一、       圍（wéi）岩監控量測

圍（wéi）岩監控量測是實現（xiàn）上述目標的關鍵，目前鐵道部所發行的與圍（wéi）岩監（jiān）控量測有關的文（wén）件有：

《鐵路隧道（dào）設計規範》

《鐵路隧道（dào）監（jiān）控量測技術規程（chéng）》

《鐵路隧道鑽爆法（fǎ）施工工序及作業指南》

《鐵路隧道（dào）噴（pēn）錨構築法技術規（guī）範》

因（yīn）為這些規範均存在不完善的缺陷，所以實際應用中（zhōng）應綜合使（shǐ）用。下麵按照施工程（chéng）序分（fèn）別解讀。

1.       監測項目

監測（cè）項目分為（wéi）必測項目和選測項目，滿足施工需要的是必（bì）測項目，包括：

（1）洞內、外觀察

洞內觀察圍岩吊塊規（guī）模、頻率（lǜ），節理、裂隙發展變化以及噴射混凝土開裂情況，其（qí）中特別注（zhù）意縱向裂縫和斜交裂縫，除了眼觀之外，應配合儀器測（cè）量，裂（liè）縫隻有（yǒu）發展狀態的才是不安全的；

（2）拱頂下沉

拱頂下（xià）沉量由（yóu）兩部分組（zǔ）成：一是拱部支護整體下沉，而是拱部局（jú）部變形下沉，要區分兩種數據，須結合拱腳的量（liàng）測結果；

（3）淨空（kōng）變化

對淨空變（biàn）化的量測，傳統隻測水平（píng）位移，這主要（yào）受（shòu）到接觸式量測儀器的限製（zhì），不能全麵、真實地反映實（shí）際圍岩變化，全（quán）站儀測量具備測量水平以（yǐ）及豎向位移的條件，結合拱頂下稱，可區分局部變（biàn）形和整體下（xià）沉兩種情況（kuàng）；

（4）地表（biǎo）沉降

地表下沉（chén）監測項目在淺埋地段以及由於隧道施工造成（chéng）地下水位變化而可能引發的地（dì）麵建築物沉降地段開展，在山嶺，若地麵沒有建（jiàn）築物（wù），則以洞內（nèi）監（jiān）測為主。

2.  測量（liàng）儀器

《鐵路隧道（dào）監控量測技術（shù）規程》之4.2.2及（jí）《鐵路隧道鑽爆法施工工序及作業指南（nán）》之10.2.1明（míng）確可采用接觸式和非接觸式量測，非接觸（chù）式量測儀（yí）器（qì）為全站儀，由於目前隧道開挖均采取（qǔ）大斷麵，所以，接（jiē）觸式量測受到很大限製，故采用非接（jiē）觸式。

3.  量測斷麵間距

《鐵路隧道監控量測技術規程》之4.3.2規定必測項目監控量測斷麵間距

表4.3.2           規定必（bì）測項目監控量測斷麵（miàn）間距

Ⅱ級圍岩視具體（tǐ）情況確定間（jiān）距。

實踐證明，對於Ⅳ～Ⅵ級圍岩，其90%以（yǐ）上（shàng）的變（biàn）形發生在1B      （B為隧道開挖寬度），對於單（dān）線隧道，開挖（wā）寬度約為7m，對於雙線隧道開（kāi）挖寬度約為14m，所以，按照5～10m的間距布置斷麵，就有可能在某1B     範圍無測點，所以，實際實施應按（àn）照隧道進尺來確定，危險地段，每（měi）一循環必須布置測點；一般情況按照進尺的2～3倍布置測點。

4.  操作要點（diǎn）

《鐵路隧道鑽爆法施工工序及作業指南（nán）》之10.3.4對初測的規定：

（1）各測點應（yīng）距開挖麵2m的範（fàn）圍內盡快完成；

（2）開挖後12h內（nèi）取得初讀數；

（3）必須在下一循環開挖前完成。

5.  監控（kòng）量測頻率

《鐵路（lù）隧道監（jiān）控量測技術規程》之4.4.1規（guī）定

必（bì）測項目的（de）監控量測頻率（lǜ）應根據  測點距開挖麵的距離（lí） 及 位移速度分別按表4.4.4-1和表4.4.4-2確定。由位移（yí）速度決（jué）定的監控量測頻率和（hé）由距開挖（wā）麵的距離決定的監控量測頻（pín）率之中，原則上采用較（jiào）高的頻率值。出（chū）現異常情（qíng）況（kuàng）或不良地質時，應增大監控量測頻率。

表4.4.4-1     按距開挖麵距離（lí）確定的（de）監控量測頻率

表4.4.4-2       按（àn）位移（yí）速度確定的（de）監控量測頻率

注（zhù）：B為隧道（dào）開挖寬度

空間效應理論以及實踐（jiàn）證明，隧道圍岩（yán）應力釋放絕（jué）大（dà）部分在3B範圍內完成，多次“關門”塌方證明（míng），1B範圍內，由於掌子麵（miàn）的支撐作用，即使支護質量很差，也可表現為穩定（dìng）狀態，最危險範圍、也是“關門（mén）”塌方的部位為2～3B，所以，應將2～3B作為監控量測的重中（zhōng）之重（chóng）；當位移速度≥5mm/d時，尚有三種（zhǒng）情況：

①測量誤（wù）差；

②馬（mǎ）口開挖或爆破等原因造（zào）成的突變；

③圍岩不穩定。

上述前兩種情況，表現為位移加速度時+時-，這是安全的，實際操作要點是：當發現位移速（sù）度≥5mm/d時，應在1～2h測第二組數據，並同時觀察圍岩、支護外觀，連續測3次以（yǐ）上（shàng），如果連續測3次後，表（biǎo）現（xiàn）為加速度≥0mm/d2,則應固定測站，按照1次/0.5～2h的頻率連（lián）續監測。

《關於進一步明確軟弱圍岩（yán）及不良地質鐵路隧道設計施工有關技術規定（dìng）的通知》鐵建設（shè）【2010】120號之五、監控量測規定：

12、隧道監控量測應按現行《鐵路隧道監控量測技術規程》（TB10121-2007）的規定建立（lì）等級管理、信息反饋和報告製（zhì）度。

13、隧道監控量測應作為關鍵工序納入現（xiàn）場施工組織。監控量測必（bì）須設置專職人員並經培訓後（hòu）上（shàng）崗。對（duì）周邊建築（zhù）物（wù）可能產生（shēng）嚴重（chóng）影響的城市鐵路隧道，應實施第三方監測。

14、隧道拱頂下沉和淨空變化的量測斷麵間距：Ⅳ級圍岩不得大於10m、Ⅴ級圍岩不得大於5m。

15、隧道淺埋、下穿建築物地段，地表必須設置監測網點並實施監測。

16、當拱頂下沉、水（shuǐ）平收斂速率達5mm/d或位移累計達100mm時，應暫停掘進，並及時分析原因，采取處理措施。

17、當采用接觸量測（cè）時（shí），測點（diǎn）掛鉤應做成閉（bì）合三角形，保證牢固不變形。

其中“16、當拱頂下沉、水平收斂速率達5mm/d”即是根據（jù）表4.4.4-2中所規定的最大位（wèi）移速度5mm/d而定（dìng）。這個規（guī）定容易造成一種理解：隻要以5mm/d的標準（zhǔn）控製位移速度，就不會出現＞5mm/d速度的情況，實（shí）際上目前的量（liàng）測手（shǒu）段作不到連續監測，就有可能在不知情的情況下位（wèi）移速度已＞5mm/d；二是支護變形有突變的現象，這也有可能（néng）出現＞5mm/d情況；施工措施（shī）也（yě）不（bú）是一蹴而就的，即使從發現位移速度＜5mm/d時即開始處理，處理（lǐ）過程中位移速度也（yě）可能（néng）＞5mm/d。所以，以5mm/d作為位移速度的控製極限是欠妥的。

其中“17、當采用接觸量測（cè）時，測點掛鉤應做成閉合（hé）三角形，保證牢固不變形。”也不是該文件單獨提出，而是引用《鐵路隧道監控（kòng）量（liàng）測技術規程（chéng）》之條文說明：

“5. 3. 3拱（gǒng）頂下沉量測同（tóng）位移變化量測一樣，都是隧道監控量測的必測項目，最能直接反映（yìng）圍岩（yán）和初期支護的工作狀態。目前拱頂下沉量測大多數采用（yòng）精密水準儀和（hé）銦鋼（gāng）掛（guà）尺等（děng）。拱頂下沉（chén）監控量測測點的埋設（shè），一般在隧道拱頂軸線處設1個帶（dài）鉤的測樁(為了保證（zhèng）量測精度，常常（cháng）在左右各增加一個測（cè）點，即埋設三個測點)，吊掛銦鋼掛尺，用精密（mì）水準儀量測隧道（dào）拱頂絕對下沉量。可用φ6 mm鋼筋彎成三角形（xíng）鉤，用砂漿固定在圍岩或混凝土表層。測點的大小（xiǎo）要適中。過小，測（cè）量時不易找到;過大，爆破易被破（pò）壞。支護結構施工時要注意保護測（cè）點，一旦發現測點被埋掉，要盡快重新設置，以保證數據不中斷（duàn）。拱頂下沉（chén）量測示意圖如說明圖5. 3. 3 。”

6.  監控量測控製基準（zhǔn）

《鐵路（lù）隧道監控量測技術規程》之4.5監（jiān）控量測控製基（jī）準以及《鐵路隧道（dào）設計規範（fàn）》之附錄F 隧道初期支（zhī）護極限相對位移和穩定性判別方法 均體現的是以圍岩位移位移據作為（wéi）穩定性判別的唯一依據。其中：

F.0.1 隧道穩定性可根據隧道施工實測位移U、隧道極限位移U0進行判別。當U≤U0時，隧道穩（wěn）定；當U＞U0時，隧（suì）道不穩定。

F.0.2 單線隧道初期支護極限相對位移，可按表F.0.2確定。

雙線F.0.3 雙線隧道初期支（zhī）護極限相對位移，可按表F.0.3確定（dìng）。

以上規定與《鐵路隧道監控量測技術規程》之4.5.2-1和4.5.2-2規定一致。

《鐵路隧道監控量測技術規程》之

4.5.3 位移控製基準應根據測點距（jù）開挖麵的距離，由初期支護極（jí）限相對位移按表4.5.3要求確定。

表4.5.3                   位移控製基準（zhǔn）

4.5.4 根（gēn）據（jù）位移控（kòng）製基（jī）準（zhǔn），可按表4.5.4分為三個管理等級。

表4.5.4                   位移管理等級

注：U為實測位移值。

上述規定以位移作為控製（zhì）基準，這個（gè）規定容易造成這（zhè）樣的理解：隻要按規定控製（zhì）位移總值，就可以保證隧道安全，實際上在現場，包（bāo）括建設單位的（de）高級領導、監理單位等都是（shì）這麽執行（háng）的，這是沒有深刻理解“新（xīn）奧法”原理（lǐ）以及圍（wéi）岩變形特性的結果、沒有認真研究規範的結果，且看《鐵路隧道設計規範》之附錄F 隧道（dào）初期（qī）支護極限相對位移（yí）和穩（wěn）定性判別方法（fǎ） 之F.0.4 隧道穩定性還可結合現場觀測和位移發展變化規律,依據下述項目作出判別：

1隧道開挖工作麵狀（zhuàng）態及支護（hù）狀態觀測結果；

2位移速度；

3位移速度的變化率。

這個規定是符合（hé）客觀規律的，而《鐵路隧道監控量測（cè）技術規程》關於（yú）位移的控製（zhì）標準在條（tiáo）文說明（míng）：

“4.5.2 中有三車道公路隧道模型試驗表明，當隧道埋深在250 m左右時，隧洞周邊允許位移相（xiàng）對值為:對（duì）於Ⅲ級圍岩（yán），拱頂為0. 27%，水平為0. 13%;對於Ⅳ級（jí）圍岩，拱頂為0. 46%，水（shuǐ）平為0. 12%;對於V級圍岩，拱頂為0. 60%，水（shuǐ）平為0. 10%。”以及

“4. 5. 3研究表明，在（zài）距工作麵 1B和2B處的（de）位（wèi）移值分別占規定的允許（xǔ）位移量的65%和90%左右，距開挖麵較（jiào）遠（yuǎn）時圍岩和初期支護變形基本穩定。按表4.5.3所確定（dìng）的控製基準使隧道（dào）開挖（wā）的每個階段都有相應的位移控製基準與之相適應（yīng）。”

可（kě）以看出（chū），《鐵路（lù）隧道（dào）監控量測技術規程》的位移基（jī）準值（zhí）是（shì）通過實驗室模擬實驗以及理論（lùn）研（yán）究得出的，所謂理論就是《彈性力學》，其中一個（gè）基（jī）本假設是材料的彈塑性，實驗室的材料也是彈塑性的（de），這與（yǔ）現場有著巨大差別，鐵（tiě）科（kē）院西南院王建宇老院長以（yǐ）及中國礦業大學的董芳庭教授通過現場實測發現，圍岩變形（xíng）主要是碎脹變形（xíng），彈性變形隻占（zhàn）一（yī）小部分，現場時間也證（zhèng）明，變形達100cm也未出現（xiàn）垮塌，所以，按照位移標準作為支護安全的判別標準是十分錯誤的，這（zhè）就（jiù）人為製造了（le）一個安全隱患。

實質上，表中規定的位（wèi）移限值為《規範》規定的最大預留變形量的2/3。

二（èr）、       初期支護穩定性判別方法

由《鐵路隧（suì）道設計規範》之附錄F 隧道初期支護極限（xiàn）相對位移和穩定性判別方法 之F.0.4和 F.0.7來確定。

F.0.4隧道穩定性還可結合現場觀測和位移發展變化規律,依據下述項目作出判別：

1隧道開挖工作麵狀態及支護狀態觀測結果；

2位移（yí）速度；

3位移速度的變化率。

F.0.7當出現下列失穩先兆時應加強支護或盡快施作二次襯砌：

1局部（bù）石塊坍塌或層狀劈裂、噴混凝土層的大（dà）量開裂；

2累（lèi）計（jì）位移量已達到極限位移（yí）的2/3，且仍未發現隧道（dào）周邊位移速度有（yǒu）明顯減緩的趨勢；

3每日的位移量大於極（jí）限位移的10%；

4洞室變形的（de）異（yì）常加速，即在無施工（gōng）幹擾時的變形速率加大。

《鐵路隧道（dào）噴錨構築法技術規範》TB10108-2002之6.3.3規定“根據（jù）位移變化速度，當拱腳水平相對淨（jìng）空變化速度大於10～20mm/d時，表（biǎo）明圍岩處於急劇變形狀態”；日本“新奧法”指南規定位移極限（xiàn）速（sù）度為20mm/d；對（duì）於雙（shuāng）線鐵路隧道，支護穩定判別標準根據最大（dà）容許變形量確定為：

支（zhī）護穩定性判別標準

三、       圍岩監控量測管理基準

隧道圍岩量測管理基準

注：

1、穩定性判別要綜合位移速度以（yǐ）及加速率綜合確定，當實測位移速度達到上述限值時，要考察（chá）加速率（lǜ），如（rú）果連續監測3次以上，加速率≥0，則（zé）立即采取措施；

2、一般情況下，在位移（yí）速度＜20mm/d的情況下，均（jun1）可（kě）有時間采（cǎi）取施工措施控製圍岩、支護變形；

3、當移速度≥20mm/d時，應將施工人員撤離工作麵，在安全的地方設置測站進行監測，當連續監測3次以上加速率＜0mm/d2時，可（kě）以采（cǎi）取逐步推（tuī）進加固的安全措施來加強支護；反之，當連（lián）續監測3次以上加（jiā）速率≥0mm/d2時，則嚴禁將作業人員派往工作麵。