單線隧道監控量測方法

黃茂生

(中鐵十六局集團北京工程有限公司，北京 100000)

1 概述

監控量測能夠及時為施工管理提供可靠的安全信息，確保施工安全和工程質量。項目部自開工以來就高度重視隧道的監控量測工作，在各隧道口都配備了監控量測儀器，要求現場工程師與現場測量人員堅持按規范要求對圍巖凈空、拱頂下沉進行量測。我標段所承擔的梁家營3號隧道出口及牛圈子隧道出口圍巖較差，監控量測關系到上述兩個施工口的隧道施工安全，因此本工程根據現場條件及隧道工程規范、設計要求對隧道監控量測進行了歸納總結。

本文根據工程開工以來的監控量測工作經驗，結合相關規范、設計要求，對隧道監控量測提出了具體的要求以及制定詳細的監控量測方案。

2 量測資源配置

2．1 量測設備配置

1)JSS30A型數顯收斂儀;2)水準儀、塔尺。

2．2 量測人員配置

現場工程師技術員1名(圍巖較差洞口配置2名)，測量員2名，要求負責人必須具有責任心強，且經過培訓、具有較高的質量和安全意識。

3 操作步驟

1)開工前，根據工程的特點、設計要求，綜合確定隧道的量測項目，一般有:洞內外觀察、凈空變化、拱頂下沉、地表下沉等。

2)隧道施工過程中應進行洞內外觀察，洞內觀察可分為掌子面處和已支護地段觀察兩部分。

a．掌子面處觀察應在每次開挖后進行，觀察中發現圍巖破碎、節理或存在斷層等現象時，應及時采取相應處理措施。在進行掌子面處觀察時應及時繪制開挖面地質素描圖，填寫開挖工作面地質狀態記錄表和施工階段圍巖級別判定卡。

對已施工地段的觀察每天至少應進行一次，主要觀察噴射混凝土、錨桿和鋼架等的工作狀態。

b．洞外觀察的工作重點應集中在洞口段尤其隧道進出口段及淺埋地段，其觀察洞內應包括地表開裂及沉降、邊坡穩定狀態、地表水滲漏情況等。

4 監測項目及頻率

1)凈空位移、拱頂下沉和地表下沉(淺埋地段)等監測項目應設置在同一橫斷面，其量測斷面間距及測點數量應根據圍巖級別、隧道埋深、開挖方法等按表1執行。

表1 必測項目量測斷面和每斷面測點數量

2)凈空位移、拱頂下沉量測應在每次開挖后12 h內取得初讀數，最遲不得大于24 h，且在下一循環開挖前必須完成。測點應牢固可靠，易于識別。并注意保護，嚴防爆破損壞。拱頂下沉和地表下沉量測基點應與洞內外水準點建立聯系。

3)隧道淺埋地段地表下沉的量測應與洞內凈空位移和拱頂下沉量測在同一斷面內，否則其量測數據無法與洞內量測數據進行對比，對判斷圍巖變形情況造成影響。橫斷面方向應在隧道中心及兩側間距2 m～4 m設地表下沉測點，每個斷面6點～10點;地表下沉量測應在開挖工作面前方，隧道埋深與隧道開挖高度之和處開始，直到襯砌結構封閉、下沉基本停止時為止;地表下沉量測頻率應與拱頂下沉和凈空變化的量測頻率相同。

4)各項量測項目量測頻率應根據位移速度和量測斷面距開挖面距離分別按表2，表3確定。

表2 量測頻率(按位移速度)

表3 量測頻率(按距開挖面距離)

5)各項量測作業均應持續到變形基本穩定后3周結束。

5 量測數據整理、分析與反饋

5．1 測試數據整理

1)每次量測后應及時進行數據整理，并繪制量測數據時態曲線和距掌子面關系圖。2)對初期的時態曲線應進行回歸分析，由具有經驗的現場工程師根據估計出時態曲線走勢及現場實際情況，根據曲線最大值和變化速度，判斷圍巖發展情況。3)遇有數據異常時，應及時判斷出原因并根據具體情況及時采取加厚噴層，加密或加強錨桿，增加鋼架及超前支護等加固措施。

5．2 量測數據分析與反饋

由監測數據信息量大，如不在龐大信息中準確地判斷圍巖發展情況，容易造成隧道支護存在過度加強或低估圍巖軟弱程度，給隧道施工造成經濟損失或發生圍巖變形侵限襯砌，重者容易發生安全等級施工，損失不可估量，下面將量測數據分析歸納如下:

1)實測最大位移值或回歸預測最大位移值不應大于表4所列指標，并按變形管理等級指導施工。

表4 單線隧道初期支護極限相對位移 %

圖1 梁家營3號隧道出口凈空變化曲線

2)根據位移變化速度判別(見圖1):凈空變化速度持續大于1．0 mm/d時，圍巖處于急劇變化狀態，應加強初期支護系統。凈空變化速度小于0．2 mm/d時，圍巖達到基本穩定，進行二次襯砌作業。

［1］ 關寶樹．隧道工程施工要點集［M］．北京:人民交通出版社，2003．

［2］ 李寧軍，曹文貴．隧道設計與施工百問［M］．北京:人民交通出版社，2004．

［3］ 黃茂生．軟土中沉拔鋼護筒對周圍土特性影響的研究［J］．山西建筑，2007，33(22):100-101．