探究監(jiān)控量測(cè)技術(shù)在軟巖隧道施工中的應(yīng)用

（河南理工大學(xué)鶴壁工程技術(shù)學(xué)院，河南 鶴壁 458030）

隧道施工是高速公路施工的重要內(nèi)容之一，隨著我國(guó)高速公路建設(shè)的日益發(fā)展，當(dāng)前公路工程建設(shè)中的高速公路隧道施工情況也越來(lái)越多，但由于隧道施工中存在的不確定性因素較多，對(duì)施工開(kāi)展的影響也較為突出，需要通過(guò)全面、有效的監(jiān)控量測(cè)工作開(kāi)展，為高速公路隧道施工提供更加科學(xué)與合理指導(dǎo)，從而促進(jìn)高速公路隧道施工的安全和順利開(kāi)展，確保高速公路隧道施工的質(zhì)量。下文在對(duì)監(jiān)控量測(cè)在高速公路隧道施工中應(yīng)用的必要性分析，結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)監(jiān)控量測(cè)在高速公路軟巖隧道施工中的具體應(yīng)用進(jìn)行研究，以供參考。

1 高速公路隧道施工中監(jiān)控量測(cè)的必要性分析

在我國(guó)交通事業(yè)快速發(fā)展的影響下，公路工程的施工建設(shè)也越來(lái)越多，其中，公路隧道施工作為公路施工中的重要內(nèi)容和環(huán)節(jié)，其具體施工中所面臨的情況以及施工要求也越來(lái)越復(fù)雜，尤其是一些高等級(jí)公路的隧道施工中，其隧道施工方案與傳統(tǒng)施工相比，不僅在線形以及隧道工程的里程等方面有了較大的變化，而且公路建設(shè)的整體投資以及施工影響也日益突出，在這種情況下，進(jìn)行更加合理與優(yōu)化的公路隧道施工方案設(shè)計(jì)和選擇，在當(dāng)前我國(guó)的公路工程施工建設(shè)中越來(lái)越受關(guān)注。值得注意的是，結(jié)合公路隧道施工的具體情況，由于公路隧道施工中仍然存在有一些較為突出的問(wèn)題尚未解決，像公路施工中常見(jiàn)的坍塌或者是突水、隧道建設(shè)完成后的滲漏問(wèn)題或者是變形等，都對(duì)公路隧道的施工質(zhì)量和工程建設(shè)效益存在著較大的不利影響。針對(duì)這種情況，在公路隧道施工中，通過(guò)開(kāi)展全面的監(jiān)控量測(cè)工作，對(duì)公路隧道支護(hù)以及圍巖時(shí)空變形、應(yīng)力分布、壓力變化等情況進(jìn)行全面量測(cè)分析，從而結(jié)合公路隧道施工的監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)其施工方案進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和應(yīng)用，在確保公路隧道施工的安全與順利開(kāi)展，提高公路隧道施工的經(jīng)濟(jì)效益和質(zhì)量等方面，均具有十分突出的必要性和重要意義。另一方面，由于公路隧道施工本身具有較為突出的隱蔽性、復(fù)雜性與不確定性，并且公路隧道施工中，隧道周圍及施工地區(qū)的工程地質(zhì)、水文條件等，與隧道施工的安全開(kāi)展之間存在著較為密切的關(guān)系，尤其是不良地質(zhì)條件環(huán)境下的公路隧道施工，極容易發(fā)生隧道塌方或突水等情況，不僅給隧道施工造成較大的技術(shù)困難，而且嚴(yán)重威脅著隧道施工人員的生命安全，迫切需要通過(guò)進(jìn)行隧道施工的監(jiān)控量測(cè)，在對(duì)隧道支護(hù)與圍巖結(jié)構(gòu)的時(shí)空變形、壓力以及應(yīng)力變化等進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，從而對(duì)隧道圍巖支護(hù)與結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，以確保公路隧道施工的安全和質(zhì)量。

2 工程實(shí)例簡(jiǎn)述

以某高速公路項(xiàng)目的其中一個(gè)工程路段為例，該高速公路施工段位于福建省境內(nèi)，是連接該地區(qū)與外部其他省市的重要交通主干道。其中，該高速公路的施工路段穿越松溪河，沿途經(jīng)過(guò)多個(gè)縣（區(qū)），全長(zhǎng)約為106km，公路路面采用雙向四車道設(shè)計(jì)，行車時(shí)速設(shè)計(jì)為100km/h。

3 監(jiān)控量測(cè)技術(shù)在高速公路軟巖隧道施工中的應(yīng)用

根據(jù)上述高速公路的實(shí)際情況，在進(jìn)行該高速公路隧道施工的監(jiān)控量測(cè)中，主要針對(duì)高速公路隧道施工的周邊位移以及淺埋地表沉降、隧道拱頂下沉等情況進(jìn)行全面監(jiān)控和量測(cè)實(shí)施，并根據(jù)該高速公路隧道施工的監(jiān)控量測(cè)結(jié)果，對(duì)其隧道施工中存在的安全隱患及防治措施進(jìn)行研究，以減少其對(duì)高速公路隧道施工的安全和質(zhì)量影響。

3.1 高速公路軟巖隧道施工的監(jiān)控量測(cè)

首先，在進(jìn)行高速公路隧道的周邊位移變化情況監(jiān)測(cè)中，其具體測(cè)量分析應(yīng)注意從以下幾個(gè)方面進(jìn)行要點(diǎn)把握。即通常情況下，對(duì)公路隧道的周邊位移情況測(cè)量中，對(duì)各測(cè)量點(diǎn)應(yīng)以避免爆破作業(yè)對(duì)測(cè)點(diǎn)造成破壞為前提進(jìn)行合理布設(shè)，并且應(yīng)確保各測(cè)點(diǎn)盡量與工作面相靠近，其距離多控制為0.5 至2m 之間，然后在下一次爆破循環(huán)開(kāi)始前對(duì)其初始測(cè)量的讀書(shū)進(jìn)行記錄獲取，并在下一循環(huán)的開(kāi)挖施工開(kāi)始前，對(duì)公路隧道施工的初期變形值讀數(shù)進(jìn)行記錄和保存。在進(jìn)行公路隧道的周圍位移變化情況的測(cè)量中，對(duì)測(cè)量點(diǎn)的埋設(shè)和布置，需要根據(jù)測(cè)量點(diǎn)布設(shè)的具體位置，如下圖1所示，即為隧道開(kāi)挖施工中測(cè)點(diǎn)布置示意圖。測(cè)點(diǎn)布置完成后，對(duì)測(cè)點(diǎn)位置處使用小型鉆孔進(jìn)行鉆進(jìn)成孔后，再進(jìn)行帶膨脹管的收斂預(yù)埋件埋入，并通過(guò)旋上收斂鉤子進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)量測(cè)，對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)則采用鋼尺收斂計(jì)進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)采集結(jié)果以每次進(jìn)行讀數(shù)兩次且兩次讀數(shù)的差值應(yīng)低于0.03mm 為準(zhǔn)，對(duì)超過(guò)該誤差標(biāo)準(zhǔn)的情況，需要進(jìn)行重新測(cè)量和讀數(shù)，以確保其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，對(duì)公路隧道的拱頂下沉和周邊收斂情況的觀測(cè)，需要在同一個(gè)斷面內(nèi)進(jìn)行測(cè)量和分析，具體測(cè)量中注意結(jié)合施工路段隧道的特點(diǎn)，根據(jù)其有關(guān)技術(shù)要求和規(guī)范，進(jìn)行而忽視的監(jiān)測(cè)頻率選取，從而通過(guò)準(zhǔn)確測(cè)量實(shí)現(xiàn)公路隧道施工的動(dòng)態(tài)反饋設(shè)計(jì)和信息化施工監(jiān)測(cè)信息提供，確保公路隧道施工的安全和順利開(kāi)展。

圖1 隧道開(kāi)挖施工中的測(cè)點(diǎn)布置示意圖

其次，在進(jìn)行公路隧道的淺埋地表沉降監(jiān)測(cè)與分析中，對(duì)其測(cè)量點(diǎn)布置，以隧道開(kāi)挖的縱橫向3 至4 倍洞涇外區(qū)域?yàn)橹鳎策M(jìn)行2 個(gè)測(cè)量基點(diǎn)埋設(shè)，便于相互進(jìn)行校核驗(yàn)證。在對(duì)測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)布置中，應(yīng)根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)操作，根據(jù)埋設(shè)基點(diǎn)在和周圍臨近水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行相互聯(lián)合測(cè)量分析基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)公路隧道施工的相關(guān)原始高程數(shù)據(jù)獲取。進(jìn)行上述測(cè)量操作完成后，通過(guò)在測(cè)點(diǎn)位置進(jìn)行長(zhǎng)、寬和深均為300mm 的淺埋坑挖設(shè)，并進(jìn)行地表測(cè)點(diǎn)預(yù)埋件埋設(shè)，對(duì)測(cè)點(diǎn)四周使用混凝凝土進(jìn)行填實(shí)后，在混凝土固結(jié)情況下對(duì)其進(jìn)行測(cè)量和分析。測(cè)量過(guò)程中，注意采用精準(zhǔn)水準(zhǔn)儀作為測(cè)量用具進(jìn)行觀測(cè)和分析，并且在測(cè)量開(kāi)始前，對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行檢驗(yàn)合格情況再操作，避免測(cè)量站點(diǎn)與測(cè)量使用的標(biāo)尺存在振動(dòng)時(shí)進(jìn)行測(cè)量，以確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，在進(jìn)行公路隧道施工的淺埋地表沉降測(cè)量中，為避免對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，應(yīng)盡量在每一天的相同時(shí)間段進(jìn)行觀測(cè)和分析，并且對(duì)公路隧道的淺埋地表沉降變化觀測(cè)中，應(yīng)堅(jiān)持測(cè)量人員以及測(cè)站位置、測(cè)量延續(xù)尸檢、施測(cè)順序等四固定原則，并且每隔30d 應(yīng)使用精密水準(zhǔn)測(cè)量方法對(duì)基點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)分析，對(duì)測(cè)量誤差應(yīng)控制在允許的誤差范圍內(nèi)。此外，在公路隧道的淺埋地表沉降變化測(cè)量中，對(duì)地表下沉量監(jiān)測(cè)應(yīng)在公路隧道的淺埋位置處進(jìn)行測(cè)量和分析，必要情況下，對(duì)其下沉測(cè)點(diǎn)布置，可以和拱頂下沉以及周圍收斂測(cè)量布置在同一斷面上進(jìn)行測(cè)量和分析，觀測(cè)頻率嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)的要求執(zhí)行。

最后，在進(jìn)行公路隧道的拱頂下沉量測(cè)量中，需要對(duì)每個(gè)進(jìn)行測(cè)量的斷面拱頂中心以及兩側(cè)進(jìn)行收斂預(yù)埋鉤埋設(shè)，埋設(shè)完成后同公路隧道的周邊收斂量以同進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，測(cè)量過(guò)程中注意使用精密水準(zhǔn)儀與鋼尺收斂計(jì)相互配合進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量和采集。

3.2 監(jiān)控量測(cè)結(jié)果分析

根據(jù)上述公路隧道施工的監(jiān)控量測(cè)方法，在對(duì)上述高速公路工程某施工段的隧道施工情況進(jìn)行連續(xù)兩年的觀測(cè)和分析，并將觀測(cè)分析結(jié)果進(jìn)行及時(shí)整理和反饋，采用階段報(bào)告形式及時(shí)向高速公路施工的設(shè)計(jì)單位以及工程監(jiān)理、施工企業(yè)、項(xiàng)目業(yè)主等各單位進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)果提交，以對(duì)該高速公路隧道施工進(jìn)行有效指導(dǎo)和評(píng)價(jià)，在確保其高速公路隧道施工的安全性與質(zhì)量效果等提升方面，均具有十分顯著的積極作用和意義。

根據(jù)上述測(cè)量分析的數(shù)據(jù)結(jié)果，其中，該高速公路某隧道路段的斷面圍巖是以殘坡積土以及全-強(qiáng)風(fēng)化云母石英片巖的巖體分布為主，并且其巖體結(jié)構(gòu)呈較為松散的碎裂結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并且在公路隧道施工中隨著掌子面推進(jìn)，其圍巖結(jié)構(gòu)呈相對(duì)較好的變化，同時(shí)呈現(xiàn)出較高的埋深特點(diǎn)，而該高速公路隧道拱頂下沉量則呈現(xiàn)出現(xiàn)相應(yīng)的下降變化趨勢(shì)。比如，在上述高速公路隧道工程的某一斷面施工中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與分析數(shù)據(jù)的具體結(jié)果來(lái)看，由于其左右線拱頂沉降變形情況以隧道掌子面與下臺(tái)階開(kāi)挖施工前后最為計(jì)中，并且該公路隧道斷面的左線是采用上線臺(tái)階預(yù)留而核心土法開(kāi)挖施工，其中，對(duì)該隧道斷面的累計(jì)沉降變形測(cè)量顯示約為14mm，其沉降變形整體呈現(xiàn)出不均勻并且速度較快、具有一定的不穩(wěn)定性等特點(diǎn)，而對(duì)該公路隧道斷面的其中一側(cè)線累計(jì)收斂情況測(cè)量顯示，約為1.8mm。由此可見(jiàn)，上述高速公路隧道施工中，隧道圍巖結(jié)構(gòu)及周圍巖體的沉降變形主要發(fā)生在隧道掌子面與下臺(tái)階開(kāi)挖施工的前后，并且其隧道施工中存在一定的不均勻沉降變化情況，其不均勻沉降變化的速度較快，具有一定的不穩(wěn)定性，應(yīng)引起重視。

3.3 公路隧道施工中的風(fēng)險(xiǎn)防治對(duì)策建議

結(jié)合上述對(duì)某高速公路隧道施工中出現(xiàn)的隧道周圍圍巖以及拱頂下沉、淺埋地表沉降變化等情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，可以看出，由于公路隧道施工的監(jiān)控測(cè)量本身是一件較為復(fù)雜且具有一定系統(tǒng)性特征的工作，再加上隧道施工中各項(xiàng)觀測(cè)數(shù)據(jù)及其分析結(jié)果，對(duì)隧道施工方案制定及其施工安全保障均具有十分重要的指導(dǎo)意義，直接影響著公路隧道施工的質(zhì)量和效益，需要公路工程建設(shè)有關(guān)的個(gè)單位及人員之間相互協(xié)調(diào)和充分配合，以在全面、完善的公路隧道施工監(jiān)控量測(cè)基礎(chǔ)上，對(duì)公路隧道施工中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)變化及其影響進(jìn)行掌握，從而促進(jìn)公路隧道施工的技術(shù)方案及其施工操作流程等不斷優(yōu)化提升，進(jìn)而提高公路隧道施工的質(zhì)量和效益。其中，結(jié)合上述對(duì)某高速公路項(xiàng)目隧道施工的有關(guān)數(shù)據(jù)量測(cè)分析，在加強(qiáng)對(duì)公路隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題有效防治中，應(yīng)注意從以下結(jié)果方面，促進(jìn)其風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題分析和防治對(duì)策的不斷完善和提升。首先，在進(jìn)行公路隧道施工的監(jiān)控量測(cè)中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)公路工程軟弱隧道圍巖以及進(jìn)出口附近有關(guān)數(shù)據(jù)變化的強(qiáng)化監(jiān)測(cè)，并及時(shí)向隧道施工單位就監(jiān)測(cè)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)反饋，以促進(jìn)其在隧道施工的指導(dǎo)作用充分發(fā)揮；其次，對(duì)隧道圍巖等級(jí)設(shè)計(jì)與實(shí)際情況存在異同的工程地段，在進(jìn)行施工設(shè)計(jì)方案變更過(guò)程中，應(yīng)注意對(duì)其施工開(kāi)展的監(jiān)測(cè)方案也應(yīng)及時(shí)進(jìn)行變更糾正，并對(duì)隧道斷面監(jiān)測(cè)的測(cè)點(diǎn)布設(shè)密度進(jìn)行合理控制，以確保監(jiān)測(cè)分析結(jié)果準(zhǔn)確、合理，及時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)分析的數(shù)據(jù)結(jié)果采取有效的應(yīng)對(duì)策略，防止公路隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)及危害影響發(fā)生。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，對(duì)監(jiān)控量測(cè)技術(shù)在軟巖隧道施工中的應(yīng)用分析，有利于促進(jìn)對(duì)公路工程軟巖隧道施工的全面監(jiān)測(cè)和分析基礎(chǔ)上，為公路隧道施工方案制定及其施工開(kāi)展提供科學(xué)、合理的依據(jù)支持，促進(jìn)公路工程軟巖隧道施工的順利開(kāi)展，提供其施工質(zhì)量和效果，具有十分積極的作用和意義。