公路隧道施工監(jiān)控量測與 超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)現(xiàn)狀及思考

朱 炯

(招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司， 重慶 400067)

0 引言

公路隧道工程因所處的水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變，并受到當(dāng)前地質(zhì)勘察手段、資金等限制，難以在隧道工程勘察階段準(zhǔn)確明確可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的不良地質(zhì)體位置，進(jìn)而無法為公路隧道工程施工和設(shè)計提供可靠依據(jù)。針對這種情況，我國隧道多結(jié)合新奧法施工的特點，通過施工監(jiān)控量測和超前地質(zhì)預(yù)報來達(dá)到預(yù)測、防范地質(zhì)災(zāi)害的目的，特別是在復(fù)雜地質(zhì)條件下，更應(yīng)重視這兩項工作的展開，以進(jìn)一步保證隧道施工安全和高效。

1 隧道施工監(jiān)控量測工作開展現(xiàn)狀

1.1 監(jiān)控測點布置

監(jiān)控測點布置過程中，要求測量點位與開挖面距離應(yīng)≤2m，以確保初讀讀數(shù)能較真實的反映變形值，但在實際操作中，由于以下原因影響這一操作標(biāo)準(zhǔn)基本無法滿足，具體為：

①測點距離掌子面太近，易降低混凝土噴射強(qiáng)度；

②測點在下一循環(huán)噴射混凝土施工中易受到污染或損壞；

③拱頂?shù)臏y點因受到機(jī)械設(shè)備的碰撞而出現(xiàn)松動或損壞。

上述現(xiàn)象均會影響到掌子面附近測點相關(guān)數(shù)據(jù)采集的真實性、連續(xù)性。

1.2 拱頂下沉

①采用水準(zhǔn)儀測量拱頂下沉項目時，后視點的設(shè)置質(zhì)量直接關(guān)系到測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，部分監(jiān)控單位會選擇在已支護(hù)段的隧道邊墻設(shè)置后視點，但這種設(shè)置方式難以從根本上保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性；

②相關(guān)技術(shù)規(guī)范中明確規(guī)定應(yīng)將拱頂下沉項目量測精度控制為 0.1mm，但實際操作中所采用的常規(guī)全站儀尚不能滿足這一精度要求；采用水準(zhǔn)儀測量操作時，一方面要配備后視點的銦鋼尺以及前視點的吊尺，另一方面還應(yīng)定期對水準(zhǔn)儀進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)。

1.3 周邊位移項目

周邊位移來觀測所采用的設(shè)備為收斂計，針對采用臺階法施工的隧道，應(yīng)分別在上、下臺階施工時量測上、下臺階測線，但在高度和可操作性的影響下，上臺階測線的量測工作一般不開展。

2 隧道超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)

①地震雷達(dá)對水和孔洞的敏感性較強(qiáng)，但其探測距離較短，相同長度隧道需要經(jīng)過多次探測，難以在實際項目中作為主要的預(yù)報手段使用；

②地質(zhì)雷達(dá)易受雜波干擾；

③地質(zhì)雷達(dá)對測線的條件要求較高，在探測過程中，其反射信號易受到地面積水、天線跳動等因素影響，目標(biāo)反演難度較大；

④在處理地質(zhì)雷達(dá)探測數(shù)據(jù)時，應(yīng)在排除干擾信號的前提下，通過分析不良地質(zhì)條件下各種介質(zhì)雷達(dá)波形圖的典型特征，并據(jù)此總結(jié)相關(guān)圖像資料，實現(xiàn)量化處理。

2.2 紅外探水技術(shù)

紅外探水技術(shù)具有測量速度快、資料分析精度高等特點，但不能明確掌子面前含水層的位置、出水量和賦水形態(tài)等，故不適用于無水地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報；紅外探水受隧道內(nèi)環(huán)境（通風(fēng)、燈管發(fā)熱溫度、滲水程度及混凝土散熱等）影響，故在探測過程中應(yīng)注意控制這些干擾因素的影響。

2.3 地震波反射法

地震波反射法適用于中長距離地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報中，通過迅速采集前方地質(zhì)巖體的波速，來判斷掌子面前是否存在不良地質(zhì)。

通常情況下，巖體地質(zhì)情況的探測效果會受到探測儀器的的技術(shù)性能、現(xiàn)場工作條件等因素的影響，超前地質(zhì)預(yù)報尚不能將掌子面前圍巖地質(zhì)情況完全展現(xiàn)出來，可能會存在隧道開挖實際與分析結(jié)果差距較大的現(xiàn)象，關(guān)于這一點需要相關(guān)人員在今后工作中不斷改進(jìn)和完善的。

3 公路隧道施工監(jiān)控量測與超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)思考對策

3.1 構(gòu)建綜合超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)體系

綜合超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)體系如圖1所示。

圖1 綜合超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)體系

首先根據(jù)地質(zhì)分析宏觀上確定所要預(yù)報隧道各段的圍巖情況，并據(jù)此劃分可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險等級；其次利用地震波反射法進(jìn)行長期預(yù)報，在接近不良地質(zhì)體時，改用地質(zhì)雷達(dá)等短期預(yù)報法，以獲取更為精準(zhǔn)的預(yù)報信息，以更有效、更準(zhǔn)確地確定不良地質(zhì)體的性質(zhì)和規(guī)模。

3.2 重視監(jiān)控量測和超前地質(zhì)預(yù)報工作

①重視施工監(jiān)控量測工作中測點的布置和保護(hù)，便于獲取準(zhǔn)確、連續(xù)的量測數(shù)據(jù)，以為工作人員掌握地質(zhì)結(jié)構(gòu)的具體變化狀況提供數(shù)據(jù)參考；

②重視超前地質(zhì)預(yù)報工作的前期控制和過程控制，這兩項工作落實的效果越理想，采集的數(shù)據(jù)越真實，分析的結(jié)果越可靠，從而用于施工指導(dǎo)的價值就越高；

③重視監(jiān)測信息的反饋應(yīng)用，以及嚴(yán)格按照設(shè)計及規(guī)范施工，施工單位應(yīng)安排專人積極協(xié)助監(jiān)控單位順利開展量測和超前地質(zhì)預(yù)報工作，緩解施工安全與施工進(jìn)度間的矛盾，同時充分落實洞內(nèi)通風(fēng)、照明及排水等輔助措施，積極營造良好的工作環(huán)境。

4.3 構(gòu)建完善的作業(yè)監(jiān)管體系

為了確保公路隧道監(jiān)控量測與超前地質(zhì)預(yù)報工作的良性發(fā)展，應(yīng)處理好項目各參與方間的關(guān)系，比如監(jiān)控量測工作的展開需要業(yè)主的大力支持；測點布置需要施工單位的配合和幫助等。監(jiān)控量測的主要工作內(nèi)容是對圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并結(jié)合監(jiān)測結(jié)果指導(dǎo)隧道施工方案的調(diào)整，從某種意義上來說，該工作可起到監(jiān)控、檢測隧道工程施工質(zhì)量的作用。鑒于此，有必要制定完善的作業(yè)監(jiān)管體系，安排相關(guān)人員監(jiān)督施工監(jiān)控量測工作的落實狀況，同時明確施工監(jiān)控量測工作中，施工單位、監(jiān)控單位、監(jiān)理單位和業(yè)主間應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任、權(quán)利，做到各司其職。

5 結(jié)語

從論文所述內(nèi)容可知，公路隧道監(jiān)控量測和超前地質(zhì)預(yù)報是避免地質(zhì)災(zāi)害、提高隧道施工信息化和科學(xué)化水平的重要手段，但由于受到技術(shù)水平、資金投入等因素的影響，監(jiān)控量測的工作質(zhì)量和超前地質(zhì)預(yù)報的準(zhǔn)確率尚待進(jìn)一步提高。因此，有必要在引進(jìn)新技術(shù)、新方法的基礎(chǔ)上，建立不良地質(zhì)界面特征識別模式及判定指標(biāo)，提高公路隧道工程地質(zhì)災(zāi)害量化處理水平，充分發(fā)揮監(jiān)控量測和超前地質(zhì)預(yù)報在公路隧道施工中的作用。

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