楊志鵬 高海東

（甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741020）

1 隧道施工監(jiān)控量測的應(yīng)用

1.1 監(jiān)控量測

隧道施工過程中使用各種類型的儀表和工具，對圍巖和支護(hù)、襯砌的力學(xué)行為以及它們之間的力學(xué)關(guān)系進(jìn)行量測和觀察，并對其穩(wěn)定性進(jìn)行評價(jià)，統(tǒng)稱為監(jiān)控量測[1]。鐵路隧道在開挖、支護(hù)、運(yùn)營的過程中，始終都存在著受力狀態(tài)變化這一特性。

按照規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求，采用新奧法施工的隧道，把監(jiān)控量測是必要的工序之一。在隧道施工中，根據(jù)監(jiān)控量測項(xiàng)目的重要性、可操作性等因素，將鐵路隧道的施工監(jiān)控量測項(xiàng)目分為必測項(xiàng)目和選測項(xiàng)目兩類。必測項(xiàng)目由于其操作簡單，費(fèi)用低，具有重要的安全性及可靠性，在所有的隧道必須采用。選測項(xiàng)目由于選用儀表及工具較為復(fù)雜，成本較高，操作性較為困難，一般在隧道特殊地段或者有其他要求的地段進(jìn)行量測，便于對隧道的圍巖受力及支護(hù)效果有更深入的認(rèn)識。

1.2 隧道施工監(jiān)控量測的主要內(nèi)容及頻率

1）洞內(nèi)外觀察

在隧道每次開挖完成之后，應(yīng)觀察圍巖巖性、巖層產(chǎn)狀、裂隙、地下水發(fā)育等情況，分析其完整性和穩(wěn)定性，并判斷是否與設(shè)計(jì)一致。在圍巖初噴混凝土之后，應(yīng)觀察其是否存在裂隙和剝落，地表是否存在鼓起現(xiàn)象。隧道洞外觀察的重點(diǎn)，要放在洞口段及淺埋段，應(yīng)觀察地表是否出現(xiàn)裂縫、沉陷、邊坡和仰坡穩(wěn)定狀態(tài)等，并進(jìn)而判斷隧道的開挖是否影響到洞外，從而分析隧道開挖及支護(hù)方法的可靠性[2]。

洞內(nèi)外觀察是最能直接反應(yīng)出隧道開挖對洞內(nèi)外影響的一個(gè)項(xiàng)目，隧道施工過程中必須經(jīng)常性的進(jìn)行洞內(nèi)外的觀察，如圍巖出現(xiàn)較大變形，應(yīng)及時(shí)停止施工，待查明原因，分析處理保證安全后進(jìn)行施工。

2）拱頂下沉

拱頂下沉即隧道開挖后，由于圍巖自重和應(yīng)力重分布造成隧道頂板向下移動的現(xiàn)象。隧道拱頂下沉測量的目的是對圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行評價(jià)，從而判斷隧道初期支護(hù)的效果。通常采用的儀器是水準(zhǔn)儀、鋼掛尺或全站儀。測點(diǎn)可在隧道拱頂軸線處通過在鋼支架上焊接測件或在已做好的噴射混凝土層上鉆孔預(yù)埋測件。

在工程中，考慮量測的方便與簡捷，宜采用水準(zhǔn)儀與全站儀進(jìn)行量測，在量測前，應(yīng)清除量測點(diǎn)上的污染物，貼反光片，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3）周邊收斂

周邊收斂即隧道周邊上兩點(diǎn)相對位置的變化。周邊收斂量測的目的與拱頂下沉相同，在施工中，宜把周邊收斂量測點(diǎn)與拱頂下車量測點(diǎn)布置在同一斷面上，當(dāng)隧道的跨度較大，應(yīng)適當(dāng)增加測點(diǎn)的數(shù)量。

在工程中，隧道周邊收斂應(yīng)采用收斂儀或全站儀，考慮到施工的可操性，工程中多以全站儀進(jìn)行測設(shè)。隧道周邊收斂量測測線數(shù)可參考表1。

拱頂下沉量測和周邊收斂量測采用相同的量測頻率。按照規(guī)范規(guī)定，量測頻率應(yīng)根據(jù)測點(diǎn)距開挖面的距離（表2）與位移速度（表3）確定，在兩個(gè)頻率中選擇較高的頻率值[3]。在隧道施工中圍巖地質(zhì)條件變差或出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)增大監(jiān)控量測頻率。

4）地表下沉

地表下沉即隧道開挖之后，地層中的擾動區(qū)延伸至地表而引起的地表沉降（或者隆起）。當(dāng)隧道為淺埋段時(shí)，開挖方法的不當(dāng)會引起洞內(nèi)的變形而波及地表。地表下沉在淺埋段是屬必測項(xiàng)目，其目的在于分析洞內(nèi)開挖對地表的影響程度，隨開挖工作面掘進(jìn)的變化規(guī)律以及下沉穩(wěn)定的時(shí)間。

地表下沉量測的儀器水準(zhǔn)儀或全站儀。量測點(diǎn)和隧道內(nèi)的拱頂下沉點(diǎn)及周邊收斂點(diǎn)應(yīng)布置在同一斷面上，在隧道中線處應(yīng)適當(dāng)加密。地表下沉點(diǎn)的縱向間距與距開挖面的距離有關(guān)，量測點(diǎn)的布置如圖1所示。

表1 周邊收斂量測測線數(shù)

表2 按距開挖面距離確定的監(jiān)控量測頻率

表3 按位移速度確定的監(jiān)控量測頻率

圖1 量側(cè)點(diǎn)布置示意圖

地表下沉點(diǎn)量測從隧道開挖工作面的前方開始，直到隧道二次襯砌閉合成環(huán)為止，量測頻率與周邊收斂量測和拱頂下沉量測頻率相同。

5）選測項(xiàng)目

鐵路隧道的選測項(xiàng)目有圍巖壓力、鋼架壓力、二次襯砌內(nèi)力等11項(xiàng)，施工單位可以根據(jù)施工特殊要求和實(shí)際需要將選測項(xiàng)目納入監(jiān)控量測范圍。

2 隧道監(jiān)控量測的反饋

2.1 指導(dǎo)施工

通過對監(jiān)控量測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，繪制時(shí)態(tài)曲線等多種方式，分析圍巖變化的規(guī)律。如果由于基底不良造成拱頂下沉，應(yīng)盡快封閉仰拱，在墻角處加設(shè)錨桿，復(fù)噴混凝土或者在鋼架底部加設(shè)墊塊、換填土體或注漿加固。如果隧道開挖過程中的預(yù)留變形性過大，根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果得到一個(gè)合理值，可減少隧道開挖土方量和二次襯砌的混凝土數(shù)量，降低工程成本，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

如果變形速度突然增大或者出現(xiàn)不穩(wěn)定征兆，應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測觀察，派有經(jīng)驗(yàn)的人員對初期支護(hù)進(jìn)行監(jiān)視；如伴有響聲及新生裂縫，應(yīng)及時(shí)暫停正常施工，人員機(jī)具撤離至安全場地，待查明原因后進(jìn)一步施工。

2.2 修正設(shè)計(jì)

通過數(shù)據(jù)分析，如果變形過大是由于圍巖壓力引起，可通過錨桿加固圍巖及多次復(fù)噴，以補(bǔ)強(qiáng)初期支護(hù)。下一循環(huán)施工前，及時(shí)告知建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位等相關(guān)部門，分析原因，通過修改初期支護(hù)和二次襯砌參數(shù)，增大安全儲備，同時(shí)增加觀測頻率，必要時(shí)經(jīng)過監(jiān)理同意及時(shí)施作二次襯砌閉合成環(huán)，消除安全隱患以保證安全。因圍巖條件、位移值和當(dāng)初預(yù)計(jì)差異的大小和前方預(yù)測的情況等有很大差異，變更的內(nèi)容和規(guī)模也不同，同時(shí)，為保證施工的安全和效率，也需要采用施工輔助方法[5]。

3 結(jié)語

我國規(guī)范明確規(guī)定，采用新奧法施工的隧道必須將監(jiān)控量測作為一個(gè)工序，但很多施工單位對監(jiān)控量測的重視度不夠，以施工經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)施工，這是一種非常錯誤的觀念。在今后的隧道施工中，必須提高對監(jiān)控量測的認(rèn)識，讓它成為一雙時(shí)刻監(jiān)視隧道變化的“眼睛”[5]，工程技術(shù)人員應(yīng)該選用多種有效的監(jiān)控量測項(xiàng)目，及時(shí)采集及分析數(shù)據(jù)，互相分析驗(yàn)證，根據(jù)變化采取相應(yīng)措施，從而確保施工安全，保證工程的施工質(zhì)量。