高速公路隧道施工监测技术探索

聂 永 红

(山西路桥第二工程有限公司，山西 临汾 041000)



高速公路隧道施工监测技术探索

介绍了隧道施工监测技术的概念、目的及基本原则，并对隧道施工监测的具体方法进行了探讨，结合具体工程应用，证明了施工监测技术能有效地反映隧道施工过程中围岩的变化及支护结构方面的改变，是施工单位不可或缺的参考依据。

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0 引言

在建设公路以及铁路等交通的过程中，隧道这种地下工程是不可或缺的。近年来我国在高速公路建设方面得到了很大的发展，其规模和里程都得到了扩大，公路隧道建设的发展也变得非常迅速，在山区、城市中隧道都发挥了越来越重要的作用。同时大跨度、大截面并且埋深很大的公路隧道也得到了快速发展，有效的缩短了里程、降低了坡度。在隧道施工中使用科学合理的测量技术可以保证测量信息的准确有效，便于指导施工。

1 隧道施工检测技术的简介

1.1 隧道施工监测的概念

隧道施工监测指的是在开挖隧道进行施工的时候，通过各种测绘仪器、设备等的应用，对围岩以及支护结构的应变及应力情况进行测量，将围岩和支护机构的安全性、稳定性等准确的反馈出来，从而预见安全隐患并进行规避。在隧道施工中监测这个环节是非常重要的，想要判断围岩的稳定性依据的就是监测结果。

1.2 监测的根本目的

隧道施工监测最终想要实现的目的有四个，分别是：

1)对围岩的情况有较为全面的掌握和了解，包括围岩以及支护结构可以受力多少以及其变形的规律；从定性和定量两方面来评估围岩的稳定度以及支护结构的建设情况，从而对计算结果进行验证，保证其科学性和合理性；

2)通过监测可以将信息及时的进行反馈，从而起到预测险情的作用，施工单位可以以此作为指导使隧道顺利而安全的完成施工；

3)和实际的测量结果相结合，反馈围岩以及相关的支护参数，对工程设计进行优化，从而以此为依据来对施工工艺进行调整和优化，为隧道的建设提供科学的指导；

4)验证支护结构、参数以及施工技术的有效以及合理程度，打下了良好的基础来进行后续的工程质量、工程造价的控制与优化。

1.3 布置测点和断面的基本原则

在监测部位以及测点设定的时候要遵循相应技术标准和原则，首先必测项目要保证20 m～50 m的测距，如果是浅埋段或者软弱段测距应小于20 m，这是锚喷支护方面的规定内容；选测项目应该从实际出发来选择测距，或者选取具有代表性的地段来进行测试面测试，如果某区域的工程比较重要或者地质环境不良应该设置更为密集的布点。其次是布置周边位移的测点和测线，从施工规模、隧道形状等多方面进行考虑，常见的有十字形、三角形、交叉形等。选测项目多点位移计要监测每一个断面，每个断面上的测点为3个～5个，喷射混凝土应力以及锚杆轴力等监测每个断面的测点为3个～7个。最后当开始挖掘掌子面以后，会重新分布围岩的应力，变形情况会环向出现，在开完掌子面1 d时间以内变形和应力的变化会比较快。当对围岩动工以后的变形特征有了全面而有效的了解之后，应该在开挖掌子面以后及时的进行断面布置工作并得到初始数据。监测断面应该尽量规避爆破等带来的损坏。

2 隧道监测的具体方法

2.1 必测项目

必测项目指的就是隧道设计以及具体的施工工作中需要经常进行监测的项目，对于施工现场监测来说是非常重要的，同时也是判断隧道围岩和支护结构应力情况的重要标准。主要包括以下几点：1)洞内观测，在挖掘隧道掌子面的时候，监测人员要对掌子面的前方和围岩情况进行观测和分析，确定其岩体的完整性、洞内支护情况、地下水发育情况、性质等。2)拱顶下沉和周边位移，拱顶下沉得出的结果可以当作有效的对塌方情况进行预测的参考资料，因为它测量是以拱顶附近的监测点来对仰拱监测点进行垂直向的相对位移。周边位移是在开挖隧道以后，各个周边的测点均向中心出现了变形情况，表现的是隧道围岩的稳定性以及应力。3)地表沉降量，测量地表沉降量的目的是为了对隧道掌子面的推进情况影响地表沉降的规律和程度有一个了解，从而对沉降稳定时间心中有数。实施测量的时候一般需要应用水准仪来进行。图1是施工监测的具体流程图。

2.2 选测项目

隧道施工一般来说都会具有比较长的周期，所以也需要监测很多项目，会有一些选择性监测项目的存在，具体包括以下几点：1)围岩内部移位，监测的时候需要使用位移计，目的是为了分析隧道挖掘工程对于岩体位移规律产生的影响，从而对围岩和支护相互作用之间的规律有一定的了解和分析。2)钢支撑力，监测的时候一般要用到弦式数码钢筋应力计，为了对钢支撑的应力情况有足够的了解而进行这个监测，并且对其在初期支护中的效果有一定的判定。3)围岩压力，测量的时候通常要应用压力盒，为了对二次衬砌的支护时机有良好的判断而进行监测。4)锚杆轴力，监测需要应用锚杆测力计，目的是确定支护是否有效而科学的与围岩结合在了一起，对施工安全起到保证作用。

3 高速公路隧道实例分析

3.1 工程概况

山西某高速公路拱石隧道为分离式隧道，左幅隧道为ZK30+400～ZK31+245的桩号，长度总计为845 m，约有117 m的最大深埋；右幅隧道为K30+400～K31+240的桩号，长度总计为840 m，约有120 m的最大深埋。隧道以端墙石洞口为进口，削竹式洞口为出口，净宽度为10.75 m，净高度为5 m。这个隧道所处的地貌为溶蚀型丘陵地貌，拥有比较简单的地质水文情况，粉质粘土的覆盖层具有良好的粘性。残坡积层、成因土的类型为砂页岩风化残积土。基岩的成分为石英砂岩、中风化白云质灰岩以及全风化砂质页岩。

3.2 进行监测并且分析结果

首先进行单元模型的建立，我们这里应用的断面模型比较典型，是2D的Ⅲ级、Ⅳ级围岩断面模型，这一类模型中对于地表底层的形貌不做考虑，将其简化为平面状，保证边界条件对于实际状况可以有一个真实的反映和模拟，然后将相应的参数都确定好并且进行监测。

从模拟监测最终得出的结果我们看出，对于Ⅲ级围岩段来说，挖掘好整个断面、喷锚支护并且喷射混凝土硬化以后，出现了2.6 mm，2.8 mm，4.8 mm的竖向位移；1.3 mm，2.5 mm，3.2 mm的水平位移；拱顶和仰拱的中心位置是竖向位移出现最大的部分，两侧拱角是水平位移出现最大的部分。Ⅳ级围岩段在挖掘了整个断面并进行了喷锚支护和喷射混凝土硬化之后，出现了7.3 mm，10.8 mm，14.1 mm的竖向位移；5.4 mm，7.1 mm，10.2 mm的水平位移，同Ⅲ级中一样的是其产生最大值的部位。

4 结语

在建设高速公路的隧道工程的时候，施工监测技术的应用可以有效的指导设计和施工，对于施工过程中围岩的变化以及支护结构方面的改变都可以进行有效地反映，从而以其作为依据来判断施工的安全性，是施工单位不可或缺的参考依据。总而言之，监测技术对于高速公路的隧道施工来说具有很重要的研究意义。

[1] 程思军.渝黔铁路万家庙隧道下穿渝黔高速公路施工技术探析[J].江西建材,2015(3):222-225.

[2] 曹 瑞.高速公路隧道的施工监测技术研究[J].科技风,2015(9):154.

[3] 黄金山,黄隆基,陈赞梁,等.监控量测技术在高速公路隧道施工中的应用[J].科技与企业,2013(14):223.

On inspection technique of expressway tunnel construction

Nie Yonghong

(ShanxiRoadsandBridge2ndCompany,Linfen041000,China)

The paper introduces the concept, aims, and basic principle of the tunnel construction inspection technique, explores the methods for the tunnel construction inspection, and proves the construction inspection technique can effectively reflect the changes of the surrounding rocks and support structure in the tunnel construction process by combining with the factual engineering application, so it can be the reference for construction units.

tunnel, construction inspection, expressway

1009-6825(2016)10-0189-03

2016-01-08

聂永红(1982- )，女，助理工程师

聂 永 红

(山西路桥第二工程有限公司，山西 临汾 041000)

U456.3

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