隧道監控量測與超前地質預報分析

曹琪　馬學寧

摘 要：楊溪隧道的地質問題比較集中，包括隧道下穿碎裂帶以及豐富的地下水可能出現的涌水。在楊溪隧道施工過程中，預警措施采用監控量測與地質超前預報相結合的方式，比較準確地判斷圍巖的變化及不良地質的性質，以詳細的技術資料保證了施工的安全，并為工程變更提供依據。

關鍵詞：隧道施工；地質超前預報；監控量測；數據分析

前言

隨著科技的進步和工程技術的發展，人們對地下空間的利用將得到更多重視。隧道作為山嶺地區公路、鐵路建設不可缺少的一部分，將會起著越來越重要的作用。盡管前期勘察進行了地質調查、地質鉆探，但由于隧道位于地層之中，對周圍地質環境的變化很敏感，無法完全掌握隧道所在地質條件。這就需要在隧道工程施工過程中加強現場監控量測，從而判斷圍巖和隧道的穩定狀態、以保證施工安全進行。文章以廣樂高速公路楊溪隧道為例，總結和提出了監控量測及信息反饋分析研究方法，對工程實踐與研究具有一定的參考價值。

1 工程概況及存在的工程地質問題

廣樂高速公路是京港澳高速公路粵境段的復線。本區屬中亞熱帶濕潤型季風氣候區，地震基本烈度Ⅵ度，地表水系較發育，在隧道進出口兩側沖溝處常年溪流不斷，水量隨季節有明顯變化。該隧道地下水為基巖風化帶內的裂隙水，豐富的地下水水源，使得隧道區地下水較為發育，施工時要注意排水、預防涌水。

存在的工程地質問題有圍巖變形破壞問題；涌水和突水問題；地面沉陷與塌陷問題；其他隧道地質災害問題，如巖溶塌陷、高地溫、瓦斯爆炸和有害氣體的突出等災害問題。

2 內容與目的

目前，地質超前預報分為地質構造預測預報、地層巖性預測預報、地下水預測預報和不良地質預測預報。其主要目的：清晰的了解掌子面前方的工程地質與水文地質條件，以確保工程施工的順利進行；進一步減小地質災害發生的概率和造成危害的程度；為工程設計的優化提供地質依據；為竣工文件的編制提供地質資料。

3 監測方案與數據分析方法

擬監測的項目主要有拱頂下沉、地質和支護狀況觀察、周邊收斂、錨桿拉拔力檢測、地表下沉和圍巖內部位移量測。拱頂下沉量測點，在拱頂中心線上布置3個測點；圍巖體內位移量測每個斷面布設3～5個量測點；接觸壓力每斷面布設3～7個點。一般來說，力學分析法和經驗法都是分析監測數據、預測隧道的穩定性所常用的方法。力學計算法一般用于調整和確定支護系統，而經驗法則主要是依據經驗建來分析監測數據，從而分析圍巖的穩定性及支護系統的工作情況。

4 楊溪隧道監測數據分析

ZK66+100斷面位于楊溪隧道出口洞身段，設計IV級圍巖，上部為土層、強風化、中風化、夾薄層泥質砂巖，巖體破碎狀、穩定性差、易坍塌，洞身開挖采用雙側壁導坑法施工。觀測數據如圖2、圖3、圖4所示。

分析可以發現，拱頂下沉量與圍巖收斂量相比更大，但二者具有相同的變化趨勢，這與實際工程規律相符。由圍巖壓力時序圖的變化趨勢，可以發現其與內空變位收斂曲線的變化趨勢相近。時序圖初期的動蕩變化反映了圍巖原始應力狀態破壞后，在開挖面周邊范圍的巖體出現應力重分布現象，圍巖最終重新達到穩定狀態。通過施工監測，可以直觀地調整施工節奏，在保證安全的情況下加快施工進度。

5 結束語

（1）監測隧道整體結構的受力變形是監控量測的主要內容。監控量測以實時數據反饋于施工，及時發現不足之處從而優化設計方案，最終使隧道施工順利完成。（2）目前，外部條件因素嚴重制約著監控量測數據的準確性，數據需要經過相互對比才能準確的得出用于指導施工結論。（3）開挖會破壞巖體的最初應力狀態，使巖體內部應力產生重分布，出現收斂與下沉。監控量測可以在施工過程中，及時地了解圍巖和支護結構實時動態的受力與變形信息，分析判斷其發展的趨勢，從而對圍巖的穩定性和支護系統的可靠性進行評價，以達到了及時調整施工節奏、優化支護參數并進行施工決策的目的。同時，將量測的數據與反饋分析技術結合起來的方法，能夠更全面、真實地反映圍巖狀態變化，以修正后的參數進行力學計算，則得出的結果將與實際情況較為吻合。（4）監測采集了圍巖和支護結構實時的變化趨勢，通過對量測數據的分析，密切監視圍巖和支護結構的變形，并將監控信息及時地反饋，可以確保隧道穩定和施工安全。

參考文獻

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