監控量測技術在隧道施工中的應用

沈 向 東

(陽黎高速公路建設管理處，山西 太原 030000)

1 工程概況

某高速公路在建隧道，是一個分離式隧道，隧道左洞全長為1 441.5 m，起訖點樁號為K32+320～K33+761.5，右洞全長為1 432.6 m，起訖點樁號為YK32+320～YK33+752.6。該隧道設計為Ⅴ級圍巖，圍巖主要為強風化砂巖和泥巖，裂隙紋理發育，圍巖破碎，巖層產狀210°∠70°，自穩能力差。

由于隧道圍巖穩定性差，施工開挖采用三臺階開挖方法，并嚴格控制安全距離。為了在施工中準確掌握隧道圍巖和襯砌變形的情況，在施工中對隧道襯砌、原地面進行監控量測，按照設計監測斷面布置監測點，根據規定的監測頻率進行必測項目的監測，并根據施工需要設置選測項目。通過在施工中進行監控量測，對隧道圍巖和襯砌的變形進行監測，及時采取措施對圍巖變形進行控制，對施工現場起到了較好的指導作用。

2 監控量測的項目設計

根據隧道施工現場的基本情況，設計監控量測主要項目包括拱頂下沉、地質和支護狀態觀察、地表下沉和隧道內水平收斂，根據規范要求的頻率進行量測，力求良好的指導施工。

2.1 地質和支護狀態觀察

在每次隧道開挖后，進行隧道內的圍巖地質情況和支護狀態觀察。通過進行觀察，了解隧道掌子面圍巖的巖性、節理裂隙發育情況、巖層產狀、地下水和不良地質等情況，并與設計資料相對比，分析其是否與設計文件一致，并對設計進行修正。如果隧道內的圍巖和設計圖紙相差較大，施工單位應向業主、監理單位和設計單位報告，以便進行設計變更，修正支護參數，并及時調整工序。如發現隧道內的支護結構變形變位較大，應查明原因，并采取有效措施進行處治，如調整施工工序、改變施工方法或減少進尺等。

隧道內的圍巖地質情況和支護狀態觀察，主要是通過專業人員進行肉眼觀察，對檢查情況采用手工素描的方法進行記錄，并借助地質羅盤、數碼攝像機、測縫計等等量測工具進行量測。

隧道內的圍巖地質情況和支護狀態觀察，應在每次開挖施工或支護施工完成后進行量測。對于地質情況較差的地段，應增加對初期支護和二次襯砌的量測頻率。通過繪制地質素描圖，檢查設計文件與實際開挖后的圍巖類別，并對掌子面前方圍巖進行預測。

2.2 地表沉降觀測

地表沉降觀測現已被列為隧道監控量測的必測項目之一，通過進行量測可以準確掌握地表、地中的沉降情況。地表沉降觀測主要在隧道開挖范圍內布置測點，對隧道開挖的地表、地中下沉進行觀測，收集數據分析地表的穩定情況。

根據設計與規范要求，在隧道埋設小于2倍洞跨地段進行地表沉降監控量測。本隧道的洞口段覆蓋層較淺，隨著隧道的深入埋深逐步增加。觀測過程中將觀測斷面主要布置在洞口段，分別在左洞和右洞洞口布置了兩個斷面，左洞兩個斷面樁號為K32+340，K32+360，右洞布置的兩個斷面樁號為YK32+380～YK32+420。每個斷面布置在隧道開挖范圍以內2.5 m設置一個測點，隧道開挖范圍以外5 m設置一個測點，且淺埋段每個量測斷面觀測點不少于7個，見圖1。

2.3 水平收斂及拱頂沉降監測

通過對水平收斂的量測，可以對隧道內凈空收斂的收斂量和收斂速度進行量測，并進一步分析隧道圍巖和支護結構的變形情況。拱頂下沉的量測可以量測出隧道拱頂的下沉量和速度，從而判斷圍巖的穩定性，并可用于修正設計參數。通過進行隧道水平收斂及拱頂沉降監測，可以準確判斷出隧道圍巖和初期支護結構的變形情況，為二次襯砌的施作提供依據，并可用于修正支護結構的設計參數。拱頂下沉可以判斷出隧道圍巖的穩定情況，以便于及時采取有效措施進行處理。

3 隧道監控量測設置施工中的控制要點

3.1 測點布置及保護常見問題

1)測點埋設不及時。

測點應及時布置，初期支護施工完成后即進行測點布置，并采取措施進行保護。然而，由于受到施工工序和現場施工技術人員重視程度不同的影響，監控量測的測點布置經常出現不及時的現象，有時甚至漏布或不布。這些問題在施工中非常常見，說明施工單位對監控量測的重視程度不夠。現場施工中，應加強對監控量測的現場管理，對沒有布點或少布點的工程項目，不允許其進行下道工序施工。

2)測點埋設不牢固。

很多施工現場的測點埋設不牢固，松動，不能滿足正常的監控量測需要。比如在進行水平收斂布置時，布設的測點不穩會直接造成測量的數據不準或測點損壞。這主要是由于工人埋設測點時敷衍了事，重視程度不夠。在每次監控量測前，應首先進行測點的檢查，松動的測點應采用錨固劑進行固定。

3)反光片脫落。

在進行監控量測施工中，需要采用反光片配合施工。施工中應注意保護反光片，防止反光片掉落造成量測數據失真。但由于反光片通常貼在鋼筋斜面或鋼板上，極易掉落，應采用乳膠或植筋膠粘貼反光片。

4)測點破壞。

施工中應注意保護監控量測測點，防止在爆破作業或施工機械工作中損壞。為了預防測點被機械損壞，埋設的測點不宜過長，一般露出襯砌表面3 mm～5 mm。使用反光片的，量測時應該將反光片擦亮，并在測點處做好標志。如果不小心造成測點損壞的，應及時恢復，并進行量測，采集數據。

3.2 量測數據采集準確性的影響因素

1)數據精度。

為了保證測量精度，首先應該采用科學正確的量測方法，其次要選擇精度高的儀器，最后操作人員要有足夠的量測技能和責任心。如發現數據偏差較大，應增加量測次數以保證數據的準確性。

2)拱頂下沉數據真實性。

拱頂下沉的數據量測的準確性與其采用的后視點準確性直接相關，應定期對后視點進行復測，并選擇不同的后視點進行數據對比，保證量測數據的真實性。

3.3 數據分析處理中的常見問題

1)出現假性預警。

如果數據采集出現錯誤，監測點出現問題影響準確性，會造成假性預警的情況。當出現假性預警時，應對施工現場的量測數據進行復核，以杜絕類似情況的出現。

2)忽略預警。

采取布置量測點進行監控量測的項目，通過數據可以準確判斷是否出現預警。但個別監測人員對通過隧道內的圍巖地質情況和支護狀態觀察所產生的預警掌握不好，從而導致出現忽略預警的情況，這就要求要提高技術人員的業務素質。

4 結語

在隧道施工中進行監控量測，可以通過對量測數據的分析修正設計參數，正確指導施工。尤其是對于圍巖條件較差的隧道，必須按照要求進行必測項目的監控量測，并根據需要選擇選測項目。監控量測的量測斷面、量測頻率和量測方法可根據施工規范進行選取，在施工現場布點監測，并加強對監控量測的管理。通過對隧道監控量測控制要點的分析，進一步明確了隧道監控量測工作的任務和要求。總之，在隧道施工過程中進行監控量測，可有效指導施工，保證施工安全。

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