公路隧道施工中的現(xiàn)場監(jiān)控量測技術(shù)研究

（甘肅順達路橋建設(shè)有限公司，甘肅蘭州73000）

在公路工程體系中，隧道工程屬于重要組成部分，受地質(zhì)因素、人為因素、環(huán)境因素影響，會出現(xiàn)一些安全事故，威脅施工人員的生命財產(chǎn)安全。在公路隧道工程作業(yè)期間，會使用現(xiàn)場監(jiān)控量測技術(shù)對作業(yè)區(qū)域基礎(chǔ)情況進行監(jiān)督，及時擬定合理的支護、排水措施，提高作業(yè)環(huán)境的安全性，降低安全事故的發(fā)生概率。

1 現(xiàn)場監(jiān)控量測技術(shù)的應(yīng)用價值

隧道工程具有復(fù)雜性、隱秘性、不可測量性等多種特征，隧道開發(fā)存在不可預(yù)見性等諸多問題。不良地質(zhì)環(huán)境會增加技術(shù)人員施工難度，會造成隧道坍方、突水等情況，威脅施工人員造成生命安全，影響施工正常運行，延誤工期。

隨著監(jiān)控量測的熟練應(yīng)用，預(yù)測隧道工程中存在的問題，確定設(shè)計方案。監(jiān)控量測在我國公路隧道中的應(yīng)用較為重要，需要在技術(shù)應(yīng)用前期做好技術(shù)梳理工作，嚴(yán)格按照方案中標(biāo)注內(nèi)容展開工作，提升量測技術(shù)的應(yīng)用效果。

2 現(xiàn)場監(jiān)控量測技術(shù)的應(yīng)用要點

2.1 監(jiān)測斷面的合理選擇

在現(xiàn)場監(jiān)控量測技術(shù)應(yīng)用期間，應(yīng)做好監(jiān)測斷面的選擇工作，以確保技術(shù)應(yīng)用的價值。

（1）確保監(jiān)測斷面的代表性，基于以往的技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗，選擇監(jiān)測斷面主要以典型斷面為主，此類斷面地質(zhì)穩(wěn)定性較差、圍巖形變量較大、圍巖存在較為明顯變化、易威脅隧道工程作業(yè)，需要在此處布設(shè)監(jiān)測點，提高監(jiān)測結(jié)果的可靠性。

（2）所選斷面層結(jié)構(gòu)應(yīng)不干擾正常作業(yè)，且監(jiān)測點位置應(yīng)具備順利監(jiān)測的便利條件，可方便監(jiān)測點的布設(shè)，為后續(xù)監(jiān)測工作的順利開展奠定基礎(chǔ)。

2.2 監(jiān)測點的合理分布

（2）控制監(jiān)測位置和監(jiān)測點間距，隧道工程設(shè)置的監(jiān)測點位置應(yīng)包括拱頂、拱腰、起拱線等位置，其中拱腰和起拱線上設(shè)置的監(jiān)測點較多，間距控制在2.0～3.0 m，同時做好監(jiān)測點的標(biāo)記和保護工作。如果施工毀壞了已有監(jiān)測點，可通過引測重新設(shè)置監(jiān)測點，以確保監(jiān)測結(jié)果的可靠性。

2.3 明確具體的監(jiān)測內(nèi)容

2.3.1 地質(zhì)及支護狀態(tài)

在公路隧道工程監(jiān)測的過程中，應(yīng)先監(jiān)測地質(zhì)及支護狀態(tài)情況，可為后續(xù)作業(yè)工程的有序進行奠定基礎(chǔ)。在隧道開挖過程中，每間隔相應(yīng)的開挖深度便需要對圍巖變化情況進行一次統(tǒng)籌檢查。明確掌子面周圍圍巖的基礎(chǔ)性質(zhì)、節(jié)理發(fā)育狀態(tài)，采集相應(yīng)的檢測數(shù)據(jù)。若掌子面圍巖參數(shù)和設(shè)計圖紙中參數(shù)相差較大時，應(yīng)暫停開挖，并將情況匯報到上級單位，待綜合評價后選擇繼續(xù)作業(yè)或調(diào)整施工參數(shù)，確保施工過程的安全性。在監(jiān)測過程中應(yīng)做好支護結(jié)構(gòu)使用情況的監(jiān)測工作，若發(fā)現(xiàn)形變量較大的支護結(jié)構(gòu)，需要分析結(jié)果形變原因，如頂層擠壓、機械碰撞等，并采用相對應(yīng)措施對其進行處理，提高隧道工程作業(yè)環(huán)境的安全性。

2.3.2 地表下沉情況

在隧道工程施工過程中，會卸載土層應(yīng)力，在應(yīng)力重新恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)時，會對地表產(chǎn)生擠壓力，導(dǎo)致地表出現(xiàn)下沉的趨勢，是監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用期間需要重點關(guān)注的監(jiān)測內(nèi)容。

在具體實踐操作中，主要監(jiān)測范圍位于隧道開挖的掌子面附近，開挖前采集初始地表數(shù)據(jù)，便于后續(xù)開展分析工作。在初期開挖過程中，數(shù)據(jù)采集頻率相對較高，待其支護措施完成后，采集頻率可以適當(dāng)降低，對采集的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一匯總整理，得到可靠的分析結(jié)果。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果可對區(qū)域地表沉降量、沉降速度等內(nèi)容進行了解，同時可以討論沉降情況和工作推進間的相關(guān)性，以評估隧道開挖范圍內(nèi)覆蓋層的穩(wěn)定性，以便于相應(yīng)處理措施的順利擬定。

2.3.3 周邊位移及拱頂下沉情況

又一聲簫音，比剛才稍稍清晰一些。聽得出，這是在調(diào)簫。簫不是琴瑟之類的弦樂，本不需要仔細測試弦的松緊，反復(fù)調(diào)試音之高低。但簫是讓人靜心的樂器，調(diào)音的過程，其實是讓演奏者心神凝聚的過程，馬虎不得。一個長音，又一個長音，含蓄，委婉，讓吹簫人內(nèi)心安定下來，像一泓秋水，同時定好基調(diào)，然后才能如行云流水，自如演奏。

在隧道工程作業(yè)過程中，應(yīng)重視周邊位移和拱頂下沉情況的監(jiān)測工作，采集的數(shù)據(jù)信息可輔助工作人員完成隧道工程支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性評估。根據(jù)評估結(jié)果進行工程設(shè)計參數(shù)的調(diào)整，明確二次襯砌的具體作業(yè)時間，使作業(yè)工程可按照既定工序順利進行施工。

在前期監(jiān)測點布置的過程中，周邊位移和拱頂下沉量測應(yīng)布置在同一斷面，間距應(yīng)根據(jù)周邊圍巖的具體等級和穩(wěn)定性進行確定。某公路隧道工程圍巖等級為Ⅴ級，在布置監(jiān)測點時，各監(jiān)測點的間距應(yīng)控制在20 m。采集監(jiān)測數(shù)據(jù)時如果出現(xiàn)圍巖形變量較大的情況，需要將間距縮短至10～15 m，以確保采集數(shù)據(jù)的完整性、有效性。

2.4 量測階段及頻率確定

在測量過程中，其內(nèi)容可以細分為3個時間段，可采用分段控制的方法完成數(shù)據(jù)采集。劃分的三個時間段分別為上臺階支護系統(tǒng)王成后→下臺階支護系統(tǒng)完成、下臺階支護系統(tǒng)完成后→仰拱結(jié)構(gòu)封閉施工、仰拱結(jié)構(gòu)封閉施工完成后→防水板施工前。

在監(jiān)測過程中，會對各節(jié)點位置的絕對高程數(shù)值進行測量，測定施工前后監(jiān)測點位移情況，明確作業(yè)對工程施工帶來的影響。在監(jiān)測過程中，監(jiān)測頻率應(yīng)隨著開挖情況進行調(diào)整，洞內(nèi)干擾性相對較小時，監(jiān)測頻率應(yīng)保持1 次/d，洞內(nèi)干擾性相對較大時，監(jiān)測頻率需要調(diào)整到2～3 次/d，直到洞內(nèi)作業(yè)情況恢復(fù)到安全狀態(tài)后，可以恢復(fù)到最初的監(jiān)測頻率，提升監(jiān)測數(shù)據(jù)的實用性。

2.5 監(jiān)測數(shù)據(jù)整理

完成數(shù)據(jù)采集后，工作流程進入數(shù)據(jù)整理階段，在具體工作過程中，需要對多項參數(shù)內(nèi)容進行計算，如位移速率、總位移量等。在對位移速率進行計算時，可以根據(jù)采集的數(shù)據(jù)信息羅列回歸方程，得到位移參數(shù)和時間參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系。可借助繪制的函數(shù)曲線，代表各類數(shù)據(jù)信息的分布規(guī)律，推算出變量的變化速率和極限數(shù)值，提升數(shù)據(jù)分析結(jié)果的可靠性。除此之外，還可以利用指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、和雙曲線函數(shù)輔助完成數(shù)據(jù)分析工作，提高數(shù)據(jù)分析結(jié)果的直觀性。

得到需要的分析數(shù)據(jù)后，需要挖掘潛在價值數(shù)據(jù)，對分析后的數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)一存儲，標(biāo)記相應(yīng)關(guān)鍵詞信息，以便后續(xù)數(shù)據(jù)順利提取。

3 現(xiàn)場監(jiān)控量測技術(shù)應(yīng)用時的注意事項

3.1 擬定合理的監(jiān)測計劃

通過擬定合理監(jiān)測計劃，有利于各項工作的順利開展，提升采集數(shù)據(jù)的合規(guī)性。

（1）在具體實施過程中，應(yīng)加強現(xiàn)場基礎(chǔ)參數(shù)信息的采集工作，如隧道地質(zhì)情況、地下水位置、外界環(huán)境情況、斷面所在位置等。對勘察的數(shù)據(jù)信息進行整理，匯總后篩選出有效數(shù)據(jù)，并將其融入監(jiān)測計劃中，提升監(jiān)測計劃內(nèi)容的完整性。

（2）借助BIM技術(shù)對監(jiān)測計劃中的內(nèi)容進行模擬運行，校驗監(jiān)測點位置、施工活動間的沖突性，避開施工活動位置，減少后續(xù)引測時的工作量，降低數(shù)據(jù)監(jiān)測結(jié)果的誤差性。

（3）監(jiān)測計劃內(nèi)容應(yīng)隨著隧道工程開展進度的深入及時進行調(diào)整，在調(diào)整監(jiān)測計劃時，需要利用可靠的應(yīng)用模型，優(yōu)化調(diào)整后計劃內(nèi)容的可行性，使其可具備更良好的指導(dǎo)意義，提升量測技術(shù)的使用價值[1]。

3.2 加強人員隊伍組建

通過加強人員隊伍組建，可提升監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高數(shù)據(jù)分析結(jié)果的使用價值。雖然目前監(jiān)測工作的開展已實現(xiàn)了自動化，但需要高水平監(jiān)測人員進行輔助工作，以降低數(shù)據(jù)分析結(jié)果的容錯率。

（1）需要提高組建隊伍門檻，篩選綜合能力強、責(zé)任心強、執(zhí)行力強的監(jiān)測人員，且監(jiān)測隊伍的年齡結(jié)構(gòu)應(yīng)傾向于青年化。在新技術(shù)更新后，年輕的工作人員具備更強的學(xué)習(xí)能力，可縮減新技能的學(xué)習(xí)周期。

（2）在日常工作中需要做好監(jiān)測人員培訓(xùn)，以完善自身的學(xué)習(xí)體系，優(yōu)化能力考核制度。工作人員競爭上崗，對不滿足要求的人員進行調(diào)崗，借此提高監(jiān)測人員對工作的重視程度[2]。

（3）建立相應(yīng)的責(zé)任管理制度，明確監(jiān)測人員的具體工作內(nèi)容和承擔(dān)責(zé)任，待出現(xiàn)問題后可根據(jù)責(zé)任管理制度進行人員的追責(zé)，督促監(jiān)測人員按要求完成工作，減少人為因素帶來的負(fù)面影響。

3.3 做好數(shù)據(jù)存儲工作

通過做好數(shù)據(jù)存儲工作，可為后續(xù)數(shù)據(jù)信息的提取提供便利，提升監(jiān)測數(shù)據(jù)的應(yīng)用價值。現(xiàn)階段，信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢不斷凸顯，可利用這些技術(shù)搭建數(shù)據(jù)存儲平臺，儲存監(jiān)測數(shù)據(jù)。

建立數(shù)據(jù)庫時可將監(jiān)測時間、監(jiān)測點編號作為數(shù)據(jù)分類依據(jù)，數(shù)據(jù)存儲時會挖掘數(shù)據(jù)的潛在價值，挖掘出的數(shù)據(jù)信息會單獨存儲到某一數(shù)據(jù)庫中。在數(shù)據(jù)存儲前應(yīng)做好數(shù)據(jù)篩選工作，剔除重復(fù)或錯誤數(shù)據(jù)，以確保數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用價值。

4 結(jié)語

綜上所述，擬定合理的監(jiān)測計劃，有利于各項工作的順利開展，加強人員隊伍組建，可提升監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，做好數(shù)據(jù)存儲工作，可為后續(xù)數(shù)據(jù)信息的提取提供便利。通過采取措施提升現(xiàn)場監(jiān)控量測技術(shù)應(yīng)用水平，可營造穩(wěn)定的作業(yè)環(huán)境，降低安全隱患發(fā)生概率。