高速公路隧道施工監控量測分析

吳哲輝

(山東恒建工程監理咨詢有限公司)

1 監控量測在隧道工程中的地位

隧道工程的開展，主要就是對地下開挖出的空間，進行結構物修建作業。在此地下結構中，因其主要位于周圍各種地質圍巖環境中，所以該工程在各個方面與地面工程具有顯著差異。在實際中，相關施工單位在隧道工程中，能夠發現其具有一定的特殊性和復雜性，因而在作業中，必須要結合實際，合理的應用相關儀器和儀表。以此才能夠更好的對圍巖和支護系統所具有力學行為進行量測工作。在通常情況下，這種量測也被稱為現場測量。將其與普通工程相比，隧道工程中所進行的現場測量對工程質量上起到重要的作用。誠如著名巖石力學專家米勒所說：“在巖土工程，特別是在隧道工程中變形量測的重要性尚未被很多人所認識。有些人把很重要的監測過程看成是僅僅為了滿足科研的奢望偶爾使用一下的時髦。同這種觀點相反，對巖土結構，特別是對隧道的形態所進行的量測已被證明，其重要性猶如對鋼結構和混凝土結構所進行的靜力計算一樣。”在地面結構工程修建中，多數施工單位主要是以“調查-設計-施工”流程進行的。在這其中，所采用的設計方式也是按照具體模型進行的。而在整個隧道工程中，由于支護系統與為圍巖之間所存在的關系較為復雜。對于這種關系，不能夠在以原先的力學模式進行概括。

在這種形勢下，則需要施工單位按照新奧法原則進行隧道修建工作。在此工作中，施工人員必須要注重對施工中圍巖變形情況的監測。之所以注重監測工作，主要是因其在確定開挖方法、錨桿布置以及二次支護施作時間選擇上起到重要的作用。因而作為施工單位，要對這方面予以足夠的重視。另外，在新奧法中，主要以施工監測、錨桿以及噴混凝土作為重要的三要素。在實際應用中，其不僅能夠更好的監視圍巖是否安全，同時還能夠有效檢驗出支護結構是否合理。由此可見，隧道工程中量測工作的開展，在監視工程設計和施工合理性上起到重要的作用。

2 工程概況

某高速公路的拱石隧道為分離式隧道，其左幅隧道長度共計約900m，其中埋深約有120m，右幅隧道長度共計860m，埋深為140m。隧道進口為端強石洞口，出口為削竹式洞口，洞口的凈高度為8m，寬度為13m。在實際中，該隧道地貌處于溶蝕性丘陵地貌，且地質水文等各個情況比較簡單。其中所含有的粉質黏土具有良好的粘性。另外，對于殘破基層和成因土類型，則屬于砂頁巖風化殘積土。在基巖成分中，主要包含三種類型，分別是，中風化白云質灰巖、石英砂巖和全風化砂質頁巖這三種。

3 監測技術分析與應用

3.1 監測目的

在隧道工程中，開展隧道施工監測時，需要施工人員結合實際需要，采用相應的測繪儀器和設施， 來對圍巖與支護結構所產生的應力情況進行測量工作。在此過程中，要注重對有關圍巖和支護結構相關內容的觀察，只有這樣才能夠在最大程度上預見隧道工程施工中所存在的安全隱患問題，進行合理規避。在隧道施工中監測工作十分重要，可以有效判斷圍巖穩定性。隧道施工監測的主要目的體現在四個方面。

1）全面了解與掌握圍巖情況，如圍巖和支護結構的變形規律，受力大小等，并從定量分析和定性分析對圍巖和支護結構的建設情況與穩定性進行評估，對計算結果加以驗證，確保其合理性與科學性。

2）及時反饋監測信息，可以對隧道施工中的險情進行有效預測，施工單位并根據監測信息內容來確保隧道工程的順利實施。

3）根據測量結果，能夠更好的反饋出圍巖與支護等具體參數，促使施工單位更好的完善和優化現有的工程設計方案。在這之后，可將其作為的優化整個隧道工程施工流程的重要參考依據，以此能夠為施工人員在進行作業上，起到一定的指導作用。

4）按照要求，對支護結構中的相關參數與工程施工技術是否合理進行深入驗證，這樣做，主要是為了能夠更好的保障工程造價控制與管理工作的有序進行。

3.2 測點和斷面布置的基本原則

1）在測點和斷面布置時應遵循其技術原則和標準，確保必測項目的測距保持在20m～50m左右，如淺埋段或是軟弱段應保證測距在20m之內，符合錨噴支護規定內容。

2）相關工作人員在進行測距選擇這個環節時，必須要結合實際情況，選擇適合的地段來對其進行測試。例如，在某區域工程中，如果該地質環境存在一定的問題，施工單位必須要按照要求，保證其布點是處于密集狀態的。對此，施工人員在布置工程周邊位移測線和測點時，首先就要注重隧道所具有的形狀和施工規模情況。常見的有交叉形、十字形和三角形，選測項目應對每一個斷面進行多點位移計檢測，確保每個斷面上測點在3～5個點之間。在通常情況下，使錨桿軸力與噴射混凝土應力有效監測的進行，能夠保證3～7個斷面層上的測點。

3）當施工人員完成掌子面挖掘作業后，能夠發現，圍巖應力會被重新分布，進而出變形情況。在對圍巖動工變形后所具有的特征全面認識后，施工人員就可在進行掌子面挖掘過程中，得到所需的數據，以此在一定程度上避免爆破等損害的出現。

3.3 隧道監測方法

1）必測項目

在高速公路隧道施工中需要進行經常監測的項目為必測項目，在施工現場監測中十分重要，可以對圍巖與支護結構的應力情況加以掌握，在監測中首先應對洞內進行觀測，在隧道掌子面開挖時，監測人員應對圍巖情況和掌子面前方進行觀測，明確洞內的支護情況、地下水發育及巖體完整性等。其次還要注重對其周邊位移與拱頂下沉監測工作的開展。在此工作中，需要施工人員結合拱頂是否下沉的具體結果，來作為預測隧道塌方情況的主要依據。其中，還要在工拱頂下沉測量中以拱頂附近的監測點，進行適當的位移。同時在周邊位移環節上，需要在隧道開挖完成后才能夠進行。此外，施工人員要注意各個周邊監測點出現變化情況，以此才能夠觀察到整個隧道圍巖在自身穩定性和應力發生的改變。在完成該工作后，還要按照要求進行地表沉降量監測工作。之所以這樣做，主要是為了能夠更好的掌握和了解隧道掌子面推進情況與地表沉降所帶來的影響程度，進而能夠在具體工作中，采用合理的水準儀。

2）選測項目

在隧道工程中，因隧道工程施工周期比較長，且需要監測的項目也比較多。在此期間，因受到多方因素的影響，還會出現需要選擇的監測項目，具體表現在圍巖內部移位。針對這種情況，則需要相關工作人員在對其進行監測時，要按照要求采用位移計，以此能夠更好的了解圍巖與支護結構所具有的規律和作用。另外，在進行鋼支撐力監測中，則需要相關人員使用弦式數碼鋼筋應力計，這樣能夠使得其在監測過程中全面了解和掌握鋼支撐應力情況。進而更好的對初期效果進行標準判斷。而在錨桿軸力監測工作中，其可使用錨桿測力計，這樣能夠在對其進行監測中，及時發現支護與圍巖能否進行科學合理的結合。

另外，還可以采用隧道超前地質預報檢測技術，探地雷達主要是用于隧道超前地質預報監測，主要是由光纖、發射機、數據電纜、計算機等多部分所組成。在隧道施工前可以對隧道施工所在區域的地質情況及地質環境加以監測，在地質雷達進行隧道超前預測時，應確保預測預報距離在30m之內，且每兩次預報位置的搭接長度應超過5m，在對該工程的地質監測中發現，在5m以下，10m左右有雷達波呈有規律振蕩，說明在這范圍內巖石與前述松散堆積特征不同，應是年代久遠的原巖，但巖石完整性較差，較破碎。

3.4 隧道施工變形監測數據處理

對隧道的變形情況進行監測是初步階段，還需要運用一定的方式對監測到的數據進行分析，從而為接下來的施工設計提供依據。還可以通過對長期的監測分析案例進行總結，從而在整體上提升隧道施工技術水平。

目前對監測數據進行分析的主要程序為：首先進行回歸分析，將變形監測的相關理論引入到數據的分析上并作為指導，對多個監測點得出的變量值進行計算，從而確定最終的位移距離，在對位移距離掌握的情況下可以很好的推理出變形程度；然后是將數據運用表格的形式進行匯總備案，以便總結和以后的參考。通過對監測點數據信息分析結果進行判斷，由專業的技術人員做出評價和說明，并最終形成監測報告。

4 結語

隨著近年來高等級公路建設力度的增加，公路隧道工程建設規模和建設數量的增加，尤其是在山區等高速公路修建時，隧道工程和橋梁工程所占比重較大，而隧道工程則是高速公路施工中的控制性工程，對高速公路整體施工質量和施工安全都帶來一定的影響。為了解決圍巖與支護結構穩定性的問題，就需要加強對圍巖和支護結構穩定性的監測，通過監測結果來對施工設計方案加以修改，與現場量測工作緊密配合，為隧道工程的施工質量提供保障。