隧道工程监控量测技术应用
摘要：随着我国交通建设的发展，公路隧道方案在山区和丘陵地区高等级公路建设中日益引起重视，不同长度、不同类型的山岭隧道大量涌现。

因此，及时总结和研究山岭隧道监控技术，深入探讨隧道施工中各种不良现象产生的原因，掌握已有隧道施工的成功经验和失败教训，才能为新建工程提供重要的参考资料和决策依据，对经济地、高质量地建设公路隧道十分必要。

关键词：隧道工程,监控量测,超前地质预报，信息处理
中图分类号：k826.16 文献标识码：a 文章编号：
前言
现场监控量测是监视围岩稳定，检验设计与施工是否合理及安全的重要手段，把量测信息及时反馈到设计和施工中去，对初期支护，二次衬砌的施工方法做出修正，可以达到安全、快速的施工目的。

监控量测也是施工管理中的一个重要环节，是施工安全和质量的保障。

1监控量测目的
现场监控量测是新奥法复合式衬砌设计、施工的核心技术之一，其信息反馈资料是指导施工、动态设计的基础。

根据新奥法的基本原理和设计要求，在隧道实施监控量测，其主要目的为：
1、为了掌握围岩在开挖过程中的动态和支护结构的稳定状态。

2、掌握围岩力学形态的变化和规律，对围岩稳定性作出实际评价。

3、确定支护结构形式，参数和支护时间，掌握支护结构的工作状态。

4、作出工程预报，确定施工对策和开挖台阶长度。

5、为理论解析、数据分析和工程类比提供计算数据和对比指标。

6、监视险情，确保施工安全。

7、为隧道工程施工积累资料和经验。

根据设计要求及规范，通常量测的项目为：地质及支护状况观察、围岩周边位移量测、拱顶下沉量测和地表下沉量测共四个项目。

2 量测方法
2.1地质及支护状况观察
隧道各个工作面，重点在ⅳ、ⅲ类围岩地段，每次爆破开挖、喷混凝土初期支护后，通过铁锤锤击检查、肉眼观察、地质罗盘量测，对岩性、结构面产状、支护和岩层裂隙、溶洞、风化程度、岩层厚度和颜色、地下水等进行记录和描述，判断围岩的稳定性，核对围岩级别、岩质、断层破碎带、褶皱等，对重要或特殊部位进行拍照存档，测量地下水流量及其腐蚀性，同时通过断面测量做实际断面与设计断面对比图。

2.2围岩周边位移量测
隧道爆破开挖后，尽可能早的在隧道的拱顶、拱腰和边墙部位分别埋设测桩；
(1）测桩要求在开挖爆破后24h内与在下一循环爆破前完成全部埋设，并读取初读数。

（2）测桩应尽可能布置在同一断面，ⅱ类围岩每10m-15m一个,ⅲ类围岩每15m-25m一个，测量点应尽可能选择具有代表性的地方,以便测量数据的分析及为以后的工作提供经验。

（3）测桩埋设深度30 cm左右，钻孔直径同锚杆，采用早强锚固剂固定，测桩表面用保护罩防护。

（4）净空水平收敛两测点应在同一水平线上，采用swj-tv型收敛计量测收敛变形。

2.3拱顶下沉量测
拱顶下沉量测点布置在隧道的拱顶中轴线处，测点表面设一个挂钩，与周边位移量测同一个断面。

作为围岩周边位移量测的补充，采用高精度的水准仪和钢尺量测拱顶的绝对下沉量。

2.4地表下沉量测
在隧道出入口各设5个量测断面，间距10m，在选定的量测区域内，设测量方便、牢固的基准点，在深40 cm 的土坑内打入60cm 长的φ22钢筋，外露3cm-4 cm并用混凝土填实，按顺序编号并在附近打上大木桩便于寻找。

测点沿地面布置在隧道轴线及其两侧5个点，测点间距2m-5m，中间间距小，两边间距大。

用精密水准仪测量。

隧道开挖到距测点前后各10m-20m范围内进行量测，直到沉降稳定以后停止测量。

2.5数据采集频率
根据施工开挖监控量测设计图的要求，同时为了满足数据分析的需要，测量读数的频率不得小于规范的要求。

3量测数据的整理与分析
监控量测小组对隧道相应断面的测点进行净空水平收敛量测及拱顶下沉的同步量测，根据现场量测记录和采集数据，对数据进行整理和回归分析，并进行非线性回归计算，可以得到相应围岩的收敛速度及变形加速度等。

为进一步判断量测部位的围岩自稳性质、初期支护的支护效果，对工作面前方未开挖部分的地质情况作出了预报，便于施工中采取事先有效的预防措施，提高工程的进度和工效。

3.1绘制4种曲线
数据采集后，及时进行分析处理，在量测的当天根据现场量测数据和实际情况绘制以下曲线：
（1）净空水平收敛时态曲线。

（2）拱顶下沉时态曲线。

（3）净空水平收敛与距开挖工作面距离的关系图。

（4）拱顶下沉与距开挖工作面距离的关系图等。

3.2.回归分析
在实际量测中，由于量测人员、条件等因素的限制，必然产生偶然误差，量测散点在图中呈上下波动。

由于监控量测数据一般不具有线性关系，而是曲线关系，需进行一元非线性回归分析，其步骤如下：
①确定回归方程：根据散点图中的散点拟合曲线的分布特征、变化特性、收敛性等，从理论和以往经验选择能代表两变量之间内
在关系的函数类型。

②确定参数a和b：利用最小二乘法估计参数a和b时，有离差平方和，为了使s取最小值，将上式分别对a及b求偏导数，，采用指数函数对实测关系曲线进行回归计算，从而求得最终位移值③围岩稳定的判断
观测断面水平收敛:=＜0；围岩趋于稳定状态，否则，不稳定。

④二次支护时机控制:对观测断面各测线回归方程进行分析,由=＜0.2mm/d,通过数据分析及计算二次支护的时间。

⑤拱顶沉降及地表沉降量测数据分析同水平收敛。

4结语
通过对隧道的监控量测数据分析，可以得到以下主要结论：
1、当隧道水平位移收敛速度为0.1mm/d-0.2mm/d,拱顶下沉位移速度为0.1mm/d时，可以认为围岩已基本稳定。

对于ⅳ、ⅲ围岩,二次衬砌按承受部分围岩压力设计,应根据量测结果确定二次衬砌施作的适当时间,施作过早可能使二次衬砌承受过大的荷载,施作过迟则可能使初期支护破坏。

2、部分围岩特性好的区域，在隧道上台阶开挖后、未施加初期支护的情况下，其水平变形和拱顶变形量比较小。

说明上台阶开挖施作的初期支护发挥的作用有限，因此部分地段短台阶法开挖可调整为长台阶开挖，以加快施工进度。

3、在监测过程中,若发现净空位移量过大或收敛速度无稳定趋势时,对结构应采取如下补强措施：
(1)增加喷混凝土厚度,或加长加密锚杆,或加挂更密更粗的钢筋网；
(2)提前施作二次衬砌,要求通过反分析较核二次衬砌强度；
(3)提前施作仰拱。

4、若发现净空位移收敛速度具有稳定趋势时，应据此求出隧道结构初期支护及二次衬砌上的最终荷载，以便对结构的安全度作出正确的判断。

参考文献：
1.朱汉华.尚岳全等编著.公路隧道设计与施工新法[m].北京：人民交通出版社
2.刘立,唐建新.高速公路隧道施工过程的新奥法监控[j],重庆大学学报,1995,vol.18(5).
3.林勇.公路隧道监控量测数据管理系统的开发[j],公路交通技术,2003.2.
4.王岚,张勇,杨君.通渝隧道进口现场监控量测[j],公路交通技术,2003,no.6.。