淺談湖州南太湖互通連接線工程隧道施工監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)用

程 郁

（安徽省公路工程檢測(cè)中心 橋梁與隧道工程檢測(cè)安徽省實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230051）

湖州南太湖地區(qū)隧道工程項(xiàng)目主要經(jīng)過(guò)坡洪積斜坡及低山丘陵區(qū)，該項(xiàng)目與湖沼積平原直接相連。工程所在區(qū)域范圍受構(gòu)造及人工采石影響，地形較為凌亂。因此，在進(jìn)行施工建設(shè)和監(jiān)督管理的過(guò)程中，都會(huì)遇到較大的困難。如何采用科學(xué)的監(jiān)測(cè)技術(shù)與管理方法，提高工程項(xiàng)目整體有效性，成為相關(guān)施工部門技術(shù)人員重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容之一。

1 隧道施工風(fēng)險(xiǎn)因素分析

1.1 方案設(shè)計(jì)因素

施工方案與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)等方案的設(shè)計(jì)不合理，容易導(dǎo)致后續(xù)的施工建設(shè)和管理工作無(wú)法獲取精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性與有效性十分重要，如果此環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，后續(xù)的風(fēng)險(xiǎn)難以得到精準(zhǔn)評(píng)估。同時(shí)，如果工程項(xiàng)目的施工管理部門沒有編制出復(fù)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的專項(xiàng)施工方案，也會(huì)導(dǎo)致應(yīng)急措施不完善。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)設(shè)計(jì)不符合規(guī)范，導(dǎo)致超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的工藝技術(shù)會(huì)出現(xiàn)選擇性錯(cuò)誤[1]。

1.2 支護(hù)因素

支護(hù)設(shè)計(jì)需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。如果支護(hù)設(shè)計(jì)不符合規(guī)范，則會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目中使用的支護(hù)鋼管的型號(hào)、規(guī)格以及性能無(wú)法滿足實(shí)際的設(shè)計(jì)要求。再比如，管棚的搭接長(zhǎng)度不符合設(shè)計(jì)要求，注漿漿液的強(qiáng)度與配合比不符合設(shè)計(jì)施工的管理規(guī)范，也會(huì)導(dǎo)致超前小導(dǎo)管的支撐結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中無(wú)法達(dá)到應(yīng)有的效果。

1.3 監(jiān)督管理因素

監(jiān)督管理工作中，監(jiān)控測(cè)量不符合設(shè)計(jì)管理與相關(guān)規(guī)定的要求，會(huì)導(dǎo)致施工監(jiān)測(cè)工作失效。比如，在進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)的過(guò)程中，沒有按照規(guī)定的方法進(jìn)行布設(shè)，監(jiān)測(cè)的頻率難以得到規(guī)定的要求，最終得出的數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)失效和讀數(shù)異常等情況，如果不能得到妥善地處理，則會(huì)影響施工項(xiàng)目整體監(jiān)測(cè)效果。

2 隧道施工監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用

2.1 三維激光掃描技術(shù)

三維激光掃描技術(shù)是一種在短時(shí)間內(nèi)獲取空間三維信息的技術(shù)手段。在實(shí)際的使用中，可以將傳統(tǒng)的單點(diǎn)采集技術(shù)與數(shù)據(jù)模式，轉(zhuǎn)移到海量自動(dòng)獲取信息數(shù)據(jù)的模式中。在此環(huán)節(jié)中，能夠充分地發(fā)揮出高精度與高準(zhǔn)確度的優(yōu)點(diǎn)。目前，該項(xiàng)技術(shù)以及在隧道監(jiān)測(cè)工作中得到了逐步推廣與使用，相對(duì)于傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法而言，此種方法的優(yōu)勢(shì)更為明顯[2]。

2.2 信息化數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)

信息化數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析與處理工作提供支持。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法不能對(duì)規(guī)模巨大的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)工作的有效性較差，在進(jìn)行監(jiān)管中，也需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力?，F(xiàn)代化信息技術(shù)持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程中，相關(guān)領(lǐng)域工作人員可以通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)海量隧道監(jiān)控測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行高效處理。同時(shí)，在此過(guò)程中還可以形成分析報(bào)表的形式，完成對(duì)特殊情況的自動(dòng)預(yù)警，及時(shí)反饋到施工現(xiàn)場(chǎng)，提高管理水平。

2.3 自動(dòng)化施工監(jiān)測(cè)技術(shù)

信息化技術(shù)手段的發(fā)展還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化施工監(jiān)測(cè)。該項(xiàng)技術(shù)是在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，在隧道環(huán)境中，可以實(shí)現(xiàn)24 h無(wú)人化自動(dòng)監(jiān)測(cè)作業(yè)。此種方式減少了人員的投入，可提高監(jiān)測(cè)工作的精準(zhǔn)度、實(shí)時(shí)性與安全性，為隧道監(jiān)測(cè)與管理工作的發(fā)展帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3 隧道施工監(jiān)測(cè)效果分析——以湖州南太湖互通連接線工程為例

3.1 工程項(xiàng)目概況

湖州南太湖隧道工程項(xiàng)目是申蘇浙皖高速公路上的新增線路，該工程項(xiàng)目在進(jìn)行設(shè)計(jì)中能夠，連接線長(zhǎng)計(jì)劃4 578 m，改造原高速公路主線路長(zhǎng)度約為1 276 m，新建匝道總長(zhǎng)度約為2 354 m。本工程項(xiàng)目在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，嚴(yán)格地按照了交通部頒布的《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行設(shè)計(jì)，遵照其中的高速公路標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)高速公路車道進(jìn)行了優(yōu)化，改造成為雙向六車道[3]。

3.2 監(jiān)測(cè)目的

隧道工程項(xiàng)目施工建設(shè)中，監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)是其中一項(xiàng)重要的組成部分。為了提高工程項(xiàng)目的整體經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，需要對(duì)監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化提升，確保監(jiān)測(cè)管理符合項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)，同時(shí)與區(qū)域范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)建設(shè)總體方向保持一致。此次工程項(xiàng)目監(jiān)測(cè)中，通過(guò)采用監(jiān)控測(cè)量的方式，充分了解施工建設(shè)期間的地層、周圍環(huán)境以及支護(hù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化，從而確定工程項(xiàng)目對(duì)地質(zhì)因素所產(chǎn)生的影響，重點(diǎn)對(duì)其中薄弱的環(huán)節(jié)進(jìn)行提升，降低安全事故發(fā)生的概率。此外，在施工期間同步進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作，還可以充分地發(fā)揮出指導(dǎo)、反饋與優(yōu)化的作用，預(yù)判可能出現(xiàn)的突發(fā)情況，并提供相對(duì)應(yīng)的解決措施，提高項(xiàng)目的信息化水平，突出社會(huì)效益。此次工程項(xiàng)目中實(shí)施施工監(jiān)測(cè)，還可以最大限度地積累經(jīng)驗(yàn)，為本工程項(xiàng)目的優(yōu)化以及其他類似工程項(xiàng)目的提供真實(shí)有效的借鑒，為隧道的養(yǎng)護(hù)工作保留最真實(shí)的原始數(shù)據(jù)。

3.3 監(jiān)測(cè)方法

在進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)中，要以全局的視角對(duì)施工建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與管理，提高項(xiàng)目的整體性以及監(jiān)測(cè)管理方法的有效性。以湖州太湖隧道項(xiàng)目的隧道開挖工作環(huán)節(jié)為例，在隧道開挖之后，周圍巖石向坑道方向出現(xiàn)位移十分顯著的表現(xiàn)，對(duì)此，要對(duì)周邊位移情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。此次工程項(xiàng)目的隧道設(shè)計(jì)施工監(jiān)測(cè)中，施工單位采用了全站儀進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量得出兩點(diǎn)之間的相對(duì)位移值，用于反應(yīng)圍巖位移的狀態(tài)，在測(cè)量中按照如圖1方式對(duì)位移的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行布置，能夠獲取精準(zhǔn)的測(cè)量結(jié)果。

圖1 隧道圍巖位移測(cè)量點(diǎn)分布圖

3.4 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

3.4.1 地表沉降

從現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)管理工作中得出的數(shù)據(jù)可以看出，該工程項(xiàng)目YK0+699部分的斷面各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)部分有明顯的沉降情況，最大累計(jì)的沉降量在6號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置，已經(jīng)達(dá)到了124 mm。據(jù)此次研究工作得出的結(jié)果，該部分的沉降點(diǎn)從1月開始，沉降量迅速增加。經(jīng)過(guò)對(duì)沉降點(diǎn)周圍的情況以及施工建設(shè)管理工作內(nèi)容進(jìn)行分析得出，進(jìn)入到4月份之后，該部分的沉降點(diǎn)斷面已經(jīng)沒有明顯的變化，沉降值也趨于穩(wěn)定的狀態(tài)。出現(xiàn)此種情況的主要原因，主要是掌子面停工對(duì)圍巖的擾動(dòng)降低，仰拱的封閉成環(huán)有效地增強(qiáng)隧道整體穩(wěn)定性。隧道開挖對(duì)山體的擾動(dòng)首先由洞口之初，并且洞口埋深較淺。此時(shí)，邊仰坡在隧道開挖時(shí)產(chǎn)生的變形也會(huì)加劇地表沉降。

3.4.2 拱頂沉降

在對(duì)拱頂沉降的問題進(jìn)行分析的過(guò)程中，得出該項(xiàng)目的右側(cè)隧道部分埋深較淺，周圍的圍巖質(zhì)量較差，所以在進(jìn)行隧道開挖階段，各個(gè)部分的受力不均勻，而對(duì)隧道整體產(chǎn)生了側(cè)壓力作用。此種情況下，隧道地表沉降和拱頂沉降會(huì)持續(xù)累積。同時(shí)，當(dāng)在對(duì)隧道下部分臺(tái)階的仰拱部分進(jìn)行開挖時(shí)，采用的方法為全幅開挖的方法。一次累計(jì)的進(jìn)尺量較大，會(huì)對(duì)圍巖產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。鋼拱架對(duì)于圍巖的約束性較差，因此造成了嚴(yán)重的拱頂沉降。除此之外，在進(jìn)行施工建設(shè)中，周圍環(huán)境因素也容易導(dǎo)致拱頂沉降。比如，雨水下滲會(huì)時(shí)隧道頂端的土體強(qiáng)度變小，圍巖本身的承重能力會(huì)降低，由此導(dǎo)致了巖體下陷，鋼拱架變形會(huì)增加。

3.4.3 周邊位移

隧道內(nèi)部長(zhǎng)興端部分已經(jīng)初步完成了上部收斂點(diǎn)的布設(shè)。在4月份新增了2對(duì)收斂點(diǎn)。通過(guò)對(duì)各個(gè)部分收斂點(diǎn)的實(shí)際情況進(jìn)行觀察可得出隧道現(xiàn)場(chǎng)周圍的位移情況。根據(jù)拱頂沉降以及周邊位移監(jiān)測(cè)結(jié)果能夠了解到，在開始階段隧道圍巖和初支整體變形量都較小。此時(shí)，隧道整體性與穩(wěn)定性都處于較好的狀態(tài)中。隨著后續(xù)施工進(jìn)展，施工人員可以適當(dāng)對(duì)初支預(yù)留變形量進(jìn)行調(diào)整，從而減少施工量，實(shí)現(xiàn)材料的節(jié)約。目前，隧道湖州端右洞監(jiān)測(cè)斷面收斂值已經(jīng)趨于穩(wěn)定的狀態(tài)，但是，仍需要持續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，防止出現(xiàn)復(fù)工后二次變形情況。

3.5 保障措施

為了獲取最真實(shí)、最精確的測(cè)量數(shù)據(jù)，在實(shí)際的監(jiān)測(cè)工作中，技術(shù)部門要采用專業(yè)的組織管理方法，確保各個(gè)環(huán)節(jié)的測(cè)量結(jié)果精準(zhǔn)度不會(huì)受到明顯影響。比如，此次工程項(xiàng)目中，采用了專人現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的質(zhì)量控制方法。參與監(jiān)測(cè)工作的專業(yè)人員，要嚴(yán)格地落實(shí)工程項(xiàng)目的質(zhì)量管理體系，將工作中積累的工作經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用到項(xiàng)目施工監(jiān)測(cè)之中，確保工作經(jīng)驗(yàn)豐富且具有優(yōu)秀職業(yè)操守的工作人員參與到該環(huán)節(jié)，保障項(xiàng)目的施工進(jìn)度、施工安全以及施工質(zhì)量。此外，在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)中，要對(duì)工程項(xiàng)目監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)使用的設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量管理。在設(shè)備選購(gòu)前，對(duì)各個(gè)生產(chǎn)供應(yīng)商的產(chǎn)品質(zhì)量、價(jià)格以及供貨能力等方面因素進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，選擇質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的設(shè)備，降低工程造價(jià)、提高監(jiān)測(cè)質(zhì)量。技術(shù)人員要根據(jù)工程項(xiàng)目施工進(jìn)度與管理情況，科學(xué)地對(duì)組織儀器與設(shè)備進(jìn)行采購(gòu)、運(yùn)輸、加工和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度管理，確保現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)管理工作均能有序進(jìn)行。對(duì)項(xiàng)目的施工技術(shù)、管理規(guī)范與其他規(guī)程等文件進(jìn)行集中管理，確保各項(xiàng)管理文件的有效性。對(duì)于企業(yè)的推薦標(biāo)準(zhǔn)要認(rèn)真地進(jìn)行審核與認(rèn)定，確保監(jiān)測(cè)方法與技術(shù)使用均符合隧道項(xiàng)目的管理規(guī)定，以此保證檢驗(yàn)所得結(jié)果精準(zhǔn)可靠。如果遇到項(xiàng)目設(shè)計(jì)變更時(shí)，要與業(yè)主共同商議制定解決辦法。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，湖州南太湖隧道項(xiàng)目的施工監(jiān)測(cè)管理實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理模式。在進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理的過(guò)程中，要著重強(qiáng)調(diào)工程項(xiàng)目施工建設(shè)的安全性、質(zhì)量和效益等方面。相關(guān)領(lǐng)域的工作人員在施工建設(shè)和監(jiān)測(cè)管理中，要結(jié)合工程項(xiàng)目的具體情況和項(xiàng)目所在區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境特征，明確監(jiān)測(cè)的目的，提高監(jiān)測(cè)方法實(shí)施的有效性，采用可靠的保障措施，提高管理水平，從根本上提高項(xiàng)目的整體質(zhì)量。