高速公路隧道施工监控量测分析

吴哲辉

(山东恒建工程监理咨询有限公司)

1 监控量测在隧道工程中的地位

隧道工程的开展，主要就是对地下开挖出的空间，进行结构物修建作业。在此地下结构中，因其主要位于周围各种地质围岩环境中，所以该工程在各个方面与地面工程具有显著差异。在实际中，相关施工单位在隧道工程中，能够发现其具有一定的特殊性和复杂性，因而在作业中，必须要结合实际，合理的应用相关仪器和仪表。以此才能够更好的对围岩和支护系统所具有力学行为进行量测工作。在通常情况下，这种量测也被称为现场测量。将其与普通工程相比，隧道工程中所进行的现场测量对工程质量上起到重要的作用。诚如著名岩石力学专家米勒所说：“在岩土工程，特别是在隧道工程中变形量测的重要性尚未被很多人所认识。有些人把很重要的监测过程看成是仅仅为了满足科研的奢望偶尔使用一下的时髦。同这种观点相反，对岩土结构，特别是对隧道的形态所进行的量测已被证明，其重要性犹如对钢结构和混凝土结构所进行的静力计算一样。”在地面结构工程修建中，多数施工单位主要是以“调查-设计-施工”流程进行的。在这其中，所采用的设计方式也是按照具体模型进行的。而在整个隧道工程中，由于支护系统与为围岩之间所存在的关系较为复杂。对于这种关系，不能够在以原先的力学模式进行概括。

在这种形势下，则需要施工单位按照新奥法原则进行隧道修建工作。在此工作中，施工人员必须要注重对施工中围岩变形情况的监测。之所以注重监测工作，主要是因其在确定开挖方法、锚杆布置以及二次支护施作时间选择上起到重要的作用。因而作为施工单位，要对这方面予以足够的重视。另外，在新奥法中，主要以施工监测、锚杆以及喷混凝土作为重要的三要素。在实际应用中，其不仅能够更好的监视围岩是否安全，同时还能够有效检验出支护结构是否合理。由此可见，隧道工程中量测工作的开展，在监视工程设计和施工合理性上起到重要的作用。

2 工程概况

某高速公路的拱石隧道为分离式隧道，其左幅隧道长度共计约900m，其中埋深约有120m，右幅隧道长度共计860m，埋深为140m。隧道进口为端强石洞口，出口为削竹式洞口，洞口的净高度为8m，宽度为13m。在实际中，该隧道地貌处于溶蚀性丘陵地貌，且地质水文等各个情况比较简单。其中所含有的粉质黏土具有良好的粘性。另外，对于残破基层和成因土类型，则属于砂页岩风化残积土。在基岩成分中，主要包含三种类型，分别是，中风化白云质灰岩、石英砂岩和全风化砂质页岩这三种。

3 监测技术分析与应用

3.1 监测目的

在隧道工程中，开展隧道施工监测时，需要施工人员结合实际需要，采用相应的测绘仪器和设施， 来对围岩与支护结构所产生的应力情况进行测量工作。在此过程中，要注重对有关围岩和支护结构相关内容的观察，只有这样才能够在最大程度上预见隧道工程施工中所存在的安全隐患问题，进行合理规避。在隧道施工中监测工作十分重要，可以有效判断围岩稳定性。隧道施工监测的主要目的体现在四个方面。

1）全面了解与掌握围岩情况，如围岩和支护结构的变形规律，受力大小等，并从定量分析和定性分析对围岩和支护结构的建设情况与稳定性进行评估，对计算结果加以验证，确保其合理性与科学性。

2）及时反馈监测信息，可以对隧道施工中的险情进行有效预测，施工单位并根据监测信息内容来确保隧道工程的顺利实施。

3）根据测量结果，能够更好的反馈出围岩与支护等具体参数，促使施工单位更好的完善和优化现有的工程设计方案。在这之后，可将其作为的优化整个隧道工程施工流程的重要参考依据，以此能够为施工人员在进行作业上，起到一定的指导作用。

4）按照要求，对支护结构中的相关参数与工程施工技术是否合理进行深入验证，这样做，主要是为了能够更好的保障工程造价控制与管理工作的有序进行。

3.2 测点和断面布置的基本原则

1）在测点和断面布置时应遵循其技术原则和标准，确保必测项目的测距保持在20m～50m左右，如浅埋段或是软弱段应保证测距在20m之内，符合锚喷支护规定内容。

2）相关工作人员在进行测距选择这个环节时，必须要结合实际情况，选择适合的地段来对其进行测试。例如，在某区域工程中，如果该地质环境存在一定的问题，施工单位必须要按照要求，保证其布点是处于密集状态的。对此，施工人员在布置工程周边位移测线和测点时，首先就要注重隧道所具有的形状和施工规模情况。常见的有交叉形、十字形和三角形，选测项目应对每一个断面进行多点位移计检测，确保每个断面上测点在3～5个点之间。在通常情况下，使锚杆轴力与喷射混凝土应力有效监测的进行，能够保证3～7个断面层上的测点。

3）当施工人员完成掌子面挖掘作业后，能够发现，围岩应力会被重新分布，进而出变形情况。在对围岩动工变形后所具有的特征全面认识后，施工人员就可在进行掌子面挖掘过程中，得到所需的数据，以此在一定程度上避免爆破等损害的出现。

3.3 隧道监测方法

1）必测项目

在高速公路隧道施工中需要进行经常监测的项目为必测项目，在施工现场监测中十分重要，可以对围岩与支护结构的应力情况加以掌握，在监测中首先应对洞内进行观测，在隧道掌子面开挖时，监测人员应对围岩情况和掌子面前方进行观测，明确洞内的支护情况、地下水发育及岩体完整性等。其次还要注重对其周边位移与拱顶下沉监测工作的开展。在此工作中，需要施工人员结合拱顶是否下沉的具体结果，来作为预测隧道塌方情况的主要依据。其中，还要在工拱顶下沉测量中以拱顶附近的监测点，进行适当的位移。同时在周边位移环节上，需要在隧道开挖完成后才能够进行。此外，施工人员要注意各个周边监测点出现变化情况，以此才能够观察到整个隧道围岩在自身稳定性和应力发生的改变。在完成该工作后，还要按照要求进行地表沉降量监测工作。之所以这样做，主要是为了能够更好的掌握和了解隧道掌子面推进情况与地表沉降所带来的影响程度，进而能够在具体工作中，采用合理的水准仪。

2）选测项目

在隧道工程中，因隧道工程施工周期比较长，且需要监测的项目也比较多。在此期间，因受到多方因素的影响，还会出现需要选择的监测项目，具体表现在围岩内部移位。针对这种情况，则需要相关工作人员在对其进行监测时，要按照要求采用位移计，以此能够更好的了解围岩与支护结构所具有的规律和作用。另外，在进行钢支撑力监测中，则需要相关人员使用弦式数码钢筋应力计，这样能够使得其在监测过程中全面了解和掌握钢支撑应力情况。进而更好的对初期效果进行标准判断。而在锚杆轴力监测工作中，其可使用锚杆测力计，这样能够在对其进行监测中，及时发现支护与围岩能否进行科学合理的结合。

另外，还可以采用隧道超前地质预报检测技术，探地雷达主要是用于隧道超前地质预报监测，主要是由光纤、发射机、数据电缆、计算机等多部分所组成。在隧道施工前可以对隧道施工所在区域的地质情况及地质环境加以监测，在地质雷达进行隧道超前预测时，应确保预测预报距离在30m之内，且每两次预报位置的搭接长度应超过5m，在对该工程的地质监测中发现，在5m以下，10m左右有雷达波呈有规律振荡，说明在这范围内岩石与前述松散堆积特征不同，应是年代久远的原岩，但岩石完整性较差，较破碎。

3.4 隧道施工变形监测数据处理

对隧道的变形情况进行监测是初步阶段，还需要运用一定的方式对监测到的数据进行分析，从而为接下来的施工设计提供依据。还可以通过对长期的监测分析案例进行总结，从而在整体上提升隧道施工技术水平。

目前对监测数据进行分析的主要程序为：首先进行回归分析，将变形监测的相关理论引入到数据的分析上并作为指导，对多个监测点得出的变量值进行计算，从而确定最终的位移距离，在对位移距离掌握的情况下可以很好的推理出变形程度；然后是将数据运用表格的形式进行汇总备案，以便总结和以后的参考。通过对监测点数据信息分析结果进行判断，由专业的技术人员做出评价和说明，并最终形成监测报告。

4 结语

随着近年来高等级公路建设力度的增加，公路隧道工程建设规模和建设数量的增加，尤其是在山区等高速公路修建时，隧道工程和桥梁工程所占比重较大，而隧道工程则是高速公路施工中的控制性工程，对高速公路整体施工质量和施工安全都带来一定的影响。为了解决围岩与支护结构稳定性的问题，就需要加强对围岩和支护结构稳定性的监测，通过监测结果来对施工设计方案加以修改，与现场量测工作紧密配合，为隧道工程的施工质量提供保障。