淺析監控量測在隧道施工中的重要性

摘要：在隧道施工過程中，為了便于調整初期支護和二次襯砌設計參數，監測圍巖支護體系的穩定狀態，進而確保施工及結構運營安全、指導施工程序、便于施工管理。采用新奧法進行隧道的設計和施工，在隧道施工過程中監控量測是施工工序的重點所在。本文重點闡述了在隧道施工過程中監控量測的重要性。

關鍵詞：隧道施工 監控量測 質量保證措施

1 監控量測的目的

在隧道施工過程中，通過監控量測對圍巖支護體系進行監測確保其穩定性，進而為調整初期支護和二次襯砌設計參數提供參考依據。監控量測作為一種重要舉措，是確保施工安全、維護結構運營、指導施工程序、進行施工管理的保障。通過新奧法進行隧道設計和施工，在施工過程中監控量測是必不可少的施工工序。

2 監控量測的項目

通過噴錨構筑法修建隧道中監控量測的項目，主要包括：①觀察圍巖及支護狀態的穩定性。②量測水平相對凈空變化值。③量測拱頂下沉量情況。

3 量測斷面的間距和頻率

3.1 觀察圍巖及支護狀態穩定性。在隧道施工過程中，對判斷圍巖的穩定性，以及預測前方開挖的地質結構意義非常重大。所以，對開挖后的每一個工作面都要進行地質觀察，并做好詳細的記錄，如有需要還要進行必要的地質描述，若是初期支護還要對噴射混凝土、錨桿、鋼架等狀況進行描述。

3.2 按照圍巖的級別，根據隧道斷面尺寸的大小，以及埋置深度和工程重要程度等，進行凈空變形量測斷面間距的確定，通常情況下，Ⅴ級圍巖為10m。并在同一斷面內使用相同的量測頻率，對拱頂下沉量與凈空水平收斂情況進行量測，并根據變形速度選取開挖工作面距離較高的量測頻率。

3.3 在淺埋地段對地表下沉情況進行量測。在同一斷面內布置量測地表下沉的測點、凈空水平收斂的測點、拱頂下沉的測點。沿隧道中線，根據下表選擇地表下沉量測斷面的間距。進行橫斷面方向的地表下沉量測時，在同一量測斷面內選取7～11個測點，測點間距保持在2～5m。對于量測頻率，地表下沉、拱頂下沉、凈空水平收斂三者保持相同。應在開挖工作面前方H+h（隧道埋置深度+隧道高度）處對地表下沉進行量測，直到封閉襯砌結構，基本停止下沉時為止。（表1）

4 設置測點的要求及量測工具

以量測初期支護上各點的絕對位移為主對周邊位移進行量測，為了方便校核水平位移結果，需要增加水平及斜向收斂量測。在Ⅴ級圍巖的拱腰和邊墻位置分別設置一條水平側線，每個斷面布置4個測點。如果地質條件比較復雜，下沉量比較大或者偏壓比較明顯時，對拱腰下沉及基底隆起量進行同時量測，安裝測點時，確保在開挖后12小時（最遲不超過24小時）內完成初次讀數，或者在下一循環開挖前測到初次讀數。

量測工具以機械或儀表為主，選用收斂儀、位移計作為坑道周邊收斂計，采用水平儀、水準尺和掛鉤鋼尺等對拱頂下沉進行量測，采用精密水準儀、水準尺對地表下沉進行量測。

5 處理量測數據與應用

5.1 依據現場量測數據繪制水平相對凈空變化，拱頂和拱項下沉時態曲線，凈空水平收斂、拱頂和拱頂下沉與距離開挖工作面的關系圖等。

5.2 按照《鐵路隧道施工規范》和現場量測數據以及位移變化的速度對圍巖穩定性進行判別。

對于凈空變化速度連續大于1.0mm/d時，并且圍巖處于急劇變形狀態時，需要強化初期支護系統。

凈空變化速度持續小于0.2mm/d時，圍巖達到基本穩定。

凈空變化速度位于0.2mm/d～1.0mm/d時，可以正常施工。

6 回歸分析

目前，對量測數據進行數學處理的主要方法是回歸分析法，通過采用回歸分析法對量測數進行處理可以預測各階段的位移速率和最終位移值。

通過采用一元非線性回歸進行函數變換解析，最后得出回歸曲線。

7 根據位移-時間曲線變化狀態，進行安全判別

從圖中判別第①種情況位移速率隨時間推移呈加速狀態，采取緊急措施，停止開挖，加強已成地段支護；第③種情況位移速率隨時間增加而呈線性增加。須發出警告，加強支護，修改支護參數。第②種情況位移速率隨時間增加呈減速狀態，最后趨勢向穩定，據此推算出二次襯砌時間。

8 監控量測體系及質量保證措施

結合工程監測項目的特點建立專門的檢測機構，組成監控量測及信息反饋小組，成員由從事隧道工程施工及監測經驗的技術人員構成，由具備較高結構分析和計算能力的工程師擔任負責人。

采取如下措施，確保監控量測數據的真實有效性：

①制定監測計劃，使監測工作有序進行。

②采用計算機系統對量測資料進行儲存、計算、管理。為了確保數據真實可靠性以及監測質量，建立和完善質量責任制和數據復核制度。

③強化監控量測力度，出現緊急情況，立即報告監理單位，并提出補救措施。

④為了能夠反映結構的實際變形和應力情況以及對周圍環境的影響，在施工過程中，要求科學合理地設置測點。

⑤定期對監測儀器進行校核與標定。

⑥根據設計圖埋設測點，符合設計要求，確保測點位置埋設準確，穩固安全，設立相應的保護標志。通過制定相應的措施對各監測點位進行保護，對使用的基準點或工作基點進行定期的穩定性檢測。

⑦為了確保初始值的準確性，采用增加量測回數的方式進行初測。

⑧整理分析監測數據，做出檢測報告。監測報告的內容包括：階段變形值、變形速率、累計值，繪制沉降槽曲線、歷時曲線等，做出回歸分析，并對監測結果做出評價。通常情況下，檢測報告每周報一次，特殊情況下，每天報送一次。

⑨監測數據出現異常時，通過復測、檢查監測儀器、計算過程，確認無誤后，上報給甲方、監理及項目主管，制定解決措施。

⑩針對施工各關鍵問題及早開展相應的QC小組活動，及時分析、反饋信息，指導施工。

9 結束語

本文旨在喚起施工單位在隧道施工中對監控量測工作的重視，以提高在復雜圍巖中修建隧道的施工水平。

參考文獻：

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