隧道监控测量(最终)

监控量测技术在公路隧道中的应用

刘建锋陶继升刘影妮

（陕西路桥集团有限公司第四工程公司）

摘要:公路隧道已广泛采用新奥法设计与施工,现场监控量测是新奥法设计与施工的重要组成部分。通过对隧道进行监控量测,可预测预报围岩变化,优化设计和指导施工,确保隧道施工安全,使工程投资经济合理。通过对公路隧道的拱顶下沉、水平收敛、地表沉降、两层间支护压力、钢拱架应力等多项涉及围岩稳定性及支护合理与否的参数进行跟踪量测, 实时确定了合理的二次衬砌施工时间,成功避免了施工中重大安全事故的发生,确保了隧道施工安全和质量,对隧道施工具有指导意义。

关键词: 公路隧道新奥法监控量测

隧道围岩变形量测是新奥法现场量测的首要内容，是确认或修改支护设计参数和判别围岩稳定的依据，是保证隧道施工安全的一项重要措施。为了保证隧道的设计净空断面，监理人员应严格要求施工单位按规定进行拱顶下沉和净空量测，量测数据及分析结果应及时与设计进行比较，掌握地表沉陷、围岩和支护的工作状态，对围岩稳定性作出评价，确定或调整支护结构、支护参数和支护时间；评价支护结构的合理性及其安全性，并对设计和施工的合理性进行评估和信息反馈，以确保施工安全和隧道的稳定。

一隧道围岩的量测

1.1 隧道监控量测的必测项目

为了保护隧道的顺利开挖及二次衬砌的时间，隧道围岩的量测必测项目一般包括地址及支护状况观察、周边收敛量测、拱顶下沉量测、地表下沉。地质及支护状况观察包括岩性、岩层产状、结构面、溶洞、断面描述、支护结构裂缝等；周边收敛量测是量测隧道周边位移，了解收敛状况、断面变形状态，判断稳定性；拱顶下沉量测是监视拱顶下沉，了解断面的变形状态，判断隧道拱顶的稳定性；地表下沉是根据地表下沉位移量判定隧道开挖对地表下沉的影响，以确定隧道支护结构。

1.2 隧道监控量测的选测项目

隧道围岩量测的选测项目：围岩内部位移量测、锚杆轴力量测、衬砌应力量测、围岩压力量测及支护压力、型钢支撑应力量测及弹性波测试。围岩内部位移量测是了解隧道围岩的松弛区、位移量及围岩应力分布，为准确判断围岩的变形发展提供数据；锚杆轴力量测是根据锚杆所承受的拉力，判断锚杆布置是否合理；衬砌应力量测是根据量测二次衬砌内应力、喷射混凝土层内轴向应力，了解支护衬砌内的受力情况；根据围岩压力及层间支护压力，判断复合衬砌中围岩荷载大小，判断初期支护与二次衬砌各自分担围岩压力情况；量测型钢支

撑内应力，推断作用在型钢支撑上的压力大小，判断型钢支撑尺寸、间距及设置型钢支撑的必要性；通过声波测试，判断围岩松动区大小、裂隙发育情况。

二隧道围岩量测的手段要求

量测数据的质量好坏直接影响监控的成败。监控现场量测手段应满足下列要求：

2.1尽快埋设测点。隧道开挖过程中，围岩压力场、位移场的变化与开挖作业面的空间位置密切相关。一般情况下，位移的变化在量测断面前后总计两倍洞径范围内最大。为了全面量测应力、位移的变化值，要求测点埋设紧靠开挖作业面，且要尽快埋设，以减少对施工的干扰。第一次测试宜在埋设测点后立即进行，以便取得初始数据。应注意一次量测的时间宜尽量短。

2.2所埋设的长期有效的传感元件要有较好的防振、防冲击波的能力。

2.3测试的数据应直观、正确、可靠。隧道开挖、支护作业是连续循环进行的，信息反馈必须及时、全面，不影响施工。为了便于信息反馈，测试数据以直观为好，即测得的数据不需经过复杂的计算就可直接应用。

2.4测试仪器要有足够的精度。

三量测方法

3.1 在复合式衬砌和喷锚衬砌隧道施工时必须进行必测项目的量测。必测项目见表1。应根据设计要求、隧道横断面形状和断面大小、埋深、围岩条件、周边环境条件、支护类型和参数、施工方法等综合选择选测项目。选测项目见表2。

隧道现场监控量测必测项目表1

注：b－隧道开挖宽度；h0－隧道埋深。

隧道现场监控量测选测项目表2

注：b－隧道开挖宽度；h0－隧道埋深。

及国内外人工量测仪器的现状选用。一般尽量选择简单可靠、耐久、成本低、稳定性好，被测量的物理概念明确，有足够大的量程，便于进行分析和反馈的测试仪器。

四量测数据的处理和围岩的稳定分析

4.1应及时对现场量测数据绘制时态曲线（或散点图）和空间关系曲线。

4.2当位移－时间曲线趋于平缓时，应进行数据处理或回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。

4.3当位移－时间曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时应密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。

4.4二次衬砌的施作应在满足下列要求时进行

各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定；已产生的各项位移已达到预计总位移量的80%～90%；周边位移速率或拱顶下沉速率小于规定值。