淺議隧道施工中的監(jiān)控量測(cè)工作

宋素青

隧道監(jiān)控量測(cè)是現(xiàn)代化隧道噴錨施工的重要組成部分，是新奧法復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)、施工的核心技術(shù)之一。在隧道施工過(guò)程中，對(duì)圍巖和支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)拱頂下沉量測(cè)、格柵鋼架內(nèi)外力監(jiān)測(cè)、錨桿軸力測(cè)試，將量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，繪制時(shí)間—位移曲線(xiàn)，為噴錨支護(hù)和二次襯砌的參數(shù)調(diào)整提供依據(jù)，把量測(cè)的數(shù)據(jù)經(jīng)整理和分析得到的信息及時(shí)反饋到施工中，以便根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)靈活、及時(shí)地處理施工中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，確保工程質(zhì)量和進(jìn)度。

1 量測(cè)目的

1)掌握圍巖和支護(hù)的工作動(dòng)態(tài)信息并及時(shí)反饋，指導(dǎo)施工作業(yè)。2)確定或調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)形式、支護(hù)參數(shù)和支護(hù)時(shí)間。3)通過(guò)對(duì)圍巖和支護(hù)的變位、應(yīng)力量測(cè)，及時(shí)修改支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。4)預(yù)報(bào)和監(jiān)視險(xiǎn)情，確定施工對(duì)策和措施，合理安排施工程序，確保施工安全。5)通過(guò)對(duì)圍巖與支護(hù)的觀(guān)察和動(dòng)態(tài)量測(cè)，進(jìn)行日常的施工管理和積累資料。

2 量測(cè)項(xiàng)目

1)隧道圍巖變形量測(cè)。通過(guò)洞內(nèi)變形收斂量測(cè)來(lái)監(jiān)控洞室穩(wěn)定狀態(tài)和評(píng)價(jià)隧道變形特征，主要包括地質(zhì)描述、凈空收斂量測(cè)、拱項(xiàng)下沉量測(cè)和圍巖內(nèi)部位移量測(cè)。2)應(yīng)力—應(yīng)變量測(cè)。采用應(yīng)變計(jì)、應(yīng)力盒、測(cè)力計(jì)等監(jiān)測(cè)鋼拱架、格柵支撐、錨桿和襯砌受力變形情況，進(jìn)而檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)支護(hù)效果。3)圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)效果分析。通過(guò)對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)的整理與回歸分析，找出其內(nèi)在規(guī)律，對(duì)圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，然后采用位移反分析法，反求圍巖初始應(yīng)力及圍巖綜合物理學(xué)參數(shù)，并與實(shí)際結(jié)果對(duì)比、驗(yàn)證。

3 工程地質(zhì)及支護(hù)情況觀(guān)察

觀(guān)察內(nèi)容:隧道開(kāi)挖后，開(kāi)挖面及附近周邊的自穩(wěn)性，地質(zhì)及巖質(zhì)情況，校核圍巖分類(lèi)，并繪出地質(zhì)素描圖，初期支護(hù)(錨桿、噴射混凝土、鋼支撐)結(jié)構(gòu)狀況有無(wú)破壞。

1)洞內(nèi)觀(guān)察。開(kāi)挖工作面的觀(guān)察，在每次爆破后都要進(jìn)行，特別是軟弱圍巖條件下，開(kāi)挖后立即進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，繪出地質(zhì)素描圖。若遇特殊不穩(wěn)定情況時(shí)，派專(zhuān)人進(jìn)行不間斷觀(guān)察。觀(guān)察后做好記錄，并整理保存。

2)地質(zhì)素描。地質(zhì)素描要包括以下內(nèi)容的描述:綜合測(cè)試斷面的位置、尺寸及編號(hào);巖石名稱(chēng)、結(jié)構(gòu)、顏色;巖體層理、片理、節(jié)理、裂隙、斷層等各種軟弱面的產(chǎn)狀、寬度、延伸情況、連續(xù)性、間距等;巖石各結(jié)構(gòu)面的成因類(lèi)型、力學(xué)屬性、充填物成分及泥化、軟化情況;巖脈穿插情況及其與圍巖接觸關(guān)系，軟硬及破碎程度，圍巖的自穩(wěn)時(shí)間與自穩(wěn)性能。巖體風(fēng)化程度、特征、抗風(fēng)化能力;地下水的類(lèi)型、出露位置、水量及對(duì)噴錨支護(hù)的影響;施工開(kāi)挖方法、支護(hù)參數(shù)及循環(huán)時(shí)間;圍巖內(nèi)鼓、彎折、變形、巖爆、掉塊、坍塌的位置、規(guī)模、數(shù)量和分布情況;噴層開(kāi)裂、起鼓、剝落情況的描述;地質(zhì)斷面展示圖，或總斷面剖析圖，必要時(shí)附彩色照片及錄像帶等。

表1 隧道現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目及量測(cè)方法

4 隧道凈空收斂量測(cè)

凈空變化量測(cè)和拱頂下沉量測(cè)原則上在同一斷面上進(jìn)行。量測(cè)斷面的間距與隧道長(zhǎng)度、圍巖條件、開(kāi)挖方法等多種因素有關(guān)，隧道現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目及量測(cè)方法見(jiàn)表1。

1)凈空量測(cè)測(cè)點(diǎn)布置。凈空變化量測(cè)基線(xiàn)在橫斷面上的布置見(jiàn)圖1。一般地段設(shè)2條水平基線(xiàn)，埋深小于2倍開(kāi)挖寬度地段和膨脹或偏壓地段設(shè)4條基線(xiàn)。

2)量測(cè)要點(diǎn)。a.把凈空變位儀的短桿固定在施測(cè)的兩測(cè)點(diǎn)的巖體內(nèi)。b.根據(jù)圍巖條件確定量測(cè)間距。c.量測(cè)精度:在變位量比較小的情況下，一般為0.1 mm;在變位量比較大的情況下為1 mm。

5 拱頂下沉量測(cè)

拱頂下沉量測(cè)測(cè)點(diǎn)，一般布置在拱中和兩側(cè)拱腰，每斷面布置三點(diǎn)，當(dāng)受通風(fēng)管或其他障礙時(shí)，可適當(dāng)移動(dòng)位置。

圍巖位移和錨桿軸力量測(cè)。根據(jù)圍巖條件和工程重要程度，每斷面設(shè)置2個(gè)～5個(gè)測(cè)點(diǎn)，見(jiàn)圖2。

6 隧道鋼拱架的應(yīng)力—應(yīng)變量測(cè)

隧道鋼拱架的應(yīng)力—應(yīng)變量測(cè)，采用能承受支撐屈服強(qiáng)度的應(yīng)力盒，放在鋼拱架支撐的底板下面，在有擠壓力或膨脹力的地層內(nèi)，使用仰拱橫撐時(shí)，應(yīng)力盒就放在特制的拱架上面。

量測(cè)襯砌混凝土中的應(yīng)力，在量測(cè)斷面上布置幾對(duì)應(yīng)力盒(一個(gè)徑向，一個(gè)切向)，然后將量測(cè)管路集中讀數(shù)。

錨桿上應(yīng)力—應(yīng)變量測(cè)，將壓力盒裝在錨桿上，形成一塊擴(kuò)大的墊圈，可直接測(cè)得加在巖體的應(yīng)力值。

7 結(jié)語(yǔ)

我所在的山西省忻州—保德高速公路第八合同段的云中山隧道施工中，監(jiān)控量測(cè)隊(duì)伍是業(yè)主以招標(biāo)的形式招進(jìn)了一批有實(shí)力的監(jiān)控人員。他們?cè)谑┕ぶ凶隽舜罅抗ぷ?，量測(cè)的數(shù)據(jù)經(jīng)整理和分析得到的信息及時(shí)反饋到了施工中，以便根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)靈活、及時(shí)地處理施工中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，確保了工程質(zhì)量和進(jìn)度。

[1] 趙軍科.隧道監(jiān)控測(cè)量數(shù)據(jù)處理及在工程施工中的應(yīng)用[J].山西建筑，2009，35(13):322-324.