隧道监控量测与超前地质预报分析

曹琪　马学宁

摘 要：杨溪隧道的地质问题比较集中，包括隧道下穿碎裂带以及丰富的地下水可能出现的涌水。在杨溪隧道施工过程中，预警措施采用监控量测与地质超前预报相结合的方式，比较准确地判断围岩的变化及不良地质的性质，以详细的技术资料保证了施工的安全，并为工程变更提供依据。

关键词：隧道施工；地质超前预报；监控量测；数据分析

前言

随着科技的进步和工程技术的发展，人们对地下空间的利用将得到更多重视。隧道作为山岭地区公路、铁路建设不可缺少的一部分，将会起着越来越重要的作用。尽管前期勘察进行了地质调查、地质钻探，但由于隧道位于地层之中，对周围地质环境的变化很敏感，无法完全掌握隧道所在地质条件。这就需要在隧道工程施工过程中加强现场监控量测，从而判断围岩和隧道的稳定状态、以保证施工安全进行。文章以广乐高速公路杨溪隧道为例，总结和提出了监控量测及信息反馈分析研究方法，对工程实践与研究具有一定的参考价值。

1 工程概况及存在的工程地质问题

广乐高速公路是京港澳高速公路粤境段的复线。本区属中亚热带湿润型季风气候区，地震基本烈度Ⅵ度，地表水系较发育，在隧道进出口两侧冲沟处常年溪流不断，水量随季节有明显变化。该隧道地下水为基岩风化带内的裂隙水，丰富的地下水水源，使得隧道区地下水较为发育，施工时要注意排水、预防涌水。

存在的工程地质问题有围岩变形破坏问题；涌水和突水问题；地面沉陷与塌陷问题；其他隧道地质灾害问题，如岩溶塌陷、高地温、瓦斯爆炸和有害气体的突出等灾害问题。

2 内容与目的

目前，地质超前预报分为地质构造预测预报、地层岩性预测预报、地下水预测预报和不良地质预测预报。其主要目的：清晰的了解掌子面前方的工程地質与水文地质条件，以确保工程施工的顺利进行；进一步减小地质灾害发生的概率和造成危害的程度；为工程设计的优化提供地质依据；为竣工文件的编制提供地质资料。

3 监测方案与数据分析方法

拟监测的项目主要有拱顶下沉、地质和支护状况观察、周边收敛、锚杆拉拔力检测、地表下沉和围岩内部位移量测。拱顶下沉量测点，在拱顶中心线上布置3个测点；围岩体内位移量测每个断面布设3～5个量测点；接触压力每断面布设3～7个点。一般来说，力学分析法和经验法都是分析监测数据、预测隧道的稳定性所常用的方法。力学计算法一般用于调整和确定支护系统，而经验法则主要是依据经验建来分析监测数据，从而分析围岩的稳定性及支护系统的工作情况。

4 杨溪隧道监测数据分析

ZK66+100断面位于杨溪隧道出口洞身段，设计IV级围岩，上部为土层、强风化、中风化、夹薄层泥质砂岩，岩体破碎状、稳定性差、易坍塌，洞身开挖采用双侧壁导坑法施工。观测数据如图2、图3、图4所示。

分析可以发现，拱顶下沉量与围岩收敛量相比更大，但二者具有相同的变化趋势，这与实际工程规律相符。由围岩压力时序图的变化趋势，可以发现其与内空变位收敛曲线的变化趋势相近。时序图初期的动荡变化反映了围岩原始应力状态破坏后，在开挖面周边范围的岩体出现应力重分布现象，围岩最终重新达到稳定状态。通过施工监测，可以直观地调整施工节奏，在保证安全的情况下加快施工进度。

5 结束语

（1）监测隧道整体结构的受力变形是监控量测的主要内容。监控量测以实时数据反馈于施工，及时发现不足之处从而优化设计方案，最终使隧道施工顺利完成。（2）目前，外部条件因素严重制约着监控量测数据的准确性，数据需要经过相互对比才能准确的得出用于指导施工结论。（3）开挖会破坏岩体的最初应力状态，使岩体内部应力产生重分布，出现收敛与下沉。监控量测可以在施工过程中，及时地了解围岩和支护结构实时动态的受力与变形信息，分析判断其发展的趋势，从而对围岩的稳定性和支护系统的可靠性进行评价，以达到了及时调整施工节奏、优化支护参数并进行施工决策的目的。同时，将量测的数据与反馈分析技术结合起来的方法，能够更全面、真实地反映围岩状态变化，以修正后的参数进行力学计算，则得出的结果将与实际情况较为吻合。（4）监测采集了围岩和支护结构实时的变化趋势，通过对量测数据的分析，密切监视围岩和支护结构的变形，并将监控信息及时地反馈，可以确保隧道稳定和施工安全。

参考文献

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