隧道施工监控量测分析与应用

1 隧道施工监控量测的项目分类

1.1 隧道施工监控量测的项目

在隧道施工过程中，根据隧道所处的地质情况、围岩级别、应力情况以及埋深等方面的综合考虑，可以将隧道施工监控量测所进行的项目划分为必测项目和选测项目两种类型。隧道监控量测中的必测项目是隧道施工中的常规性项目，通常这一类量测项目具有操作便捷，投入少，但是具有极高的安全可靠性，在进行施工过程中总是保障安全和指导施工计划的重要依据。

监控量测的选测项目主要是对一些特殊地段进行监测，从而对隧道的稳定性和锚喷支护效果有一个更加深入的了解，同时为特殊地段的开挖作动态指导作用，这一类量测项目数量比较多且成本投入比较大，通常将这些项目的量测，设计在指定的特殊地段进行监测。

1.2 隧道施工监控量测的主要内容及方法

(1)隧道洞内外观察

作为隧道监控量测的必测项目，进行隧道内外观察的主要目的就是对预计开挖的地质条件进行预测；其次是获取周边围岩的稳定性数据；最后是根据喷层和锚杆的状态，对支架结构组织的安全可靠性进行分析。

在进行隧道内外观察时通常是在开挖后进行，主要是对洞内岩性、岩层产状、断层和地下水发育等方面进行观察，依照开挖工作面地质状况进行实时记录，并对围岩等级进行判定。对于已经进行施工的地段，每天要进行一次的察看，对混凝土、锚杆、二次衬砌、地表等进行记录。在进行隧道内外观察时，应该将重点放在洞口段和洞身浅埋段。

(2)周边位移量测

收敛量测是隧道施工监控量测的重要项目。周边位移是隧道围岩应力状态变化最直观的反映，通过周边位移量测可以达到以下目的：

①判断隧道空间的稳定性；

②依照位移情况判断围岩的稳定性以及为二次衬砌施工确定合理的时间；

③指导现场的施工。

(3)拱顶下沉量测

拱顶下沉量测目的：对围岩稳定性进行评定，进而判断支护的效果，进行施工指导，避免拱顶出现崩塌现象，从而确保施工和工程的安全。通常所使用的仪器为精密水准仪和钢卷尺。

测量方法：

①将水准仪安放在标准高程点和拱顶测点之间；

②水准尺底端抵在标准高程点上，并将水准尺调整到水平位置，然后通过水准仪后视水准尺记下读数为H1；

③前视普通钢卷尺记下读数位H2；

若标准高程点的高程为H0，则本次测试拱顶测点的高程为H0+ H1+ H2 两次不同测试的拱顶高程差即为两次间隔时间内的拱顶下沉变化量。布置如图1。

图1 拱顶下沉及周边收敛测点布置示意

(4)地表下沉量测

监控量测的目的: 浅埋隧道开挖时可能会引起地层沉陷而波及地表。因此，地表下沉量测对浅埋隧道的施工是十分重要的。具体内容如下：地表下沉的范围以及下沉量的大小；地表下沉量随工作面推进的变化规律；地表下沉稳定时间。

地表监测的仪器：精密水准仪、钢卷尺。

测点的选择：横断面上至少布置11个测点；测点间距宜为2～5 m，并应根据地质条件和环境条件进行调整。测点布置如图2所示，实际情况还得结合具体的地形条件布置，必要时沿隧道轴线布置多排测点。预埋件必须埋设稳固可靠，并设置专门的警示牌、喷红漆等保护措施。

操作方法：选取不受隧道施工影响的点为水准点；用水准仪测取各测点高程；选取另外水准点，对测点高程进行校核。

量测建议：若发现地表位移量过大或下沉速度无稳定趋势时，对下部结构应采取补强措施，增加喷混凝土厚度，或加长加密锚杆，或加挂更凑密更粗的钢筋网；提前施作仰拱和二次衬砌，要求通过反分析较核二次衬砌强度。

若发现地表下沉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。

图2 地表下沉测点布置示意图

(5)应急措施

①在监测过程中若发现数据异常或超出可控范围，应立即进行复测核实，并且加强监测频率，随时了解变形情况；

②及时反馈给施工单位，同时告知建设单位、监理单位、设计单位等，发出预警报告，分析原因，并立即采取相应的措施消除安全和质量隐患；

文章来源：《力学学报》 网址: http://www.lxxbzz.cn/qikandaodu/2021/0710/665.html