公路隧道施工中的現場監控量測技術分析

摘要：公路隧道工程在我國交通行業占有非常重要的位置，關系到人們出行的安全性，組織施工需要保證隧道結構的穩定性與質量。為了達到這一目的，以某公路改造工程為例展開分析，首先從監控量測內容、流程與方法三個方面介紹技術應用的內容，并且提出編制技術方案、數據回歸性分析、量測數據實際運用三點需要注意的問題，明確技術在實際應用中可能出現的問題，結合監控量測實際制定解決方案，通過監控量測技術的運用，有效提高施工現場數據的準確性，全面了解隧道構筑、開挖與支護實際情況，提高隧道結構穩定性，以期能夠為今后公路工程隧道項目的施工提供科學的技術支持。

關鍵詞：公路隧道;監控量測技術;地表沉降、拱頂下沉

中圖分類號：U456.3

文獻標志碼：A

公路隧道工程施工最為關鍵的是保證隧道結構穩定性，后期項目投入使用之后才能夠確保安全。在隧道施工現場采用監控量測技術，主要在現場測量數據，分析潛在危險因素，及時消除隧道工程施工的安全隱患。監控量測技術被運用在公路隧道施工當中，因為項目具有復雜性，還存在一些危險因素，加之隧道構筑、開挖與支護等方式也影響到穩定性，所以，如何發揮監控量測技術的真正作用是目前組織施工期間需要重點關注的內容。

1工程概況

某公路改造工程現場包括2個隧道，均為單洞雙向兩車道隧道。經過測量得知隧道的主洞建筑界限的凈高、凈寬分別為6m、10m，行車道參數為4.0x2m，側向寬度是0.25/0.25m，人行道參數為0.80x2m，隧道設計速度是40km/h，具體參數見表1所列。該項目施工期間采用監控量測技術，但是技術方案內容還不是非常完善，為了提高施工質量與效率展開項目施工的分析。

2公路隧道施工現場監控量測技術應用方案

2.1監控量測內容

公路隧道工程中應用監控量測技術，可以保證隧道結構的安全性。施工人員加強對技術的重視，采集到的監控量測數據經過系統處理之后，反饋給管理人員作為現場施工指導的依據。將監控量測技術運用在信息預測、現場指導等環節，也可以消除施工期間潛在的安全隱患[1]。監控量測技術作為公路隧道施工的方法之一，也可以提高項目的經濟效益，有利于環境保護。

監控量測技術主要用于圍巖內部位移與拱頂下沉的量測，如果施工現場出現附近位移、拱頂下沉現象，可以直觀的了解到隧道圍巖應力狀態。對圍巖內部位移進行量測，可以結合量測結果總結隧道圍巖、位移量應力的分布情況，從而準確判斷圍巖是否存在變形。除此之外，支護壓力襯砌主要是將圍巖壓力、層間呈現的支護壓力作為依據，具體需要按照對應的監測項目，明確圍巖條件，再選擇合適的支護與施工工藝[2]。

開挖隧道環節按照監控量測所得數據繪制圖紙，了解凈空變化、隧道內部實際狀況。因為監控量測技術的主要作用是了解現場是否存在位移量測、拱頂下沉的現象，所以可以幫助施工人員了解到隧道圍巖應力狀態，量測位移加強隧道結構的穩定性，獲取更加準確的數據，為公路隧道項目的現場施工提供有價值的指導。另外，監控量測技術的運用，要在開挖與支護作業之后進行，嚴格參照施工要求展開監測、現場布置，結合隧道施工實際優化監控量測方案[3]。

隧道內部施工需要分別從洞內、外展開同步觀察，采集施工范圍內的有效數據，消除隧道施工現場的安全隱患，其巾施工地段必須要定期組織觀察才能夠及時發現問題。觀察期間支護作業如果存在異常，必須要采取有效的措施加以解決，并且增加觀察人員。觀察工作的進行需要滿足施工標準，采集的所有數據、地質條件信息全部記錄，作為后續施工環節的資料。

2.2監控量測流程

按照地質勘測資料，公路隧道施工之前應該編制監控量測技術的實施方案，并且在準備階段驗證監控量測方案的可行性，安排專門人員負責觀察。進入到正式施工環節之后，需要參考實際出現的問題制定解決方案，確保隧道工程施工的有序進行[4]。隧道監控量測結果作為隧道結構安全性與穩定性的判斷依據，在分析之后需要制定可行的應急方案[5]。

2.3監控量測方法

第一，工作面與初期支護工作完成之后，相應地段需要加大觀察力度。公路隧道工程的地質條件是觀察主要對象，詳細記錄觀察信息，技術人員使用地質羅盤儀可以了解到挖面周圍初期支護質量，明確圍巖與支護施工情況;第二，沉降監測。此次公路隧道項目施工期間，洞口段、淺埋、偏壓段地表在監控量測的過程中，因為洞口段的覆蓋層厚度不夠，無法形成拱面狀，還會導致地表沉陷，所以為了保證隧道洞口施工的有效性，針對此段地表實施沉降監測;第三，收斂量測。收斂量測包括傳統性接觸量測和非接觸性量測兩種，其中傳統性接觸量測是在魚竿頂端固定掛鉤，以此實施收斂式量測;而非接觸性量測則是利用邊量測、三維坐標法達到量測的目的;第四，下沉量測。下沉量測主要是通過非接觸性量測實施拱頂量測作業[6]。

3監控量測技術應用要點

結合本次公路隧道工程，因為所處地質環境比較復雜，所以監控量測技術在現場應用的過程中也覆蓋多個方面。負責監控量測的施工人員須做好前期準備工作后，科學選擇監控量測設備，并且完善技術方案，全面分析量測數據，為現場隧道施工提供科學性指導，使得公路隧道施工能夠有序進行[7]。為此，下面針對監控量測技術的應用要點展開分析。

3.1編制技術方案

本次公路改造工程施工過程中采用新奧法作為隧道設計與施工的主要方式，監控量測技術發揮輔助作用，以此來保證現場施工的質量[8]。監控量測技術的應用離不開專業儀器，可以全面、準確的分析隧道圍巖、支護結構受力情況，利用建模的方式采集真實有效的數據。因為監控量測技術對于隧道施工非常重要，所以組織施工期間技術人員必須結合監測內容，科學選擇監控量測設備，使得監控量測的作用能夠充分得到發揮。

為了保證各項施工作業的有效性，必須要編制技術方案，施工單位安排技術人員進入到施工現場進行勘察，確定監控量測有關項目，為隧道內圍巖、隧道深度、施工方法等賦予針對性[9]。當掌握了監控量測內容之后，技術人員科學選擇合適的監測方法采集準確的數據。

例如本次公路隧道工程，隧道施工范圍內的地質條件比較復雜，為了保證施工質量與效率，施工單位采用新奧法，并且提前安排工作人員在隧道施工現場展開監控量測。由于公路隧道工程比較特殊，所以隧道橫向視作主斷面，順延主斷面布設測量點，測量點間距以2-5m為宜，相同斷面設置8-10個測量點，確保測量點在監控量測過程中可以采集到準確的信息。為了避免隧道沉降問題，技術人員計算地面沉降量，根據公式“公路隧道深度+公路隧道自身高度”確定隧道襯砌結構開挖點。隨后開挖范圍內預留3個預埋點，測量設備選擇水平儀，從而完成監控量測技術方案的編制。獲得系統技術方案之后，工作人員嚴格按照方案在現場布局，確保監控量測工作得以有序開展，符合復雜地質條件下隧道施工規范，提高公路隧道施工現場監控量測水平。

3.2數據回歸性分析

復雜地質條件的公路隧道項目，所有工作人員采用公路隧道施工中的現場監控量測技術采集數據，繪制隧道圍巖、支護結構位移、收斂速度的曲線圖，作為現場施工的參考依據，也為監理人員施工方案內容的調整提供方便，也可以及時發現現場存在的問題。組織施工期間必須全面分析曲線數據，建議采用matlab軟件展開回歸性分析，這種分析方式可以幫助施工人員確定公路隧道的位移位置，組織位移位置測量期間針對拱頂沉降與周邊位移的回歸性分析，更加全面的了解現場實際情況[10]。根據分析情況發現拱頂沉降部位的隧道監控量測環節，采集數據代入沉降函數中，便可以得出拱頂沉降曲線。另外，工作人員分別整理對數回歸、指數回歸、雙曲回歸等信息，也可以有效提高隧道拱頂位移位置信息的準確性，使得隧道項目施工可以有效開展。開展回歸性分析的基礎上，幫助所有施工人員總結隧道開挖期間隧道變形規律，加強施工行為的有效性，切實保證公路隧道工程的穩定性。

3.3量測數據實際運用

公路隧道施工現場監控量測技術應用必須立足于工程整體，施工人員要和監控量測人員保持密切的聯系，為現場施工提供有效的監控量測數據。鑒于此，施工單位可以組建信息交互系統，施工與量測人員結合隧道施工現場測點埋設位置、數據記錄情況、數據提供渠道等展開實時交互，加強量測數據有效性，符合公路隧道施工規范要求。另外，設計與施工單位也需要積極交流，按照現場施工進度優化監控量測方法，以免施工對量測技術的運用造成影響，提高施工效率的基礎上，也可以在預計施工周期內完成現場作業。

4結束語

綜上所述，公路隧道施工現場運用監控量測技術，從施工準備階段開始，在后續斷面與測點埋設、數據采集、數據整理、資料歸檔等各個環節均發揮出重要的作用，應用精密水準儀、塔尺、鋼圈尺等設備，有利于提高地表沉降、拱頂下沉數據的準確性，為施工人員開展后續項目的施工提供準確的數據支持，同時也可以通過量測數據的分析了解到現場地表沉降、拱頂下沉環節潛在的安全隱患，保證公路隧道施工質量。

參考文獻：

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[10]范錦林，李之達.軟巖大斷面隧道施工數值模擬與監控量測對比分析[J].交通科技，2019（3）：86-88.

收稿日期：2020-06-11

作者簡介：侯興龍（1982-），男，漢族，甘肅慶陽人，大學本科，工程師，主要從事公路工程路基、橋梁、隧道的現場管理工作。