邱懿

（貴州高速公路集團有限公司）

某高速公路隧道監(jiān)控量測的方案和要點

邱懿

（貴州高速公路集團有限公司）

1 工程概況

該高速公路是國道320線位于貴州境內(nèi)的一段，路線起于鎮(zhèn)寧縣，止于勝境關(guān)鎮(zhèn)，是我國西南部地區(qū)通往華東地區(qū)的主要交通運輸通道。該隧道位于此高速公路其中的一個合同段，為雙線雙洞，分為Y線隧道(右線)和Z線隧道(左線)，Y線與Z線隧道中軸線相距約35米，洞軸線總體走向為278°。進口（鎮(zhèn)寧）采用削竹式洞門，出口（勝境關(guān)）采用端墻式洞門。

該隧道左線全長2030米，為單拱型長隧道。右線長度1980米，為單拱型長隧道。

隧道位于山字型構(gòu)造帶中，主要為大平地—蘭花塘倒轉(zhuǎn)背斜和F1斷層。穿越地段總體地形為中間高，兩側(cè)低，呈馬鞍型，地表形態(tài)波狀起伏。山脊沿東西向延伸，洞軸線與山脊線總體方向一致，交角較小。隧道圍巖多為泥質(zhì)砂巖、泥巖、泥質(zhì)—細粒結(jié)構(gòu)。巖層傾向東—北東，傾角25°-60°，地層走向變化較大。隧道洞身段圍巖為微風(fēng)化巖石，較完整，穩(wěn)定性較好。出口段淺埋、夾雜煤層且具地形偏壓為一體，故成洞困難，穩(wěn)定性較差，洞口開挖時極易產(chǎn)生工程滑坡。

該隧道地下水類型主要為第四系松散層孔隙水、基巖孔隙裂縫水和巖溶水。進一步結(jié)合地層巖性、孔隙性、富水性等，將隧址區(qū)含水層劃分為第四系松散層含水層、基巖孔隙—裂隙含水層和巖溶含水層。隧道開挖時有滲水—滴水現(xiàn)象，局部有線狀滴水現(xiàn)象，洞室涌水量小，對隧道開挖影響不大。

2 隧道監(jiān)控量測目的

（1）通過監(jiān)控量測可以了解隧道—圍巖的受力、變形狀態(tài)，判斷隧道初襯和圍巖是否穩(wěn)定和安全，進行信息反饋及預(yù)測預(yù)報，優(yōu)化施工組織設(shè)計，指導(dǎo)現(xiàn)場施工，確定不同地質(zhì)條件下合理有效的開挖、支護方式、支護時間，為及時變更設(shè)計和指導(dǎo)施工提供有力的依據(jù)，確保隧道施工的安全與質(zhì)量以及工程項目的社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益。

（2）節(jié)省工程投資，為提高公路隧道在特殊地質(zhì)與水文條件下的修建水平提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)保證。

（3）通過圍巖地質(zhì)狀況描述和支護狀況描述，對圍巖進行合理的分類及對穩(wěn)定性進行合理的評價。

（4）通過地質(zhì)超前預(yù)報及時掌握開挖面前方的地質(zhì)狀況，地下水的分布、地質(zhì)構(gòu)造的情況以及溶洞的分布情況。

（5）通過圍巖地質(zhì)描述以及地質(zhì)超前預(yù)報，對圍巖類別進行鑒定，對隧道支護方式和施工工藝提出建議。

（6）通過測定錨桿內(nèi)力，了解錨桿的工作狀態(tài)，進而對隧道圍巖的穩(wěn)定性作出評價。

（7）通過日常觀察和分析，可及時發(fā)現(xiàn)安全隱患并予以排除。

3 隧道監(jiān)測內(nèi)容

（1）地質(zhì)超前預(yù)報量測：了解隧道掌子面前方圍巖的巖性、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、涌水情況、空洞和溶槽等，為及時變更設(shè)計和指導(dǎo)施工提供有力的依據(jù)。

（2）地質(zhì)描述和支護狀況觀察：巖性、巖層產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)面、斷層描述，支護結(jié)構(gòu)裂縫觀察。

（3）周邊收斂量測：根據(jù)位移、收斂狀況、斷面變形狀態(tài)等判斷：①周邊圍巖體的穩(wěn)定性；②初期支護的設(shè)計與施工方法是否妥善；③二次襯砌的澆注時間等。

（4）拱頂下沉量測：監(jiān)視隧道拱頂下沉，了解斷面的變形狀態(tài)，判斷隧道拱頂?shù)姆€(wěn)定性。

（5）錨桿軸力量測：根據(jù)錨桿所承受的拉力，判斷錨桿布置是否合理。了解圍巖內(nèi)部應(yīng)力的分布情況。

（6）地表下沉和邊坡位移量測：從地表設(shè)點觀測，根據(jù)下沉位移量判定開挖對地表下沉的影響，以確定隧道支護結(jié)構(gòu)。根據(jù)邊坡變形量判定開挖對邊坡變形的影響，以確定邊坡加固、隧道支護結(jié)構(gòu)。

4 隧道測點布置原則和監(jiān)測斷面

4.1 測點布置原則

（1）地質(zhì)超前預(yù)報的范圍應(yīng)覆蓋隧道單洞延米全長，以探明對隧道施工有影響的不良地質(zhì)情況。

（2）地質(zhì)及支護狀況觀測每次爆破作業(yè)后進行記錄（根據(jù)地質(zhì)超前預(yù)報，每1-3個循環(huán)1次斷面描述）。

（3）拱頂下沉量測每20米不少于一個斷面，每個斷面不少于3個測點。

（4）收斂位移量測每20米不少于一個斷面，每個斷面不少于2條測線。

（5）洞口淺埋段地表量測根據(jù)工程實際需要進行地表沉降觀測。

（6）監(jiān)控量測以對隧道施工進行有效控制為原則，應(yīng)貫穿整個隧道施工的全過程，量測密度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件可進行調(diào)整，但不得少于合同規(guī)定的工作量。

4.2 監(jiān)測斷面的布置

該隧道主要的監(jiān)測斷面有：①拱頂下沉和周邊收斂量測斷面共計142個。②地質(zhì)超前預(yù)報共計130次。③錨桿軸力量測斷面共計23個。

此外，還有進出口邊坡位移監(jiān)測和出口抗滑樁、洞內(nèi)二襯危險段的監(jiān)測。

5 監(jiān)測方法及儀器設(shè)備

5.1 地質(zhì)素描及支護狀況觀察

觀察并描述隧道掌子面圍巖的巖性、類別、產(chǎn)狀結(jié)構(gòu)、特征和地下水情況等，襯砌支護情況。

使用儀器、材料、工具：地質(zhì)羅盤、地質(zhì)錘、鋼卷尺、放大鏡、秒表、手電筒、照相機或攝象機。

5.2 邊收斂量測

測點布設(shè)：周邊收斂量測是最基本的主要量測項目之一，與拱頂下沉點布置在同一斷面。埋設(shè)測點時，先在測點處用小型鉆機在待測部位成孔，然后將帶膨脹管的收斂預(yù)埋件敲入，旋上收斂鉤后即可量測。

量測方法：采用收斂計或高精度全站儀進行數(shù)據(jù)采集。

5.3 拱頂下沉量測

測點布設(shè)：拱頂下沉主要用于確認圍巖的穩(wěn)定性。在每個量測斷面的拱頂中心及兩側(cè)埋設(shè)三個收斂預(yù)埋鉤。埋設(shè)同周邊收斂量測。

量測方法：采用水準儀或高精度全站儀等進行數(shù)據(jù)采集。

5.4 錨桿內(nèi)力試驗

錨桿軸力計的安裝：在錨桿待測部位并聯(lián)焊接鋼筋計，焊接時應(yīng)對軸力計采取降溫措施。

5.5 邊坡位移

基點布設(shè)：埋設(shè)在隧道開挖縱橫向各3～5倍洞徑外的區(qū)域，埋設(shè)2個基點，以便互相校核，參照標(biāo)準水準點埋設(shè)，所有基點應(yīng)和附近水準點連測取得原始高程。并且應(yīng)埋設(shè)在絕對穩(wěn)定的地方。

測點布設(shè)：在測點位置挖長、寬、深均為200mm的坑，然后放入地表測點預(yù)埋件（自制），測點四周用混凝土填實，待混凝土固結(jié)后即可量測。

量測方法：用高精度全站儀進行觀測，要求：①觀測應(yīng)在儀器檢驗合格后方可進行，且避免在測站和標(biāo)尺有振動時進行；②盡量選擇在每一天同一時間進行；觀測堅持四固定原則，即：施測人員固定，測站位置固定，測量延續(xù)時間固定，施測順序固定，且應(yīng)每隔30天用精密水準測量的方法進行基點與水準點的連測。

數(shù)據(jù)簡要分析：可繪制時間—位移與距離—位移圖，曲線正常則說明位移隨施工的進行漸趨穩(wěn)定。如果出現(xiàn)反常，出現(xiàn)反彎點，說明地表下沉點出現(xiàn)驟增現(xiàn)象，表明圍巖和支護已呈不穩(wěn)狀況，應(yīng)立即采取措施。

5.6 地質(zhì)超前預(yù)報

本項目以地質(zhì)雷達（GPR），并輔以其他地質(zhì)調(diào)查方法，開展隧道超前地質(zhì)預(yù)報工作。利用GPR方法對隧道進行超前地質(zhì)預(yù)報，可采用SIR-2000型探地雷達、100米Hz的雷達天線（發(fā)射和接收置于一體），在隧道工作面布設(shè)測線進行探測。采用專用的RADAN軟件對數(shù)據(jù)進處理。

探測結(jié)果可以反映工作面前方圍巖的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，如巖層的均一性、節(jié)理裂隙發(fā)育情況、巖層破碎和含水性等等。

6 監(jiān)測頻率與監(jiān)測次數(shù)

根據(jù)《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ042—94），圍巖周邊位移、拱頂下沉、錨桿、地表下沉等監(jiān)測項目的監(jiān)測頻度與監(jiān)測次數(shù)如下表。

各監(jiān)測項目的監(jiān)測頻度與監(jiān)測次數(shù)表

注：

1、L—開挖面距量測斷面的距離，B—隧道開挖寬度。

2、有些監(jiān)測項目的監(jiān)測頻度與監(jiān)測次數(shù)待開挖寬度確定后再詳細確定。

實際測量頻率根據(jù)前兩次測量情況而定。當(dāng)觀測值相對穩(wěn)定時，可適當(dāng)降低觀測頻率；當(dāng)達到報警指標(biāo)或觀測值變化速率加快或出現(xiàn)危險事故征兆時，應(yīng)加密觀測。

7 報警指標(biāo)

中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ042—94）中對允許拱頂下沉量和允許周邊位移收斂值作了規(guī)定。