監控量測在軟巖隧道信息化施工中的應用研究

曾星巨 戴劍鋒 蔣振梁 范富童 周漢奇

（福州大學土木工程學院，福建 福州 350000）

1 概述

隨著我國交通事業的快速發展，公路隧道工程日益增多。尤其是許多高等級公路采用隧道方案不僅改善了線形、縮短了里程，同時也為國家節約了大量基建投資。在一定條件下，選擇隧道方案的優越性越來越多的為道路建設者和設計者所公認。但是隧道工程建設目前還存在一些問題尚待研究解決，諸如在施工過程中經常出現坍塌，有時也有突水，以及隧道建成后出現滲漏甚至危險變形等工程質量問題。因此通過對支護、圍巖的時空變形和應力、壓力的量測數據進行分析，結合隧道超前地質預報評定設計的合理性并及時預報險情就顯得尤為重要。

2 監控量測在軟巖隧道施工中的應用及效果分析

2.1 工程概況

松溪（閩浙界）至建甌高速公路是規劃中的國家高速公路“三縱”之一——長春至深圳線在福建省境內的重要路段，是海峽西岸經濟區“南聯北接”重要的快速入閩交通主干道。該線路起于松溪縣舊縣鄉木城（閩浙省界處），與浙江省龍泉至慶元高速公路相連，沿松溪河東岸經大布、松溪縣城，在政和縣境內黃墩連接寧武高速公路，再經西津進入建甌境內川石、東游、東峰，止于建甌城東弓魚樞紐互通，連接已建的浦南高速公路。線路全長約105公里，采用雙向四車道，設計行車時速為100公里。

2.2 監控量測的實施方案

2.2.1 周邊位移量測

（1）基本方法

各測點在避免爆破作業破壞測點的前提下，盡可能靠近工作面埋設，一般為0.5～2m，并在下一次爆破循環前獲得初始讀數。初讀數在開始后12h內讀取，最遲不超過24h，而且在下一循環開挖前，完成初期變形值的讀數。埋設測點時，先在測點處用小型鉆機在待測部位成孔，然后將帶膨脹管的收斂預埋件敲入，旋上收斂鉤后即可量測。采用鋼尺收斂計進行數據采集，每次讀數2次，兩次之間差值應不大于0.03mm，否則應重新進行測讀。測線布置情況如圖1所示。

（2）測線布置及觀測頻率

拱頂下沉與周邊收斂觀測在同一個斷面內進行。結合合同段內隧道的工程特點，結合相關規范要求選取監測頻率，以確保為動態反饋設計及信息化施工提供及時的監測信息。實際施工時可根據現場情況靈活增減。

2.2.2 拱頂下沉量測

在每個量測斷面的拱頂中心及兩側埋設收斂預埋鉤，埋設同周邊收斂量測。采用精密水準儀配合鋼尺收斂計采集數據。測線布置情況如圖1所示，觀測頻率同周邊收斂情況。

圖1 拱頂下沉及洞周收斂測點布置示意圖

2.2.3 淺埋地表沉降監測

基本方法

測量基點埋設在隧道開挖縱橫向各（3～4）倍洞徑外的區域，埋設2個基點，以便互相校核，參照標準水準點埋設，所有基點應和附近水準點聯測取得原始高程。在測點位置挖長、寬、深均為300mm的坑，然后放入地表測點預埋件（自制），測點一般采用φ20～30mm、@200～300mm的平圓頭鋼筋制成，測點四周用砼填實，待砼固結后即可量測。用精密水準儀進行觀測。觀測時應滿足以下要求：

①觀測應在儀器檢驗合格后方可進行，且避免在測站和標尺有振動時進行；

②盡量選擇在每一天同一時間內進行觀測；

③觀測堅持四固定原則，即：施測人員固定，測站位置固定，測量延續時間固定，施測順序固定，且應每隔30天用精密水準測量的方法進行基點與水準點的聯測，其誤差不得超過（n為測站數）。

（2）觀測頻率

地表下沉量測在隧道淺埋處進行，必要時下沉測點的布置與拱頂下沉及周邊收斂的測點可在同一斷面上。地表下沉測線在開挖面前方h+B/2（h為隧道開挖面的埋深，B隧道開挖寬度）處開始，直至開挖面后方50m。按照相關規范布置測點和設定觀測頻率。

2.3 監控量測的作用效果分析

通過對松建高速公路隧道7標段近2年的監測，我們獲得了大量的實測數據，并進行了及時的信息反饋，以階段報告的形式提交給業主、設計方、監理和施工方，有效地指導了隧道施工。虎山隧道左右線洞內里程為ZK70+000～ZK70+084、YK69+990～YK70+097斷面圍巖為殘坡積土及全-強風化云母石英片巖，巖體呈松散碎裂結構。圍巖設計級別均為V級，基本無自穩能力。隨著掌子面的推進，隧道圍巖相對較好且埋深大，隧道拱頂下沉量是呈下降的趨勢。在此以ZK70+000斷面，YK70+077斷面為例。

根據現場監測的數據結果來看，左右線拱頂沉降變形速率較大時間點一般發生在掌子面和下臺階開挖前后，左線采用上下臺階預留核心土法開挖。其中ZK70+000斷面累計拱沉降13.7mm，沉降不均勻且速度快、不穩定；ZK70+000斷面1#側線累計收斂1.76mm；右線出口YK70+077斷面1-1測點地表累計下沉97.40mm。

3 險情防治建議

隧道監控量測是一項復雜的系統工程，是隧道信息化施工的重要環節，必不可少。同時它牽涉到建設單位、施工單位、監理單位等各方面的工作協調關系，各方都應該高度重視，通過本項目的監測研究，特提出如下幾點建議：

（1）在軟弱圍巖、隧道進出口附近等加強監測，及時地對隧道施工反饋信息。

（2）對與隧道中實際圍巖等級與設計存在異同的地段，建議在變更設計的同時也應及時變更監測方案，控制監測斷面的布設密度；

（3）應該足夠重視監控量測組提供的信息，并應根據監控量測組提供的信息及時迅速地采取相應的應對措施。

結 語

信息化施工，在隧道施工的廣泛應用和起到的重要作用，是不爭的事實，而其迅速的發展，引起了廣大工程技術人員的高度重視，其應用領域還在不斷深化，應用效果也越來越好。通過信息化施工，解決了在傳統施工方法中許多不能解決的難題.對施工技術的提高，有著非常重要的意義。

[1]李曉紅.隧道新奧法及其量測技術[J].科學出版社，2009.

[2]JTG D20-2006，公路隧道設計規范[S].

[3]張祉道.關于擠壓性圍巖隧道大變形的探討和研究［J］.現代隧道技術，2011.

[4]交通部質監總站.隧道工程試驗檢測技術[M].人民交通出版社，2001.