关于隧道施工监控量测工作的探讨

颜 静，王 争

(贵州省交通建设工程检测中心有限责任公司)



关于隧道施工监控量测工作的探讨

颜 静，王 争

(贵州省交通建设工程检测中心有限责任公司)

隧结合隧道施工监控量测的概念及分类，以垭口隧道为例论述了隧道施工监控量测的工作要点。

隧道施工；监控量测；位移

1 工程概况

垭口隧道为上下行分离局部小间距城市道路中、长隧道其轴线方位109°，隧道截面尺寸采用半圆拱形，洞跨15.50 m，洞高5 m。左线隧道起讫桩号L1+440～L2+373，长933 m，路面纵坡3.956%，右线隧道起讫桩号K1+530～K2+360，长830 m，路面设计纵坡3.956%；设计隧道路面高程957.723～921.537 m，最大埋深125.14 m。隧道进口端有一条村级公路通过，交通条件较为不便。

隧道位于构造溶蚀侵蚀低中山地貌区，峰从地形，隧道经过区域冲沟不发育，主要为斜坡。隧道区高程约925.36～1 050.50 m，相对高差约125.14 m左右，沿线地层为中间高，两侧低隧道进出口均位于缓坡处，地形坡角约为15～30°，隧道穿越雷丘坡，地表植被覆盖率低。

2 洞内外的观察

在隧道施工的过程中，我们首先应当做好洞内外的观察工作。其中，洞身浅埋段以及洞口段是我们在洞外进行观察的重点，除了需要对洞口的地表开裂、边坡稳定性、地表变形等情况等进行记录之外，还需要对地面所具有的建筑物进行观察，在每次挖掘之后应当立即绘制开挖工作面的地质素描图、填写工作面地质状况表等等，并将所观察到的数据同之前所具有的勘查资料进行细致的比对。而对于已施工完毕的地段来说，则主要需要对锚杆、混凝土、二次衬砌以及刚架变形等情况进行记录。

3 隧道监控量测测点布设

监控量测是为了确保在施工过程中围岩稳定和施工安全而进行的经常性量测工作，量测密度大，量测信息直观可靠。贯穿于整个施工过程，对监测围岩稳定、指导设计和施工有着重要的作用。根据隧道施工监控量测及超前地质预报项目《技术文件》的要求，监控量测测点布设主要包括地表沉降观测点布置、拱顶下沉观测点布置、隧道净空收敛监测点布置以及选测项目观测点布置。测点布置原则与情况为：

(1)地表沉降根据施工需要，在隧道洞口段地表布置测试断面。

(2)收敛、拱顶下沉测点的监测元件均同断面布置。Ⅴ级围岩地段间距不大于20 m，Ⅳ级围岩地段间距不大于30 m，拱顶每个断面为3个拱顶测点和周边收敛每断面为上下2条测线(台阶法开挖)。

(3)Ⅲ级围岩地段间距不大于50 m，拱顶每个断面为1个拱顶测点和周边收敛每断面为1条测线(全断面形式开挖)。若遇到断层破碎带加密至10～15 m。

4 隧道拱顶下沉监测

拱顶的下沉监测是指在拱顶的中线位置布置，英语水平仪、挂尺及钢卷尺等工具进行测量。在台阶的开挖段设置两条侧线，在全断面进行开挖的地段设置一条侧线，采取数显收敛仪进行量测。其通过拱顶部下沉量的量测，对断面的变形、拱顶稳定性进行判断，该方法是避免塌方问题有效方法。

5 隧道净空收敛监测

洞内净空收敛的量测是洞内部监测的一大重要内容，由于四周位移可以直接反映出围岩的应力改变状况，监控量测四周的位移为隧道施工稳定性提供有效的判断信息。且可以观察变位的速度来判断围岩稳定性，进而为二次性衬砌找准合理支护时间。

6 处理量测数据与应用

每次量测后均应对量测面内的每个量测点(线)进行回归分析，求出各自精度最高的回归方程，并进行相关分析和预测，推算出最终位移(应力)和掌握位移(应力)变化规律，并由此判断隧道的稳定性；总变形量应在规范允许值内，且不大于预留变形量，否则采取必要措施减小变形量，防止围岩过度松弛；从速度、加速度方面来看，当出现加速和异常加速时，则表明围岩可能出现失稳或支护出现裂缝，此时应密切监视围岩状态，并加强支护，必要时应停止开挖，采取应急措施。

(1)当围岩发生位移的速率值(3～5 d的平均值或回归的速率值)比0.2 mm/d小时，可以判断出围岩基本上处于稳定状态；

(2)当围岩发生位移的速率值(3～5 d的平均值或回归的速率值)处于1～0.2 mm/d间时，表示围岩处在变形缓慢增长的阶段，要注意围岩的动态，并检查围岩支护的裂纹问题；

(3)当围岩发生位移的速率值(3～5 d的平均值或回归的速率值)持续比1 mm/d大时，表示围岩处在急剧烈变形的阶段，要马上通知工程项目管理与监理人员，查看围岩与支护的情况，若发现有裂纹逐渐扩大要马上进行加固措施，严重时掘进停止；

(4)当二阶导数(即变形曲线)d2U/dt2小于零时，说明变形的速率在降低，曲线趋向平缓，说明围岩的变形趋于稳定状态；

(5)当二阶导数(即变形曲线)d2U/dt2等于零时，说明变形的速率变化匀速，曲线呈直线型上升，说明围岩状态不稳定。压马上通知工程管理及监理人员，查看围岩和支护情况，若裂纹在逐渐扩大要马上采取加固措施，情况严重应停止隧道掘进；(6)当二阶导数(即变形曲线)d2U/dt2大于零时，说明变形的速率在出现了拐点，也就是说变形的速率逐渐增大，说明围岩可能失稳。要马上通知工程管理和监理人员暂停工程施工。

7 结果分析与建议

(1)结果分析

进口左线拱顶沉降最大值为27.06 mm，出现在L1+445断面，周边收敛最大值为9.71 mm，出现在L1+445断面上台阶；进口右线拱顶沉降最大值为13.27 mm，出现在K1+600断面，周边收敛最大值为5.57 mm，出现在K1+590断面上台阶。

出口左线拱顶沉降最大值为75.69 mm，出现在L2+350断面，周边收敛最大值为2.46 mm，出现在L2+350断面上台阶；出口右线拱顶沉降最大值为225.05 mm，出现在K2+340断面，周边收敛最大值为-62.16 mm，出现在K2+340断面上台阶。

地表沉降最大的为+128.56 mm，出现在K2+340监测段面D-1-9监测点。

(2)建议

本阶段进口左线L1+445、L1+450、L1+460、L1+470、L1+480、L1+500，右线K1+580、K1+590、K1+600、K1+610断面已稳定，建议开挖下台阶；左线L1+520、K1+610、K1+620、共3个监测断面拱顶下沉及周边收敛监测数据时程曲线图看，洞口浅埋段围岩不稳定，受降雨及施工影响会出现较大沉降及收敛，须继续观测；从右线K1+610共1个监测断面拱顶下沉及周边收敛监测数据时程曲线图看，前方开挖面施工致使前期的围岩发生变形的速度比较快，随时间推移及开挖面扩大，围岩的变形速度逐渐降低，围岩处于缓慢变形阶段，需继续观测。

本阶段出口右线K2+340、K2+335、K2+300、K2+320、 K2+310断面已稳定，建议尽快换拱并及时施作二衬；左线L2+355、K2+350共2个监测断面拱顶下沉及周边收敛监测数据时程曲线图看，洞口浅埋段围岩不稳定，受降雨及施工影响会出现较大沉降及收敛，须继续观测，地表沉降观测点已被防水彩条布覆盖，无法进行量测。

本阶段垭口隧道进口左、右线未发现初期支护喷层混凝土开裂、钢拱架(格栅)弯曲变形、拱顶喷层混凝土剥落等异常情况；出口右线K2+340～K2+335段出现初期支护喷层混凝土开裂、钢拱架(格栅)弯曲变形，但是围岩变形已稳定。

根据已监测到的数据分析，目前进口段的施工方法是可行的，出口端左洞应适当改变施工方法，确保隧道施工安全。

[1] 陈凯江. 隧道施工监控量测及数据反分析技术研究[D].北京工业大学,2013.

[2] 肖涛. 高速公路隧道施工监控量测技术研究[D].华南理工大学,2014.

[3] 杨绍战. 隧道施工监控量测数据分析处理软件的开发及应用[D].长安大学,2009.

[4] 姜洪涛. 高速公路隧道施工监测与信息反馈[D].西南交通大学,2005.

2015-04-11

王争(1988- )，男，贵州思南人，助理工程师，从事公路工程工作。

U445.1

C

1008-3383(2015)11-0103-01