基于监控量测技术的隧道洞口段围岩稳定性分析

李佳

甘肃智通科技工程检测咨询有限公司 甘肃 兰州 730050

近年来，在新时期发展的大背景下，公路交通建设取得了极大进步，不仅工程的规模在逐渐增大，而且数量也在急剧上升。新奥法是现阶段很多地下工程施工过程中常见的方法，有着高产、高效以及安全的特点，其在信息化的设计与施工方面给予了高度重视，并将监控量测相关技术在隧道工程的设计、施工中所能起到的重要作用充分体现出来。

1 工程概况

在建设某条高速公路的过程中，某个软弱岩层段需要修建隧道，本文就以此项工程单向出洞的洞口段为例，来探讨监控量测相关技术的应用。所谓的监控量测技术，主要指的是借助各种仪表与工具，在隧道施工中对支护和围岩结构中出现的变形、受力等状态展开合理监测，并通过数据来分析支护结构的稳定性和围岩的安全性，从而有效修正有关设计参数，更好地对施工作业进行指导。现阶段，此隧道的左洞已经贯穿完成，而右洞采取进口单向开挖的方式开始掘进，并应用三台阶式土工法来进行施工，在进口处上台阶的掌子面里程是K0+685，出洞口已经建设成管棚，上台阶继续开挖，直到里程为K0+690处为止，其中，掌子面的围岩结构主要是炭质泥岩，具有风化能力强、岩质软以及单斜式构造等特点；而出洞口处的地表则是粉质黏土，上面有很多茂盛的植被，但是出洞口的埋深相对较浅，因为其位于一个单斜坡的下方，所以有着轻微的偏压性。

2 对断面进行监控量测工作

所谓的单向出洞，主要指的是由洞内直接向另一边洞口出洞，这种方式不仅能够让施工进度得到有效加快，还能降低成本投入，减少大量的人工痕迹，然而，当洞口浅埋抑或是存在偏压等情况时，单向出洞就会在一定程度上加大施工的难度，并提高了风险发生的概率。所以，在对隧道实行单向出洞式施工的时候，除了要合理选择相应的支护策略与施工工艺之外，还要做好监控量测相关工作，借助各项数据信息来确保隧道得以安全贯通，同时给洞口段围岩的稳固性分析奠定坚实基础[1]。

对该隧道单向出洞所具备的各种特点进行合理分析，在K0+685桩号处布设好相关地表沉降、周边收敛以及拱顶下沉等多个断面形式，并在实际施工作业中仔细观察地质和支护的状态，这样能够对围岩和支护结构的稳定性有一个充分了解。

3 合理分析各项监控量测数据

3.1 数据的变形管理

众所周知，可以将位移数据分成三个等级来进行管理，若是U＜U0/3，那么就表示可以正常进行施工；若是U0/3≤U≤2U0/3，表示需要加强支护；若是U＞2U0/3，就需要预警并及时采取相应的特殊措施。除此之外，可以以监测的位移速率抑或是速度变化率来对围岩稳定性展开合理判断[2]。

3.2 断面数据分析

通过开展一段时间的监控量测工作，清晰获得了各类断面的数据信息，并根据实际情况绘制出相应的曲线图，这样便于后续开展有关分析。其中，针对K0+685处的地表沉降断面来说，其监测始于2018年10月21日，到11月10日结束，共持续21天。通过相关的分析可知，此断面在前三天处于加速沉降状态，累计沉降达88mm，整个围岩与支护结构的稳定性极差；而在接下来的5天时间里，沉降变得相对缓慢，然后又逐渐开始上升，直到最后趋于稳定；该断面达到最大沉降点时，累计沉降距离为87mm，而最小沉降点的累计沉降距离是31mm。

对于拱顶下沉断面而言，与地表沉降断面同一天开始监测，持续时间为20天。通过数据分析可知，此断面在前三天也处于加速沉降状态，最大沉降点处累计沉降了66mm，无可厚非，此时的支护和围岩结构不够稳定；然后开始呈现出缓慢沉降的趋势，直到最后相对稳定；该断面整个沉降过程中，在最大沉降点处最终累计沉降了89mm，而最小沉降点处达59mm.

周边收敛断面，监测的时间比前两者晚，10月27日才开始，持续21天。通过分析可以发现，此断面在第二天到11月1日这几天时间里，变形速率比较大，最大收敛处累计5mm；之后变形速率逐渐变小，最后达到稳定，该断面最终累计收敛了11mm[3]。

3.3 监测数据的管理与稳定性分析

在对本次隧道洞口段进行监控量测工作过程中，重点是反馈和分析各项监测数据，同时对地质和实际的支护状态也展开了仔细观察。通过对相关断面数据的分析，发现K0+685处的地表沉降与拱顶下沉在10月22日发出了预警，各自的日沉降量为28mm与10mm；并在后一天发出了第二次的预警，并且日沉降量分别增至60mm与56mm，其中前者累计沉降了88mm，后者则在31日发出了第三次的预警，累计沉降80mm。与此同时，通过观察地质和支护状态发现，在22～23日这两天时间里，隧道出口段早期支护拱部有明显的裂缝问题出现，并呈环向分布，由此可知此时的支护与围岩结构的稳定性很差，需要采取有效措施进行处理；因为做好了应对措施，所以在接下来的几天时间里，断面沉降量有明显减缓的趋势，并且最后达到了稳定状态，确保隧道能够安全地完成贯穿施工。

4 结束语

综上所述，通过对某隧道单向出洞的洞口段开展了监控量测工作，发现在同一个位置上，拱顶的沉降量基本都比周边收敛量要大，而且位移数据出现较大变形是在开挖之后的数日时间内。与此同时，可以通过对相关数据的合理分析来判断支护与围岩结构稳定性，并及时做出预警，为安全施工提供了保障。除此之外，监控量测及时能够在隧道变形、坍塌的预防和处理方面起到重要作用，所以，加强对该技术的应用就显得很有必要。