趙 棟

(長安大學(xué)公路學(xué)院，陜西 西安 710064)

隧道監(jiān)測及超前地質(zhì)預(yù)報工作現(xiàn)狀問題及對策

趙 棟

(長安大學(xué)公路學(xué)院，陜西 西安 710064)

監(jiān)控量測工作作為隧道施工的一項重要內(nèi)容，現(xiàn)已得到普遍重視及廣泛應(yīng)用，從實地工作實施情況來看，仍面臨著不少問題。依據(jù)鶴大高速多條隧道監(jiān)控量測的實地狀況，從多方面對公路隧道監(jiān)測及地質(zhì)預(yù)報工作面臨的問題、對策以及未來技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了論述。

監(jiān)控量測；問題及對策；分級化監(jiān)測

1 引 言

1.1 現(xiàn)場監(jiān)測人員專業(yè)水平不高

由于現(xiàn)場工作人員專業(yè)能力有限，整體技術(shù)水平還有待提高，基本理論知識和專業(yè)經(jīng)驗相對匱乏，尤其是在監(jiān)測經(jīng)驗積累上有所欠缺，導(dǎo)致監(jiān)測工作通常毫無主次，不能針對特定地質(zhì)條件、施工措施等環(huán)境采取特定監(jiān)測方案，從而導(dǎo)致隱患區(qū)段監(jiān)測不到位，不能起到應(yīng)有的保障施工安全的作用。

1.2 量測結(jié)果精度及分析處理重視不足

由于主觀上技能原因及客觀上設(shè)備及監(jiān)測環(huán)境原因，導(dǎo)致規(guī)范要求的對應(yīng)監(jiān)測精度有時難以達(dá)到。隧道施工環(huán)境下儀器受惡劣條件影響嚴(yán)重，加之受水準(zhǔn)儀視距、立尺不穩(wěn)、基點位置不平等難以改善因素影響，實際量測精度很難達(dá)到規(guī)范要求。同時，開挖面后方2 m范圍內(nèi)的初支變形由于測點無法及時布置而難以及時獲得。此外，之后的數(shù)據(jù)整理及分析處理也僅僅限于數(shù)據(jù)的收集，大多僅簡單的利用若干天的數(shù)據(jù)計算變形速率或利用數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測圍巖動態(tài)條件。

1.3 工作方式有不合理之處

要保質(zhì)完成監(jiān)測工作，必須要定人、定設(shè)備長期駐守于各洞口，以便于選擇合適時機(jī)進(jìn)洞量測。利用車載技術(shù)人員到達(dá)洞口的方式，要達(dá)到規(guī)范要求的測量頻率則非常困難，如遇道路不暢、洞內(nèi)作業(yè)影響、天氣原因等情況將導(dǎo)致監(jiān)控量測工作成為一種“巡視”。

1.4 風(fēng)險預(yù)測唯數(shù)據(jù)為準(zhǔn)

作為經(jīng)驗性較強(qiáng)的隧道工程建設(shè)，監(jiān)測數(shù)據(jù)作為一項重要的參考標(biāo)準(zhǔn)但絕不應(yīng)是唯一標(biāo)準(zhǔn)。事實上，在諸多因素的影響下，監(jiān)測工作的核心是處理預(yù)警問題，即究竟什么時候該預(yù)警。過于保守的預(yù)警只會削弱技術(shù)服務(wù)工作者的權(quán)威，過于松懈的預(yù)警僅會使監(jiān)測工作流于形式。

1.5 監(jiān)測信息反饋不及時

目前大多數(shù)監(jiān)測單位通常以紙質(zhì)報告的形式反饋監(jiān)測結(jié)果，由于現(xiàn)場通常距離較遠(yuǎn)，以致資料送達(dá)需耗費(fèi)較長時間。然而現(xiàn)場施工速度通常較快，因而隧道施工決策者難以及時獲得監(jiān)測詳情。監(jiān)控量測與地質(zhì)預(yù)報工作的數(shù)據(jù)與結(jié)論經(jīng)常要報送很多單位和人員，例如現(xiàn)場施工決策者與現(xiàn)場監(jiān)理等人員，在正式資料送達(dá)之前，他們是不易第一時間獲取的。同時，電話咨詢與當(dāng)面咨詢常常難以持續(xù)，現(xiàn)場量測人員通常負(fù)責(zé)數(shù)個隧道，很難隨時清楚詳盡掌握每一個具體洞口的位移情況。這就導(dǎo)致監(jiān)測的結(jié)果常常僅成為檔案資料，是與新奧法施工理念極不相符的。為應(yīng)對該問題，現(xiàn)場通常采取分級預(yù)警的措施，然而這始終是一種被動的反饋措施，不能有效發(fā)揮動態(tài)指導(dǎo)施工的作用，也難以讓各方施工參與者第一時間了解監(jiān)測動態(tài)。

1.6 超前地質(zhì)預(yù)報后續(xù)工作不足

超前地質(zhì)預(yù)報作為隧道施工中降低施工過程地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生、減少災(zāi)害損失的重要手段，對降低施工風(fēng)險、指導(dǎo)施工起著較大的作用。大多數(shù)監(jiān)測單位存在著“為報告”而預(yù)報的普遍狀況，未能重視物探結(jié)果的及時驗證以及宏觀圍巖狀態(tài)與地質(zhì)雷達(dá)結(jié)果的綜合分析工作。對不斷針對預(yù)報圍巖的特異性總結(jié)積累經(jīng)驗，并結(jié)合實際開挖面、側(cè)壁出露圍巖定性分析的重視有所欠缺。

2 思考對策

2.1 監(jiān)測人員應(yīng)積極進(jìn)行監(jiān)測狀態(tài)分級工作

為應(yīng)對專業(yè)理論知識和監(jiān)測經(jīng)驗的欠缺，隧道監(jiān)測人員應(yīng)積極查讀規(guī)范、翻閱圖紙，在監(jiān)測中應(yīng)多觀察、細(xì)心記錄，并及時解決疑問。在制定監(jiān)測方案時，應(yīng)積極搜尋并整理鄰區(qū)隧道項目建設(shè)中出現(xiàn)的災(zāi)害記錄，明確特定圍巖易發(fā)對應(yīng)事故，對待監(jiān)測隧道的各區(qū)段結(jié)合設(shè)計資料、實地條件進(jìn)行監(jiān)測風(fēng)險預(yù)風(fēng)險分級，并在隨后利用監(jiān)測結(jié)果、開挖圍巖揭露進(jìn)行動態(tài)修正。并針對設(shè)定監(jiān)測分級選擇必要的選測項目。針對性的參考相同地區(qū)、巖性、埋深、進(jìn)洞深度，確定圍巖急劇變形和基本穩(wěn)定的基本臨近速率。有預(yù)備性的針對特殊地段布設(shè)測點，重點盯防松散含水多、初襯開裂、已發(fā)塌方等區(qū)段。還可以建立專家顧問組通訊群，定期在群中發(fā)布開挖面、初支等照片信息供專家指導(dǎo)現(xiàn)場工作。

在超前地質(zhì)預(yù)報中，應(yīng)充分利用地質(zhì)調(diào)查法配合好地質(zhì)雷達(dá)工作，做好掌子面地質(zhì)素描，勤記錄掌子面出露狀況，常分析掌子面記錄漸變情況。對特定圍巖巖性特征進(jìn)行定量分析，結(jié)合隧道穿越區(qū)實地地質(zhì)條件，盡可能為施工決策者提供翔實信息。

2.2 應(yīng)重視消除量測誤差工作

針對量測精度難以達(dá)標(biāo)的問題，應(yīng)盡可能合理布置測點，測點必須牢固可靠。必要時可以利用已穩(wěn)定的洞內(nèi)拱頂下沉測點作為測量基點，避免立尺誤差。此外，建議在架立鋼支撐的時間進(jìn)洞量測，一個合適的量測環(huán)境對量測結(jié)果影響較大。

數(shù)據(jù)分析處理應(yīng)盡可能有效利用好已測得數(shù)據(jù)。首先科學(xué)剔除無效的數(shù)據(jù)，消除偶然誤差的影響，才能確切的獲得變形規(guī)律。不能簡單地將相鄰兩時刻測得的數(shù)據(jù)相減后除以時間間隔獲得的變形速率。應(yīng)對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析, 即用曲線對時間—位移散點圖進(jìn)行插值擬合，然后計算t時刻的函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)，同時還可以通過二階導(dǎo)數(shù)判斷位移—時間曲線的大致情況，確定測點屬于哪一種情形。一般變形曲線主要分為正常型和非正常型兩種。

2.3 應(yīng)逐步改變“為報告而監(jiān)測”而采取“面向風(fēng)險”的監(jiān)測理念

只有以預(yù)測風(fēng)險為核心，才能不拘泥于機(jī)械消極的例行監(jiān)測。例如某下臺階開挖處同日內(nèi)位移較大，就應(yīng)盡可能利用單次反復(fù)監(jiān)測、高頻率采集大量數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差消除。同時，應(yīng)積極觀察測點范圍內(nèi)初支狀態(tài)及初支滲漏水情況，結(jié)合多方面因素共同做出風(fēng)險預(yù)測結(jié)論。此外，應(yīng)積極檢查初期支護(hù)狀態(tài)，對初支開裂、變形處應(yīng)及時增設(shè)測點。

2.4 建立監(jiān)測及超前地質(zhì)預(yù)報快速反饋系統(tǒng)

針對監(jiān)測結(jié)果反饋難以及時問題，應(yīng)積極利用網(wǎng)絡(luò)手段建立各方QQ群等方式，及時發(fā)送監(jiān)測及地質(zhì)預(yù)報結(jié)果。開發(fā)應(yīng)用集數(shù)據(jù)錄入、分析處理、圖像處理及多方式反饋一體的隧道監(jiān)測及超前地質(zhì)預(yù)報快速反饋系統(tǒng)。以逐步改善目前施工單位、監(jiān)理單位及建設(shè)單位被動接受監(jiān)測信息，發(fā)揮第三方監(jiān)測工作的重要作用。

2.5 加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報預(yù)后工作

應(yīng)針對設(shè)計資料、監(jiān)測與地質(zhì)預(yù)報結(jié)果及隧道內(nèi)實地條件動態(tài)制定超前地質(zhì)預(yù)報方案，避免盲目消極進(jìn)行例行預(yù)報。應(yīng)結(jié)合圍巖出露實際動態(tài)積極制定測線、預(yù)測深度方案，不拘于預(yù)測深度、預(yù)測頻率限制。對預(yù)測結(jié)果應(yīng)積極驗證修正，不斷提高預(yù)報水平。此外，對實際開挖出露圍巖的總結(jié)記錄工作尚未重視。隧道開挖后出露的圍巖常與勘察報告有較大出入，能夠在實施超前預(yù)報工作的同時將一份真實可靠的地質(zhì)判斷資料回饋給建設(shè)單位，對前方圍巖定性預(yù)測、地質(zhì)資料存檔等都有較大意義。

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[5] 萬利. 高速公路隧道施工監(jiān)測技術(shù)研究[D].西安.長安大學(xué)碩士論文，2006.

Tunnel monitoring and forecasting geological prediction current work situation problems and solutions

ZHAO Dong

(Chang'an University, Xi'an Highway Institute,Xi′an,Shanxi 710064,China)

As an important part of monitoring and measurement in tunnel construction, it has now been widely used and widespread paid attention. From the implementation of the field work, it still faces with many problems. In this paper, based on a number of Heda high-speed tunnel monitoring measurement conditions on the ground, and through many aspects the problem, measures and future technological development of highway tunnel monitoring and forecasting geological work are discussed.

monitoring and measurement;problems and solutions;classification monitoring;

2015-10-21

趙棟(1990-)，男，碩士研究生。

U456

C

1008-3383(2016)02-0108-02