某高速公路隧道監(jiān)控量測(cè)的方案和要點(diǎn)

邱懿

（貴州高速公路集團(tuán)有限公司）

某高速公路隧道監(jiān)控量測(cè)的方案和要點(diǎn)

邱懿

（貴州高速公路集團(tuán)有限公司）

1 工程概況

該高速公路是國(guó)道320線位于貴州境內(nèi)的一段，路線起于鎮(zhèn)寧縣，止于勝境關(guān)鎮(zhèn)，是我國(guó)西南部地區(qū)通往華東地區(qū)的主要交通運(yùn)輸通道。該隧道位于此高速公路其中的一個(gè)合同段，為雙線雙洞，分為Y線隧道(右線)和Z線隧道(左線)，Y線與Z線隧道中軸線相距約35米，洞軸線總體走向?yàn)?78°。進(jìn)口（鎮(zhèn)寧）采用削竹式洞門(mén)，出口（勝境關(guān)）采用端墻式洞門(mén)。

該隧道左線全長(zhǎng)2030米，為單拱型長(zhǎng)隧道。右線長(zhǎng)度1980米，為單拱型長(zhǎng)隧道。

隧道位于山字型構(gòu)造帶中，主要為大平地—蘭花塘倒轉(zhuǎn)背斜和F1斷層。穿越地段總體地形為中間高，兩側(cè)低，呈馬鞍型，地表形態(tài)波狀起伏。山脊沿東西向延伸，洞軸線與山脊線總體方向一致，交角較小。隧道圍巖多為泥質(zhì)砂巖、泥巖、泥質(zhì)—細(xì)粒結(jié)構(gòu)。巖層傾向東—北東，傾角25°-60°，地層走向變化較大。隧道洞身段圍巖為微風(fēng)化巖石，較完整，穩(wěn)定性較好。出口段淺埋、夾雜煤層且具地形偏壓為一體，故成洞困難，穩(wěn)定性較差，洞口開(kāi)挖時(shí)極易產(chǎn)生工程滑坡。

該隧道地下水類(lèi)型主要為第四系松散層孔隙水、基巖孔隙裂縫水和巖溶水。進(jìn)一步結(jié)合地層巖性、孔隙性、富水性等，將隧址區(qū)含水層劃分為第四系松散層含水層、基巖孔隙—裂隙含水層和巖溶含水層。隧道開(kāi)挖時(shí)有滲水—滴水現(xiàn)象，局部有線狀滴水現(xiàn)象，洞室涌水量小，對(duì)隧道開(kāi)挖影響不大。

2 隧道監(jiān)控量測(cè)目的

（1）通過(guò)監(jiān)控量測(cè)可以了解隧道—圍巖的受力、變形狀態(tài)，判斷隧道初襯和圍巖是否穩(wěn)定和安全，進(jìn)行信息反饋及預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，確定不同地質(zhì)條件下合理有效的開(kāi)挖、支護(hù)方式、支護(hù)時(shí)間，為及時(shí)變更設(shè)計(jì)和指導(dǎo)施工提供有力的依據(jù)，確保隧道施工的安全與質(zhì)量以及工程項(xiàng)目的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

（2）節(jié)省工程投資，為提高公路隧道在特殊地質(zhì)與水文條件下的修建水平提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)保證。

（3）通過(guò)圍巖地質(zhì)狀況描述和支護(hù)狀況描述，對(duì)圍巖進(jìn)行合理的分類(lèi)及對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行合理的評(píng)價(jià)。

（4）通過(guò)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)及時(shí)掌握開(kāi)挖面前方的地質(zhì)狀況，地下水的分布、地質(zhì)構(gòu)造的情況以及溶洞的分布情況。

（5）通過(guò)圍巖地質(zhì)描述以及地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，對(duì)圍巖類(lèi)別進(jìn)行鑒定，對(duì)隧道支護(hù)方式和施工工藝提出建議。

（6）通過(guò)測(cè)定錨桿內(nèi)力，了解錨桿的工作狀態(tài)，進(jìn)而對(duì)隧道圍巖的穩(wěn)定性作出評(píng)價(jià)。

（7）通過(guò)日常觀察和分析，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患并予以排除。

3 隧道監(jiān)測(cè)內(nèi)容

（1）地質(zhì)超前預(yù)報(bào)量測(cè)：了解隧道掌子面前方圍巖的巖性、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、涌水情況、空洞和溶槽等，為及時(shí)變更設(shè)計(jì)和指導(dǎo)施工提供有力的依據(jù)。

（2）地質(zhì)描述和支護(hù)狀況觀察：巖性、巖層產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)面、斷層描述，支護(hù)結(jié)構(gòu)裂縫觀察。

（3）周邊收斂量測(cè)：根據(jù)位移、收斂狀況、斷面變形狀態(tài)等判斷：①周邊圍巖體的穩(wěn)定性；②初期支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工方法是否妥善；③二次襯砌的澆注時(shí)間等。

（4）拱頂下沉量測(cè)：監(jiān)視隧道拱頂下沉，了解斷面的變形狀態(tài)，判斷隧道拱頂?shù)姆€(wěn)定性。

（5）錨桿軸力量測(cè)：根據(jù)錨桿所承受的拉力，判斷錨桿布置是否合理。了解圍巖內(nèi)部應(yīng)力的分布情況。

（6）地表下沉和邊坡位移量測(cè)：從地表設(shè)點(diǎn)觀測(cè)，根據(jù)下沉位移量判定開(kāi)挖對(duì)地表下沉的影響，以確定隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)。根據(jù)邊坡變形量判定開(kāi)挖對(duì)邊坡變形的影響，以確定邊坡加固、隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)。

4 隧道測(cè)點(diǎn)布置原則和監(jiān)測(cè)斷面

4.1 測(cè)點(diǎn)布置原則

（1）地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的范圍應(yīng)覆蓋隧道單洞延米全長(zhǎng)，以探明對(duì)隧道施工有影響的不良地質(zhì)情況。

（2）地質(zhì)及支護(hù)狀況觀測(cè)每次爆破作業(yè)后進(jìn)行記錄（根據(jù)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，每1-3個(gè)循環(huán)1次斷面描述）。

（3）拱頂下沉量測(cè)每20米不少于一個(gè)斷面，每個(gè)斷面不少于3個(gè)測(cè)點(diǎn)。

（4）收斂位移量測(cè)每20米不少于一個(gè)斷面，每個(gè)斷面不少于2條測(cè)線。

（5）洞口淺埋段地表量測(cè)根據(jù)工程實(shí)際需要進(jìn)行地表沉降觀測(cè)。

（6）監(jiān)控量測(cè)以對(duì)隧道施工進(jìn)行有效控制為原則，應(yīng)貫穿整個(gè)隧道施工的全過(guò)程，量測(cè)密度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件可進(jìn)行調(diào)整，但不得少于合同規(guī)定的工作量。

4.2 監(jiān)測(cè)斷面的布置

該隧道主要的監(jiān)測(cè)斷面有：①拱頂下沉和周邊收斂量測(cè)斷面共計(jì)142個(gè)。②地質(zhì)超前預(yù)報(bào)共計(jì)130次。③錨桿軸力量測(cè)斷面共計(jì)23個(gè)。

此外，還有進(jìn)出口邊坡位移監(jiān)測(cè)和出口抗滑樁、洞內(nèi)二襯危險(xiǎn)段的監(jiān)測(cè)。

5 監(jiān)測(cè)方法及儀器設(shè)備

5.1 地質(zhì)素描及支護(hù)狀況觀察

觀察并描述隧道掌子面圍巖的巖性、類(lèi)別、產(chǎn)狀結(jié)構(gòu)、特征和地下水情況等，襯砌支護(hù)情況。

使用儀器、材料、工具：地質(zhì)羅盤(pán)、地質(zhì)錘、鋼卷尺、放大鏡、秒表、手電筒、照相機(jī)或攝象機(jī)。

5.2 邊收斂量測(cè)

測(cè)點(diǎn)布設(shè)：周邊收斂量測(cè)是最基本的主要量測(cè)項(xiàng)目之一，與拱頂下沉點(diǎn)布置在同一斷面。埋設(shè)測(cè)點(diǎn)時(shí)，先在測(cè)點(diǎn)處用小型鉆機(jī)在待測(cè)部位成孔，然后將帶膨脹管的收斂預(yù)埋件敲入，旋上收斂鉤后即可量測(cè)。

量測(cè)方法：采用收斂計(jì)或高精度全站儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

5.3 拱頂下沉量測(cè)

測(cè)點(diǎn)布設(shè)：拱頂下沉主要用于確認(rèn)圍巖的穩(wěn)定性。在每個(gè)量測(cè)斷面的拱頂中心及兩側(cè)埋設(shè)三個(gè)收斂預(yù)埋鉤。埋設(shè)同周邊收斂量測(cè)。

量測(cè)方法：采用水準(zhǔn)儀或高精度全站儀等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

5.4 錨桿內(nèi)力試驗(yàn)

錨桿軸力計(jì)的安裝：在錨桿待測(cè)部位并聯(lián)焊接鋼筋計(jì)，焊接時(shí)應(yīng)對(duì)軸力計(jì)采取降溫措施。

5.5 邊坡位移

基點(diǎn)布設(shè)：埋設(shè)在隧道開(kāi)挖縱橫向各3～5倍洞徑外的區(qū)域，埋設(shè)2個(gè)基點(diǎn)，以便互相校核，參照標(biāo)準(zhǔn)水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)，所有基點(diǎn)應(yīng)和附近水準(zhǔn)點(diǎn)連測(cè)取得原始高程。并且應(yīng)埋設(shè)在絕對(duì)穩(wěn)定的地方。

測(cè)點(diǎn)布設(shè)：在測(cè)點(diǎn)位置挖長(zhǎng)、寬、深均為200mm的坑，然后放入地表測(cè)點(diǎn)預(yù)埋件（自制），測(cè)點(diǎn)四周用混凝土填實(shí)，待混凝土固結(jié)后即可量測(cè)。

量測(cè)方法：用高精度全站儀進(jìn)行觀測(cè)，要求：①觀測(cè)應(yīng)在儀器檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行，且避免在測(cè)站和標(biāo)尺有振動(dòng)時(shí)進(jìn)行；②盡量選擇在每一天同一時(shí)間進(jìn)行；觀測(cè)堅(jiān)持四固定原則，即：施測(cè)人員固定，測(cè)站位置固定，測(cè)量延續(xù)時(shí)間固定，施測(cè)順序固定，且應(yīng)每隔30天用精密水準(zhǔn)測(cè)量的方法進(jìn)行基點(diǎn)與水準(zhǔn)點(diǎn)的連測(cè)。

數(shù)據(jù)簡(jiǎn)要分析：可繪制時(shí)間—位移與距離—位移圖，曲線正常則說(shuō)明位移隨施工的進(jìn)行漸趨穩(wěn)定。如果出現(xiàn)反常，出現(xiàn)反彎點(diǎn)，說(shuō)明地表下沉點(diǎn)出現(xiàn)驟增現(xiàn)象，表明圍巖和支護(hù)已呈不穩(wěn)狀況，應(yīng)立即采取措施。

5.6 地質(zhì)超前預(yù)報(bào)

本項(xiàng)目以地質(zhì)雷達(dá)（GPR），并輔以其他地質(zhì)調(diào)查方法，開(kāi)展隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作。利用GPR方法對(duì)隧道進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，可采用SIR-2000型探地雷達(dá)、100米Hz的雷達(dá)天線（發(fā)射和接收置于一體），在隧道工作面布設(shè)測(cè)線進(jìn)行探測(cè)。采用專用的RADAN軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)處理。

探測(cè)結(jié)果可以反映工作面前方圍巖的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，如巖層的均一性、節(jié)理裂隙發(fā)育情況、巖層破碎和含水性等等。

6 監(jiān)測(cè)頻率與監(jiān)測(cè)次數(shù)

根據(jù)《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ042—94），圍巖周邊位移、拱頂下沉、錨桿、地表下沉等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)頻度與監(jiān)測(cè)次數(shù)如下表。

各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)頻度與監(jiān)測(cè)次數(shù)表

注：

1、L—開(kāi)挖面距量測(cè)斷面的距離，B—隧道開(kāi)挖寬度。

2、有些監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)頻度與監(jiān)測(cè)次數(shù)待開(kāi)挖寬度確定后再詳細(xì)確定。

實(shí)際測(cè)量頻率根據(jù)前兩次測(cè)量情況而定。當(dāng)觀測(cè)值相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，可適當(dāng)降低觀測(cè)頻率；當(dāng)達(dá)到報(bào)警指標(biāo)或觀測(cè)值變化速率加快或出現(xiàn)危險(xiǎn)事故征兆時(shí)，應(yīng)加密觀測(cè)。

7 報(bào)警指標(biāo)

中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ042—94）中對(duì)允許拱頂下沉量和允許周邊位移收斂值作了規(guī)定。