高速公路隧道施工監控量測技術應用研究

文/黑白陽

1 監控量測的項目和方法

1.1 監控量測的必要項目

在高速公路進行隧道施工的時候，監控量測的項目分為必要項目和選測項目。隧道施工是實地操作，要求監控量測必須是跟隨隧道施工的項目同步進行，且對隧道施工的現場施工情況和施工地質有很詳細的了解。一旦其中有一部分不符合施工標準，相關技術人員能立馬提出問題及修改方案，保證施工人員的安全以及隧道工程的順利進行。監控量測主要是通過對洞穴內的變形收斂量的觀察，從而正確了解隧道施工的具體狀況。隧道施工的監控量測主要是檢測出的一系列數據，通過數據利用物理計算公式、函數變化等得出與實際情況相差不大的理想狀況。隧道施工的時候，監控量測的必要項目是支護狀況、地表沉降觀測、周邊位移、拱頂下沉量測等。

監控量測的支護狀況，主要是量測施工隧道的圍巖地質、襯砌支護以及地下水的情況。監控量測的測量數據要求準確無誤，否則會影響施工結果。施工隧道的圍巖地質在進行監控量測的時候，重點觀測圍巖地質的穩定性。圍巖地質的穩定性對于隧道施工是否能夠繼續進行有很重要的作用[2]。當監控量測圍巖地質的穩定性不高時，應及時上報施工人員，并聯系相關技術員對圍巖地質進行全面監測，從而避免產生安全事故，誤傷工作人員。襯砌支護主要是監測施工進行后初次支護的效果。測量所需要的數據，通過位移反分析法，用所測得的數據進行計算得到實際結果，即圍巖初始應力場和圍巖綜合物理學參數，并將實際結果與理論知識相對比，數值相差太大的話，就一一排查測量的數據；數值相差不大的話，就視為合格，隧道施工能夠正常進行。監測地下水的情況就比較容易，監測機器在測到含地下水的地質與其他地質不同的時候會發出提醒，施工人員在進行隧道施工的時候，注意地下水，防止地下水的腐蝕性影響隧道的使用壽命。如果地下水直接影響隧道施工的方向，則施工人員應該商討其他路線避開地下水。

監控量測的地表沉降觀測。地表沉降觀測主要分為三步。首先，基點布設。在施工隧道外圍挖出長寬為3～5 倍洞徑外的區域，用來標出兩個基點；兩個基點的作用是校準，參照兩個基點，再分別標出其他水準點，所有基點應與附近水準點聯測取得原始高程。

其次，測點布設。在將要量測的點的位置挖長、寬、深均為200mm 的坑，然后放入地表測點預埋件，測點周圍要用施工的混凝土蓋實，混凝土全部風干以后才能進行測量；在隧道施工現場一般用水準儀量測，精準度要求高的可以用用高精度全站儀進行觀測[3]。

最后，監控量測的周邊位移、拱頂下沉量測。在進行周邊位移、拱頂下沉量測的時候，首先是選好周邊位移、拱頂下沉的測量點的位置，找出測量點后，先進行初步支護。在初步支護以后，用風鉆鑿出直徑為40mm、深度為200mm 的孔，并用1∶1 砂漿填滿鑿孔，待砂漿凝固好插入其上的測點固定桿時即可使用收斂計、水平儀及水平尺進行量測工作。在進行量測的時候要注意測量點，隧道施工時不能破壞測量點的位置，一旦破壞，就會影響施工的數據，進而可能影響施工進展；此時，應有專門的作業員對周邊位移、拱頂下沉量測的過程進行監督。發現其中任何一個物件損壞時要及時上報，并展開維修。周邊位移、拱頂下沉量測的時間為隧道施工前期每天一次，后期一個月三次即可。

1.2 監控量測的選測項目

監控量測的必要項目主要是對隧道施工的一般路況分析，而選測項目則主要是對復雜路況的測量，起到的是對監控兩側的必要項目進行一個補充的作用。由上文可知，在進行監控量測的必要項目時，耗費的人力、物力、財力都很少，因為監控量測的必要項目是一個確定性的項目，施工人員已經有面對這些量測經驗。而選測項目不一樣，選測項目耗費的人力、物力、財力都要略大于監控量測的必要項目，有利有弊，當選測項目耗費的東西多時就決定了它的壽命與監控量測的必要項目不一樣。隧道在施工完成以后，選測項目處在一個穩定的環境下，可以長期進行量測監察，甚至直接可以在下一個工程中使用，不用再次浪費巨大的人力、物力、財力。

1.3 監控量測的量測儀器

量測儀器的選擇是監控量測數據是否準確的一個重要因素。在進行隧道施工的時候，不管是監控量測的必要項目，還是選測項目，對量測儀器都有一個較高的要求。量測儀器在隧道施工進行監控量測的時候，耐腐蝕是很重要的一點；其次，穩定性、耐水性也必須好；最重要的是量測儀器的準確性。隧道能夠安全施工的前提是所有數據準確無誤，只要正確無誤的數據才能計算出實際結果，根據實際結果施工人員才能安全作業，避免產生不必要的安全事故。量測儀器在隧道施工引進之初，施工人員應妥善保存，不能因天氣、溫度等外部條件破壞了量測儀器的完好性。

2 監控量測的成果與分析

2.1 監控量測的成果

在過去的隧道施工中面臨了很多問題，沒有監控量測的保障安全的前提，發生了很多安全事故。20 世紀70年代初，新奧法設計與施工逐漸傳入我們國家，監控量測是新奧法設計與施工的主要內容，也是如今我國高速公路的隧道施工成功運用監控量測的方法。通過對隧道施工進行監控量測，確保隧道施工的安全。但是，即使現在成功運用監控量測，隧道施工設計和監控量測還是很難做到真真正正的結合，兩者之間也還是存在很多問題，測量的精準度達不到要求、監控量測的技術不夠成熟等等。在這種情況下，技術人員只有經過不斷的創新和大腦風暴，才能將隧道施工設計和監控量測做到有機結合，發揮隧道施工中的監控量測應該起到的作用。

高速公路的隧道施工的監控量測雖然與一般的地鐵隧道或火車路段有很多的相同點，但也有很多不一樣的地方。由于高速公路路面基本存在24h 不間斷的車流，一旦隧道出現小的工程問題，就會直接影響行車的安全，甚至可能造成重大安全事故。正因為如此，高速公路對隧道質量比其他普通隧道要求較高，但這也就同時表明施工人員在進行每一步量測的時候，不能出現失誤；即便是在人為的情況下，也不允許有誤差，要盡可能將誤差減到最小。另外，監控量測的時候要充分考慮所有方面，設計出符合實際情況的方案來應對高速公路隧道施工中遇到的各種難題。

2.2 監控量測的分析

高速公路對隧道的質量要求比較高，而隧道施工有很多不確定性，因此對隧道的圍巖地質以及支護等狀況進行監控量測，是保障隧道施工安全的最后一道關卡。監控量測對施工人員的技術性要求比較高，在進行監控量測的時候最少要有兩個施工人員共同作業。在對隧道施工進行監控量測技術的準確運用時應做到以下幾點：首先在進行量測的時候，量測點的選擇非常重要，量測點不能受其他因素的干擾，否則會影響最后的數據及根據數據得到的結果；在進行多次測量求平均值的時候，每次測量都必須符合實際情況，小小的誤差可能會導致很大的安全事故；同時，監控量測的數據要及時上報，關系圖要隨數據的變化而變化，并根據測量結果及時調整關系圖的數據；監控量測的數據應與施工的進度同步進行，監控量測出的數據要準確而真實的反映地表現狀；用合適的函數代表監控量測的數據，根據函數的增幅變化算出大約值；初始應力、巖體流變參數等根據監控量測的數據計算得出，按時上交給相關技術人員；應隨時觀測監控量測的圍巖地質和支護的穩定性，出現異動時及時告知施工人員；通過監控量測的數據準確計算，提前預防隧道坍塌，以保證施工人員的安全；監控量測的結果要按時上交給相關技術人員，一旦有異常的時候要第一時間調整相關參數，使其數據恢復正常狀況，以保證施工安全和投資人的合法權益。

監控量測在高速公路的隧道施工過程中起到的作用是極其重要的，因此任何一個環節都不能粗心大意，不能因為一個小小的錯誤而導致嚴重的安全事故產生。監控量測的相關工作人員在量測的時候，應認真負責，減少誤差。另外，施工人員在進行作業的時候也要觀察四周，有問題及時報告給上級。在監控量測的數據出現問題時，施工人員和相關技術人員要一同檢查錯誤，確保所得出數據的準確性。每個工作人員細心地做好隧道施工的監控量測工作，是高速公路建設順利完成的重要保證。

3 結語

綜上所述，監控量測在高速公路的隧道施工過程中的應用具有很重要的意義。由于高速公路的隧道施工過程艱難且地理位置不易施工，因此監控量測是保障施工人員和隧道完整的最后一道關卡。相關技術人員應通過對圍巖位移及初期支護變形等監控量測，提供有關監控信息依據，并加以科學分析，為以后工程設計與施工積累資料，確保隧道現場施工的指導及施工的安全性、經濟性。在高速公路的隧道施工過程中，不管是施工人員還是相關技術人員都要秉承對人們高度負責的態度去進行隧道施工這一項工作，盡最大的可能去減少誤差，避免人為原因造成隧道施工的安全事故。