隧道施工期間的變形監測技術探討

張懷遠

(山西省第三地質工程勘察院，山西晉中 030620)

作為工程測量學的重要體系與研究內容，變形監測技術在整個建設施工過程中起著非常重要的作用。它通過對物體的監督測量，分析物體的內部構造與空間位置如何隨時間的發展而變化，還可以確立物體的變化特征。隨著這一技術的不斷更新，幾乎所有的工程建筑都用其來對自己的整個施工過程進行監測，以便掌握建筑的變形情況，及時采取有效措施，保證整個施工過程的安全性。在隧道施工期間運用變形監測技術，是確保施工期間隧道穩定、安全的重要手段。本文基于變形監測技術的特點與方法，結合隧道施工工程的實際特征，對在隧道施工期間的變形監測技術的運用作出探討。

1 隧道施工采用變形監測技術的目的

1)隧道施工屬于山體內部作業，危險系數比一般的路面施工高出幾倍。采用變形檢測技術，可以隨時掌握隧道內部圍巖與支護的變化情況，調整施工方案。

2)施工過程中，山體與巖石結構以及巖層難免要受到一定的影響，使內部發生變化。通過變形監測技術及時反饋出的監測結果，給施工人員提供了準確的隧道內部變化信息，確保了施工的安全性與穩定性。

3)可以隨時修改與矯正施工的技術，完善施工不足，加強施工質量。

2 隧道施工期間變形監測技術的基本要求

1)及時、迅速地設置監測基準點，基準點是監控測量的基礎，所以在埋設基準點的時候一定要仔細，盡量利用控制點逐步向前延伸;而且基準點還必須定期地連同洞外的水準點一起對隧道施工進行變形測量。

2)及時埋設監控測量點位，準確設定工作基點。工作基點應當選擇巖體穩定、少軟弱破碎圍巖的穩定區域設置，要保證其能在監測過程中準確地反映監測地點的變形情況。

3)及時對所選對象進行觀察測量與監控。

4)對監測后得出的數據要進行整理與記錄，及時分析數據。

5)根據實際情況設定變形監測的周期。

不能理論性地確立變形監測的周期，此處的監測周期應為流動的、可更改的。監測的對象隨時在發生內部變化，變形監測應當根據單位時間內監測對象的變形數量與速度以及外界環境因素的變化來確定或者修改周期的長短。如果不能確立監測對象的變化情況，在監測過程中發現對象變化異常，那么可以及時增加監測次數，延長監測周期。

6)在隧道的洞內外都必須要進行觀察與測量。

a.每一個新的開挖面工程啟動的時候，都要綜合地質工程師的此處地質調查報告，結合開挖面的工作剖面圖，判定此處圍巖的級別;

b.進行開挖時，沒有被支護的圍巖要進行高度監測;

c.每天定期觀察洞外、洞口的地表情況，監測地表的沉陷度、水滲度，觀測邊坡的穩定性。

7)變形監測的時候一定要采用最新型最先進的設備儀器，在保證準確精度的同時也要注重設備的經濟與實用。

8)監測方法要密切配合隧道施工進程與監測儀器，做到快速、準確、高效率。

3 對隧道施工期間進行變形監測的技術方法

變形監測作為一種新型的高科技技術，有著不同的測量方法。本文根據隧道在山體內部施工的特征，歸納總結了幾種適用于監測隧道施工時的方法。

3.1 攝影測量技術

攝影測量技術主要針對大面積的變形監測，例如隧道施工平面的大型特殊測量。利用數字近景攝影測量技術與激光掃描的形態對隧道地面進行精準的剖析測量與智能技術化分析，綜合地統計隧道施工期間地面的變形情況。

3.2 隧道收斂監測法

此方法適用于大斷面的隧道的監控測量，但由于需要的設備過大，例如平臺車等，使得技術復雜，操作不方便。

1)相對位移觀察監測法。在監控測量的橫斷面上設置端部是平面且有反光片的監測錨桿;在距離此監控測量基點的30 m以外的安全地段設置全站儀;然后通過坐標測量法，測量出監控測量基點的三維坐標，再結合全站儀內存的定義任意坐標系，計算出相對的距離值，此方法可以降低監測誤差。

2)絕對三維位移觀察監測法。將設備儀器架設到已知監測點位或者將設備通過之前埋設的點位，聯合基準點一起進行測量;這樣可以全面且客觀地展現出監控測量基點的變形狀態，反映變形情況，由于此方法只需一套設備儀器就可以完成，所以十分節省資源，降低監測成本。

3.3 拱頂下沉監控測量方法

1)三角高程測量。此方法通過在監控測量隧道段的縱斷面上設置錨桿，其原理與相對位移觀察監測法一樣，只是操作方法較為復雜，通過錨桿端部的反射片，分別利用反光片和水準尺、棱鏡的反射進行距離與軸心的監測。

2)水準精密度測量。隧道施工時，隧道內的拱頂對水準作業帶來了極大的限制;在采用此方法進行監測時，將此方法下的所有監測基準點全部埋設到基巖上去，拱頂也安置監控測量點位，將讀數的鋼尺倒掛于點位;在監測時，利用水準儀對鋼尺和基準點進行數據的讀取，結合變形監測技術中的水準監測原理，可以得到監控測量基準點與點位的相對、絕對高程。

3.4 隧道位移的變形監測

在施工過程中，如果隧道發生位移，分為“地表下沉位移”與“隧道周邊位移”兩種情況。

1)地表下沉位移監測。在隧道的洞口地段埋設監控測量點位，用于觀察施工期間地表發生下陷的變形情況，一般設置三個左右的水準基點，綜合幾個點位的監測數據進行分析，計算出地表的下陷量。

2)隧道周邊位移。一般將監控測量點位與水準基點設置于隧道的兩側壁上，監測整個隧道周邊的坑道斷面的收斂情況。

3.5 對隧道施工期間的震動爆破情況監測

在隧道進行施工時，開發新的挖掘面必然要利用爆破的形式對洞內壁體的巖層產生一定的破壞與影響;為了避免隧道出現坍塌等事故，要對隧道進行支護架設;監測點可水平設置在支護周圍，監測爆破情況對巖體變形產生的影響，及時根據巖體變化調整支護情況，維護支護的穩定性。

根據隧道爆破施工時測量的振動速度，進行分析與計算。根據分析數據預測爆破對此工作面產生變形的影響以及日后的變形情況，架設支護。還可根據監測數據，優化設計爆破方案，將產生的變形影響降到最低。

4 對隧道施工期間變形監測的數據處理

1)對監測得到的數據進行回歸分析。以變形監測技術的理論指導為基礎，處理與計算多個監測點反饋的數據的變量值，推算監測點的最終位移距離，了解變形規律并掌握變化情況。

2)繪制基準點監測統計表。將各個基準點測量的數據統一繪制成表格的形式，定期對表格的數據進行歸納總結，便于分析參考。

3)隧道各處變形的具體說明。根據各監測點反饋的變形數據信息，統計隧道哪些地方發生了變形以及變形的數據與情況。

4)根據變形監測的成果進行分析。結合所有監測數據統計出變形監測的成果，對此成果進行分析，給出對本次隧道施工期間變形監測技術的意見，完善監測技術的不足。

5 結語

正確有效地采用變形監測技術對隧道施工進行監控測量，不但保障了施工的安全，而且大大提升了施工的質量，變形監測技術的成果數據還能反饋施工技術的不足與缺陷，使技術人員綜合數據，完善優化施工方案，加快施工進度，避免很多安全問題的出現。

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