圍巖監(jiān)控量測技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用探析

宋 媛 麗

(山西晉城路橋建設(shè)有限公司，山西 晉城 048000)

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圍巖監(jiān)控量測技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用探析

宋 媛 麗

(山西晉城路橋建設(shè)有限公司，山西 晉城 048000)

介紹了實施隧道施工監(jiān)控量測的主要作用，根據(jù)隧道圍巖監(jiān)控量測的工藝流程，闡述了監(jiān)控量測的具體方法及斷面測點布置方式，并提出了監(jiān)控量測的管理措施，有利于實現(xiàn)隧道工程的動態(tài)化設(shè)計和信息化施工。

隧道，圍巖，監(jiān)控量測，斷面測點

縱觀隧道施工的全過程，都或多或少需要進(jìn)行監(jiān)控量測。通常情況下，圍巖監(jiān)控量測技術(shù)在復(fù)合式襯砌的隧道中比較常見。針對隧道施工組織設(shè)計，一定要將現(xiàn)場的監(jiān)控量測項目納入其中。據(jù)此，施工作業(yè)才能接收到圍巖和支護(hù)的動態(tài)信息的具體反饋。

1 實施隧道施工監(jiān)控量測的實際作用

作為新奧法隧道施工的重要組成部分，現(xiàn)場監(jiān)控量測具有其存在的實際作用和意義。

1)一般而言，實施隧道施工監(jiān)控量測的作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，監(jiān)視圍巖穩(wěn)定情況；第二，判斷支護(hù)、襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性；第三，檢查施工方法的正確性[1]。此外，實施隧道施工監(jiān)控量測對于加強安全施工、提高經(jīng)濟(jì)效益也大有幫助。與此同時，通過實施隧道施工監(jiān)控量測，在施工中可能出現(xiàn)的工程變更才會有具體的數(shù)據(jù)作為參考。

2)具體而言，進(jìn)行監(jiān)控量測的目的主要有以下幾個方面：第一，是優(yōu)化施工組織設(shè)計的一種有效途徑。經(jīng)監(jiān)控量測所得的信息，可以讓施工人員全面了解施工地質(zhì)情況的相關(guān)信息，便于及時進(jìn)行預(yù)測、反饋。施工技術(shù)人員接收到預(yù)測、反饋信息之后，隧道現(xiàn)場施工才會避免一些不必要的差錯。從而為保證隧道的安全施工與質(zhì)量管理提供有效的保障措施，進(jìn)而使工程項目的社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益得到極大地受益。第二，是評價圍巖穩(wěn)定性的一種方法。從量控檢測的數(shù)據(jù)中，可以分析出圍巖動態(tài)情況，進(jìn)而掌握在不同工況下，支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和應(yīng)力分布等情況，便于及時應(yīng)對突發(fā)問題。第三，是確定支護(hù)時間的一種主要方式，經(jīng)監(jiān)控量測所得的信息，能夠?qū)χёo(hù)結(jié)構(gòu)形式、支護(hù)參數(shù)進(jìn)行判斷，驗證其是否合理[2]。以此調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)、施工方法，以保證施工的安全性。第四，是調(diào)整施工方法的有效依據(jù)。監(jiān)控量測所得的信息是修改優(yōu)化設(shè)計需要的一項主要內(nèi)容，借此，施工方案的調(diào)整才會更符合實際施工要求。第五，作為提高隧道工程在未來發(fā)展中設(shè)計及施工能力的一種有效技術(shù)途徑。

2 隧道施工中監(jiān)控量測的實際應(yīng)用

2.1 隧道施工中監(jiān)控量測的項目

關(guān)于隧道施工中監(jiān)控量測的項目，分為三類，分別是必測項目、選擇項目以及檢測項目。首先是必測項目，該部分的項目屬于經(jīng)常性量測內(nèi)容，其主要目的是評價設(shè)計及施工中圍巖的穩(wěn)定性以及支護(hù)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)。其中涉及的量測項目較多，具體而言，有圍巖地質(zhì)和支護(hù)描述、地表沉降觀測、拱頂下沉量測等。在量測過程中，還需要遵循《公路隧道施工規(guī)范》中的要求進(jìn)行相應(yīng)的施工[3]。其次是選擇項目。選擇項目主要是針對代表性的地段進(jìn)行量測。作為必測項目的拓展和補充，選擇項目的量測內(nèi)容可以作為判斷圍巖穩(wěn)定狀態(tài)與支護(hù)效果的有效依據(jù)。同時也可以被當(dāng)作是未開挖地段的參考信息。關(guān)于選擇項目量測，涉及的內(nèi)容項目較多，且費用較高。通常，選擇項目的量測有以下幾類，分別是圍巖內(nèi)部位移量測、錨桿軸力量測、圍巖與噴射混凝土間接觸壓力量測、噴射混凝土與二次襯砌間接觸壓力量測等。最后是檢測項目。作為質(zhì)量檢查內(nèi)容，此部分的內(nèi)容包括：錨桿拉拔試驗、開挖內(nèi)輪廓形狀、初期和二次襯砌背后空洞檢查[4]。

監(jiān)控量測的施工流程如下：分析地質(zhì)勘測資料→制定監(jiān)控量測計劃→施工→監(jiān)控→地表觀測、地質(zhì)預(yù)測與開挖驗證、圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)狀態(tài)觀測、圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)受力變形觀測→綜合分析判斷→修改支護(hù)參數(shù)或?qū)嵤?yīng)急措施→確認(rèn)施工完成情況→結(jié)束。

2.2 隧道施工中監(jiān)控量測的具體方法及斷面測點布置

針對拱頂下沉量測和水平收斂量測，需要在設(shè)計要求的標(biāo)準(zhǔn)下，應(yīng)用水準(zhǔn)儀、電子水平尺、收斂計等進(jìn)行布置，并實施量測。

針對圍巖內(nèi)部位移量測，先要確定圍巖內(nèi)部位移測孔的位置，一般是選擇在拱頂、拱腰和邊墻(隧道圍巖周邊)設(shè)置，設(shè)置的測孔根據(jù)隧道的具體狀況而定，每一部分大致為4個或5個。測孔的大小也有相對標(biāo)準(zhǔn)的要求，一般以孔深3.7 m～5 m，孔徑50 mm為標(biāo)準(zhǔn)。另外，還需要用5點桿式多點位移量測。以連拱隧道單洞為例，需要選擇測點為25個×20個。

針對地表沉降，需要應(yīng)用水平儀、水平尺進(jìn)行量測。其量測布置為：不同類別圍巖每代表性地段設(shè)一個斷面，每斷面至少4個測點。其量測間隔時間分為以下三種情況：第一種，開挖面距量測斷面前后小于2B時，1次/d～2次/d；第二種，開挖面距量測斷面前后小于5B時，1次/2 d；第三種，開挖面距量測斷面前后大于5B時，1次/7 d[5]。

針對圍巖壓力及兩層支護(hù)間壓力項目，可選用各種類型壓力盒實施量測，其量測布置，每代表性地段設(shè)一個斷面，每斷面超過15個測點，其量測間隔時間：1次/d～2次/d，1次/2 d，2次/7 d，3次/30 d。

針對圍巖內(nèi)部位移(洞內(nèi)設(shè)點)項目，應(yīng)用的洞內(nèi)鉆孔中安設(shè)單點、多點桿式或鋼絲式位移計實現(xiàn)量測。其量測布置為：每20 m一個斷面，每斷面2個～11個測點。

針對支護(hù)、襯砌內(nèi)應(yīng)力，表面應(yīng)力及裂隙量測，可應(yīng)用混凝土內(nèi)應(yīng)變計、應(yīng)力計、壓力盒實施量測。量測布置：代表性地段量測，每斷面宜為11個測點。

2.3 關(guān)于量測的數(shù)據(jù)處理

對于量測工作的數(shù)據(jù)處理，應(yīng)現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)整理工作。根據(jù)施工時填寫的各項量測記錄，繪制位移—時間曲線和相關(guān)圖表，以供數(shù)據(jù)處理使用。在繪制圖表時，一定要將當(dāng)前施工工序及開挖面離量測斷面的距離標(biāo)注清楚，這樣才便于對比分析同一斷面的量測數(shù)據(jù)。繪制好位移量和位移速度隨時間變化的動態(tài)曲線圖之后，同樣繪制位移量與開挖面距離的關(guān)系曲線圖。利用回歸分析方法確定圍巖變形的空間分布規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，分析其穩(wěn)定性特征。

如若量測結(jié)果表明支護(hù)結(jié)構(gòu)并無不穩(wěn)定性，可進(jìn)行二次襯砌。如若量測結(jié)果表明噴錨支護(hù)存在問題，存在嚴(yán)重變形的特征。為此，應(yīng)及時增加噴射混凝土厚度、加密錨桿、加掛鋼筋網(wǎng)、提前施作二次襯砌、降低一級圍巖類別，以免影響二次襯砌。

2.4 監(jiān)控量測的具體管理

為了使隧道施工中圍巖監(jiān)控量測順利進(jìn)行，應(yīng)做好以下幾方面工作：第一，成立隧道監(jiān)控量測領(lǐng)導(dǎo)小組。該小組主要負(fù)責(zé)三項工作：1)日常量測數(shù)據(jù)處理；2)儀器保養(yǎng)維修；3)數(shù)據(jù)信息反饋。第二，設(shè)置專業(yè)量測小組。該小組主要負(fù)責(zé)日常量測工作，并依據(jù)量測信息，及時反饋給施工生產(chǎn)和設(shè)計人員。第三，制定監(jiān)控量測計劃表。計劃表要有可行性、合理性，針對量測內(nèi)容、方法、使用儀器、測點布設(shè)、量測頻率、數(shù)據(jù)處理、量測人員及其負(fù)責(zé)人等，但凡涉及到量測工作的內(nèi)容需要，都必須科學(xué)有序進(jìn)行安排。第四，在埋設(shè)測點時，先參照具體要求實施埋設(shè)。同時，確認(rèn)埋設(shè)測點是否存在不可靠或者不牢固的情況，及時處理。撤換和破壞測點需按照規(guī)定予以制止。第五，在進(jìn)行量測工作過程中，將詳細(xì)的量測資料進(jìn)行整理。要保證量測資料的完整性，并確保其足夠準(zhǔn)確。與此同時，對于監(jiān)理工程師的工作，應(yīng)該高度配合，服從其指令要求。另外，還要將量測資料定期報送給監(jiān)理工程師。

3 結(jié)語

圍巖監(jiān)控量測技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用非常重要，需引起相關(guān)工作者的重視。從實際工程隧道施工中，不難發(fā)現(xiàn)，隧道所穿越的圍巖差異大，其類別不同，且變化非常大。如果地質(zhì)勘探的密度出現(xiàn)偏差，則設(shè)計的方案將不適用實際圍巖。目前，由于針對這類工程缺少經(jīng)驗，以至于施工設(shè)計和施工實施都較為缺少參考依據(jù)。為了改善這種狀況，施工方應(yīng)該在條件允許下針對隧道施工中實施現(xiàn)場監(jiān)控量測，以此減免圍巖的不安全性。通過隧道施工中實施現(xiàn)場監(jiān)控量測，既可以調(diào)整設(shè)計參數(shù)，又能夠?qū)⒐こ痰膭討B(tài)化設(shè)計和信息化施工變?yōu)楝F(xiàn)實。

[1] 程志勇.圍巖監(jiān)控量測在隧道施工中的應(yīng)用探討[J].中國水運(下半月),2011(4):202-203.

[2] 夏齊勇,鄒黎瓊.偏壓隧道施工圍巖變形監(jiān)控量測與分析[J].公路,2014(1):232-236.

[3] 任永強.淺談圍巖判釋和監(jiān)控量測在隧道施工中的作用[J].甘肅科技,2014(11):112-114，134.

[4] 徐 坤,王志杰,闞 呈.監(jiān)控量測技術(shù)在大相嶺隧道施工中的應(yīng)用[J].西部交通科技,2012(4):41-45.

[5] 蔣英禮,王勁松,陳忠球.石鼓隧道施工監(jiān)控量測技術(shù)及數(shù)據(jù)分析[J].湖南交通科技,2012(4):137-140.

On application of surrounding rock inspection and measurement in tunnel construction

Song Yuanli

(ShanxiJinchengRoadandBridgeConstructionCo.,Ltd,Jincheng048000,China)

The paper introduces the main role of the inspection and measurement in tunnel construction, illustrates the inspection and measurement methods and layout approaches for the section points according to the procedure of the inspection and measurement in tunnel surrounding rocks, and points out the management measures for the inspection and measurement, so as to realize the dynamic design and informationized construction in the tunnel projects.

tunnel, surrounding rock, inspection and measurement, section point

1009-6825(2016)31-0192-02

2016-08-23

宋媛麗(1978- )，女，工程師

U455.91

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