關(guān)于隧道施工監(jiān)控量測(cè)工作的探討

顏 靜，王 爭(zhēng)

(貴州省交通建設(shè)工程檢測(cè)中心有限責(zé)任公司)

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關(guān)于隧道施工監(jiān)控量測(cè)工作的探討

顏 靜，王 爭(zhēng)

(貴州省交通建設(shè)工程檢測(cè)中心有限責(zé)任公司)

隧結(jié)合隧道施工監(jiān)控量測(cè)的概念及分類，以埡口隧道為例論述了隧道施工監(jiān)控量測(cè)的工作要點(diǎn)。

隧道施工；監(jiān)控量測(cè)；位移

1 工程概況

埡口隧道為上下行分離局部小間距城市道路中、長(zhǎng)隧道其軸線方位109°，隧道截面尺寸采用半圓拱形，洞跨15.50 m，洞高5 m。左線隧道起訖樁號(hào)L1+440～L2+373，長(zhǎng)933 m，路面縱坡3.956%，右線隧道起訖樁號(hào)K1+530～K2+360，長(zhǎng)830 m，路面設(shè)計(jì)縱坡3.956%；設(shè)計(jì)隧道路面高程957.723～921.537 m，最大埋深125.14 m。隧道進(jìn)口端有一條村級(jí)公路通過，交通條件較為不便。

隧道位于構(gòu)造溶蝕侵蝕低中山地貌區(qū)，峰從地形，隧道經(jīng)過區(qū)域沖溝不發(fā)育，主要為斜坡。隧道區(qū)高程約925.36～1 050.50 m，相對(duì)高差約125.14 m左右，沿線地層為中間高，兩側(cè)低隧道進(jìn)出口均位于緩坡處，地形坡角約為15～30°，隧道穿越雷丘坡，地表植被覆蓋率低。

2 洞內(nèi)外的觀察

在隧道施工的過程中，我們首先應(yīng)當(dāng)做好洞內(nèi)外的觀察工作。其中，洞身淺埋段以及洞口段是我們?cè)诙赐膺M(jìn)行觀察的重點(diǎn)，除了需要對(duì)洞口的地表開裂、邊坡穩(wěn)定性、地表變形等情況等進(jìn)行記錄之外，還需要對(duì)地面所具有的建筑物進(jìn)行觀察，在每次挖掘之后應(yīng)當(dāng)立即繪制開挖工作面的地質(zhì)素描圖、填寫工作面地質(zhì)狀況表等等，并將所觀察到的數(shù)據(jù)同之前所具有的勘查資料進(jìn)行細(xì)致的比對(duì)。而對(duì)于已施工完畢的地段來說，則主要需要對(duì)錨桿、混凝土、二次襯砌以及剛架變形等情況進(jìn)行記錄。

3 隧道監(jiān)控量測(cè)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

監(jiān)控量測(cè)是為了確保在施工過程中圍巖穩(wěn)定和施工安全而進(jìn)行的經(jīng)常性量測(cè)工作，量測(cè)密度大，量測(cè)信息直觀可靠。貫穿于整個(gè)施工過程，對(duì)監(jiān)測(cè)圍巖穩(wěn)定、指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工有著重要的作用。根據(jù)隧道施工監(jiān)控量測(cè)及超前地質(zhì)預(yù)報(bào)項(xiàng)目《技術(shù)文件》的要求，監(jiān)控量測(cè)測(cè)點(diǎn)布設(shè)主要包括地表沉降觀測(cè)點(diǎn)布置、拱頂下沉觀測(cè)點(diǎn)布置、隧道凈空收斂監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置以及選測(cè)項(xiàng)目觀測(cè)點(diǎn)布置。測(cè)點(diǎn)布置原則與情況為：

(1)地表沉降根據(jù)施工需要，在隧道洞口段地表布置測(cè)試斷面。

(2)收斂、拱頂下沉測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)元件均同斷面布置。Ⅴ級(jí)圍巖地段間距不大于20 m，Ⅳ級(jí)圍巖地段間距不大于30 m，拱頂每個(gè)斷面為3個(gè)拱頂測(cè)點(diǎn)和周邊收斂每斷面為上下2條測(cè)線(臺(tái)階法開挖)。

(3)Ⅲ級(jí)圍巖地段間距不大于50 m，拱頂每個(gè)斷面為1個(gè)拱頂測(cè)點(diǎn)和周邊收斂每斷面為1條測(cè)線(全斷面形式開挖)。若遇到斷層破碎帶加密至10～15 m。

4 隧道拱頂下沉監(jiān)測(cè)

拱頂?shù)南鲁帘O(jiān)測(cè)是指在拱頂?shù)闹芯€位置布置，英語(yǔ)水平儀、掛尺及鋼卷尺等工具進(jìn)行測(cè)量。在臺(tái)階的開挖段設(shè)置兩條側(cè)線，在全斷面進(jìn)行開挖的地段設(shè)置一條側(cè)線，采取數(shù)顯收斂?jī)x進(jìn)行量測(cè)。其通過拱頂部下沉量的量測(cè)，對(duì)斷面的變形、拱頂穩(wěn)定性進(jìn)行判斷，該方法是避免塌方問題有效方法。

5 隧道凈空收斂監(jiān)測(cè)

洞內(nèi)凈空收斂的量測(cè)是洞內(nèi)部監(jiān)測(cè)的一大重要內(nèi)容，由于四周位移可以直接反映出圍巖的應(yīng)力改變狀況，監(jiān)控量測(cè)四周的位移為隧道施工穩(wěn)定性提供有效的判斷信息。且可以觀察變位的速度來判斷圍巖穩(wěn)定性，進(jìn)而為二次性襯砌找準(zhǔn)合理支護(hù)時(shí)間。

6 處理量測(cè)數(shù)據(jù)與應(yīng)用

每次量測(cè)后均應(yīng)對(duì)量測(cè)面內(nèi)的每個(gè)量測(cè)點(diǎn)(線)進(jìn)行回歸分析，求出各自精度最高的回歸方程，并進(jìn)行相關(guān)分析和預(yù)測(cè)，推算出最終位移(應(yīng)力)和掌握位移(應(yīng)力)變化規(guī)律，并由此判斷隧道的穩(wěn)定性；總變形量應(yīng)在規(guī)范允許值內(nèi)，且不大于預(yù)留變形量，否則采取必要措施減小變形量，防止圍巖過度松弛；從速度、加速度方面來看，當(dāng)出現(xiàn)加速和異常加速時(shí)，則表明圍巖可能出現(xiàn)失穩(wěn)或支護(hù)出現(xiàn)裂縫，此時(shí)應(yīng)密切監(jiān)視圍巖狀態(tài)，并加強(qiáng)支護(hù)，必要時(shí)應(yīng)停止開挖，采取應(yīng)急措施。

(1)當(dāng)圍巖發(fā)生位移的速率值(3～5 d的平均值或回歸的速率值)比0.2 mm/d小時(shí)，可以判斷出圍巖基本上處于穩(wěn)定狀態(tài)；

(2)當(dāng)圍巖發(fā)生位移的速率值(3～5 d的平均值或回歸的速率值)處于1～0.2 mm/d間時(shí)，表示圍巖處在變形緩慢增長(zhǎng)的階段，要注意圍巖的動(dòng)態(tài)，并檢查圍巖支護(hù)的裂紋問題；

(3)當(dāng)圍巖發(fā)生位移的速率值(3～5 d的平均值或回歸的速率值)持續(xù)比1 mm/d大時(shí)，表示圍巖處在急劇烈變形的階段，要馬上通知工程項(xiàng)目管理與監(jiān)理人員，查看圍巖與支護(hù)的情況，若發(fā)現(xiàn)有裂紋逐漸擴(kuò)大要馬上進(jìn)行加固措施，嚴(yán)重時(shí)掘進(jìn)停止；

(4)當(dāng)二階導(dǎo)數(shù)(即變形曲線)d2U/dt2小于零時(shí)，說明變形的速率在降低，曲線趨向平緩，說明圍巖的變形趨于穩(wěn)定狀態(tài)；

(5)當(dāng)二階導(dǎo)數(shù)(即變形曲線)d2U/dt2等于零時(shí)，說明變形的速率變化勻速，曲線呈直線型上升，說明圍巖狀態(tài)不穩(wěn)定。壓馬上通知工程管理及監(jiān)理人員，查看圍巖和支護(hù)情況，若裂紋在逐漸擴(kuò)大要馬上采取加固措施，情況嚴(yán)重應(yīng)停止隧道掘進(jìn)；(6)當(dāng)二階導(dǎo)數(shù)(即變形曲線)d2U/dt2大于零時(shí)，說明變形的速率在出現(xiàn)了拐點(diǎn)，也就是說變形的速率逐漸增大，說明圍巖可能失穩(wěn)。要馬上通知工程管理和監(jiān)理人員暫停工程施工。

7 結(jié)果分析與建議

(1)結(jié)果分析

進(jìn)口左線拱頂沉降最大值為27.06 mm，出現(xiàn)在L1+445斷面，周邊收斂最大值為9.71 mm，出現(xiàn)在L1+445斷面上臺(tái)階；進(jìn)口右線拱頂沉降最大值為13.27 mm，出現(xiàn)在K1+600斷面，周邊收斂最大值為5.57 mm，出現(xiàn)在K1+590斷面上臺(tái)階。

出口左線拱頂沉降最大值為75.69 mm，出現(xiàn)在L2+350斷面，周邊收斂最大值為2.46 mm，出現(xiàn)在L2+350斷面上臺(tái)階；出口右線拱頂沉降最大值為225.05 mm，出現(xiàn)在K2+340斷面，周邊收斂最大值為-62.16 mm，出現(xiàn)在K2+340斷面上臺(tái)階。

地表沉降最大的為+128.56 mm，出現(xiàn)在K2+340監(jiān)測(cè)段面D-1-9監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

(2)建議

本階段進(jìn)口左線L1+445、L1+450、L1+460、L1+470、L1+480、L1+500，右線K1+580、K1+590、K1+600、K1+610斷面已穩(wěn)定，建議開挖下臺(tái)階；左線L1+520、K1+610、K1+620、共3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面拱頂下沉及周邊收斂監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)程曲線圖看，洞口淺埋段圍巖不穩(wěn)定，受降雨及施工影響會(huì)出現(xiàn)較大沉降及收斂，須繼續(xù)觀測(cè)；從右線K1+610共1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面拱頂下沉及周邊收斂監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)程曲線圖看，前方開挖面施工致使前期的圍巖發(fā)生變形的速度比較快，隨時(shí)間推移及開挖面擴(kuò)大，圍巖的變形速度逐漸降低，圍巖處于緩慢變形階段，需繼續(xù)觀測(cè)。

本階段出口右線K2+340、K2+335、K2+300、K2+320、 K2+310斷面已穩(wěn)定，建議盡快換拱并及時(shí)施作二襯；左線L2+355、K2+350共2個(gè)監(jiān)測(cè)斷面拱頂下沉及周邊收斂監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)程曲線圖看，洞口淺埋段圍巖不穩(wěn)定，受降雨及施工影響會(huì)出現(xiàn)較大沉降及收斂，須繼續(xù)觀測(cè)，地表沉降觀測(cè)點(diǎn)已被防水彩條布覆蓋，無法進(jìn)行量測(cè)。

本階段埡口隧道進(jìn)口左、右線未發(fā)現(xiàn)初期支護(hù)噴層混凝土開裂、鋼拱架(格柵)彎曲變形、拱頂噴層混凝土剝落等異常情況；出口右線K2+340～K2+335段出現(xiàn)初期支護(hù)噴層混凝土開裂、鋼拱架(格柵)彎曲變形，但是圍巖變形已穩(wěn)定。

根據(jù)已監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)分析，目前進(jìn)口段的施工方法是可行的，出口端左洞應(yīng)適當(dāng)改變施工方法，確保隧道施工安全。

[1] 陳凱江. 隧道施工監(jiān)控量測(cè)及數(shù)據(jù)反分析技術(shù)研究[D].北京工業(yè)大學(xué),2013.

[2] 肖濤. 高速公路隧道施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù)研究[D].華南理工大學(xué),2014.

[3] 楊紹戰(zhàn). 隧道施工監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析處理軟件的開發(fā)及應(yīng)用[D].長(zhǎng)安大學(xué),2009.

[4] 姜洪濤. 高速公路隧道施工監(jiān)測(cè)與信息反饋[D].西南交通大學(xué),2005.

2015-04-11

王爭(zhēng)(1988- )，男，貴州思南人，助理工程師，從事公路工程工作。

U445.1

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1008-3383(2015)11-0103-01