淺議隧道施工中的監控量測工作

宋素青

隧道監控量測是現代化隧道噴錨施工的重要組成部分，是新奧法復合式襯砌設計、施工的核心技術之一。在隧道施工過程中，對圍巖和支護系統的穩定狀態進行監測，通過拱頂下沉量測、格柵鋼架內外力監測、錨桿軸力測試，將量測數據進行處理和分析，繪制時間—位移曲線，為噴錨支護和二次襯砌的參數調整提供依據，把量測的數據經整理和分析得到的信息及時反饋到施工中，以便根據檢測數據靈活、及時地處理施工中出現的各種問題，確保工程質量和進度。

1 量測目的

1)掌握圍巖和支護的工作動態信息并及時反饋，指導施工作業。2)確定或調整支護結構形式、支護參數和支護時間。3)通過對圍巖和支護的變位、應力量測，及時修改支護系統設計。4)預報和監視險情，確定施工對策和措施，合理安排施工程序，確保施工安全。5)通過對圍巖與支護的觀察和動態量測，進行日常的施工管理和積累資料。

2 量測項目

1)隧道圍巖變形量測。通過洞內變形收斂量測來監控洞室穩定狀態和評價隧道變形特征，主要包括地質描述、凈空收斂量測、拱項下沉量測和圍巖內部位移量測。2)應力—應變量測。采用應變計、應力盒、測力計等監測鋼拱架、格柵支撐、錨桿和襯砌受力變形情況，進而檢驗和評價支護效果。3)圍巖穩定性和支護效果分析。通過對量測數據的整理與回歸分析，找出其內在規律，對圍巖穩定性和支護效果進行評價，然后采用位移反分析法，反求圍巖初始應力及圍巖綜合物理學參數，并與實際結果對比、驗證。

3 工程地質及支護情況觀察

觀察內容:隧道開挖后，開挖面及附近周邊的自穩性，地質及巖質情況，校核圍巖分類，并繪出地質素描圖，初期支護(錨桿、噴射混凝土、鋼支撐)結構狀況有無破壞。

1)洞內觀察。開挖工作面的觀察，在每次爆破后都要進行，特別是軟弱圍巖條件下，開挖后立即進行地質調查，繪出地質素描圖。若遇特殊不穩定情況時，派專人進行不間斷觀察。觀察后做好記錄，并整理保存。

2)地質素描。地質素描要包括以下內容的描述:綜合測試斷面的位置、尺寸及編號;巖石名稱、結構、顏色;巖體層理、片理、節理、裂隙、斷層等各種軟弱面的產狀、寬度、延伸情況、連續性、間距等;巖石各結構面的成因類型、力學屬性、充填物成分及泥化、軟化情況;巖脈穿插情況及其與圍巖接觸關系，軟硬及破碎程度，圍巖的自穩時間與自穩性能。巖體風化程度、特征、抗風化能力;地下水的類型、出露位置、水量及對噴錨支護的影響;施工開挖方法、支護參數及循環時間;圍巖內鼓、彎折、變形、巖爆、掉塊、坍塌的位置、規模、數量和分布情況;噴層開裂、起鼓、剝落情況的描述;地質斷面展示圖，或總斷面剖析圖，必要時附彩色照片及錄像帶等。

表1 隧道現場監控量測項目及量測方法

4 隧道凈空收斂量測

凈空變化量測和拱頂下沉量測原則上在同一斷面上進行。量測斷面的間距與隧道長度、圍巖條件、開挖方法等多種因素有關，隧道現場監控量測項目及量測方法見表1。

1)凈空量測測點布置。凈空變化量測基線在橫斷面上的布置見圖1。一般地段設2條水平基線，埋深小于2倍開挖寬度地段和膨脹或偏壓地段設4條基線。

2)量測要點。a.把凈空變位儀的短桿固定在施測的兩測點的巖體內。b.根據圍巖條件確定量測間距。c.量測精度:在變位量比較小的情況下，一般為0.1 mm;在變位量比較大的情況下為1 mm。

5 拱頂下沉量測

拱頂下沉量測測點，一般布置在拱中和兩側拱腰，每斷面布置三點，當受通風管或其他障礙時，可適當移動位置。

圍巖位移和錨桿軸力量測。根據圍巖條件和工程重要程度，每斷面設置2個～5個測點，見圖2。

6 隧道鋼拱架的應力—應變量測

隧道鋼拱架的應力—應變量測，采用能承受支撐屈服強度的應力盒，放在鋼拱架支撐的底板下面，在有擠壓力或膨脹力的地層內，使用仰拱橫撐時，應力盒就放在特制的拱架上面。

量測襯砌混凝土中的應力，在量測斷面上布置幾對應力盒(一個徑向，一個切向)，然后將量測管路集中讀數。

錨桿上應力—應變量測，將壓力盒裝在錨桿上，形成一塊擴大的墊圈，可直接測得加在巖體的應力值。

7 結語

我所在的山西省忻州—保德高速公路第八合同段的云中山隧道施工中，監控量測隊伍是業主以招標的形式招進了一批有實力的監控人員。他們在施工中做了大量工作，量測的數據經整理和分析得到的信息及時反饋到了施工中，以便根據檢測數據靈活、及時地處理施工中出現的各種問題，確保了工程質量和進度。

[1] 趙軍科.隧道監控測量數據處理及在工程施工中的應用[J].山西建筑，2009，35(13):322-324.