隧道安全監控量測成果淺析

李元吉

摘要：隨著國家基礎建設不斷加強，隧道規模不斷擴大，隧道安全監測工作在施工中和運營時越發重要，本文依托對運營中的煤炭溝隧道（K672+540～K672+560）段進行了施工期的安全監控量測，包括安全巡視，水平收斂和全斷面測量。通過對監控量測數據的對比和分析，及時有效地提供了隧洞的變形情況，同時也總結了洞室監控量測的一些經驗，包括儀器設備選擇和替代，為今后類似工程或工法提供借鑒，以供大家共享。

關鍵詞：變形? 水平收斂? 數據分析? 監測成果

中圖分類號：U456.3

Abstract： With the continuous strengthening of national infrastructure and the continuous expansion of tunnel scale， tunnel safety monitoring is becoming more and more important in construction and operation. This paper based on the safety monitoring measurement of the coal ditch tunnel （k672 + 540 ～ k672 + 560） section in operation during the construction period， including safety patrol， horizontal convergence and full section measurement， through the comparison and analysis of the monitoring and measurement data， the deformation of the tunnel is provided in time and effectively. At the same time， some experience of tunnel monitoring and measurement， including the selection and substitution of instruments and equipment， is also summarized， so as to provide reference for similar projects or construction methods in the future for everyone to share.

Key Words： Deformation; Horizontal convergence; Data analysis; Monitoring results

1.項目背景和實施依據

雅礱江官地水電站對外交通工程是由經久車站-經久鄉-佑君鎮-穿越磨盤山-小關溝-金河鄉-金河大橋左岸橋頭，至打倮專用公路，接官地水電站場內公路。經久轉運站-佑君鎮、小關溝-金河大橋屬省道307線，為山重三級低標準，部分路段為原二灘庫區賠償的混凝土路面，大部分為瀝青灌入式路面。該路段地處山區，沿線路基和邊坡穩定性差[1-2]。

煤炭溝隧道起止樁號為K672+148～K673+470，隧道進口底板高程為1315.14m，出口底板高程為1354.80m，全長1322m。

監測段為K672+540～K672+560，全長為20m。

2.安全監測基準點選埋

測量控制點基準為GP46、GP48兩個GPS點，因GP46、GP48兩個點與隧洞洞口不通視，需布設四個控制點（GP46-1、GP46-2、GP46-3、GP46-4）與GP46、GP48形成一個平面控制網供觀測時使用[3]。

結合規范要求，監測點位測量中誤差為±3mm。控制測量儀器采用Leica TCR1201+，其測角精度為±1〞，測距為1+1 ppm。

高程基準以GP46為水準基準點，在監測開始時將水準控制點引至洞口巖石穩定較為好的地方（水準點編號為：BM01、BM02）。為防止控制點破壞，將水準點淺埋至基巖內。在洞內相對穩定的地方引水準點（編號：BM03），水準測量采用leica DNA03電子水準儀施測[2]。

3.隧洞收斂測量

洞內收斂儀器采用Leica TCR1201+，其測角精度為±1〞，測距為±（1+1×K）ppm。原因如下。

第一，收斂儀觀測后的數值需要經過內業溫度修正計算，增加了工作時間和難度，而leica TCR1201+全站儀則不需要進行內業溫度修正計算，只需現場測定溫度、氣壓，然后輸入儀器，儀器自動改正。

第二，收斂儀是由鋼尺測距來完成的，并且需要測力彈簧來測定鋼尺的張力，鋼尺的張力不同會影響所測量的距離，而且還需要較多的人力，而全站儀則不需要如此繁瑣，并且還可以保證很高的精度。

第三，收斂儀觀測需要多次讀數，并且需要進行加權平均計算來確定測量值，而全站儀則只需要瞄準目標測定坐標就可以了。

第四，煤炭溝隧道車流量大，收斂儀測量很不方便，需要經常讓車，而且需要測定收斂的部位在墻面，距底板有很高的距離，很難作業，全站儀則不需要考慮這些因素，只需把儀器架設旁邊不用挪動。

第五，收斂儀測量精度為0.1mm，leica TCR1201+全站儀精度同樣可以達到0.1mm。

綜上幾點認為，leica TCR1201+全站儀完全可以進行煤炭溝隧道洞內的收斂測量，并能保證所測量的精度。

收斂測量基準點在洞外布置（見圖1），以GP46、GP48為起始邊做GP46-1、GP46-2、GP46-3、GP46-4四個基準點，布設為自由網，外業測量按二等光電測距和測角進行，內業用武漢科傻平差軟件進行平差，每次監測時以這四個點為基準，將基礎數據引至洞內進行收斂測量。

洞內收斂監測需從洞外做三等導線點至洞內，需布設（GP46-5、GP46-6、GP46-7、GP46-8）點作為隧洞監測基準點，監測點為直徑14mm的膨脹螺絲，膨脹螺絲桿與墻面成60°角，上面沖一佯沖點以保證每次測量測點與測尺在同一位置接觸;對于墻面沉降測點，先鉆直徑大于等于24mm的孔，再埋直徑14mm或16mm的鋼筋，然后用錨固劑錨固好，外露約10mm。待穩定后方可進行測量[4-5]。

4. 收斂監測成果及數據分析

4.1? K672+540樁號收斂監測結果

收斂監測斷面見洞內收斂及沉降監測線布設圖，此監測斷面于2020年8月11日第一次監測，其中 AB線初始長度為9.58265m、AD線初始長度為9.29644m、BC線初始長度為9.33885m、CD線初始長度為9.05246m。

AB線2020年8月11至2020年9月28日間監測最大收斂值為-4.44mm。

AD線2020年8月11至2020年9月28日間監測最大收斂值為-5.19mm。

BC線2020年8月11至2020年9月28日間監測最大收斂值為-5.21mm。

CD線2020年8月11至2020年9月28日間監測最大收斂值為-5.70mm。

4.2? K672+545樁號收斂監測結果

收斂監測斷面見洞內收斂及沉降監測線布設圖，此監測斷面于2020年8月11日第一次監測，其中AB線初始長度為9.55325m、AD線初始長度為9.29162m、BC線初始長度為9.28545m、CD線初始長度為9.02415m。

AB線2020年8月11至2020年9月28日間監測最大收斂值為-4.14mm。

AD線2020年8月11至2020年9月28日間監測最大收斂值為-5.38mm。

BC線2020年8月11至2020年9月28日間監測最大收斂值為-6.49mm。

CD線2020年8月11至2020年9月28日間監測最大收斂值為-8.01mm。

4.3、監測成果趨勢

4.3.1 收斂情況說明

從2020年8月11日起， K672+540斷面最大收斂值為-5.70mm，K672+545斷面最大收斂值為-8.01mm，K672+550斷面最大收斂值為-6.20mm，K672+555斷面最大收斂值為-5.29mm，K672+560斷面最大收斂值為-5.81mm[6-7]。

4.3.2 收斂監測分析

（1）從收斂監測值來看，到目前為止，其收斂值在（-4.14）mm至（-8.01）mm之間。

（2）通過現場巡視及監測結果來看，收斂速率在規范范圍內，累計收斂值在規范范圍內，通過不斷加強巡視、分析，及時掌握隧洞的變形，保證安全有效地運行[8-9]。

5.結語

通過安全監測和成果的分析，及時、準確地向相關單位提供了洞內邊墻、頂拱和洞內地表的變化情況，為隧洞安全運行提供了科學、準確、及時、可靠的數據依據。同時，使用全站儀測監測點三維坐標，計算隧洞收斂變化，可以替代收斂儀，也是一種成功的嘗試。

參考文獻

[1]孫延梅，吳笑天.隧道監控量測及成果數據分析[J].青海大學學報：自然科學版，2014，32（3）：58-62.

[2]田志芳.軟巖隧道穩定監控量測及支護措施優化調整[J].工程建設，2021，53（5）：47-53.

[3] 吳蕾.虎頭山隧道施工監控量測及分析[J].中國水運（下半月），2015，15（5）：191-192，197.

[4] 申付全.監控量測技術及變形處理措施在隧道施工中的應用分析[J].低碳世界，2015（7）：284-285.

[5]段軍，王賓.雙連拱隧道洞口段圍巖失穩的加固技術研究[J].西部探礦工程，2020，32（9）：183-185，188.

[6]李軍偉.東風隧道復雜地質圍巖監控量測技術分析[J].浙江水利水電學院學報，2021，33（2）：59-61.

[7]王超，周磊生，徐潤，等.BIM施工綜合管理平臺在隧道工程中的應用研究[J].重慶交通大學學報：自然科學版，2020，39（9）：74-79，87.

[8]聶聞銳.公路隧道施工中的現場監控量測技術研究[J].智能城市，2021，7（7）：89-90.

[9]孫原超，林康，方宇，等.監控量測技術在淺埋黃土隧道中的應用[J].山西建筑，2021，47（8）：143-144.

3823500338296