黃崇剛

（四川振通檢測股份有限公司，四川 綿陽 621000）

0 引言

隧道施工屬于工程建設(shè)中較為隱蔽且具有危險性的一部分施工內(nèi)容，隧道工程施工時，地下開挖、爆破對周邊環(huán)境會產(chǎn)生較大影響，不同的地層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷的風(fēng)險也不同。因此，在隧道施工中需要做好地質(zhì)勘查和隧道監(jiān)測工作，以便全面了解工程地質(zhì)和水文情況，為隧道施工方案的制訂和施工活動的開展提供參考，并提前有效防范施工風(fēng)險，最大程度地降低隧道施工造成的影響，降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率，全面保障隧道工程施工安全。

1 華鎣山隧道工程概況

華鎣山隧道進(jìn)出口分別位于華鎣市雙河社區(qū)和鄰水縣境內(nèi)，洞身段穿越紅巖鄉(xiāng)瓦店村和華鎣山風(fēng)景區(qū)核心景區(qū)，進(jìn)出口和洞身段均公路通達(dá)，交通較方便。華鎣山隧道為雙洞公路隧道，隧道長約6.5km，建筑限界為（寬）9.75m×（高）5m，最大埋深約880m，設(shè)人字坡，通風(fēng)方式為機(jī)械通風(fēng)，照明方式為燈光照明。隧道K7+655 設(shè)置一座通風(fēng)豎井，豎井約400m。該項目劃分2 個施工標(biāo)段，第1 合同段起止點里程為：K0+000—K8+860（含短鏈：10.371m），全長8.850km；第2 合同段起止點里程為：K8+860—K15+538.275（含長鏈：39.226m），路線全長6.718km。隧道布置人行橫通道15 處、車行橫通道9 處，洞內(nèi)交通轉(zhuǎn)換帶1 處，以便左右隧道洞內(nèi)的聯(lián)系與發(fā)生事故時的救援和逃生。

2 華鎣山隧道監(jiān)測基本情況

2.1 監(jiān)測內(nèi)容

根據(jù)該項目的特點、技術(shù)難度、工作量，現(xiàn)場量測必測項目包括地表下沉、周邊位移、拱頂下沉與洞內(nèi)、外觀察。文章主要對必測項目展開探討，詳細(xì)介紹具體的監(jiān)測方法和技術(shù)要求。第一，地表下沉。根據(jù)相關(guān)設(shè)計規(guī)定，洞口段、淺埋段圍巖中覆蓋層厚度小于50m 的隧道，或者隧道洞口淺埋地段，工作人員應(yīng)進(jìn)行地表沉降觀測，觀測隧道通過地段的地表下沉量和下沉關(guān)系。地表有建筑物時還需觀測建筑物下沉變形情況，同時了解隧道開挖掘進(jìn)與地表下沉的動態(tài)關(guān)系。第二，周邊位移。工作人員需根據(jù)變形速率及量值判斷圍巖的穩(wěn)定程度，選擇適當(dāng)?shù)亩我r砌支護(hù)時機(jī)，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。第三，拱頂下沉。工作人員需根據(jù)量測數(shù)據(jù)確定圍巖的穩(wěn)定性，判斷支護(hù)效果，指導(dǎo)施工工序預(yù)防坍塌，保證隧道施工安全。第四，洞內(nèi)、外觀察。工作人員需觀測開挖面前方的地質(zhì)條件，為判斷圍巖、隧道的穩(wěn)定性提供地質(zhì)依據(jù)，并根據(jù)噴層表面狀態(tài)及錨桿的工作狀態(tài)，分析支護(hù)的可靠程度。

2.2 監(jiān)測目的

工作人員需先了解隧道工程建設(shè)期間對周圍環(huán)境的影響，評估施工過程中的安全性，以便對施工進(jìn)行安全監(jiān)管指導(dǎo)，促使隧道施工順利進(jìn)行。如評估支護(hù)參數(shù)和施工方法的準(zhǔn)確性，確定二次襯砌合理的施作時間，確保施工安全及結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性等。通過密切而合理的監(jiān)測，得出可靠的監(jiān)測結(jié)果，以便了解設(shè)計的合理性、施工方案的可行性，為當(dāng)前工程以及后續(xù)類似工程提供參考。

2.3 監(jiān)測數(shù)量

工作人員需根據(jù)有關(guān)施工技術(shù)規(guī)范，結(jié)合該工程的監(jiān)測要求，布設(shè)洞內(nèi)圍巖周邊位移和拱頂下沉監(jiān)測點，見表1。地表下沉共布置4 個斷面。拱頂下沉、周邊收斂監(jiān)測斷面間距：Ⅱ級圍巖每50m 布點，共16 個斷面；Ⅲ級圍巖每30m 布點，共262 個斷面；Ⅳ級圍巖每20m 布點，共160 個斷面；Ⅴ級圍巖每10m 布點，共363 個斷面。

表1 周邊位移和拱頂下沉測點布設(shè)間距表

3 華鎣山隧道監(jiān)測方法及技術(shù)要求

3.1 監(jiān)測內(nèi)容和方法

3.1.1 洞內(nèi)、外觀察

洞內(nèi)、外觀察是由觀測小組在巡查過程中，以肉眼和簡單的工具作為輔助，對待監(jiān)測面進(jìn)行觀察，并以相機(jī)等攝錄設(shè)備進(jìn)行記錄。洞內(nèi)觀察可分為開挖工作面觀察和已施工區(qū)段觀察兩部分。需通過洞內(nèi)掌子面觀察圍巖地層情況、地質(zhì)描述及完整性，其中包括附近的圍巖穩(wěn)定性、有無松動巖石、地下水情況、施工進(jìn)度情況、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形與穩(wěn)定情況（噴射混凝土、錨桿、鋼架）、襯砌及其他混凝土結(jié)構(gòu)的變形、裂縫及其變化。洞外觀察需觀察洞外的地表情況、地表沉陷、邊坡的穩(wěn)定、地表水滲透、氣溫、降雨等環(huán)境因素及隧道沿線附近建（構(gòu)）筑物的穩(wěn)定性情況。

3.1.2 地表沉降監(jiān)測

該工程地表沉降監(jiān)測工作應(yīng)在隧道尚未開挖前著手進(jìn)行，以便在隧道開挖過程中可以及時了解和掌握隧道淺埋段上方地層的沉降量與變化規(guī)律，降低開挖施工對周圍環(huán)境的影響。鑒于圍巖的狀態(tài)與地表沉降存在一定聯(lián)系，也可借助地表沉降觀測值來推斷圍巖的變形情況、穩(wěn)定情況，評估其施工風(fēng)險。

根據(jù)有關(guān)設(shè)計規(guī)定，結(jié)合該工程的隧道設(shè)計情況和地質(zhì)情況，需要科學(xué)埋設(shè)地表沉降觀測點，保障埋設(shè)點牢固可靠，且方便觀測。如水準(zhǔn)基點需埋設(shè)在沉降影響范圍以外的穩(wěn)定區(qū)域，埋設(shè)方法可參見圖1。

圖1 基點埋設(shè)方法示意圖（單位：cm）

觀測時主要使用全站儀，利用該設(shè)備在基點和附近水準(zhǔn)點聯(lián)測，在反復(fù)兩次觀測后，將有效的高程數(shù)據(jù)取平均值作為初始高程。以便比較分析與后續(xù)隧道開挖過程中的沉降觀測值。在完成地表沉降觀測后，進(jìn)行數(shù)據(jù)整理分析，為施工單位提供參考依據(jù)。

3.1.3 周邊收斂監(jiān)測

作為必測項目之一，周邊收斂監(jiān)測工作主要是進(jìn)行位移量測，為更直觀地了解斷面收斂狀態(tài)，進(jìn)而判斷圍巖穩(wěn)定性，控制圍巖的動態(tài)變化。監(jiān)測點的布設(shè)需按照規(guī)范及設(shè)計要求來執(zhí)行，點位需在監(jiān)測項目同一個里程范圍內(nèi)，監(jiān)測點必須做好標(biāo)記和固定。在支護(hù)噴錨完成后，需及時埋設(shè)測點，定位打孔，打入鋼筋，將5cm×5cm 鐵板焊接在嵌入圍巖的測點2cm 鋼筋上。測點埋設(shè)好后，需要做好標(biāo)記以警示和保護(hù)，防止測點被破壞，進(jìn)而影響監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。主要監(jiān)測設(shè)備為全站儀，監(jiān)測時每個測點測3 次，并取平均值作為監(jiān)測結(jié)果，以供現(xiàn)場的相關(guān)技術(shù)和監(jiān)理人員查閱。

3.1.4 拱頂下沉監(jiān)測

拱頂下沉監(jiān)測作為另外一個必測項目，主要是保障隧道施工過程中的安全性，避免圍巖失穩(wěn)而出現(xiàn)坍塌事故，造成嚴(yán)重的人員傷亡和設(shè)備損失。布置拱頂下沉監(jiān)測點時，需利用電鉆來鉆孔打點，鉆孔深度不得小于20cm。鉆好孔后，將φ20 鋼筋作為觀測標(biāo)插入鉆孔，鋼筋端頭焊接5cm×5cm 鐵板，觀測標(biāo)禁止與鋼拱架及鋼筋網(wǎng)片焊接固定，并在鐵板上貼反光膜片，確保洞內(nèi)觀測標(biāo)反射片均面向洞口。觀測標(biāo)埋設(shè)時要注重自我防護(hù)，在觀測標(biāo)周圍噴涂紅色油漆作為標(biāo)記和警示，提醒其他施工人員在活動過程中不可碰撞到觀測標(biāo)。同時，安排專人進(jìn)行保護(hù)和維護(hù)，禁止在埋設(shè)好的觀測標(biāo)上懸掛其他重物，避免觀測標(biāo)移位或受損。在初支混凝土噴射施工前，需要對觀測標(biāo)進(jìn)行覆蓋保護(hù)，噴射完成后，去除塑料袋、膠帶等保護(hù)材料，并及時粘貼反射片。在現(xiàn)場巡查過程中，若發(fā)現(xiàn)監(jiān)測標(biāo)被破壞，應(yīng)及時補(bǔ)救，重新埋設(shè)。清理干凈觀測標(biāo)反射片上的渣土和灰塵，確保能正常采集監(jiān)測數(shù)據(jù)。拱頂下沉監(jiān)測方式與周邊收斂觀測基本相同，都是利用全站儀進(jìn)行反復(fù)觀測，監(jiān)測點初測不小于2 次，取其高程平均值作為各監(jiān)測點的初始值。之后進(jìn)行各次觀測取得各監(jiān)測點的各次觀測高程值，最后通過計算得到各監(jiān)測點的該次沉降值和累計沉降值。

3.2 監(jiān)測技術(shù)要求

3.2.1 監(jiān)測點的相關(guān)要求

一是監(jiān)測點布設(shè)時間：必測項目的監(jiān)測點都需要在隧道開挖前布設(shè)。二是監(jiān)測點布設(shè)位置：要嚴(yán)格參照公路隧道工程相關(guān)技術(shù)規(guī)范實行，如地表沉降測點、拱頂下沉監(jiān)測點必須在一個里程的同一斷面內(nèi)。三是要嚴(yán)格控制相鄰測點間距，如地表沉降的縱向監(jiān)測點點距通常按照表2 來設(shè)置，而地表沉降測點橫向間距為2～5m，中間稍密，兩側(cè)稍稀。地表沉降量測頻率應(yīng)和周邊位移和拱頂下沉的量測頻率相同。地表有控制性建筑物時，應(yīng)當(dāng)加寬量測范圍。周邊收斂及拱頂下沉監(jiān)測點則需要根據(jù)隧道開挖方法來確定，全斷面法開挖應(yīng)布設(shè)一條水平測線，臺階法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法等分部開挖法應(yīng)在每個分部布設(shè)一條水平測線。需確保周邊位移和拱頂下沉測點間距符合有關(guān)規(guī)范要求，并根據(jù)圍巖級別確定具體的斷面間距。如Ⅱ級圍巖斷面間距為50～100m，Ⅲ級圍巖斷面間距為20～50m；圍巖級別越高，斷面間距范圍越??；最后到Ⅴ級圍巖時，斷面間距為5～10m。

表2 地表沉降監(jiān)測點縱向間距要求

3.2.2 監(jiān)測頻率要求

對于不同的監(jiān)測項目，所遵循的監(jiān)測頻率各不相同，并且需要結(jié)合實際的施工情況來調(diào)整監(jiān)測頻率。對于周邊收斂和拱頂下沉監(jiān)測來說，可以依據(jù)表3、4來控制監(jiān)測頻率，在以此進(jìn)行監(jiān)測頻率控制時，若兩者出現(xiàn)重復(fù)，要按照更高的監(jiān)測頻率來實施監(jiān)測。另外，施工中如有特殊情況，應(yīng)結(jié)合實際增加監(jiān)測頻次。

表3 量測頻率表（按位移速度）

表4 量測頻率表（按距開挖面距離）

3.2.3 監(jiān)測控制基準(zhǔn)要求

控制基準(zhǔn)是對隧道施工的安全性和造成的影響進(jìn)行客觀評價的重要基準(zhǔn)。因此，需要結(jié)合具體監(jiān)測內(nèi)容、實際工程情況、周圍環(huán)境、隧道結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性等多方面的因素綜合分析確定，如位移控制基準(zhǔn)可結(jié)合該隧道工程的監(jiān)測情況相關(guān)設(shè)計規(guī)范等，在初期支護(hù)封閉或落底前確定不同位移允許值。由此可根據(jù)位移基準(zhǔn)、位移速率了解施工時的圍巖變化情況，如當(dāng)位移急速增加，且超過允許值時，說明圍巖此時不夠穩(wěn)定，隧道開挖施工較為危險，需要暫停施工，及時進(jìn)行加固；當(dāng)位移速率保持不變時，說明位移在持續(xù)性規(guī)律變化，但是圍巖不穩(wěn)定，需加強(qiáng)監(jiān)測并做好加固準(zhǔn)備；當(dāng)圍巖位移速率不斷下降，說明圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài)，可正常施工。

3.2.4 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析要求

一般每個監(jiān)測項目都會進(jìn)行多組觀測，在測得一組數(shù)據(jù)后，首先，要對該數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，確認(rèn)數(shù)據(jù)無誤后才能作為后續(xù)的計算分析數(shù)據(jù)，否則要舍棄，重新補(bǔ)測。其次，在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時，一是對每天每組監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，以便發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)了解施工情況，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，將監(jiān)測結(jié)果提交給上級和監(jiān)理人員，及時通知施工、監(jiān)理單位監(jiān)測到的異常，以便及時采取防治措施。二是分階段進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，按照星期、月的周期，匯總分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，了解數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，以便進(jìn)行科學(xué)預(yù)測，進(jìn)而調(diào)整監(jiān)測方案。同時，施工單位和監(jiān)理單位可以結(jié)合各時期的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，對工程安全性進(jìn)行評價，進(jìn)而與設(shè)計、建設(shè)和監(jiān)理單位商議進(jìn)行工程設(shè)計變更，調(diào)整設(shè)計參數(shù)，如調(diào)整開挖方法、調(diào)整初期支護(hù)強(qiáng)度和剛度。采取針對性的技術(shù)措施，如進(jìn)行地層預(yù)處理、超前支護(hù)，對圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)間回填注漿，確保后續(xù)施工安全順利進(jìn)行。最后，在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時，還要注重處理數(shù)據(jù)誤差，并整理得出清晰直觀的數(shù)據(jù)表格或曲線圖?？蛇x擇回歸曲線，預(yù)測最終值，并與控制基準(zhǔn)進(jìn)行比較，以便可以為施工技術(shù)和管理人員提供更為直觀的依據(jù)。

3.2.5 監(jiān)測結(jié)果提交要求

監(jiān)測結(jié)果服務(wù)于監(jiān)理和建設(shè)等監(jiān)管單位，也服務(wù)于施工單位。在施工過程中，對于所監(jiān)測的各項結(jié)果，無論好壞，都要及時上報，確保項目業(yè)主、監(jiān)理單位、施工單位，都能及時獲得完整的監(jiān)測結(jié)果。上報內(nèi)容包括具體的監(jiān)測范圍、監(jiān)測方法、監(jiān)測結(jié)果和監(jiān)測過程中采取的各項措施等。在提交監(jiān)測結(jié)果時，要結(jié)合監(jiān)測結(jié)果提出意見和建議，每天的監(jiān)測工作結(jié)束后，要整理分析當(dāng)天的監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時上報發(fā)現(xiàn)的問題，并附帶處理意見，申請回復(fù)與審批，以便能及時解決隧道施工安全問題。最后，監(jiān)測工作全部完成后，應(yīng)在15d 內(nèi)提交完整的總報告，包括所有的原始數(shù)據(jù)資料、成果資料和電子文檔，所有的監(jiān)測方案和監(jiān)測結(jié)果應(yīng)該整理歸納存檔。

4 結(jié)語

總之，各類交通工程建設(shè)時，難免要涉及隧道施工部分。而修建隧道時，由于施工環(huán)境特殊，為全面掌控施工過程，有效降低隧道開挖施工造成的不利影響。需要通過科學(xué)的監(jiān)測技術(shù)手段，在施工前埋設(shè)好監(jiān)測點，采用精密的監(jiān)測儀器，對地表沉降、周邊收斂、拱頂沉降等項目進(jìn)行監(jiān)測。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理分析了解圍巖穩(wěn)定性，支護(hù)結(jié)構(gòu)可靠性，隨時掌握隧道洞內(nèi)外環(huán)境在施工過程中的變化情況，進(jìn)而可以根據(jù)上述分析完善施工方案，制定更為及時、有效的處理措施，以正確指導(dǎo)隧道施工，降低施工風(fēng)險，保障隧道施工全程的安全。