黃志峰

（中鐵三局六公司，山西 晉中 030600）

1 概述

確保隧道工程安全、高質和高效完成施工，監(jiān)控及量測是保證隧道工程質量的重要措施，也是判斷圍巖和襯砌是否穩(wěn)定、保證施工安全、指導施工順序、進行施工管理、提供施工信息的主要手段。由該公司正在施工的石太鐵路客運專線是我國第一條新建客貨混運250 km/h以上的線路，是鐵路客運專線標準示范線。筆者對此次客運專線隧道監(jiān)控與量測技術進行以下幾方面淺談。

2 測量目的

（1）找出地表下沉范圍、量值。

（2）找出地表及地中下沉隨工作面推進的規(guī)律。

（3）找出地表及地中下沉穩(wěn)定的時間。

3 監(jiān)控及量測的必要性

隧道與地下工程是一種特殊的工程結構體系。從巖體力學的角度看，它是處于與圍巖相互作用的體系之中的結構物；從地質力學的角度看，它是處于千變萬化的地質之中的工程單元體。在這樣的巖體和地質體中，隧道一經開挖，其中所包容的原狀力學體系便被打破，四周原有的受力狀態(tài)已經改變。根據監(jiān)控及量測得到的信息對支護再作若干變動，這種受力狀態(tài)的改變才逐漸停止，支護與圍巖體間力的作用體系逐漸達到最終平衡。

4 監(jiān)控及量測的要求

（1）能快速埋設測點。隧道在開挖的過程中，開挖工作面四周兩倍洞徑范圍內巖體受開挖影響最大。測點一般是開挖后埋設的，為盡早獲得圍巖開挖初始階段的變形動態(tài)，測點應緊靠工作面快速埋設，盡早測量。一般設置在距開挖工作面2 m范圍內，開挖后24 h內、下次爆破前測取初讀數。

（2）每一次量測數據所需時間應盡可能短。

（3）測試數據應準確可靠。

（4）測試數據直觀，不必復雜計算即可直接應用。

5 測量項目與方法

施工監(jiān)控量測的項目包括必測項目和選測項目，應根據隧道工程地質條件、圍巖類別、圍巖應力分布情況、埋深、工程性質、支護類型等因素確定；見表1。

表1

6 施工監(jiān)控與量測計劃的制定

施工監(jiān)控量測計劃應綜合施工、地質、測試等方面的要求，由設計人員完成。測量計劃應根據隧道地質地型條件、支護類型和參數、施工方法和其他有關條件制定?，F(xiàn)場測量結果能否反饋于工程設計與施工，進而達到修改設計和指導施工，在很大程度上取決于量測計劃制定是否合理。

施工監(jiān)控量測計劃包括下列內容：

（1）監(jiān)控量測項目、方法及監(jiān)控量測斷面選定包括：斷面內測點的數量、位置、量測頻率、量測儀器和元件的選定及其精度和率定方法、測點埋設時間等。

（2）傳感器埋設設計，包括埋設方法、步驟、各部分尺寸及回填漿液配比、工藝選定及與工程進度銜接等。

（3）固定測試元件的結構設計和測試元件的附件設計。一般應保證測點的空間或平面位置正確，使測到的力和變形方向明確，防震、安全可靠。其包括鉆孔內、鉆孔口部和引出線的布線方法，測試儀器對環(huán)境的要求。

（4）量測數據記錄表格式，表達測量結果的格式，測量數據精度確認的方法。

（5）測量斷面布置圖和文字說明及量測設計說明書。

（6）量測數據處理方法，并利用量測反饋信息修正設計和施工的方法。

（7）測量數據大致范圍，作為判斷異常依據。

（8）用初期量測值預測最終位移值的方法，綜合判斷隧道最終穩(wěn)定的標準。

（9）施工管理方法，出現(xiàn)異常情況的對策。

7 施工監(jiān)控量測計劃的實施

（1）獲得滿足精度要求和可靠的量測信息。

（2）正確進行預測和反饋。

（3）建立管理體制和相應管理基準，進行日常施工管理、量測管理等。

表2 峪兒2#隧道收斂量測記錄

表3 峪兒2#隧道拱頂下沉監(jiān)測統(tǒng)計表

8 峪兒2#隧道監(jiān)控及量測實例

（1）要求：①測基準點設在距離觀測點3倍洞徑以外的穩(wěn)定點處；②沿線路方向每5 m設一個斷面監(jiān)控，每個斷面埋設7個點，每點間距為3 m（特殊地質要加密）；③測量精度為±1 mm；④淺埋段必測（隧道埋深H≤隧道寬度2 B）；⑤沿線路方向淺埋段每5 m設一個監(jiān)控斷面、深埋段每30 m設一個監(jiān)控斷面，拱頂下沉監(jiān)控埋設一個點，收斂對稱監(jiān)控均勻埋設布置3個點。

（2）客運專線隧道跨度較以往單、雙線隧道跨度大，洞室的穩(wěn)定性也相對較低，本隧道采用CD法施工，上臺階右半幅超前施工5～10 m,其循環(huán)進尺2～2.5 m。其優(yōu)點在于能起到超前地質預報作用，便于采取應急措施，防患于未然。

（3）隧道施工過程中應進行洞內、外觀察。洞內觀察可分開挖工作面觀察和已施工地段觀察的兩部分有：①開挖工作面觀察在每次開挖后進行。觀察中發(fā)現(xiàn)圍巖條件惡化時，應立即采取相應處理措施；觀察后及時繪制開挖工作面地質素描圖、填寫開挖工作面地質狀態(tài)記錄表和施工階段圍巖級別判定卡。②對已施工地段的觀察每天至少進行一次。

（4）洞外觀察重點應在洞口段和洞身埋置深度較淺地段，其觀察內容應包括地表開裂、地表沉陷、邊坡及仰坡穩(wěn)定狀態(tài)、地表水滲透情況等。

通過對峪兒2#隧道進行監(jiān)控和量測，及時對圍巖采取加固措施，避免了安全事故發(fā)生，也避免企業(yè)造成市場不良形象和經濟損失。

具體監(jiān)控量測數據見表2、表3。

9 測量儀器及方法

（1）地表下沉：使用精密水準儀量測，測量精度為±1 mm。

（2）拱頂下沉：使用精密水準儀量測、或量測鋼尺，測量精度為±1 mm。

（3）二襯前凈空變化：收斂記、隧道激光斷面儀、全站儀，測量精度為±0.1 mm。

隧道淺埋段地表下沉量測宜與洞內凈空變化和拱頂下沉量測在同一個斷面內。

10 數據處理

在開挖初期圍巖不是很穩(wěn)定時，每天進行兩次測量，待圍巖達到基本穩(wěn)定后，以7 d/次的量測頻率量測2～3周后，可結束量測。

（1）每次測量讀數都相對初始讀數對比的差值進行累計沉降值統(tǒng)計。

（2）每次測量讀數都相對上一次讀數對比的差值進行計算沉降值和速率，然后統(tǒng)計最大值與5 mm～0.2 mm/d相比較，如果在此數范圍就屬于變形緩慢增長階段，如果小于此范圍就屬于變形穩(wěn)定階段。

數據處理的目的是現(xiàn)場量測的原始數據，不可避免的會具有一定的離散性，其中包含著測量誤差。我們進行數學處理和分析的目的是將同一量測斷面的各種量測數據進行分析對比、相互印證，以確保量測數據的可靠性；探求圍巖變形或支護系統(tǒng)的受力隨時間變化規(guī)律。判斷圍巖和支護系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)。

通過對測量數據回歸分析預測最終位移值和各階段的位移速率。

11 結束語

石太鐵路客運專線隧道施工中使監(jiān)控與量測技術納入了施工工法程序，通過對峪兒2#隧道監(jiān)控和量測，并對其數據結果分析和處理及時對不惡化圍巖加固措施，避免了安全事故發(fā)生。