东马场1#隧道监控量测总结

潘宝志

上海同纳建设工程质量检测有限公司（200331）

1 概况

东马场1#隧道为左右线分离式隧道，左线桩号ZK70+180～ZK75+278，全长共5098m。右线桩号K70+130～K75+335，全长5205m。左右幅共计为10303m。隧道最大埋深613m，穿越程海全新世活动发震断裂，受其影响较大，隧道区域内构造应力大，围岩破碎软弱，自稳性差。

东马场1#隧道变形段地质:进口为侏罗系泥质粉砂岩，裂隙发育，呈碎块状，片理化明显，层间有明显擦痕，自稳性差，鉴定结果为绢云母泥岩。出口为泥盆系白云质灰岩、灰岩，出现结晶体、颗粒化、石墨化情况，裂隙发育，呈碎块状，软弱夹层，自稳性差，鉴定结果为泥质板岩。受程海断裂带构造应力强烈作用，进出口段均有不同程度的变质作用影响。

马场1#隧道为左右线分离式隧道，左线桩号ZK70+180～ZK75+278，全长共5098m。右线桩号K70+130～K75+335，全长5205m。左右幅共计为10303m。其中设计Ⅲ级围岩3204m（占比31.1%），Ⅳ级围岩3359m（占比32.6%），Ⅴ级围岩3740m（占比36.3%）。隧道最大埋深613m，隧址区岩性复杂，主要地质问题有全新世活动的程海-宾川断裂带、软岩大变形、极高地应力、突泥涌水等，为华丽高速公路项目的控制性工程之一。

2 拱顶下沉测点布设及监测方法

2.1 监测目的

检测目的是根据变形速度、变形连续性、变形总量及变形收敛情况:判断围岩的稳定性；确定初期支护的安全性；确定施工方法的合理性。

对于拱顶沉降位移进行测量，获得数据能够直观了解断面变形状态等实际情况，以此来确定隧道拱顶是否稳定。根据变形速率来判断隧道围岩的稳定，能够帮助施工人员寻求到更好的支护时机，从多个角度强化工程稳定性，为施工人员创建和谐、安全的施工环境，从而更好地开展施工活动，提高施工有效性。

2.2 监测方法

对于工程中遇到的不良地质、突水等，要立足于实际情况，充分考虑到停车、通道交叉地段等设置监控测量断面，在隧道拱顶部位设置3～5个监测点，并计算好各个监测点之间的距离。通常来说，测点要在距离开挖面2m的位置设置，确保爆破后12 h以内或者下次爆破前，测量出读数。

目前，常用的测量方法为水准抄平法。由于基准点分别设置在洞内外，视线长度在30m以内，误差控制在1mm以内。如有必要，可以借助冗余观测法来提高监测精度，确保数据真实、可靠，能够更好地开展工作。

在使用台阶法时，水准抄平测量拱顶极有可能出现下沉现象，而上台阶无法设置测量站，导致台阶法无法有效发挥作用。对于此类情况，可以采用非接触法开展工作，把钢尺挂在预埋测点上，并挂好1kg的锤球，以此来读取数据，实现对工程实际情况的了解和掌握[1]。工程施工现场复杂，对于人员无法到达的位置，可以采用高精度全站仪等设备辅助测量，提高测量精准度。

2.3 测点布设

对于测点的布设（如图1所示），要立足于实际情况，坚持针对性原则。具体来说，在测点处要借助小型钻机打孔，将膨胀螺丝打入孔内，并借助扳手进行拧紧处理，为后续测量提供帮助。对上下台阶开挖时，一般要设置三个测点，每个分别相距2m。针对三台阶法来说，下台阶开挖等要根据实际情况，适当增加监测频率，确保获取的数据真实可靠。

图1 拱顶下沉测点布置图

2.4 断面布设

根据开挖方式及围岩级别的不同，Ⅴ级围岩应在5～10m布置一个测量断面，Ⅳ级围应不大于25 m布置一个测量断面，III级围岩应不大于40m布置一个测量断面，破碎带段等不良地质段及加宽带段按5～10m布置一个测量断面。具体布设断面的间距参照设计文件关于监控量测项目布置断面里程和相关规范执行。

3 周边收敛测点布设及监测方法

3.1 监测目的

根据变形速度、变形连续性、变形总量及变形收敛情况，判断围岩的稳定性；确定初期支护的安全性；确定施工方法的合理性。另外，隧道周边位移是隧道围岩应力状态变化的最直接反映，测量周边位移可为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息；根据变形速率判断隧道围岩的稳定程度，为二次衬砌提供合理的支护时机；同时判断初期支护设计与施工方法选取的合理性，用以指导设计与施工。

3.2 监测方法

由于断面分布范围较大，多集中在侧墙和拱顶位置，因此应在这些位置多设置测量点，利用收敛计、全站仪对周围实际情况进行监督和控制，及时发现这些位置的变化情况。测点间距最好控制在2 m左右，并确保爆破后12h以内读数，以此来确保数据的稳定性。

除此之外，还可以采用无尺量测技术。监测人员可以利用高精度全站仪自由设站等方式，在隧道中灵活调整测量方式，对隧道变形情况进行监督和控制。与其他方式和方法不同，这种方法具有较强的灵活性，能够有效抵御其他影响因素对施工的干扰，测量速度较快，效率高。在实践中，可以将仪器设备架设在安全区进行测量，减少并避免对量测监测人员的伤害，监测人员无须到达危险区，便可以完成测量，实现安全作业。

3.3 测点布设

在确定监测的隧道断面开挖后尽早进行，对于两车道隧道全断面开挖时，每测量断面设置1对测线。当采用台阶开挖方式时，在拱腰和边墙各布置一条水平测线。测桩埋深约15cm，钻孔直径约20 mm，用早强锚固剂锚固，测桩位置设置保护罩。台阶开挖中，应随开挖分次布置监测测点，其测点布置原则同全断面开挖。在隧道周边位移测量中采用传统测量（收敛计）或无尺测量技术（高精度全站仪）。

3.4 监测仪器

使用高精度LEICATS09plus全站仪进行量测（角度精度指标0.5″、分辨率0.1″，1mm+1ppm的测距精度，分辨率0.1mm）。

3.5 断面布设原则

根据开挖方式及围岩级别的不同，Ⅴ级围岩应于5～10m布置一个量测断面，Ⅳ级围应不大于25 m布置一个量测断面，III级围岩应不大于40m布置一个量测断面，破碎带段等不良地质段及加宽带段按5～10m布置一个量测断面[2]。

4 隧道监控量测总结

1）整体变形情况:上台阶施工阶段以沉降为主，线路右侧G3点（靠山侧）日均沉降60～80mm。左侧G2点日均沉降50～80mm,局部渗水段日均沉降最大达200cm。上台阶BC日均收敛10～20mm，持续时长5d。中台阶施工至下台阶施工以收敛为主，中台阶DE（边墙）日均收敛30～50mm，拱顶日均沉降20～40mm，持续时长7d。仰拱浇筑前，拱顶日均沉降10～20mm，周边位移日均收敛20～40mm，持续时长8d。仰拱浇筑完成后，拱顶日均沉降5～10 mm，周边位移日均收敛10～20mm，持续时长10d。同时开始出现初支喷射混凝土掉块，拱顶钢架局部断裂，边墙钢架内挤或折叠断裂。二衬浇筑前初支变形仍有5～15mm变形。

2）变形速率高:东马场1#隧道目前施工过程中最大变形速率达到249mm/d，最大收敛变形达到92.5mm/d。

3）持续时间长:隧道开挖后，围岩应力重分布需要一定时间，所以变形具有持续时间长、后期衰减慢的特点。东马场1#隧道变形持续时间279d后仍在持续变形。

4）支护破坏形式多样:围岩具有各向异性，原始地应力方向复杂，使得初期支护受力不均匀，破坏形式多样。在高地应力作用下，初期支护往往会发生混凝土喷混凝土开裂、剥落，型钢拱架发生扭曲、变形等破坏现象。在二次衬砌施作以后，大变形也会使衬砌开裂，造成仰拱底鼓等现象。

根据监控测量数据分析，隧道的累计位移值大于预留变形量，隧道的日均位移值大于2mm/d。东马场1#隧道目前沉降值不可控，隧道存在较大的安全风险隐患。

5 结语

随着城市化进程的不断推进，高速公路工程建设日新月异，工程规模大，覆盖范围广，导致软岩大变形隧道也随之增加，对施工量测提出了更高的要求。因此要加强对监控测量管理，及时引进高新技术，收集各方面数据信息，真实反映出围岩动态，营造和谐、安全的施工环境，提高施工有效性，从而推动本省经济发展。