隧道監(jiān)測(cè)及超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作現(xiàn)狀問(wèn)題及對(duì)策

趙 棟

(長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院，陜西 西安 710064)

隧道監(jiān)測(cè)及超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作現(xiàn)狀問(wèn)題及對(duì)策

趙 棟

(長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院，陜西 西安 710064)

監(jiān)控量測(cè)工作作為隧道施工的一項(xiàng)重要內(nèi)容，現(xiàn)已得到普遍重視及廣泛應(yīng)用，從實(shí)地工作實(shí)施情況來(lái)看，仍面臨著不少問(wèn)題。依據(jù)鶴大高速多條隧道監(jiān)控量測(cè)的實(shí)地狀況，從多方面對(duì)公路隧道監(jiān)測(cè)及地質(zhì)預(yù)報(bào)工作面臨的問(wèn)題、對(duì)策以及未來(lái)技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了論述。

監(jiān)控量測(cè)；問(wèn)題及對(duì)策；分級(jí)化監(jiān)測(cè)

1 引 言

1.1 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)人員專業(yè)水平不高

由于現(xiàn)場(chǎng)工作人員專業(yè)能力有限，整體技術(shù)水平還有待提高，基本理論知識(shí)和專業(yè)經(jīng)驗(yàn)相對(duì)匱乏，尤其是在監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)積累上有所欠缺，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)工作通常毫無(wú)主次，不能針對(duì)特定地質(zhì)條件、施工措施等環(huán)境采取特定監(jiān)測(cè)方案，從而導(dǎo)致隱患區(qū)段監(jiān)測(cè)不到位，不能起到應(yīng)有的保障施工安全的作用。

1.2 量測(cè)結(jié)果精度及分析處理重視不足

由于主觀上技能原因及客觀上設(shè)備及監(jiān)測(cè)環(huán)境原因，導(dǎo)致規(guī)范要求的對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)精度有時(shí)難以達(dá)到。隧道施工環(huán)境下儀器受惡劣條件影響嚴(yán)重，加之受水準(zhǔn)儀視距、立尺不穩(wěn)、基點(diǎn)位置不平等難以改善因素影響，實(shí)際量測(cè)精度很難達(dá)到規(guī)范要求。同時(shí)，開挖面后方2 m范圍內(nèi)的初支變形由于測(cè)點(diǎn)無(wú)法及時(shí)布置而難以及時(shí)獲得。此外，之后的數(shù)據(jù)整理及分析處理也僅僅限于數(shù)據(jù)的收集，大多僅簡(jiǎn)單的利用若干天的數(shù)據(jù)計(jì)算變形速率或利用數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)圍巖動(dòng)態(tài)條件。

1.3 工作方式有不合理之處

要保質(zhì)完成監(jiān)測(cè)工作，必須要定人、定設(shè)備長(zhǎng)期駐守于各洞口，以便于選擇合適時(shí)機(jī)進(jìn)洞量測(cè)。利用車載技術(shù)人員到達(dá)洞口的方式，要達(dá)到規(guī)范要求的測(cè)量頻率則非常困難，如遇道路不暢、洞內(nèi)作業(yè)影響、天氣原因等情況將導(dǎo)致監(jiān)控量測(cè)工作成為一種“巡視”。

1.4 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)唯數(shù)據(jù)為準(zhǔn)

作為經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)的隧道工程建設(shè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為一項(xiàng)重要的參考標(biāo)準(zhǔn)但絕不應(yīng)是唯一標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上，在諸多因素的影響下，監(jiān)測(cè)工作的核心是處理預(yù)警問(wèn)題，即究竟什么時(shí)候該預(yù)警。過(guò)于保守的預(yù)警只會(huì)削弱技術(shù)服務(wù)工作者的權(quán)威，過(guò)于松懈的預(yù)警僅會(huì)使監(jiān)測(cè)工作流于形式。

1.5 監(jiān)測(cè)信息反饋不及時(shí)

目前大多數(shù)監(jiān)測(cè)單位通常以紙質(zhì)報(bào)告的形式反饋監(jiān)測(cè)結(jié)果，由于現(xiàn)場(chǎng)通常距離較遠(yuǎn)，以致資料送達(dá)需耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間。然而現(xiàn)場(chǎng)施工速度通常較快，因而隧道施工決策者難以及時(shí)獲得監(jiān)測(cè)詳情。監(jiān)控量測(cè)與地質(zhì)預(yù)報(bào)工作的數(shù)據(jù)與結(jié)論經(jīng)常要報(bào)送很多單位和人員，例如現(xiàn)場(chǎng)施工決策者與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理等人員，在正式資料送達(dá)之前，他們是不易第一時(shí)間獲取的。同時(shí)，電話咨詢與當(dāng)面咨詢常常難以持續(xù)，現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)人員通常負(fù)責(zé)數(shù)個(gè)隧道，很難隨時(shí)清楚詳盡掌握每一個(gè)具體洞口的位移情況。這就導(dǎo)致監(jiān)測(cè)的結(jié)果常常僅成為檔案資料，是與新奧法施工理念極不相符的。為應(yīng)對(duì)該問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)通常采取分級(jí)預(yù)警的措施，然而這始終是一種被動(dòng)的反饋措施，不能有效發(fā)揮動(dòng)態(tài)指導(dǎo)施工的作用，也難以讓各方施工參與者第一時(shí)間了解監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)。

1.6 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)后續(xù)工作不足

超前地質(zhì)預(yù)報(bào)作為隧道施工中降低施工過(guò)程地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生、減少災(zāi)害損失的重要手段，對(duì)降低施工風(fēng)險(xiǎn)、指導(dǎo)施工起著較大的作用。大多數(shù)監(jiān)測(cè)單位存在著“為報(bào)告”而預(yù)報(bào)的普遍狀況，未能重視物探結(jié)果的及時(shí)驗(yàn)證以及宏觀圍巖狀態(tài)與地質(zhì)雷達(dá)結(jié)果的綜合分析工作。對(duì)不斷針對(duì)預(yù)報(bào)圍巖的特異性總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合實(shí)際開挖面、側(cè)壁出露圍巖定性分析的重視有所欠缺。

2 思考對(duì)策

2.1 監(jiān)測(cè)人員應(yīng)積極進(jìn)行監(jiān)測(cè)狀態(tài)分級(jí)工作

為應(yīng)對(duì)專業(yè)理論知識(shí)和監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)的欠缺，隧道監(jiān)測(cè)人員應(yīng)積極查讀規(guī)范、翻閱圖紙，在監(jiān)測(cè)中應(yīng)多觀察、細(xì)心記錄，并及時(shí)解決疑問(wèn)。在制定監(jiān)測(cè)方案時(shí)，應(yīng)積極搜尋并整理鄰區(qū)隧道項(xiàng)目建設(shè)中出現(xiàn)的災(zāi)害記錄，明確特定圍巖易發(fā)對(duì)應(yīng)事故，對(duì)待監(jiān)測(cè)隧道的各區(qū)段結(jié)合設(shè)計(jì)資料、實(shí)地條件進(jìn)行監(jiān)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)，并在隨后利用監(jiān)測(cè)結(jié)果、開挖圍巖揭露進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正。并針對(duì)設(shè)定監(jiān)測(cè)分級(jí)選擇必要的選測(cè)項(xiàng)目。針對(duì)性的參考相同地區(qū)、巖性、埋深、進(jìn)洞深度，確定圍巖急劇變形和基本穩(wěn)定的基本臨近速率。有預(yù)備性的針對(duì)特殊地段布設(shè)測(cè)點(diǎn)，重點(diǎn)盯防松散含水多、初襯開裂、已發(fā)塌方等區(qū)段。還可以建立專家顧問(wèn)組通訊群，定期在群中發(fā)布開挖面、初支等照片信息供專家指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工作。

在超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中，應(yīng)充分利用地質(zhì)調(diào)查法配合好地質(zhì)雷達(dá)工作，做好掌子面地質(zhì)素描，勤記錄掌子面出露狀況，常分析掌子面記錄漸變情況。對(duì)特定圍巖巖性特征進(jìn)行定量分析，結(jié)合隧道穿越區(qū)實(shí)地地質(zhì)條件，盡可能為施工決策者提供翔實(shí)信息。

2.2 應(yīng)重視消除量測(cè)誤差工作

針對(duì)量測(cè)精度難以達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，應(yīng)盡可能合理布置測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)必須牢固可靠。必要時(shí)可以利用已穩(wěn)定的洞內(nèi)拱頂下沉測(cè)點(diǎn)作為測(cè)量基點(diǎn)，避免立尺誤差。此外，建議在架立鋼支撐的時(shí)間進(jìn)洞量測(cè)，一個(gè)合適的量測(cè)環(huán)境對(duì)量測(cè)結(jié)果影響較大。

數(shù)據(jù)分析處理應(yīng)盡可能有效利用好已測(cè)得數(shù)據(jù)。首先科學(xué)剔除無(wú)效的數(shù)據(jù)，消除偶然誤差的影響，才能確切的獲得變形規(guī)律。不能簡(jiǎn)單地將相鄰兩時(shí)刻測(cè)得的數(shù)據(jù)相減后除以時(shí)間間隔獲得的變形速率。應(yīng)對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析, 即用曲線對(duì)時(shí)間—位移散點(diǎn)圖進(jìn)行插值擬合，然后計(jì)算t時(shí)刻的函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)，同時(shí)還可以通過(guò)二階導(dǎo)數(shù)判斷位移—時(shí)間曲線的大致情況，確定測(cè)點(diǎn)屬于哪一種情形。一般變形曲線主要分為正常型和非正常型兩種。

2.3 應(yīng)逐步改變“為報(bào)告而監(jiān)測(cè)”而采取“面向風(fēng)險(xiǎn)”的監(jiān)測(cè)理念

只有以預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)為核心，才能不拘泥于機(jī)械消極的例行監(jiān)測(cè)。例如某下臺(tái)階開挖處同日內(nèi)位移較大，就應(yīng)盡可能利用單次反復(fù)監(jiān)測(cè)、高頻率采集大量數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差消除。同時(shí)，應(yīng)積極觀察測(cè)點(diǎn)范圍內(nèi)初支狀態(tài)及初支滲漏水情況，結(jié)合多方面因素共同做出風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)結(jié)論。此外，應(yīng)積極檢查初期支護(hù)狀態(tài)，對(duì)初支開裂、變形處應(yīng)及時(shí)增設(shè)測(cè)點(diǎn)。

2.4 建立監(jiān)測(cè)及超前地質(zhì)預(yù)報(bào)快速反饋系統(tǒng)

針對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋難以及時(shí)問(wèn)題，應(yīng)積極利用網(wǎng)絡(luò)手段建立各方QQ群等方式，及時(shí)發(fā)送監(jiān)測(cè)及地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果。開發(fā)應(yīng)用集數(shù)據(jù)錄入、分析處理、圖像處理及多方式反饋一體的隧道監(jiān)測(cè)及超前地質(zhì)預(yù)報(bào)快速反饋系統(tǒng)。以逐步改善目前施工單位、監(jiān)理單位及建設(shè)單位被動(dòng)接受監(jiān)測(cè)信息，發(fā)揮第三方監(jiān)測(cè)工作的重要作用。

2.5 加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)預(yù)后工作

應(yīng)針對(duì)設(shè)計(jì)資料、監(jiān)測(cè)與地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果及隧道內(nèi)實(shí)地條件動(dòng)態(tài)制定超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方案，避免盲目消極進(jìn)行例行預(yù)報(bào)。應(yīng)結(jié)合圍巖出露實(shí)際動(dòng)態(tài)積極制定測(cè)線、預(yù)測(cè)深度方案，不拘于預(yù)測(cè)深度、預(yù)測(cè)頻率限制。對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果應(yīng)積極驗(yàn)證修正，不斷提高預(yù)報(bào)水平。此外，對(duì)實(shí)際開挖出露圍巖的總結(jié)記錄工作尚未重視。隧道開挖后出露的圍巖常與勘察報(bào)告有較大出入，能夠在實(shí)施超前預(yù)報(bào)工作的同時(shí)將一份真實(shí)可靠的地質(zhì)判斷資料回饋給建設(shè)單位，對(duì)前方圍巖定性預(yù)測(cè)、地質(zhì)資料存檔等都有較大意義。

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Tunnel monitoring and forecasting geological prediction current work situation problems and solutions

ZHAO Dong

(Chang'an University, Xi'an Highway Institute,Xi′an,Shanxi 710064,China)

As an important part of monitoring and measurement in tunnel construction, it has now been widely used and widespread paid attention. From the implementation of the field work, it still faces with many problems. In this paper, based on a number of Heda high-speed tunnel monitoring measurement conditions on the ground, and through many aspects the problem, measures and future technological development of highway tunnel monitoring and forecasting geological work are discussed.

monitoring and measurement;problems and solutions;classification monitoring;

2015-10-21

趙棟(1990-)，男，碩士研究生。

U456

C

1008-3383(2016)02-0108-02