探究監控量測技術在軟巖隧道施工中的應用

（河南理工大學鶴壁工程技術學院，河南 鶴壁 458030）

隧道施工是高速公路施工的重要內容之一，隨著我國高速公路建設的日益發展，當前公路工程建設中的高速公路隧道施工情況也越來越多，但由于隧道施工中存在的不確定性因素較多，對施工開展的影響也較為突出，需要通過全面、有效的監控量測工作開展，為高速公路隧道施工提供更加科學與合理指導，從而促進高速公路隧道施工的安全和順利開展，確保高速公路隧道施工的質量。下文在對監控量測在高速公路隧道施工中應用的必要性分析，結合工程實例，對監控量測在高速公路軟巖隧道施工中的具體應用進行研究，以供參考。

1 高速公路隧道施工中監控量測的必要性分析

在我國交通事業快速發展的影響下，公路工程的施工建設也越來越多，其中，公路隧道施工作為公路施工中的重要內容和環節，其具體施工中所面臨的情況以及施工要求也越來越復雜，尤其是一些高等級公路的隧道施工中，其隧道施工方案與傳統施工相比，不僅在線形以及隧道工程的里程等方面有了較大的變化，而且公路建設的整體投資以及施工影響也日益突出，在這種情況下，進行更加合理與優化的公路隧道施工方案設計和選擇，在當前我國的公路工程施工建設中越來越受關注。值得注意的是，結合公路隧道施工的具體情況，由于公路隧道施工中仍然存在有一些較為突出的問題尚未解決，像公路施工中常見的坍塌或者是突水、隧道建設完成后的滲漏問題或者是變形等，都對公路隧道的施工質量和工程建設效益存在著較大的不利影響。針對這種情況，在公路隧道施工中，通過開展全面的監控量測工作，對公路隧道支護以及圍巖時空變形、應力分布、壓力變化等情況進行全面量測分析，從而結合公路隧道施工的監控量測數據，對其施工方案進行合理設計和應用，在確保公路隧道施工的安全與順利開展，提高公路隧道施工的經濟效益和質量等方面，均具有十分突出的必要性和重要意義。另一方面，由于公路隧道施工本身具有較為突出的隱蔽性、復雜性與不確定性，并且公路隧道施工中，隧道周圍及施工地區的工程地質、水文條件等，與隧道施工的安全開展之間存在著較為密切的關系，尤其是不良地質條件環境下的公路隧道施工，極容易發生隧道塌方或突水等情況，不僅給隧道施工造成較大的技術困難，而且嚴重威脅著隧道施工人員的生命安全，迫切需要通過進行隧道施工的監控量測，在對隧道支護與圍巖結構的時空變形、壓力以及應力變化等進行監測分析，從而對隧道圍巖支護與結構施工設計方案進行評價，以確保公路隧道施工的安全和質量。

2 工程實例簡述

以某高速公路項目的其中一個工程路段為例，該高速公路施工段位于福建省境內，是連接該地區與外部其他省市的重要交通主干道。其中，該高速公路的施工路段穿越松溪河，沿途經過多個縣（區），全長約為106km，公路路面采用雙向四車道設計，行車時速設計為100km/h。

3 監控量測技術在高速公路軟巖隧道施工中的應用

根據上述高速公路的實際情況，在進行該高速公路隧道施工的監控量測中，主要針對高速公路隧道施工的周邊位移以及淺埋地表沉降、隧道拱頂下沉等情況進行全面監控和量測實施，并根據該高速公路隧道施工的監控量測結果，對其隧道施工中存在的安全隱患及防治措施進行研究，以減少其對高速公路隧道施工的安全和質量影響。

3.1 高速公路軟巖隧道施工的監控量測

首先，在進行高速公路隧道的周邊位移變化情況監測中，其具體測量分析應注意從以下幾個方面進行要點把握。即通常情況下，對公路隧道的周邊位移情況測量中，對各測量點應以避免爆破作業對測點造成破壞為前提進行合理布設，并且應確保各測點盡量與工作面相靠近，其距離多控制為0.5 至2m 之間，然后在下一次爆破循環開始前對其初始測量的讀書進行記錄獲取，并在下一循環的開挖施工開始前，對公路隧道施工的初期變形值讀數進行記錄和保存。在進行公路隧道的周圍位移變化情況的測量中，對測量點的埋設和布置，需要根據測量點布設的具體位置，如下圖1所示，即為隧道開挖施工中測點布置示意圖。測點布置完成后，對測點位置處使用小型鉆孔進行鉆進成孔后，再進行帶膨脹管的收斂預埋件埋入，并通過旋上收斂鉤子進行有關數據量測，對量測數據則采用鋼尺收斂計進行采集，數據采集結果以每次進行讀數兩次且兩次讀數的差值應低于0.03mm 為準，對超過該誤差標準的情況，需要進行重新測量和讀數，以確保其測量結果的準確性。此外，對公路隧道的拱頂下沉和周邊收斂情況的觀測，需要在同一個斷面內進行測量和分析，具體測量中注意結合施工路段隧道的特點，根據其有關技術要求和規范，進行而忽視的監測頻率選取，從而通過準確測量實現公路隧道施工的動態反饋設計和信息化施工監測信息提供，確保公路隧道施工的安全和順利開展。

圖1 隧道開挖施工中的測點布置示意圖

其次，在進行公路隧道的淺埋地表沉降監測與分析中，對其測量點布置，以隧道開挖的縱橫向3 至4 倍洞涇外區域為主，共進行2 個測量基點埋設，便于相互進行校核驗證。在對測量基準點的埋設布置中，應根據有關標準進行測量基準點的埋設操作，根據埋設基點在和周圍臨近水準點進行相互聯合測量分析基礎上，實現公路隧道施工的相關原始高程數據獲取。進行上述測量操作完成后，通過在測點位置進行長、寬和深均為300mm 的淺埋坑挖設，并進行地表測點預埋件埋設，對測點四周使用混凝凝土進行填實后，在混凝土固結情況下對其進行測量和分析。測量過程中，注意采用精準水準儀作為測量用具進行觀測和分析，并且在測量開始前，對測量儀器進行檢驗合格情況再操作，避免測量站點與測量使用的標尺存在振動時進行測量，以確保測量結果的準確性。此外，在進行公路隧道施工的淺埋地表沉降測量中，為避免對測量結果產生影響，應盡量在每一天的相同時間段進行觀測和分析，并且對公路隧道的淺埋地表沉降變化觀測中，應堅持測量人員以及測站位置、測量延續尸檢、施測順序等四固定原則，并且每隔30d 應使用精密水準測量方法對基點和水準點進行聯測分析，對測量誤差應控制在允許的誤差范圍內。此外，在公路隧道的淺埋地表沉降變化測量中，對地表下沉量監測應在公路隧道的淺埋位置處進行測量和分析，必要情況下，對其下沉測點布置，可以和拱頂下沉以及周圍收斂測量布置在同一斷面上進行測量和分析，觀測頻率嚴格按照有關規范及標準的要求執行。

最后，在進行公路隧道的拱頂下沉量測量中，需要對每個進行測量的斷面拱頂中心以及兩側進行收斂預埋鉤埋設，埋設完成后同公路隧道的周邊收斂量以同進行監測分析，測量過程中注意使用精密水準儀與鋼尺收斂計相互配合進行數據測量和采集。

3.2 監控量測結果分析

根據上述公路隧道施工的監控量測方法，在對上述高速公路工程某施工段的隧道施工情況進行連續兩年的觀測和分析，并將觀測分析結果進行及時整理和反饋，采用階段報告形式及時向高速公路施工的設計單位以及工程監理、施工企業、項目業主等各單位進行數據結果提交，以對該高速公路隧道施工進行有效指導和評價，在確保其高速公路隧道施工的安全性與質量效果等提升方面，均具有十分顯著的積極作用和意義。

根據上述測量分析的數據結果，其中，該高速公路某隧道路段的斷面圍巖是以殘坡積土以及全-強風化云母石英片巖的巖體分布為主，并且其巖體結構呈較為松散的碎裂結構特點，并且在公路隧道施工中隨著掌子面推進，其圍巖結構呈相對較好的變化，同時呈現出較高的埋深特點，而該高速公路隧道拱頂下沉量則呈現出現相應的下降變化趨勢。比如，在上述高速公路隧道工程的某一斷面施工中，根據現場監測與分析數據的具體結果來看，由于其左右線拱頂沉降變形情況以隧道掌子面與下臺階開挖施工前后最為計中，并且該公路隧道斷面的左線是采用上線臺階預留而核心土法開挖施工，其中，對該隧道斷面的累計沉降變形測量顯示約為14mm，其沉降變形整體呈現出不均勻并且速度較快、具有一定的不穩定性等特點，而對該公路隧道斷面的其中一側線累計收斂情況測量顯示，約為1.8mm。由此可見，上述高速公路隧道施工中，隧道圍巖結構及周圍巖體的沉降變形主要發生在隧道掌子面與下臺階開挖施工的前后，并且其隧道施工中存在一定的不均勻沉降變化情況，其不均勻沉降變化的速度較快，具有一定的不穩定性，應引起重視。

3.3 公路隧道施工中的風險防治對策建議

結合上述對某高速公路隧道施工中出現的隧道周圍圍巖以及拱頂下沉、淺埋地表沉降變化等情況進行監測分析，可以看出，由于公路隧道施工的監控測量本身是一件較為復雜且具有一定系統性特征的工作，再加上隧道施工中各項觀測數據及其分析結果，對隧道施工方案制定及其施工安全保障均具有十分重要的指導意義，直接影響著公路隧道施工的質量和效益，需要公路工程建設有關的個單位及人員之間相互協調和充分配合，以在全面、完善的公路隧道施工監控量測基礎上，對公路隧道施工中的各項數據變化及其影響進行掌握，從而促進公路隧道施工的技術方案及其施工操作流程等不斷優化提升，進而提高公路隧道施工的質量和效益。其中，結合上述對某高速公路項目隧道施工的有關數據量測分析，在加強對公路隧道施工的風險問題有效防治中，應注意從以下結果方面，促進其風險問題分析和防治對策的不斷完善和提升。首先，在進行公路隧道施工的監控量測中，應加強對公路工程軟弱隧道圍巖以及進出口附近有關數據變化的強化監測，并及時向隧道施工單位就監測分析數據進行及時反饋，以促進其在隧道施工的指導作用充分發揮；其次，對隧道圍巖等級設計與實際情況存在異同的工程地段，在進行施工設計方案變更過程中，應注意對其施工開展的監測方案也應及時進行變更糾正，并對隧道斷面監測的測點布設密度進行合理控制，以確保監測分析結果準確、合理，及時根據監測分析的數據結果采取有效的應對策略，防止公路隧道施工的風險及危害影響發生。

4 結束語

總之，對監控量測技術在軟巖隧道施工中的應用分析，有利于促進對公路工程軟巖隧道施工的全面監測和分析基礎上，為公路隧道施工方案制定及其施工開展提供科學、合理的依據支持，促進公路工程軟巖隧道施工的順利開展，提供其施工質量和效果，具有十分積極的作用和意義。