淺論隧道工程施工變形監(jiān)測及控制對策

賈雪軍

摘 要 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及社會建設(shè)的大力推進(jìn)，基礎(chǔ)建設(shè)工程越來越多，并且呈現(xiàn)出規(guī)?；?fù)雜化、一體化等發(fā)展態(tài)勢，對于施工技術(shù)和管理的要求大大增強(qiáng)。隧道施工是目前道路施工中的重點(diǎn)內(nèi)容也是難點(diǎn)，特別是在特殊地質(zhì)條件下以及為了滿足更為嚴(yán)苛的施工要求而進(jìn)行的隧道施工，通常會面臨圍巖變化狀況，本文在多年實(shí)踐的基礎(chǔ)上對隧道工程施工變形進(jìn)行深入的研究，在此基礎(chǔ)上探討了隧道變形的監(jiān)測技術(shù)及控制措施。

關(guān)鍵詞 隧道工程 圍巖變化 變形監(jiān)測 控制措施

隧道施工技術(shù)是隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展而逐漸確立并完善的，特別是在現(xiàn)今隧道施工多樣化發(fā)展的情況下，加快技術(shù)引進(jìn)與技術(shù)更新才能滿足施工的要求和社會的快速發(fā)展。隨著地鐵、山區(qū)公路、地下交通等工程的開展，出現(xiàn)了數(shù)量眾多的特長隧道施工和復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中的隧道施工，在施工中加強(qiáng)監(jiān)測與控制是隧道工程施工中的重點(diǎn)內(nèi)容，通過對圍巖變化進(jìn)行及時的預(yù)測和應(yīng)對，為工程的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。

一、隧道施工變形監(jiān)測概述

隧道施工具有很多不同于地面施工的特點(diǎn)，由于施工多是在巖石條件下進(jìn)行，因此具體的施工操作往往受到巖層結(jié)構(gòu)以及巖土情況的影響。此外在進(jìn)行施工時，機(jī)械振動或者開挖爆破也會造成巖石的變化，從而對施工帶來影響。為了使工程安全順利的完成，必須對隧道的變化信息進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控與上報，以便做出針對性的方案，保證工程質(zhì)量。

二、隧道工程施工變形監(jiān)測技術(shù)

根據(jù)隧道特征和巖石的性質(zhì)應(yīng)該選用不用的技術(shù)或方法對施工中的變形情況進(jìn)行監(jiān)測，先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)以及理論成果和技術(shù)成果為隧道變形監(jiān)測提供了新的技術(shù)、設(shè)備和理念，目前在工程中主要應(yīng)用的監(jiān)測技術(shù)有以下幾種。

1.隧道收斂監(jiān)測技術(shù)。隧道收斂監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是適合于大斷面隧道施工的監(jiān)測，缺點(diǎn)也較為明顯，就是進(jìn)行監(jiān)測時需要大型設(shè)備的支持，并且技術(shù)較為復(fù)雜。根據(jù)測量使用的原理可以將收斂監(jiān)測技術(shù)分為相對位移觀察監(jiān)測法和絕對三維位移觀察監(jiān)測法。

相對位移監(jiān)測法的具體操作流程如下：首先將監(jiān)測錨桿安裝到監(jiān)控斷面上，并且保證錨桿的端部較為平整并且能夠產(chǎn)生反光效應(yīng)；以此基點(diǎn)為準(zhǔn)，選取30m遠(yuǎn)的位置安裝全站儀；運(yùn)用坐標(biāo)測量技術(shù)測出基點(diǎn)的三維坐標(biāo)，通過將數(shù)據(jù)與全站儀內(nèi)存中的坐標(biāo)系相結(jié)合可以精確地計(jì)算出相對位置。

絕對三維位移監(jiān)測法內(nèi)容為：將測量儀器安裝到坐標(biāo)系明確的監(jiān)測點(diǎn)，這樣能夠?qū)ΡO(jiān)測點(diǎn)的變化情況進(jìn)行準(zhǔn)確全面的測量。這種測量方式具有設(shè)備簡便，易于操作的優(yōu)點(diǎn)。

2.隧道位移變形監(jiān)測。受到巖石性質(zhì)以及施工的影響，在隧道施工過程中可能會出現(xiàn)地表下沉位移或者隧道周邊位移現(xiàn)象，對兩種位移進(jìn)行監(jiān)測的技術(shù)方法如下。

對地表下沉位移進(jìn)行監(jiān)測的具體實(shí)施內(nèi)容：首先要設(shè)置監(jiān)控位置，一般將監(jiān)測點(diǎn)選取在隧道洞口，安裝儀器用于測量地表下陷的程度；設(shè)置三個水準(zhǔn)基點(diǎn)，對這三個基點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的分析計(jì)算出下陷量。

在監(jiān)測隧道周邊位移時，通常在隧道的兩壁上設(shè)置測量點(diǎn)位和水準(zhǔn)點(diǎn)，以便監(jiān)測隧道周邊整體斷面的變形情況。

3.拱頂下沉監(jiān)測?？梢苑謩e使用三角高程測量技術(shù)和水準(zhǔn)精密度測量技術(shù)。三角高程測量技術(shù)需要在隧道的縱斷面上安裝錨桿，通過錨桿頂端產(chǎn)生的反射效應(yīng)，綜合利用水準(zhǔn)尺、反光片以及棱鏡的反射對軸心距離進(jìn)行測量。這種測量方式的測量原理與相對位移監(jiān)測法相同，只是在操作過程中較為繁瑣。在進(jìn)行隧道施工時，水準(zhǔn)作業(yè)通常會受到拱頂?shù)挠绊?，運(yùn)用水準(zhǔn)精密度測量方法可以得到基準(zhǔn)點(diǎn)與點(diǎn)位的高程，進(jìn)而為水準(zhǔn)作業(yè)奠定基礎(chǔ)。在運(yùn)用水準(zhǔn)精密度測量時要注意將所有基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置在隧道的基巖上，在拱頂位置也要安裝監(jiān)測點(diǎn)位，并且采用倒掛的方式將鋼尺固定在點(diǎn)位上，在進(jìn)行實(shí)際的測量時，使用水準(zhǔn)儀讀取基準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)據(jù)以及鋼尺的度數(shù)，經(jīng)過計(jì)算得出高程。

4.震動爆破監(jiān)測。隧道開挖過程中，對開挖面進(jìn)行爆破必然會影響到巖層的穩(wěn)定性，甚至?xí)斐商鹿实陌l(fā)生，進(jìn)而對施工進(jìn)度和施工人員的安全產(chǎn)生不利影響。為了消除或者減低爆破造成的影響，需要對隧道進(jìn)行支護(hù)處理。對震動爆破進(jìn)行監(jiān)測可將監(jiān)測點(diǎn)選擇在支護(hù)設(shè)施周圍，通過對震動速度進(jìn)行測量和分析，判斷出爆破所造成的影響，并對后期的變形情況做出預(yù)測，從而選擇有效的支護(hù)形式和施工措施。

三、隧道施工變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理

對隧道的變形情況進(jìn)行監(jiān)測是初級階段，還需要運(yùn)用一定的方式對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而為接下來的施工設(shè)計(jì)提供依據(jù)。還可以通過對長期的監(jiān)測分析案例進(jìn)行總結(jié)，從而在整體上提升隧道施工技術(shù)水平。

目前，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的主要程序?yàn)椋菏紫冗M(jìn)行回歸分析，將變形監(jiān)測的相關(guān)理論引入到數(shù)據(jù)的分析上并作為指導(dǎo)，對多個監(jiān)測點(diǎn)得出的變量值進(jìn)行計(jì)算，從而確定最終的位移距離，在對位移距離掌握的情況下可以很好地推理出變形程度；然后是將數(shù)據(jù)運(yùn)用表格的形式進(jìn)行匯總備案，以便總結(jié)和以后的參考；通過對監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息分析結(jié)果進(jìn)行判斷，由專業(yè)的技術(shù)人員做出評價和說明，并最終形成監(jiān)測報告。

四、隧道施工變形的控制措施

1.小導(dǎo)管超前注漿。采用小導(dǎo)管超前注漿措施可以對圍巖進(jìn)行進(jìn)一步的加固，促成小導(dǎo)管-圍巖結(jié)構(gòu)體系的形成，這種管棚設(shè)施能夠在很大程度上應(yīng)對相當(dāng)大的圍巖壓力，從而降低了圍巖的變動性能。在進(jìn)行注漿時，一是要把握好注漿質(zhì)量，在特定情況下可以運(yùn)用深孔注漿方式。二是要注意注漿流程的合理，對注漿量、材料組分等都要進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

2.采用合理的襯砌支護(hù)形。在進(jìn)行隧道施工時通常會遇到性質(zhì)不穩(wěn)定的巖層或者上覆土薄弱狀況，這些現(xiàn)象的出現(xiàn)會加大施工中的變形率，因此在進(jìn)行預(yù)支護(hù)措施和加固底層的基礎(chǔ)上，還可以在開挖后對支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)化，使其能夠承受較大的圍巖應(yīng)力，這些措施的使用對于施工過程中隧道和地表的穩(wěn)定性具有重要的影響。

3.做好監(jiān)測工作。在前期的監(jiān)測中，要對結(jié)果進(jìn)行全面的分析，并根據(jù)數(shù)據(jù)對施工設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)和完善。在施工階段，及時有效的測量是對地表穩(wěn)定性進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)和評價的主要依據(jù)，目前我國的工程施工規(guī)范已經(jīng)將工程監(jiān)控量測納入到了工程預(yù)算中。施工全過程的監(jiān)測要求運(yùn)用各種資源包括人力、設(shè)備、技術(shù)等對圍巖性質(zhì)和地表變化進(jìn)行測量，觀察支護(hù)的結(jié)構(gòu)力學(xué)變化，并通過科學(xué)的計(jì)算和分析方式將結(jié)果反饋到施工管理中，以便對施工程序和方法進(jìn)行及時的調(diào)整。

五、結(jié)論

工程施工是影響到我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展的重要內(nèi)容，必須加強(qiáng)工程的安全管理和質(zhì)量控制。隧道施工是目前建設(shè)工程的難點(diǎn)，也是國際上研究的熱點(diǎn)話題，其中隧道變形又是引起隧道施工出現(xiàn)障礙的主要問題。為了保證施工的安全進(jìn)行，提升施工質(zhì)量，需要運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)和方式對隧道變性進(jìn)行客觀準(zhǔn)確的監(jiān)測和控制，進(jìn)而為優(yōu)化隧道施工設(shè)計(jì)方案，為保質(zhì)保量完成工程項(xiàng)目奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]王隆.基于數(shù)字近景攝影測量的隧道變形監(jiān)測研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2012.

[2]曾令志.新奧法在某地下工程施工中的應(yīng)用[J].甘肅科技，2012（05）.