一、       围岩监控量测

围岩监控量测是实现上述目标的关键，目前铁道部所发行的与围岩监控量测有关的文件有：

《铁路隧道设计规范》

《铁路隧道监控量测技术规程》

《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》

《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》

因为这些规范均存在不完善的缺陷，所以实际应用中应综合使用。下面按照施工程序分别解读。

1.       监测项目

监测项目分为必测项目和选测项目，满足施工需要的是必测项目，包括：

（1）洞内、外观察

洞内观察围岩吊块规模、频率，节理、裂隙发展变化以及喷射混凝土开裂情况，其中特别注意纵向裂缝和斜交裂缝，除了眼观之外，应配合仪器测量，裂缝只有发展状态的才是不安全的；

（2）拱顶下沉

拱顶下沉量由两部分组成：一是拱部支护整体下沉，而是拱部局部变形下沉，要区分两种数据，须结合拱脚的量测结果；

（3）净空变化

对净空变化的量测，传统只测水平位移，这主要受到接触式量测仪器的限制，不能全面、真实地反映实际围岩变化，全站仪测量具备测量水平以及竖向位移的条件，结合拱顶下称，可区分局部变形和整体下沉两种情况；

（4）地表沉降

地表下沉监测项目在浅埋地段以及由于隧道施工造成地下水位变化而可能引发的地面建筑物沉降地段开展，在山岭，若地面没有建筑物，则以洞内监测为主。

2.  测量仪器

《铁路隧道监控量测技术规程》之4.2.2及《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》之10.2.1明确可采用接触式和非接触式量测，非接触式量测仪器为全站仪，由于目前隧道开挖均采取大断面，所以，接触式量测受到很大限制，故采用非接触式。

3.  量测断面间距

《铁路隧道监控量测技术规程》之4.3.2规定必测项目监控量测断面间距

表4.3.2           规定必测项目监控量测断面间距

Ⅱ级围岩视具体情况确定间距。

实践证明，对于Ⅳ～Ⅵ级围岩，其90%以上的变形发生在1B      （B为隧道开挖宽度），对于单线隧道，开挖宽度约为7m，对于双线隧道开挖宽度约为14m，所以，按照5～10m的间距布置断面，就有可能在某1B     范围无测点，所以，实际实施应按照隧道进尺来确定，危险地段，每一循环必须布置测点；一般情况按照进尺的2～3倍布置测点。

4.  操作要点

《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》之10.3.4对初测的规定：

（1）各测点应距开挖面2m的范围内尽快完成；

（2）开挖后12h内取得初读数；

（3）必须在下一循环开挖前完成。

5.  监控量测频率

《铁路隧道监控量测技术规程》之4.4.1规定

必测项目的监控量测频率应根据  测点距开挖面的距离 及 位移速度分别按表4.4.4-1和表4.4.4-2确定。由位移速度决定的监控量测频率和由距开挖面的距离决定的监控量测频率之中，原则上采用较高的频率值。出现异常情况或不良地质时，应增大监控量测频率。

表4.4.4-1     按距开挖面距离确定的监控量测频率

表4.4.4-2       按位移速度确定的监控量测频率

注：B为隧道开挖宽度

空间效应理论以及实践证明，隧道围岩应力释放绝大部分在3B范围内完成，多次“关门”塌方证明，1B范围内，由于掌子面的支撑作用，即使支护质量很差，也可表现为稳定状态，最危险范围、也是“关门”塌方的部位为2～3B，所以，应将2～3B作为监控量测的重中之重；当位移速度≥5mm/d时，尚有三种情况：

①测量误差；

②马口开挖或爆破等原因造成的突变；

③围岩不稳定。

上述前两种情况，表现为位移加速度时+时-，这是安全的，实际操作要点是：当发现位移速度≥5mm/d时，应在1～2h测第二组数据，并同时观察围岩、支护外观，连续测3次以上，如果连续测3次后，表现为加速度≥0mm/d2,则应固定测站，按照1次/0.5～2h的频率连续监测。

《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》铁建设【2010】120号之五、监控量测规定：

12、隧道监控量测应按现行《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）的规定建立等级管理、信息反馈和报告制度。

13、隧道监控量测应作为关键工序纳入现场施工组织。监控量测必须设置专职人员并经培训后上岗。对周边建筑物可能产生严重影响的城市铁路隧道，应实施第三方监测。

14、隧道拱顶下沉和净空变化的量测断面间距：Ⅳ级围岩不得大于10m、Ⅴ级围岩不得大于5m。

15、隧道浅埋、下穿建筑物地段，地表必须设置监测网点并实施监测。

16、当拱顶下沉、水平收敛速率达5mm/d或位移累计达100mm时，应暂停掘进，并及时分析原因，采取处理措施。

17、当采用接触量测时，测点挂钩应做成闭合三角形，保证牢固不变形。

其中“16、当拱顶下沉、水平收敛速率达5mm/d”即是根据表4.4.4-2中所规定的最大位移速度5mm/d而定。这个规定容易造成一种理解：只要以5mm/d的标准控制位移速度，就不会出现＞5mm/d速度的情况，实际上目前的量测手段作不到连续监测，就有可能在不知情的情况下位移速度已＞5mm/d；二是支护变形有突变的现象，这也有可能出现＞5mm/d情况；施工措施也不是一蹴而就的，即使从发现位移速度＜5mm/d时即开始处理，处理过程中位移速度也可能＞5mm/d。所以，以5mm/d作为位移速度的控制极限是欠妥的。

其中“17、当采用接触量测时，测点挂钩应做成闭合三角形，保证牢固不变形。”也不是该文件单独提出，而是引用《铁路隧道监控量测技术规程》之条文说明：

“5. 3. 3拱顶下沉量测同位移变化量测一样，都是隧道监控量测的必测项目，最能直接反映围岩和初期支护的工作状态。目前拱顶下沉量测大多数采用精密水准仪和铟钢挂尺等。拱顶下沉监控量测测点的埋设，一般在隧道拱顶轴线处设1个带钩的测桩(为了保证量测精度，常常在左右各增加一个测点，即埋设三个测点)，吊挂铟钢挂尺，用精密水准仪量测隧道拱顶绝对下沉量。可用φ6 mm钢筋弯成三角形钩，用砂浆固定在围岩或混凝土表层。测点的大小要适中。过小，测量时不易找到;过大，爆破易被破坏。支护结构施工时要注意保护测点，一旦发现测点被埋掉，要尽快重新设置，以保证数据不中断。拱顶下沉量测示意图如说明图5. 3. 3 。”

6.  监控量测控制基准

《铁路隧道监控量测技术规程》之4.5监控量测控制基准以及《铁路隧道设计规范》之附录F 隧道初期支护极限相对位移和稳定性判别方法 均体现的是以围岩位移位移据作为稳定性判别的唯一依据。其中：

F.0.1 隧道稳定性可根据隧道施工实测位移U、隧道极限位移U0进行判别。当U≤U0时，隧道稳定；当U＞U0时，隧道不稳定。

F.0.2 单线隧道初期支护极限相对位移，可按表F.0.2确定。

双线F.0.3 双线隧道初期支护极限相对位移，可按表F.0.3确定。

以上规定与《铁路隧道监控量测技术规程》之4.5.2-1和4.5.2-2规定一致。

《铁路隧道监控量测技术规程》之

4.5.3 位移控制基准应根据测点距开挖面的距离，由初期支护极限相对位移按表4.5.3要求确定。

表4.5.3                   位移控制基准

4.5.4 根据位移控制基准，可按表4.5.4分为三个管理等级。

表4.5.4                   位移管理等级

注：U为实测位移值。

上述规定以位移作为控制基准，这个规定容易造成这样的理解：只要按规定控制位移总值，就可以保证隧道安全，实际上在现场，包括建设单位的高级领导、监理单位等都是这么执行的，这是没有深刻理解“新奥法”原理以及围岩变形特性的结果、没有认真研究规范的结果，且看《铁路隧道设计规范》之附录F 隧道初期支护极限相对位移和稳定性判别方法 之F.0.4 隧道稳定性还可结合现场观测和位移发展变化规律,依据下述项目作出判别：

1隧道开挖工作面状态及支护状态观测结果；

2位移速度；

3位移速度的变化率。

这个规定是符合客观规律的，而《铁路隧道监控量测技术规程》关于位移的控制标准在条文说明：

“4.5.2 中有三车道公路隧道模型试验表明，当隧道埋深在250 m左右时，隧洞周边允许位移相对值为:对于Ⅲ级围岩，拱顶为0. 27%，水平为0. 13%;对于Ⅳ级围岩，拱顶为0. 46%，水平为0. 12%;对于V级围岩，拱顶为0. 60%，水平为0. 10%。”以及

“4. 5. 3研究表明，在距工作面 1B和2B处的位移值分别占规定的允许位移量的65%和90%左右，距开挖面较远时围岩和初期支护变形基本稳定。按表4.5.3所确定的控制基准使隧道开挖的每个阶段都有相应的位移控制基准与之相适应。”

可以看出，《铁路隧道监控量测技术规程》的位移基准值是通过实验室模拟实验以及理论研究得出的，所谓理论就是《弹性力学》，其中一个基本假设是材料的弹塑性，实验室的材料也是弹塑性的，这与现场有着巨大差别，铁科院西南院王建宇老院长以及中国矿业大学的董芳庭教授通过现场实测发现，围岩变形主要是碎胀变形，弹性变形只占一小部分，现场时间也证明，变形达100cm也未出现垮塌，所以，按照位移标准作为支护安全的判别标准是十分错误的，这就人为制造了一个安全隐患。

实质上，表中规定的位移限值为《规范》规定的最大预留变形量的2/3。

二、       初期支护稳定性判别方法

由《铁路隧道设计规范》之附录F 隧道初期支护极限相对位移和稳定性判别方法 之F.0.4和 F.0.7来确定。

F.0.4隧道稳定性还可结合现场观测和位移发展变化规律,依据下述项目作出判别：

1隧道开挖工作面状态及支护状态观测结果；

2位移速度；

3位移速度的变化率。

F.0.7当出现下列失稳先兆时应加强支护或尽快施作二次衬砌：

1局部石块坍塌或层状劈裂、喷混凝土层的大量开裂；

2累计位移量已达到极限位移的2/3，且仍未发现隧道周边位移速度有明显减缓的趋势；

3每日的位移量大于极限位移的10%；

4洞室变形的异常加速，即在无施工干扰时的变形速率加大。

《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》TB10108-2002之6.3.3规定“根据位移变化速度，当拱脚水平相对净空变化速度大于10～20mm/d时，表明围岩处于急剧变形状态”；日本“新奥法”指南规定位移极限速度为20mm/d；对于双线铁路隧道，支护稳定判别标准根据最大容许变形量确定为：

支护稳定性判别标准

三、       围岩监控量测管理基准

隧道围岩量测管理基准

注：

1、稳定性判别要综合位移速度以及加速率综合确定，当实测位移速度达到上述限值时，要考察加速率，如果连续监测3次以上，加速率≥0，则立即采取措施；

2、一般情况下，在位移速度＜20mm/d的情况下，均可有时间采取施工措施控制围岩、支护变形；

3、当移速度≥20mm/d时，应将施工人员撤离工作面，在安全的地方设置测站进行监测，当连续监测3次以上加速率＜0mm/d2时，可以采取逐步推进加固的安全措施来加强支护；反之，当连续监测3次以上加速率≥0mm/d2时，则严禁将作业人员派往工作面。