聶 永 紅

(山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041000)

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高速公路隧道施工監(jiān)測技術(shù)探索

介紹了隧道施工監(jiān)測技術(shù)的概念、目的及基本原則，并對隧道施工監(jiān)測的具體方法進(jìn)行了探討，結(jié)合具體工程應(yīng)用，證明了施工監(jiān)測技術(shù)能有效地反映隧道施工過程中圍巖的變化及支護(hù)結(jié)構(gòu)方面的改變，是施工單位不可或缺的參考依據(jù)。

隧道，施工監(jiān)測，高速公路

0 引言

在建設(shè)公路以及鐵路等交通的過程中，隧道這種地下工程是不可或缺的。近年來我國在高速公路建設(shè)方面得到了很大的發(fā)展，其規(guī)模和里程都得到了擴大，公路隧道建設(shè)的發(fā)展也變得非常迅速，在山區(qū)、城市中隧道都發(fā)揮了越來越重要的作用。同時大跨度、大截面并且埋深很大的公路隧道也得到了快速發(fā)展，有效的縮短了里程、降低了坡度。在隧道施工中使用科學(xué)合理的測量技術(shù)可以保證測量信息的準(zhǔn)確有效，便于指導(dǎo)施工。

1 隧道施工檢測技術(shù)的簡介

1.1 隧道施工監(jiān)測的概念

隧道施工監(jiān)測指的是在開挖隧道進(jìn)行施工的時候，通過各種測繪儀器、設(shè)備等的應(yīng)用，對圍巖以及支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)變及應(yīng)力情況進(jìn)行測量，將圍巖和支護(hù)機構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性等準(zhǔn)確的反饋出來，從而預(yù)見安全隱患并進(jìn)行規(guī)避。在隧道施工中監(jiān)測這個環(huán)節(jié)是非常重要的，想要判斷圍巖的穩(wěn)定性依據(jù)的就是監(jiān)測結(jié)果。

1.2 監(jiān)測的根本目的

隧道施工監(jiān)測最終想要實現(xiàn)的目的有四個，分別是：

1)對圍巖的情況有較為全面的掌握和了解，包括圍巖以及支護(hù)結(jié)構(gòu)可以受力多少以及其變形的規(guī)律；從定性和定量兩方面來評估圍巖的穩(wěn)定度以及支護(hù)結(jié)構(gòu)的建設(shè)情況，從而對計算結(jié)果進(jìn)行驗證，保證其科學(xué)性和合理性；

2)通過監(jiān)測可以將信息及時的進(jìn)行反饋，從而起到預(yù)測險情的作用，施工單位可以以此作為指導(dǎo)使隧道順利而安全的完成施工；

3)和實際的測量結(jié)果相結(jié)合，反饋圍巖以及相關(guān)的支護(hù)參數(shù)，對工程設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，從而以此為依據(jù)來對施工工藝進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，為隧道的建設(shè)提供科學(xué)的指導(dǎo)；

4)驗證支護(hù)結(jié)構(gòu)、參數(shù)以及施工技術(shù)的有效以及合理程度，打下了良好的基礎(chǔ)來進(jìn)行后續(xù)的工程質(zhì)量、工程造價的控制與優(yōu)化。

1.3 布置測點和斷面的基本原則

在監(jiān)測部位以及測點設(shè)定的時候要遵循相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和原則，首先必測項目要保證20 m～50 m的測距，如果是淺埋段或者軟弱段測距應(yīng)小于20 m，這是錨噴支護(hù)方面的規(guī)定內(nèi)容；選測項目應(yīng)該從實際出發(fā)來選擇測距，或者選取具有代表性的地段來進(jìn)行測試面測試，如果某區(qū)域的工程比較重要或者地質(zhì)環(huán)境不良應(yīng)該設(shè)置更為密集的布點。其次是布置周邊位移的測點和測線，從施工規(guī)模、隧道形狀等多方面進(jìn)行考慮，常見的有十字形、三角形、交叉形等。選測項目多點位移計要監(jiān)測每一個斷面，每個斷面上的測點為3個～5個，噴射混凝土應(yīng)力以及錨桿軸力等監(jiān)測每個斷面的測點為3個～7個。最后當(dāng)開始挖掘掌子面以后，會重新分布圍巖的應(yīng)力，變形情況會環(huán)向出現(xiàn)，在開完掌子面1 d時間以內(nèi)變形和應(yīng)力的變化會比較快。當(dāng)對圍巖動工以后的變形特征有了全面而有效的了解之后，應(yīng)該在開挖掌子面以后及時的進(jìn)行斷面布置工作并得到初始數(shù)據(jù)。監(jiān)測斷面應(yīng)該盡量規(guī)避爆破等帶來的損壞。

2 隧道監(jiān)測的具體方法

2.1 必測項目

必測項目指的就是隧道設(shè)計以及具體的施工工作中需要經(jīng)常進(jìn)行監(jiān)測的項目，對于施工現(xiàn)場監(jiān)測來說是非常重要的，同時也是判斷隧道圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力情況的重要標(biāo)準(zhǔn)。主要包括以下幾點：1)洞內(nèi)觀測，在挖掘隧道掌子面的時候，監(jiān)測人員要對掌子面的前方和圍巖情況進(jìn)行觀測和分析，確定其巖體的完整性、洞內(nèi)支護(hù)情況、地下水發(fā)育情況、性質(zhì)等。2)拱頂下沉和周邊位移，拱頂下沉得出的結(jié)果可以當(dāng)作有效的對塌方情況進(jìn)行預(yù)測的參考資料，因為它測量是以拱頂附近的監(jiān)測點來對仰拱監(jiān)測點進(jìn)行垂直向的相對位移。周邊位移是在開挖隧道以后，各個周邊的測點均向中心出現(xiàn)了變形情況，表現(xiàn)的是隧道圍巖的穩(wěn)定性以及應(yīng)力。3)地表沉降量，測量地表沉降量的目的是為了對隧道掌子面的推進(jìn)情況影響地表沉降的規(guī)律和程度有一個了解，從而對沉降穩(wěn)定時間心中有數(shù)。實施測量的時候一般需要應(yīng)用水準(zhǔn)儀來進(jìn)行。圖1是施工監(jiān)測的具體流程圖。

2.2 選測項目

隧道施工一般來說都會具有比較長的周期，所以也需要監(jiān)測很多項目，會有一些選擇性監(jiān)測項目的存在，具體包括以下幾點：1)圍巖內(nèi)部移位，監(jiān)測的時候需要使用位移計，目的是為了分析隧道挖掘工程對于巖體位移規(guī)律產(chǎn)生的影響，從而對圍巖和支護(hù)相互作用之間的規(guī)律有一定的了解和分析。2)鋼支撐力，監(jiān)測的時候一般要用到弦式數(shù)碼鋼筋應(yīng)力計，為了對鋼支撐的應(yīng)力情況有足夠的了解而進(jìn)行這個監(jiān)測，并且對其在初期支護(hù)中的效果有一定的判定。3)圍巖壓力，測量的時候通常要應(yīng)用壓力盒，為了對二次襯砌的支護(hù)時機有良好的判斷而進(jìn)行監(jiān)測。4)錨桿軸力，監(jiān)測需要應(yīng)用錨桿測力計，目的是確定支護(hù)是否有效而科學(xué)的與圍巖結(jié)合在了一起，對施工安全起到保證作用。

3 高速公路隧道實例分析

3.1 工程概況

山西某高速公路拱石隧道為分離式隧道，左幅隧道為ZK30+400～ZK31+245的樁號，長度總計為845 m，約有117 m的最大深埋；右幅隧道為K30+400～K31+240的樁號，長度總計為840 m，約有120 m的最大深埋。隧道以端墻石洞口為進(jìn)口，削竹式洞口為出口，凈寬度為10.75 m，凈高度為5 m。這個隧道所處的地貌為溶蝕型丘陵地貌，擁有比較簡單的地質(zhì)水文情況，粉質(zhì)粘土的覆蓋層具有良好的粘性。殘坡積層、成因土的類型為砂頁巖風(fēng)化殘積土。基巖的成分為石英砂巖、中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r以及全風(fēng)化砂質(zhì)頁巖。

3.2 進(jìn)行監(jiān)測并且分析結(jié)果

首先進(jìn)行單元模型的建立，我們這里應(yīng)用的斷面模型比較典型，是2D的Ⅲ級、Ⅳ級圍巖斷面模型，這一類模型中對于地表底層的形貌不做考慮，將其簡化為平面狀，保證邊界條件對于實際狀況可以有一個真實的反映和模擬，然后將相應(yīng)的參數(shù)都確定好并且進(jìn)行監(jiān)測。

從模擬監(jiān)測最終得出的結(jié)果我們看出，對于Ⅲ級圍巖段來說，挖掘好整個斷面、噴錨支護(hù)并且噴射混凝土硬化以后，出現(xiàn)了2.6 mm，2.8 mm，4.8 mm的豎向位移；1.3 mm，2.5 mm，3.2 mm的水平位移；拱頂和仰拱的中心位置是豎向位移出現(xiàn)最大的部分，兩側(cè)拱角是水平位移出現(xiàn)最大的部分。Ⅳ級圍巖段在挖掘了整個斷面并進(jìn)行了噴錨支護(hù)和噴射混凝土硬化之后，出現(xiàn)了7.3 mm，10.8 mm，14.1 mm的豎向位移；5.4 mm，7.1 mm，10.2 mm的水平位移，同Ⅲ級中一樣的是其產(chǎn)生最大值的部位。

4 結(jié)語

在建設(shè)高速公路的隧道工程的時候，施工監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用可以有效的指導(dǎo)設(shè)計和施工，對于施工過程中圍巖的變化以及支護(hù)結(jié)構(gòu)方面的改變都可以進(jìn)行有效地反映，從而以其作為依據(jù)來判斷施工的安全性，是施工單位不可或缺的參考依據(jù)?？偠灾O(jiān)測技術(shù)對于高速公路的隧道施工來說具有很重要的研究意義。

[1] 程思軍.渝黔鐵路萬家廟隧道下穿渝黔高速公路施工技術(shù)探析[J].江西建材,2015(3):222-225.

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On inspection technique of expressway tunnel construction

Nie Yonghong

(ShanxiRoadsandBridge2ndCompany,Linfen041000,China)

The paper introduces the concept, aims, and basic principle of the tunnel construction inspection technique, explores the methods for the tunnel construction inspection, and proves the construction inspection technique can effectively reflect the changes of the surrounding rocks and support structure in the tunnel construction process by combining with the factual engineering application, so it can be the reference for construction units.

tunnel, construction inspection, expressway

1009-6825(2016)10-0189-03

2016-01-08

聶永紅(1982- )，女，助理工程師

聶 永 紅

(山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041000)

U456.3

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