高速公路隧道施工監(jiān)控量測技術(shù)應(yīng)用研究

文/黑白陽

1 監(jiān)控量測的項目和方法

1.1 監(jiān)控量測的必要項目

在高速公路進行隧道施工的時候，監(jiān)控量測的項目分為必要項目和選測項目。隧道施工是實地操作，要求監(jiān)控量測必須是跟隨隧道施工的項目同步進行，且對隧道施工的現(xiàn)場施工情況和施工地質(zhì)有很詳細(xì)的了解。一旦其中有一部分不符合施工標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)技術(shù)人員能立馬提出問題及修改方案，保證施工人員的安全以及隧道工程的順利進行。監(jiān)控量測主要是通過對洞穴內(nèi)的變形收斂量的觀察，從而正確了解隧道施工的具體狀況。隧道施工的監(jiān)控量測主要是檢測出的一系列數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)利用物理計算公式、函數(shù)變化等得出與實際情況相差不大的理想狀況。隧道施工的時候，監(jiān)控量測的必要項目是支護狀況、地表沉降觀測、周邊位移、拱頂下沉量測等。

監(jiān)控量測的支護狀況，主要是量測施工隧道的圍巖地質(zhì)、襯砌支護以及地下水的情況。監(jiān)控量測的測量數(shù)據(jù)要求準(zhǔn)確無誤，否則會影響施工結(jié)果。施工隧道的圍巖地質(zhì)在進行監(jiān)控量測的時候，重點觀測圍巖地質(zhì)的穩(wěn)定性。圍巖地質(zhì)的穩(wěn)定性對于隧道施工是否能夠繼續(xù)進行有很重要的作用[2]。當(dāng)監(jiān)控量測圍巖地質(zhì)的穩(wěn)定性不高時，應(yīng)及時上報施工人員，并聯(lián)系相關(guān)技術(shù)員對圍巖地質(zhì)進行全面監(jiān)測，從而避免產(chǎn)生安全事故，誤傷工作人員。襯砌支護主要是監(jiān)測施工進行后初次支護的效果。測量所需要的數(shù)據(jù)，通過位移反分析法，用所測得的數(shù)據(jù)進行計算得到實際結(jié)果，即圍巖初始應(yīng)力場和圍巖綜合物理學(xué)參數(shù)，并將實際結(jié)果與理論知識相對比，數(shù)值相差太大的話，就一一排查測量的數(shù)據(jù)；數(shù)值相差不大的話，就視為合格，隧道施工能夠正常進行。監(jiān)測地下水的情況就比較容易，監(jiān)測機器在測到含地下水的地質(zhì)與其他地質(zhì)不同的時候會發(fā)出提醒，施工人員在進行隧道施工的時候，注意地下水，防止地下水的腐蝕性影響隧道的使用壽命。如果地下水直接影響隧道施工的方向，則施工人員應(yīng)該商討其他路線避開地下水。

監(jiān)控量測的地表沉降觀測。地表沉降觀測主要分為三步。首先，基點布設(shè)。在施工隧道外圍挖出長寬為3～5 倍洞徑外的區(qū)域，用來標(biāo)出兩個基點；兩個基點的作用是校準(zhǔn)，參照兩個基點，再分別標(biāo)出其他水準(zhǔn)點，所有基點應(yīng)與附近水準(zhǔn)點聯(lián)測取得原始高程。

其次，測點布設(shè)。在將要量測的點的位置挖長、寬、深均為200mm 的坑，然后放入地表測點預(yù)埋件，測點周圍要用施工的混凝土蓋實，混凝土全部風(fēng)干以后才能進行測量；在隧道施工現(xiàn)場一般用水準(zhǔn)儀量測，精準(zhǔn)度要求高的可以用用高精度全站儀進行觀測[3]。

最后，監(jiān)控量測的周邊位移、拱頂下沉量測。在進行周邊位移、拱頂下沉量測的時候，首先是選好周邊位移、拱頂下沉的測量點的位置，找出測量點后，先進行初步支護。在初步支護以后，用風(fēng)鉆鑿出直徑為40mm、深度為200mm 的孔，并用1∶1 砂漿填滿鑿孔，待砂漿凝固好插入其上的測點固定桿時即可使用收斂計、水平儀及水平尺進行量測工作。在進行量測的時候要注意測量點，隧道施工時不能破壞測量點的位置，一旦破壞，就會影響施工的數(shù)據(jù)，進而可能影響施工進展；此時，應(yīng)有專門的作業(yè)員對周邊位移、拱頂下沉量測的過程進行監(jiān)督。發(fā)現(xiàn)其中任何一個物件損壞時要及時上報，并展開維修。周邊位移、拱頂下沉量測的時間為隧道施工前期每天一次，后期一個月三次即可。

1.2 監(jiān)控量測的選測項目

監(jiān)控量測的必要項目主要是對隧道施工的一般路況分析，而選測項目則主要是對復(fù)雜路況的測量，起到的是對監(jiān)控兩側(cè)的必要項目進行一個補充的作用。由上文可知，在進行監(jiān)控量測的必要項目時，耗費的人力、物力、財力都很少，因為監(jiān)控量測的必要項目是一個確定性的項目，施工人員已經(jīng)有面對這些量測經(jīng)驗。而選測項目不一樣，選測項目耗費的人力、物力、財力都要略大于監(jiān)控量測的必要項目，有利有弊，當(dāng)選測項目耗費的東西多時就決定了它的壽命與監(jiān)控量測的必要項目不一樣。隧道在施工完成以后，選測項目處在一個穩(wěn)定的環(huán)境下，可以長期進行量測監(jiān)察，甚至直接可以在下一個工程中使用，不用再次浪費巨大的人力、物力、財力。

1.3 監(jiān)控量測的量測儀器

量測儀器的選擇是監(jiān)控量測數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確的一個重要因素。在進行隧道施工的時候，不管是監(jiān)控量測的必要項目，還是選測項目，對量測儀器都有一個較高的要求。量測儀器在隧道施工進行監(jiān)控量測的時候，耐腐蝕是很重要的一點；其次，穩(wěn)定性、耐水性也必須好；最重要的是量測儀器的準(zhǔn)確性。隧道能夠安全施工的前提是所有數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤，只要正確無誤的數(shù)據(jù)才能計算出實際結(jié)果，根據(jù)實際結(jié)果施工人員才能安全作業(yè)，避免產(chǎn)生不必要的安全事故。量測儀器在隧道施工引進之初，施工人員應(yīng)妥善保存，不能因天氣、溫度等外部條件破壞了量測儀器的完好性。

2 監(jiān)控量測的成果與分析

2.1 監(jiān)控量測的成果

在過去的隧道施工中面臨了很多問題，沒有監(jiān)控量測的保障安全的前提，發(fā)生了很多安全事故。20 世紀(jì)70年代初，新奧法設(shè)計與施工逐漸傳入我們國家，監(jiān)控量測是新奧法設(shè)計與施工的主要內(nèi)容，也是如今我國高速公路的隧道施工成功運用監(jiān)控量測的方法。通過對隧道施工進行監(jiān)控量測，確保隧道施工的安全。但是，即使現(xiàn)在成功運用監(jiān)控量測，隧道施工設(shè)計和監(jiān)控量測還是很難做到真真正正的結(jié)合，兩者之間也還是存在很多問題，測量的精準(zhǔn)度達不到要求、監(jiān)控量測的技術(shù)不夠成熟等等。在這種情況下，技術(shù)人員只有經(jīng)過不斷的創(chuàng)新和大腦風(fēng)暴，才能將隧道施工設(shè)計和監(jiān)控量測做到有機結(jié)合，發(fā)揮隧道施工中的監(jiān)控量測應(yīng)該起到的作用。

高速公路的隧道施工的監(jiān)控量測雖然與一般的地鐵隧道或火車路段有很多的相同點，但也有很多不一樣的地方。由于高速公路路面基本存在24h 不間斷的車流，一旦隧道出現(xiàn)小的工程問題，就會直接影響行車的安全，甚至可能造成重大安全事故。正因為如此，高速公路對隧道質(zhì)量比其他普通隧道要求較高，但這也就同時表明施工人員在進行每一步量測的時候，不能出現(xiàn)失誤；即便是在人為的情況下，也不允許有誤差，要盡可能將誤差減到最小。另外，監(jiān)控量測的時候要充分考慮所有方面，設(shè)計出符合實際情況的方案來應(yīng)對高速公路隧道施工中遇到的各種難題。

2.2 監(jiān)控量測的分析

高速公路對隧道的質(zhì)量要求比較高，而隧道施工有很多不確定性，因此對隧道的圍巖地質(zhì)以及支護等狀況進行監(jiān)控量測，是保障隧道施工安全的最后一道關(guān)卡。監(jiān)控量測對施工人員的技術(shù)性要求比較高，在進行監(jiān)控量測的時候最少要有兩個施工人員共同作業(yè)。在對隧道施工進行監(jiān)控量測技術(shù)的準(zhǔn)確運用時應(yīng)做到以下幾點：首先在進行量測的時候，量測點的選擇非常重要，量測點不能受其他因素的干擾，否則會影響最后的數(shù)據(jù)及根據(jù)數(shù)據(jù)得到的結(jié)果；在進行多次測量求平均值的時候，每次測量都必須符合實際情況，小小的誤差可能會導(dǎo)致很大的安全事故；同時，監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)要及時上報，關(guān)系圖要隨數(shù)據(jù)的變化而變化，并根據(jù)測量結(jié)果及時調(diào)整關(guān)系圖的數(shù)據(jù)；監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)應(yīng)與施工的進度同步進行，監(jiān)控量測出的數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確而真實的反映地表現(xiàn)狀；用合適的函數(shù)代表監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)，根據(jù)函數(shù)的增幅變化算出大約值；初始應(yīng)力、巖體流變參數(shù)等根據(jù)監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)計算得出，按時上交給相關(guān)技術(shù)人員；應(yīng)隨時觀測監(jiān)控量測的圍巖地質(zhì)和支護的穩(wěn)定性，出現(xiàn)異動時及時告知施工人員；通過監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確計算，提前預(yù)防隧道坍塌，以保證施工人員的安全；監(jiān)控量測的結(jié)果要按時上交給相關(guān)技術(shù)人員，一旦有異常的時候要第一時間調(diào)整相關(guān)參數(shù)，使其數(shù)據(jù)恢復(fù)正常狀況，以保證施工安全和投資人的合法權(quán)益。

監(jiān)控量測在高速公路的隧道施工過程中起到的作用是極其重要的，因此任何一個環(huán)節(jié)都不能粗心大意，不能因為一個小小的錯誤而導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故產(chǎn)生。監(jiān)控量測的相關(guān)工作人員在量測的時候，應(yīng)認(rèn)真負(fù)責(zé)，減少誤差。另外，施工人員在進行作業(yè)的時候也要觀察四周，有問題及時報告給上級。在監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題時，施工人員和相關(guān)技術(shù)人員要一同檢查錯誤，確保所得出數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。每個工作人員細(xì)心地做好隧道施工的監(jiān)控量測工作，是高速公路建設(shè)順利完成的重要保證。

3 結(jié)語

綜上所述，監(jiān)控量測在高速公路的隧道施工過程中的應(yīng)用具有很重要的意義。由于高速公路的隧道施工過程艱難且地理位置不易施工，因此監(jiān)控量測是保障施工人員和隧道完整的最后一道關(guān)卡。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)通過對圍巖位移及初期支護變形等監(jiān)控量測，提供有關(guān)監(jiān)控信息依據(jù)，并加以科學(xué)分析，為以后工程設(shè)計與施工積累資料，確保隧道現(xiàn)場施工的指導(dǎo)及施工的安全性、經(jīng)濟性。在高速公路的隧道施工過程中，不管是施工人員還是相關(guān)技術(shù)人員都要秉承對人們高度負(fù)責(zé)的態(tài)度去進行隧道施工這一項工作，盡最大的可能去減少誤差，避免人為原因造成隧道施工的安全事故。