监控量测在软岩隧道信息化施工中的应用研究

2012-11-17曾星巨戴剑锋蒋振梁范富童周汉奇

中国新技术新产品 2012年21期

曾星巨戴剑锋蒋振梁范富童周汉奇

（福州大学土木工程学院，福建福州 350000）

1 概述

随着我国交通事业的快速发展，公路隧道工程日益增多。尤其是许多高等级公路采用隧道方案不仅改善了线形、缩短了里程，同时也为国家节约了大量基建投资。在一定条件下，选择隧道方案的优越性越来越多的为道路建设者和设计者所公认。但是隧道工程建设目前还存在一些问题尚待研究解决，诸如在施工过程中经常出现坍塌，有时也有突水，以及隧道建成后出现渗漏甚至危险变形等工程质量问题。因此通过对支护、围岩的时空变形和应力、压力的量测数据进行分析，结合隧道超前地质预报评定设计的合理性并及时预报险情就显得尤为重要。

2 监控量测在软岩隧道施工中的应用及效果分析

2.1 工程概况

松溪（闽浙界）至建瓯高速公路是规划中的国家高速公路“三纵”之一——长春至深圳线在福建省境内的重要路段，是海峡西岸经济区“南联北接”重要的快速入闽交通主干道。该线路起于松溪县旧县乡木城（闽浙省界处），与浙江省龙泉至庆元高速公路相连，沿松溪河东岸经大布、松溪县城，在政和县境内黄墩连接宁武高速公路，再经西津进入建瓯境内川石、东游、东峰，止于建瓯城东弓鱼枢纽互通，连接已建的浦南高速公路。线路全长约105公里，采用双向四车道，设计行车时速为100公里。

2.2 监控量测的实施方案

2.2.1 周边位移量测

（1）基本方法

各测点在避免爆破作业破坏测点的前提下，尽可能靠近工作面埋设，一般为0.5～2m，并在下一次爆破循环前获得初始读数。初读数在开始后12h内读取，最迟不超过24h，而且在下一循环开挖前，完成初期变形值的读数。埋设测点时，先在测点处用小型钻机在待测部位成孔，然后将带膨胀管的收敛预埋件敲入，旋上收敛钩后即可量测。采用钢尺收敛计进行数据采集，每次读数2次，两次之间差值应不大于0.03mm，否则应重新进行测读。测线布置情况如图1所示。

（2）测线布置及观测频率

拱顶下沉与周边收敛观测在同一个断面内进行。结合合同段内隧道的工程特点，结合相关规范要求选取监测频率，以确保为动态反馈设计及信息化施工提供及时的监测信息。实际施工时可根据现场情况灵活增减。

2.2.2 拱顶下沉量测

在每个量测断面的拱顶中心及两侧埋设收敛预埋钩，埋设同周边收敛量测。采用精密水准仪配合钢尺收敛计采集数据。测线布置情况如图1所示，观测频率同周边收敛情况。

图1 拱顶下沉及洞周收敛测点布置示意图

2.2.3 浅埋地表沉降监测

基本方法

测量基点埋设在隧道开挖纵横向各（3～4）倍洞径外的区域，埋设2个基点，以便互相校核，参照标准水准点埋设，所有基点应和附近水准点联测取得原始高程。在测点位置挖长、宽、深均为300mm的坑，然后放入地表测点预埋件（自制），测点一般采用φ20～30mm、@200～300mm的平圆头钢筋制成，测点四周用砼填实，待砼固结后即可量测。用精密水准仪进行观测。观测时应满足以下要求：

①观测应在仪器检验合格后方可进行，且避免在测站和标尺有振动时进行；

②尽量选择在每一天同一时间内进行观测；

③观测坚持四固定原则，即：施测人员固定，测站位置固定，测量延续时间固定，施测顺序固定，且应每隔30天用精密水准测量的方法进行基点与水准点的联测，其误差不得超过（n为测站数）。

（2）观测频率

地表下沉量测在隧道浅埋处进行，必要时下沉测点的布置与拱顶下沉及周边收敛的测点可在同一断面上。地表下沉测线在开挖面前方h+B/2（h为隧道开挖面的埋深，B隧道开挖宽度）处开始，直至开挖面后方50m。按照相关规范布置测点和设定观测频率。

2.3 监控量测的作用效果分析

通过对松建高速公路隧道7标段近2年的监测，我们获得了大量的实测数据，并进行了及时的信息反馈，以阶段报告的形式提交给业主、设计方、监理和施工方，有效地指导了隧道施工。虎山隧道左右线洞内里程为ZK70+000～ZK70+084、YK69+990～YK70+097断面围岩为残坡积土及全-强风化云母石英片岩，岩体呈松散碎裂结构。围岩设计级别均为V级，基本无自稳能力。随着掌子面的推进，隧道围岩相对较好且埋深大，隧道拱顶下沉量是呈下降的趋势。在此以ZK70+000断面，YK70+077断面为例。

根据现场监测的数据结果来看，左右线拱顶沉降变形速率较大时间点一般发生在掌子面和下台阶开挖前后，左线采用上下台阶预留核心土法开挖。其中ZK70+000断面累计拱沉降13.7mm，沉降不均匀且速度快、不稳定；ZK70+000断面1#侧线累计收敛1.76mm；右线出口YK70+077断面1-1测点地表累计下沉97.40mm。