公路隧道施工中的現(xiàn)場監(jiān)控量測技術(shù)分析

摘要：公路隧道工程在我國交通行業(yè)占有非常重要的位置，關(guān)系到人們出行的安全性，組織施工需要保證隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與質(zhì)量。為了達到這一目的，以某公路改造工程為例展開分析，首先從監(jiān)控量測內(nèi)容、流程與方法三個方面介紹技術(shù)應(yīng)用的內(nèi)容，并且提出編制技術(shù)方案、數(shù)據(jù)回歸性分析、量測數(shù)據(jù)實際運用三點需要注意的問題，明確技術(shù)在實際應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題，結(jié)合監(jiān)控量測實際制定解決方案，通過監(jiān)控量測技術(shù)的運用，有效提高施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，全面了解隧道構(gòu)筑、開挖與支護實際情況，提高隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，以期能夠為今后公路工程隧道項目的施工提供科學(xué)的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：公路隧道;監(jiān)控量測技術(shù);地表沉降、拱頂下沉

中圖分類號：U456.3

文獻標(biāo)志碼：A

公路隧道工程施工最為關(guān)鍵的是保證隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，后期項目投入使用之后才能夠確保安全。在隧道施工現(xiàn)場采用監(jiān)控量測技術(shù)，主要在現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)，分析潛在危險因素，及時消除隧道工程施工的安全隱患。監(jiān)控量測技術(shù)被運用在公路隧道施工當(dāng)中，因為項目具有復(fù)雜性，還存在一些危險因素，加之隧道構(gòu)筑、開挖與支護等方式也影響到穩(wěn)定性，所以，如何發(fā)揮監(jiān)控量測技術(shù)的真正作用是目前組織施工期間需要重點關(guān)注的內(nèi)容。

1工程概況

某公路改造工程現(xiàn)場包括2個隧道，均為單洞雙向兩車道隧道。經(jīng)過測量得知隧道的主洞建筑界限的凈高、凈寬分別為6m、10m，行車道參數(shù)為4.0x2m，側(cè)向?qū)挾仁?.25/0.25m，人行道參數(shù)為0.80x2m，隧道設(shè)計速度是40km/h，具體參數(shù)見表1所列。該項目施工期間采用監(jiān)控量測技術(shù)，但是技術(shù)方案內(nèi)容還不是非常完善，為了提高施工質(zhì)量與效率展開項目施工的分析。

2公路隧道施工現(xiàn)場監(jiān)控量測技術(shù)應(yīng)用方案

2.1監(jiān)控量測內(nèi)容

公路隧道工程中應(yīng)用監(jiān)控量測技術(shù)，可以保證隧道結(jié)構(gòu)的安全性。施工人員加強對技術(shù)的重視，采集到的監(jiān)控量測數(shù)據(jù)經(jīng)過系統(tǒng)處理之后，反饋給管理人員作為現(xiàn)場施工指導(dǎo)的依據(jù)。將監(jiān)控量測技術(shù)運用在信息預(yù)測、現(xiàn)場指導(dǎo)等環(huán)節(jié)，也可以消除施工期間潛在的安全隱患[1]。監(jiān)控量測技術(shù)作為公路隧道施工的方法之一，也可以提高項目的經(jīng)濟效益，有利于環(huán)境保護。

監(jiān)控量測技術(shù)主要用于圍巖內(nèi)部位移與拱頂下沉的量測，如果施工現(xiàn)場出現(xiàn)附近位移、拱頂下沉現(xiàn)象，可以直觀的了解到隧道圍巖應(yīng)力狀態(tài)。對圍巖內(nèi)部位移進行量測，可以結(jié)合量測結(jié)果總結(jié)隧道圍巖、位移量應(yīng)力的分布情況，從而準(zhǔn)確判斷圍巖是否存在變形。除此之外，支護壓力襯砌主要是將圍巖壓力、層間呈現(xiàn)的支護壓力作為依據(jù)，具體需要按照對應(yīng)的監(jiān)測項目，明確圍巖條件，再選擇合適的支護與施工工藝[2]。

開挖隧道環(huán)節(jié)按照監(jiān)控量測所得數(shù)據(jù)繪制圖紙，了解凈空變化、隧道內(nèi)部實際狀況。因為監(jiān)控量測技術(shù)的主要作用是了解現(xiàn)場是否存在位移量測、拱頂下沉的現(xiàn)象，所以可以幫助施工人員了解到隧道圍巖應(yīng)力狀態(tài)，量測位移加強隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，獲取更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為公路隧道項目的現(xiàn)場施工提供有價值的指導(dǎo)。另外，監(jiān)控量測技術(shù)的運用，要在開挖與支護作業(yè)之后進行，嚴格參照施工要求展開監(jiān)測、現(xiàn)場布置，結(jié)合隧道施工實際優(yōu)化監(jiān)控量測方案[3]。

隧道內(nèi)部施工需要分別從洞內(nèi)、外展開同步觀察，采集施工范圍內(nèi)的有效數(shù)據(jù)，消除隧道施工現(xiàn)場的安全隱患，其巾施工地段必須要定期組織觀察才能夠及時發(fā)現(xiàn)問題。觀察期間支護作業(yè)如果存在異常，必須要采取有效的措施加以解決，并且增加觀察人員。觀察工作的進行需要滿足施工標(biāo)準(zhǔn)，采集的所有數(shù)據(jù)、地質(zhì)條件信息全部記錄，作為后續(xù)施工環(huán)節(jié)的資料。

2.2監(jiān)控量測流程

按照地質(zhì)勘測資料，公路隧道施工之前應(yīng)該編制監(jiān)控量測技術(shù)的實施方案，并且在準(zhǔn)備階段驗證監(jiān)控量測方案的可行性，安排專門人員負責(zé)觀察。進入到正式施工環(huán)節(jié)之后，需要參考實際出現(xiàn)的問題制定解決方案，確保隧道工程施工的有序進行[4]。隧道監(jiān)控量測結(jié)果作為隧道結(jié)構(gòu)安全性與穩(wěn)定性的判斷依據(jù)，在分析之后需要制定可行的應(yīng)急方案[5]。

2.3監(jiān)控量測方法

第一，工作面與初期支護工作完成之后，相應(yīng)地段需要加大觀察力度。公路隧道工程的地質(zhì)條件是觀察主要對象，詳細記錄觀察信息，技術(shù)人員使用地質(zhì)羅盤儀可以了解到挖面周圍初期支護質(zhì)量，明確圍巖與支護施工情況;第二，沉降監(jiān)測。此次公路隧道項目施工期間，洞口段、淺埋、偏壓段地表在監(jiān)控量測的過程中，因為洞口段的覆蓋層厚度不夠，無法形成拱面狀，還會導(dǎo)致地表沉陷，所以為了保證隧道洞口施工的有效性，針對此段地表實施沉降監(jiān)測;第三，收斂量測。收斂量測包括傳統(tǒng)性接觸量測和非接觸性量測兩種，其中傳統(tǒng)性接觸量測是在魚竿頂端固定掛鉤，以此實施收斂式量測;而非接觸性量測則是利用邊量測、三維坐標(biāo)法達到量測的目的;第四，下沉量測。下沉量測主要是通過非接觸性量測實施拱頂量測作業(yè)[6]。

3監(jiān)控量測技術(shù)應(yīng)用要點

結(jié)合本次公路隧道工程，因為所處地質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜，所以監(jiān)控量測技術(shù)在現(xiàn)場應(yīng)用的過程中也覆蓋多個方面。負責(zé)監(jiān)控量測的施工人員須做好前期準(zhǔn)備工作后，科學(xué)選擇監(jiān)控量測設(shè)備，并且完善技術(shù)方案，全面分析量測數(shù)據(jù)，為現(xiàn)場隧道施工提供科學(xué)性指導(dǎo)，使得公路隧道施工能夠有序進行[7]。為此，下面針對監(jiān)控量測技術(shù)的應(yīng)用要點展開分析。

3.1編制技術(shù)方案

本次公路改造工程施工過程中采用新奧法作為隧道設(shè)計與施工的主要方式，監(jiān)控量測技術(shù)發(fā)揮輔助作用，以此來保證現(xiàn)場施工的質(zhì)量[8]。監(jiān)控量測技術(shù)的應(yīng)用離不開專業(yè)儀器，可以全面、準(zhǔn)確的分析隧道圍巖、支護結(jié)構(gòu)受力情況，利用建模的方式采集真實有效的數(shù)據(jù)。因為監(jiān)控量測技術(shù)對于隧道施工非常重要，所以組織施工期間技術(shù)人員必須結(jié)合監(jiān)測內(nèi)容，科學(xué)選擇監(jiān)控量測設(shè)備，使得監(jiān)控量測的作用能夠充分得到發(fā)揮。

為了保證各項施工作業(yè)的有效性，必須要編制技術(shù)方案，施工單位安排技術(shù)人員進入到施工現(xiàn)場進行勘察，確定監(jiān)控量測有關(guān)項目，為隧道內(nèi)圍巖、隧道深度、施工方法等賦予針對性[9]。當(dāng)掌握了監(jiān)控量測內(nèi)容之后，技術(shù)人員科學(xué)選擇合適的監(jiān)測方法采集準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

例如本次公路隧道工程，隧道施工范圍內(nèi)的地質(zhì)條件比較復(fù)雜，為了保證施工質(zhì)量與效率，施工單位采用新奧法，并且提前安排工作人員在隧道施工現(xiàn)場展開監(jiān)控量測。由于公路隧道工程比較特殊，所以隧道橫向視作主斷面，順延主斷面布設(shè)測量點，測量點間距以2-5m為宜，相同斷面設(shè)置8-10個測量點，確保測量點在監(jiān)控量測過程中可以采集到準(zhǔn)確的信息。為了避免隧道沉降問題，技術(shù)人員計算地面沉降量，根據(jù)公式“公路隧道深度+公路隧道自身高度”確定隧道襯砌結(jié)構(gòu)開挖點。隨后開挖范圍內(nèi)預(yù)留3個預(yù)埋點，測量設(shè)備選擇水平儀，從而完成監(jiān)控量測技術(shù)方案的編制。獲得系統(tǒng)技術(shù)方案之后，工作人員嚴格按照方案在現(xiàn)場布局，確保監(jiān)控量測工作得以有序開展，符合復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道施工規(guī)范，提高公路隧道施工現(xiàn)場監(jiān)控量測水平。

3.2數(shù)據(jù)回歸性分析

復(fù)雜地質(zhì)條件的公路隧道項目，所有工作人員采用公路隧道施工中的現(xiàn)場監(jiān)控量測技術(shù)采集數(shù)據(jù)，繪制隧道圍巖、支護結(jié)構(gòu)位移、收斂速度的曲線圖，作為現(xiàn)場施工的參考依據(jù)，也為監(jiān)理人員施工方案內(nèi)容的調(diào)整提供方便，也可以及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場存在的問題。組織施工期間必須全面分析曲線數(shù)據(jù)，建議采用matlab軟件展開回歸性分析，這種分析方式可以幫助施工人員確定公路隧道的位移位置，組織位移位置測量期間針對拱頂沉降與周邊位移的回歸性分析，更加全面的了解現(xiàn)場實際情況[10]。根據(jù)分析情況發(fā)現(xiàn)拱頂沉降部位的隧道監(jiān)控量測環(huán)節(jié)，采集數(shù)據(jù)代入沉降函數(shù)中，便可以得出拱頂沉降曲線。另外，工作人員分別整理對數(shù)回歸、指數(shù)回歸、雙曲回歸等信息，也可以有效提高隧道拱頂位移位置信息的準(zhǔn)確性，使得隧道項目施工可以有效開展。開展回歸性分析的基礎(chǔ)上，幫助所有施工人員總結(jié)隧道開挖期間隧道變形規(guī)律，加強施工行為的有效性，切實保證公路隧道工程的穩(wěn)定性。

3.3量測數(shù)據(jù)實際運用

公路隧道施工現(xiàn)場監(jiān)控量測技術(shù)應(yīng)用必須立足于工程整體，施工人員要和監(jiān)控量測人員保持密切的聯(lián)系，為現(xiàn)場施工提供有效的監(jiān)控量測數(shù)據(jù)。鑒于此，施工單位可以組建信息交互系統(tǒng)，施工與量測人員結(jié)合隧道施工現(xiàn)場測點埋設(shè)位置、數(shù)據(jù)記錄情況、數(shù)據(jù)提供渠道等展開實時交互，加強量測數(shù)據(jù)有效性，符合公路隧道施工規(guī)范要求。另外，設(shè)計與施工單位也需要積極交流，按照現(xiàn)場施工進度優(yōu)化監(jiān)控量測方法，以免施工對量測技術(shù)的運用造成影響，提高施工效率的基礎(chǔ)上，也可以在預(yù)計施工周期內(nèi)完成現(xiàn)場作業(yè)。

4結(jié)束語

綜上所述，公路隧道施工現(xiàn)場運用監(jiān)控量測技術(shù)，從施工準(zhǔn)備階段開始，在后續(xù)斷面與測點埋設(shè)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)整理、資料歸檔等各個環(huán)節(jié)均發(fā)揮出重要的作用，應(yīng)用精密水準(zhǔn)儀、塔尺、鋼圈尺等設(shè)備，有利于提高地表沉降、拱頂下沉數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為施工人員開展后續(xù)項目的施工提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，同時也可以通過量測數(shù)據(jù)的分析了解到現(xiàn)場地表沉降、拱頂下沉環(huán)節(jié)潛在的安全隱患，保證公路隧道施工質(zhì)量。

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收稿日期：2020-06-11

作者簡介：侯興龍（1982-），男，漢族，甘肅慶陽人，大學(xué)本科，工程師，主要從事公路工程路基、橋梁、隧道的現(xiàn)場管理工作。