跑马山隧道进口地表沉降监测及稳定性评价

宋磊

摘要：隧道监控量测技术作为新奥法施工的核心手段之一，是进行动态设计和施工的重要参考依据，对于判定隧道围岩稳定性和确保施工安全具有重要的指导意义。文章通过对康新高速公路跑马山隧道进口地表进行沉降监测，依据地表沉降监测数据来判断围岩的稳定性和初次衬砌支护动态变化信息，确保隧道安全施工，同时对隧道进口地表稳定性进行评价，为二次衬砌的施做时间提供指导。

关键词：隧道;监控量测;地表沉降;隧道衬砌

中图分类号：U451 文献标识码：A DOI：10.13282/jcnki.wccst.2019.08.033

文章编号：1673-4874（2019）08-0121-03

0引言

新奥法隧道施工技术由于其理论的科学性，已广泛应用于我国的隧道建设施工当中。隧道监控量测技术作为新奥法施工技术的核心手段之一，其数据是进行隧道动态设计和施工的重要参考，是判断隧道开挖段围岩与结构稳定性的重要依据。隧道监控量测技术作为隧道施工过程中不可缺少的工序环节，通常分为必测项目和选测项目。其中必测项目包括隧道洞内外观测、地表沉降、拱顶下沉、隧道净空位移变化等;选测项目则包括围岩压力、钢架内力、锚杆轴力等。而必测项目必须纳入隧道施工过程当中，是隧道动态设计和高效施工提供重要技术支撑。选测项目是否纳入隧道施工工序中则要依据设计和施工要求而定。

1工程监测概况

跑马山隧道位于四川省康定市，是康定至新都桥高速公路的重要组成部分，是内地与藏区互联互通的快速大通道。隧道左右线为分离式设计，起讫里程为K0+715～K9+575，全长8860m，隧道最大埋深约1200m。跑马山隧道进口位于康定市菜园子村，进口段围岩主要为残积碎石土以及强风化花岗岩，岩体破碎、结构松散，地表仰坡较陡，坡角约40°～50°。

跑马山隧道进口左右线之间由于净距较小，左右线同时施工必将对地表产生重要的影响，因此开展地表沉降监测对地表的稳定性分析具有重要的意义。地表沉降监测通常采用非接触量测技术，跑马山隧道现场监测采用高精度全站仪加棱镜的测试方法。该方法相比于传统的接触量测技术，操作方便，工作效率高，且受外界因素的干扰小。采用高精度全站仪量测地表沉降点坐标，通过其高程的变化来判断沉降点竖向位移量的大小。该方法不仅能够有效满足现场施工对地表沉降的监测要求，而且对现场测试人员的工作安全更为有利。

为满足跑马山隧道进口地表沉降的监测要求，在位于隧道洞口外100m左右稳定区域范围内，布设两个控制测量点，这两个控制点均是通过标准水准点联测得到，并获得两点的绝对坐标。在进行地表沉降监测之前，两个控制点分别作为全站仪设站过程中的基准点和后视点。设站完毕后，利用全站仪测读每一个监测点的坐标，根据监测数据计算每日的沉降变化量和地表各点累计沉降位移值，用以判断地表的沉降变形。现场监测采用美国Trimble全站仪，仪器具有0.5”的角精度，仪器误差满足监测要求。

2监测方案

根据隧道设计资料和现场施工要求，隧道地表沉降监测点的横向间距布设需要考虑隧道地形地质条件，通常为2～5m，但是对于隧道中轴线上方或者地表有重要建筑物时，地表沉降监测点可适当加密，同时还可以根据现场实际情况适当延宽。跑马山隧道进口根据现场地形条件，地表共布设2排沉降监测点，每排分别布设7个，共14个监测点，如图1所示。在隧道进口地表布设沉降监测点时，每个监测点均采用挖孔的形式。挖孔能够有效穿过地表复喷的混凝土结构层，然后在孔中竖直插入Ф28螺纹钢筋，最后采用混凝土浇筑挖孔，同时让混凝土的螺纹钢筋出露地表，并保证螺纹钢筋埋设的稳定性。

需要注意的是，隧道在钻爆开挖过程中，浅埋段的岩体易受到爆破振动的影响，对于现场的监控量测工作，量测数据应具有连续性和时效性。在监测过程中，监测人员应当根据现场监测数据及时分析处理和反馈，当沉降位移数据超过预警值时，应及时告知建设各方，这样才能有效的指导施工，防范边坡失稳和隧道内部垮塌。

另外，跑马山隧道进口属于隧道浅埋地段，隧道开挖采用环形开挖留核心土法，围岩级别为V级，由碎石土和强风化花岗岩组成，自稳能力极差，如果施工方法不当，极易造成滑坡、塌方等地质灾害。因此除了及时开展地表沉降监控量测，为洞口段的施工提供必要的数据支撑外，还应加强洞口地表边坡的巡视，注意观测进口地表的变化，同时在雨季施工时，对隧道洞口仰坡的巡视频率要适当提高。

3数据分析处理

在对跑马山隧道进口段进行地表注浆和超前管棚施工之后，监测人员于2018-04-20在隧道进口段地表按照要求埋设好沉降观测点，两个监测断面里程分别为K0+720、K0+725，其中K0+720断面布设1#～7#观测点，K0+725布设8#～14#观测点，2018-04-24完成对所有沉降点的初始读数。

K0+720、K0+725断面从2018-04-24开始监测。在隧道开挖过程中，4月24日至5月4日，1#～7#监测点地表沉降速率相对较小，此后，随着开挖掌子面距离监测断面越来越近，地表沉降速率迅速变化，1#～7#点沉降速率在5月10日达到峰值，其中3号监测点最大沉降速率为12.7mm/d，如图2所示，监测人员迅速对建设各方提出预警，建议加强施工防护措施。8#～14#点的沉降速率在4月24日至5月16日之间基本稳定，但是随着隧道开挖断面距离监测断面越来越近，沉降速率迅速变化，8#～14#点沉降速率在5月23日达到峰值，12号点沉降速率达到13.4mm/d，如图3所示。此后，随着开挖掌子面渐离监测断面，同时隧道初次衬砌的支护效果开始发挥作用，地表各监测点的沉降速率越来越小，各监测点沉降速率在6月15日之后逐渐趋于稳定。

在地表各监测点沉降监测过程中，位于隧道拱顶上方的3#、5#、10#、12#点累计沉降位移大于其他监测点，其中K0+720断面的5#点的累计沉降位移达79.6 mm，K0+720断面的12#点累计沉降位移达86.7mm，均为各断面累计沉降最大值。在施工过程中，通过地表调查，发现位于隧道上方的部分复喷混凝土开裂。监测人员及时反馈监测结果，加强监测频率，施工单位通过及时调整施工方法，加强衬砌支护，放慢掌子面开挖速率，部分段落通过对围岩加固补强措施，防止围岩变形速率持续扩大，保证隧道施工安全。后续监测中，随着掌子面开挖远离监测断面，地表裂缝无明显扩大趋势，地表沉降趋于稳定。

由于地表沉降监控量测对隧道围岩及衬砌支护结构的动态变化信息及时反馈，保证了隧道现场施工的稳定和安全，也确保了隧道地表稳定。在地表沉降速率无明显变化且基本稳定时，可适时施做隧道进口段的二次衬砌。

4结语

跑马山隧道在施工的过程中，采用非接触式监控量测方法对地表沉降进行监测，满足了施工需要，取得了良好的实际应用效果，為安全施工提供了重要保障，为进一步优化隧道设计施工参数提供了数据支撑。在后续的施工过程中，应把隧道监控量测工作纳入施工管理的重要环节，通过准确分析各断面监测数据，对于确定隧道开挖过程中围岩的稳定性具有重要意义。