基于監控量測技術的隧道洞口段圍巖穩定性分析

李佳

甘肅智通科技工程檢測咨詢有限公司 甘肅 蘭州 730050

近年來，在新時期發展的大背景下，公路交通建設取得了極大進步，不僅工程的規模在逐漸增大，而且數量也在急劇上升。新奧法是現階段很多地下工程施工過程中常見的方法，有著高產、高效以及安全的特點，其在信息化的設計與施工方面給予了高度重視，并將監控量測相關技術在隧道工程的設計、施工中所能起到的重要作用充分體現出來。

1 工程概況

在建設某條高速公路的過程中，某個軟弱巖層段需要修建隧道，本文就以此項工程單向出洞的洞口段為例，來探討監控量測相關技術的應用。所謂的監控量測技術，主要指的是借助各種儀表與工具，在隧道施工中對支護和圍巖結構中出現的變形、受力等狀態展開合理監測，并通過數據來分析支護結構的穩定性和圍巖的安全性，從而有效修正有關設計參數，更好地對施工作業進行指導。現階段，此隧道的左洞已經貫穿完成，而右洞采取進口單向開挖的方式開始掘進，并應用三臺階式土工法來進行施工，在進口處上臺階的掌子面里程是K0+685，出洞口已經建設成管棚，上臺階繼續開挖，直到里程為K0+690處為止，其中，掌子面的圍巖結構主要是炭質泥巖，具有風化能力強、巖質軟以及單斜式構造等特點；而出洞口處的地表則是粉質黏土，上面有很多茂盛的植被，但是出洞口的埋深相對較淺，因為其位于一個單斜坡的下方，所以有著輕微的偏壓性。

2 對斷面進行監控量測工作

所謂的單向出洞，主要指的是由洞內直接向另一邊洞口出洞，這種方式不僅能夠讓施工進度得到有效加快，還能降低成本投入，減少大量的人工痕跡，然而，當洞口淺埋抑或是存在偏壓等情況時，單向出洞就會在一定程度上加大施工的難度，并提高了風險發生的概率。所以，在對隧道實行單向出洞式施工的時候，除了要合理選擇相應的支護策略與施工工藝之外，還要做好監控量測相關工作，借助各項數據信息來確保隧道得以安全貫通，同時給洞口段圍巖的穩固性分析奠定堅實基礎[1]。

對該隧道單向出洞所具備的各種特點進行合理分析，在K0+685樁號處布設好相關地表沉降、周邊收斂以及拱頂下沉等多個斷面形式，并在實際施工作業中仔細觀察地質和支護的狀態，這樣能夠對圍巖和支護結構的穩定性有一個充分了解。

3 合理分析各項監控量測數據

3.1 數據的變形管理

眾所周知，可以將位移數據分成三個等級來進行管理，若是U＜U0/3，那么就表示可以正常進行施工；若是U0/3≤U≤2U0/3，表示需要加強支護；若是U＞2U0/3，就需要預警并及時采取相應的特殊措施。除此之外，可以以監測的位移速率抑或是速度變化率來對圍巖穩定性展開合理判斷[2]。

3.2 斷面數據分析

通過開展一段時間的監控量測工作，清晰獲得了各類斷面的數據信息，并根據實際情況繪制出相應的曲線圖，這樣便于后續開展有關分析。其中，針對K0+685處的地表沉降斷面來說，其監測始于2018年10月21日，到11月10日結束，共持續21天。通過相關的分析可知，此斷面在前三天處于加速沉降狀態，累計沉降達88mm，整個圍巖與支護結構的穩定性極差；而在接下來的5天時間里，沉降變得相對緩慢，然后又逐漸開始上升，直到最后趨于穩定；該斷面達到最大沉降點時，累計沉降距離為87mm，而最小沉降點的累計沉降距離是31mm。

對于拱頂下沉斷面而言，與地表沉降斷面同一天開始監測，持續時間為20天。通過數據分析可知，此斷面在前三天也處于加速沉降狀態，最大沉降點處累計沉降了66mm，無可厚非，此時的支護和圍巖結構不夠穩定；然后開始呈現出緩慢沉降的趨勢，直到最后相對穩定；該斷面整個沉降過程中，在最大沉降點處最終累計沉降了89mm，而最小沉降點處達59mm.

周邊收斂斷面，監測的時間比前兩者晚，10月27日才開始，持續21天。通過分析可以發現，此斷面在第二天到11月1日這幾天時間里，變形速率比較大，最大收斂處累計5mm；之后變形速率逐漸變小，最后達到穩定，該斷面最終累計收斂了11mm[3]。

3.3 監測數據的管理與穩定性分析

在對本次隧道洞口段進行監控量測工作過程中，重點是反饋和分析各項監測數據，同時對地質和實際的支護狀態也展開了仔細觀察。通過對相關斷面數據的分析，發現K0+685處的地表沉降與拱頂下沉在10月22日發出了預警，各自的日沉降量為28mm與10mm；并在后一天發出了第二次的預警，并且日沉降量分別增至60mm與56mm，其中前者累計沉降了88mm，后者則在31日發出了第三次的預警，累計沉降80mm。與此同時，通過觀察地質和支護狀態發現，在22～23日這兩天時間里，隧道出口段早期支護拱部有明顯的裂縫問題出現，并呈環向分布，由此可知此時的支護與圍巖結構的穩定性很差，需要采取有效措施進行處理；因為做好了應對措施，所以在接下來的幾天時間里，斷面沉降量有明顯減緩的趨勢，并且最后達到了穩定狀態，確保隧道能夠安全地完成貫穿施工。

4 結束語

綜上所述，通過對某隧道單向出洞的洞口段開展了監控量測工作，發現在同一個位置上，拱頂的沉降量基本都比周邊收斂量要大，而且位移數據出現較大變形是在開挖之后的數日時間內。與此同時，可以通過對相關數據的合理分析來判斷支護與圍巖結構穩定性，并及時做出預警，為安全施工提供了保障。除此之外，監控量測及時能夠在隧道變形、坍塌的預防和處理方面起到重要作用，所以，加強對該技術的應用就顯得很有必要。