監(jiān)控量測在某客專隧道中的應用

高海東

（甘肅林業(yè)職業(yè)技術學院　甘肅天水　741020）

1　工程概況及施工方法

寶蘭客專某隧道先后下穿藉河河谷區(qū)及兩岸黃土覆蓋的低山區(qū)，該隧道洞身及淺埋段地層主要為第四系全新沖洪積黏質(zhì)黃土、粉質(zhì)黏土等，所處區(qū)內(nèi)構(gòu)造運動較為活躍，表現(xiàn)為藉河兩岸山坡侵蝕強烈，高差達100～300m，第三系地層整體抬升并微向北傾。該隧道水文地質(zhì)條件復雜，隧道通過區(qū)域地層巖性變化較大，涌水量較大，此外隧道大部分位于城區(qū)地下，具有下穿渭河、城市建筑物、通過液化氣站及液化氣管道等多種高風險點，所以該隧道被業(yè)內(nèi)專家譽為“大斷面城市地鐵”。

隧道在施工過程中采用三臺階七步開挖法。這種方法在較軟地層開挖過程中施工空間相對較大，可以多作業(yè)面平行施工；部分軟巖或土質(zhì)地段可以采用挖掘機直接開挖，工效較高；在臺階法開挖的基礎上，通過預留的核心土，左右錯開開挖，有利于開挖面的穩(wěn)定；在地質(zhì)條件發(fā)生變化時，便于靈活、及時地轉(zhuǎn)換施工工序，調(diào)整施工方法，適用范圍較廣。

2　監(jiān)控量測內(nèi)容和目的

監(jiān)控量測是為了了解正在施工或已運營的隧道圍巖的力學性質(zhì)和襯砌結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，保證施工安全，采用各種量測儀器對圍巖和支護結(jié)構(gòu)所進行的量測工作[1]。監(jiān)控量測項目的選擇要充分考慮各個量測項目的作用，按照《鐵路隧道監(jiān)控量測技術規(guī)范》（Q/CR9218-2015）的有關要求將量測項目分為兩大類，即日常施工管理所必須進行的量測項目（必測項目）和考慮圍巖條件而需要增補的項目（選測項目），根據(jù)圍巖的種類和周邊地質(zhì)條件，合理選擇量測項目[2]。在隧道施工中，必須通過可靠的監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，對圍巖的力學行為進行分析，得出圍巖的變化規(guī)律，指導施工，保證安全，進而得到合理的變形量，降低工程造價。

隧道監(jiān)控量測的項目根據(jù)設計要求、工程特點和規(guī)模綜合選定[3]，本隧道必測項目包括：洞內(nèi)外觀察、隧道內(nèi)水平凈空量測和拱頂下沉量測，選測項目主要為地表下沉量測。

3　量測方法與頻率

3.1　洞內(nèi)外觀察

隧道每次開挖后及初噴混凝土后通過肉眼觀察、地質(zhì)羅盤測量和檢查，通過描述和記錄圍巖地質(zhì)和支護結(jié)構(gòu)狀況、巖性、巖層產(chǎn)狀、裂隙、地下水情況、圍巖完整性與穩(wěn)定性。檢查初期支護表面是否存在剝落或裂隙，地表是否有底鼓現(xiàn)象，判斷圍巖類型是否與設計相否。

洞內(nèi)觀察包括觀察開挖面和初期支護。開挖工作面觀察應在開挖作業(yè)后及時進行，目測圍巖破壞形態(tài)，分析地質(zhì)變化情況，如無變化每天進行一次，若變化明顯，則每施工循環(huán)一次。洞外觀察包括邊仰坡穩(wěn)定、地表水滲透、地表沉陷等現(xiàn)象。

3.2　拱頂下沉及水平收斂量測

拱頂下沉測點和水平變化測點應布置在同一斷面上。拱頂下沉測點應設置在拱頂軸線附近，當隧道跨度較大時，應結(jié)合相應的施工方法在拱部增設測點。

拱頂下沉量測和水平收斂量測采用相同的量測頻率。量測頻率應根據(jù)測點距開挖面的距離及位移速度確定。在測點距開挖面的距離決定的監(jiān)控量測頻率和由位移速度決定的監(jiān)控量測頻率之中，原則上采用較高的頻率值。出現(xiàn)異常情況或不良地質(zhì)時，應增大量測頻率[3]。

實際量測頻率應由位移速度決定的監(jiān)控量測頻率和由開挖面的距離決定的監(jiān)控量測頻率之中選較高的一個量測頻率。

3.3　地表下沉量測

當渭河隧道在下穿建筑物及淺埋段時，在開挖前布設地表沉降觀測點。觀測點和隧道內(nèi)其它測點應布置在同一斷面上，在隧道中線處應加密。

地表下沉量測應從開挖工作面前方處開始，直到襯砌結(jié)構(gòu)封閉，下沉基本停止時為止。量測頻率與拱頂下沉和凈空收斂位移量測頻率相同。

4　監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的應用

4.1　監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的處理

主要包括數(shù)據(jù)校核和數(shù)據(jù)整理。將同一量測斷面的各種量測數(shù)據(jù)進行分析對比，相互印證，以確認量測結(jié)果的可靠性，如有異常應及時補測。每次觀測后及時對觀測數(shù)據(jù)進行整理，包括觀測數(shù)據(jù)計算、填表、誤差處理，將實測數(shù)據(jù)整理。

4.2　根據(jù)量測值繪制時態(tài)曲線

根據(jù)量測數(shù)據(jù)繪制時間-位移曲線散點圖，可以較直觀的看出圍巖位移變化的情況，并初步判定圍巖的穩(wěn)定性（以某斷面為例），并推算出圍巖最終位移和掌握位移變化的規(guī)律[4]。

4.3　采用統(tǒng)計分析法對監(jiān)測結(jié)果進行回歸分析

建立一種較好反映監(jiān)控量測數(shù)據(jù)變化規(guī)律的函數(shù)關系式，對類似圍巖段的監(jiān)測物理量進行預測，防患于未然。如預測最終位移[5]，據(jù)此確定隧道施工預留沉降量等。

4.4　數(shù)值模擬

結(jié)合實際地質(zhì)情況建立數(shù)值分析模型，選取合理的計算參數(shù)，對施工過程進行控制，得出隧道初期支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力和應力特征[6]。數(shù)值計算值與實際值進行對比分析，得到一個合理變形量，指導施工設計。

5　結(jié)束語

在隧道施工中，從隧道開挖到第一次支護的穩(wěn)定，必然存在著變形，變形量的大小直接影響工程的設計，如隧道開挖斷面和鋼架預留變形量。預留變形量太小，隧道支護結(jié)構(gòu)可能侵入隧道限界，影響隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，預留變形量太大，后期施作二次襯砌厚度增加，導致工程費用增加。所以，施工中要加強布點及數(shù)據(jù)采集的規(guī)范性。監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的收集、整理、分析應及時有效，監(jiān)測值出現(xiàn)異常時，迅速報告相關工程師和現(xiàn)場施工負責人，并加密觀測次數(shù)，必要時進行24h不間斷監(jiān)測，直至穩(wěn)定為止。量測工作要注意儀器測量與圍巖、初期支護與洞內(nèi)外觀察相結(jié)合，通過對量測數(shù)據(jù)不同形式的分析，結(jié)果相互驗證、補充，進而提高量測工作對施工、設計的指導、反饋作用。