浅议隧道施工中的监控量测工作

宋素青

隧道监控量测是现代化隧道喷锚施工的重要组成部分，是新奥法复合式衬砌设计、施工的核心技术之一。在隧道施工过程中，对围岩和支护系统的稳定状态进行监测，通过拱顶下沉量测、格栅钢架内外力监测、锚杆轴力测试，将量测数据进行处理和分析，绘制时间—位移曲线，为喷锚支护和二次衬砌的参数调整提供依据，把量测的数据经整理和分析得到的信息及时反馈到施工中，以便根据检测数据灵活、及时地处理施工中出现的各种问题，确保工程质量和进度。

1 量测目的

1)掌握围岩和支护的工作动态信息并及时反馈，指导施工作业。2)确定或调整支护结构形式、支护参数和支护时间。3)通过对围岩和支护的变位、应力量测，及时修改支护系统设计。4)预报和监视险情，确定施工对策和措施，合理安排施工程序，确保施工安全。5)通过对围岩与支护的观察和动态量测，进行日常的施工管理和积累资料。

2 量测项目

1)隧道围岩变形量测。通过洞内变形收敛量测来监控洞室稳定状态和评价隧道变形特征，主要包括地质描述、净空收敛量测、拱项下沉量测和围岩内部位移量测。2)应力—应变量测。采用应变计、应力盒、测力计等监测钢拱架、格栅支撑、锚杆和衬砌受力变形情况，进而检验和评价支护效果。3)围岩稳定性和支护效果分析。通过对量测数据的整理与回归分析，找出其内在规律，对围岩稳定性和支护效果进行评价，然后采用位移反分析法，反求围岩初始应力及围岩综合物理学参数，并与实际结果对比、验证。

3 工程地质及支护情况观察

观察内容:隧道开挖后，开挖面及附近周边的自稳性，地质及岩质情况，校核围岩分类，并绘出地质素描图，初期支护(锚杆、喷射混凝土、钢支撑)结构状况有无破坏。

1)洞内观察。开挖工作面的观察，在每次爆破后都要进行，特别是软弱围岩条件下，开挖后立即进行地质调查，绘出地质素描图。若遇特殊不稳定情况时，派专人进行不间断观察。观察后做好记录，并整理保存。

2)地质素描。地质素描要包括以下内容的描述:综合测试断面的位置、尺寸及编号;岩石名称、结构、颜色;岩体层理、片理、节理、裂隙、断层等各种软弱面的产状、宽度、延伸情况、连续性、间距等;岩石各结构面的成因类型、力学属性、充填物成分及泥化、软化情况;岩脉穿插情况及其与围岩接触关系，软硬及破碎程度，围岩的自稳时间与自稳性能。岩体风化程度、特征、抗风化能力;地下水的类型、出露位置、水量及对喷锚支护的影响;施工开挖方法、支护参数及循环时间;围岩内鼓、弯折、变形、岩爆、掉块、坍塌的位置、规模、数量和分布情况;喷层开裂、起鼓、剥落情况的描述;地质断面展示图，或总断面剖析图，必要时附彩色照片及录像带等。

表1 隧道现场监控量测项目及量测方法

4 隧道净空收敛量测

净空变化量测和拱顶下沉量测原则上在同一断面上进行。量测断面的间距与隧道长度、围岩条件、开挖方法等多种因素有关，隧道现场监控量测项目及量测方法见表1。

1)净空量测测点布置。净空变化量测基线在横断面上的布置见图1。一般地段设2条水平基线，埋深小于2倍开挖宽度地段和膨胀或偏压地段设4条基线。

2)量测要点。a.把净空变位仪的短杆固定在施测的两测点的岩体内。b.根据围岩条件确定量测间距。c.量测精度:在变位量比较小的情况下，一般为0.1 mm;在变位量比较大的情况下为1 mm。

5 拱顶下沉量测

拱顶下沉量测测点，一般布置在拱中和两侧拱腰，每断面布置三点，当受通风管或其他障碍时，可适当移动位置。

围岩位移和锚杆轴力量测。根据围岩条件和工程重要程度，每断面设置2个～5个测点，见图2。

6 隧道钢拱架的应力—应变量测

隧道钢拱架的应力—应变量测，采用能承受支撑屈服强度的应力盒，放在钢拱架支撑的底板下面，在有挤压力或膨胀力的地层内，使用仰拱横撑时，应力盒就放在特制的拱架上面。

量测衬砌混凝土中的应力，在量测断面上布置几对应力盒(一个径向，一个切向)，然后将量测管路集中读数。

锚杆上应力—应变量测，将压力盒装在锚杆上，形成一块扩大的垫圈，可直接测得加在岩体的应力值。

7 结语

我所在的山西省忻州—保德高速公路第八合同段的云中山隧道施工中，监控量测队伍是业主以招标的形式招进了一批有实力的监控人员。他们在施工中做了大量工作，量测的数据经整理和分析得到的信息及时反馈到了施工中，以便根据检测数据灵活、及时地处理施工中出现的各种问题，确保了工程质量和进度。

[1] 赵军科.隧道监控测量数据处理及在工程施工中的应用[J].山西建筑，2009，35(13):322-324.