隧道施工監(jiān)控測量

黃銀豪

(重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，重慶 400074)

1.監(jiān)控測量的作用

由于隧道工程本身的多異性、不均勻性和偶然性等特點(diǎn)，每項(xiàng)工程都有自己的獨(dú)特性，只有在施工過程中結(jié)合監(jiān)控測量，時刻了解圍巖的動態(tài)，及時變更設(shè)計(jì)和指導(dǎo)施工，才能使隧道的設(shè)計(jì)更加經(jīng)濟(jì)合理。監(jiān)控測量能提供對施工工藝、設(shè)計(jì)參數(shù)以及圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力、變形特性的合理性的判斷的可靠根據(jù)，對隧道的成功建設(shè)有重要作用。

通過監(jiān)控測量，可判斷施工工藝的可行性，提出更加合理的施工方法，達(dá)到隧道施工動態(tài)控制，以便安全施工、降低造價的。同時，通過選擇項(xiàng)目量測，對隧道支護(hù)參數(shù)合理性進(jìn)行分析判斷，為支護(hù)參數(shù)的調(diào)整提供可靠依據(jù)。

2.測量要點(diǎn)

(1)盡快布置測點(diǎn)。在隧道開挖時，掌子面周圍影響最大范圍為二倍洞徑。為了早測取圍巖初始階段的變形，測點(diǎn)要靠近掌子面埋設(shè)，早測量。測點(diǎn)布設(shè)一般距離掌子面不大于2m，開挖后12h(最大不超過24h)內(nèi)測取初值;(2)要以最快速度測量，爭取費(fèi)時最少;(3)元件在埋設(shè)后能長期有效工作，并且應(yīng)具有足夠的精度、較好的抗震能力;(4)測試結(jié)果要在合理誤差范圍內(nèi)，不能出現(xiàn)錯誤。

3.監(jiān)控測量內(nèi)容及方法

監(jiān)控測量項(xiàng)目包括必測項(xiàng)目和選測項(xiàng)目，必測項(xiàng)目是為了保證施工過程中的圍巖穩(wěn)定和施工安全而進(jìn)行的經(jīng)常性工作，操作簡便，布設(shè)斷面多，測量結(jié)果可靠，對監(jiān)視圍巖穩(wěn)定，指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工有巨大的作用，主要包括:對地質(zhì)、支護(hù)情況直接觀察，周邊位移、拱頂下沉及地表下沉測量。選測項(xiàng)目是對必測項(xiàng)目的補(bǔ)充，對特殊地段、危險地段或有代表性的地段進(jìn)行測量，更深入地掌握圍巖狀態(tài)和支護(hù)效果，對支護(hù)實(shí)施有效控制，作出評價，對未開挖段提供參考信息，以便未來設(shè)計(jì)和施工參考。選測項(xiàng)目埋設(shè)比較復(fù)雜，項(xiàng)目較多、時間長、費(fèi)用大，主要包括包括:圍巖與初期支護(hù)、初期支護(hù)與二次襯砌間接觸壓力量測，錨桿軸力量測，圍巖內(nèi)部位移量測、鋼支撐內(nèi)力量測、噴射混凝土以及二次襯砌混凝土內(nèi)應(yīng)力量測等。另外，必要時還要監(jiān)測孔隙水壓力、流量測試，溫度監(jiān)測，圍巖凍脹力監(jiān)測等。

注:b隧道開挖寬度，h隧道埋深

4.監(jiān)控測量斷面及測點(diǎn)布置

必測項(xiàng)目測量間距一般為5－50m，視具體情況而定。洞口和特殊圍巖地段一般小于20m，選測項(xiàng)目應(yīng)視需要而定，可在有代表性地段選取若斷面測量。地質(zhì)條件差或重要工程，應(yīng)加密布點(diǎn)。地表下沉測量在縱向方向上在掌子面前后 (1～2)(h+h0)，在橫向方向上延伸至隧道中線兩側(cè) (1～2)(b/2+h+h0)(注:b為隧道開挖寬度，h為隧道開挖高度，h0為隧道埋深)，測點(diǎn)間距大約在2～5m之間為宜，有必要時根據(jù)實(shí)際環(huán)境和地質(zhì)條件調(diào)整。選測項(xiàng)目中，一個斷面一般布設(shè)3～5個多點(diǎn)位移計(jì)，多點(diǎn)位移計(jì)位置要緊挨著周邊位移測點(diǎn)，一般布設(shè)3～7個測點(diǎn)測量錨桿軸力、接觸壓力，測點(diǎn)要盡量布置在靠近實(shí)際錨桿的位置，方便數(shù)據(jù)之間互相驗(yàn)證。在測定圍巖松動區(qū)范圍時，一般情況需要設(shè)置不少于三對測孔。

5.測量頻率確定

主要根據(jù)位移速度和測量斷面距掌子面的距離來確定周邊位移和拱頂下沉量的測量頻率。測量頻率出現(xiàn)較大差異時，按測量頻率較高的作為測量頻率，施工狀況發(fā)生變動時，要增加測量頻率。選測項(xiàng)目測量頻率基本與必測項(xiàng)目相同。一般情況量在結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定2～3周后結(jié)束測量作業(yè)。對于膨脹性和擠壓性圍巖，在位移沒有減緩的情況下，應(yīng)視情況加長量測時間。

6.施工監(jiān)控測量計(jì)劃制定

應(yīng)根據(jù)隧道的地質(zhì)條件、地形條件、施工方法、支護(hù)類型和參數(shù)等條件由設(shè)計(jì)人員來制定施工監(jiān)控測量計(jì)劃。測量計(jì)劃制定的是否合理，很大程度上決定了現(xiàn)場測量能否反饋于工程設(shè)計(jì)與施工，達(dá)到變更設(shè)計(jì)和指導(dǎo)施工。

計(jì)劃基本內(nèi)容有:(1)監(jiān)控測量的項(xiàng)目、方法和斷面位置選擇，主要有測點(diǎn)數(shù)量、位置、所用儀器和元件的選擇及精度的要求，測點(diǎn)埋設(shè)的時間要求等。(2)傳感器等各種元件的埋設(shè)設(shè)計(jì)，主要是埋設(shè)方式、步驟、工藝的選擇，與工程進(jìn)度銜接等方面的設(shè)計(jì)。(3)測試元件的固定方式、結(jié)構(gòu)和測試元件的其他附屬構(gòu)件的設(shè)計(jì)。要保證測點(diǎn)位置正確，使測到的力和變形方向明確，防震以及引出線的布線方法，保證測試儀器對環(huán)境的要求。

7.施工監(jiān)控測量的管理

隧道現(xiàn)場監(jiān)控的測量任務(wù)應(yīng)由施工單位或委托其他專業(yè)單位承擔(dān)，成立專門的測量小組，測量小組全權(quán)負(fù)責(zé)所有與測量監(jiān)控相關(guān)作業(yè)以及負(fù)責(zé)儀器保養(yǎng)維修的工作，測量完畢后，及時對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并將測量信息和分析意見轉(zhuǎn)交于設(shè)計(jì)與施工方面，以便相關(guān)負(fù)責(zé)人作出正確的判斷，視情況優(yōu)化設(shè)計(jì)指導(dǎo)施工?，F(xiàn)場測量人員必須按照所制定的量測計(jì)劃認(rèn)真實(shí)施測量作業(yè)，并做好與其他環(huán)節(jié)的緊密配合。所設(shè)各類測點(diǎn)和元件必須固定牢固，容易發(fā)現(xiàn)和辨別，不得隨意挪動和改變甚至破壞。

［1］王斌.公路隧道施工監(jiān)測檢測技術(shù)及實(shí)踐［M］.北京交通大學(xué)出版社，2010

［2］范智杰.隧道施工與檢測技術(shù) ［M］.人民交通出版社，2006

［3］吳從師，陽軍生.隧道施工監(jiān)控量測與超前地質(zhì)預(yù)報［M］.人民交通出版社，2012