-PNTC
图 9 初期支护内力量测布置示意图
（三）量测数据处理及分析
上述各项量测频率施工期间按《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）、《公路隧道施工技术细则》（JTG/T F60-2009）的规定隧道施工监控量测内容包括必测项目（表一）和选测项目（表二）的量测频率进行，工程完工后根据前期数据变化情况，量测频率按1～3个月采集一次。正常情况下定期提供的量测数据处理的结果和具体分析报告；如遇特殊情况或有数据异常及时报告。
图 10 二衬混凝土内力量测布置示意图