吳哲輝

(山東恒建工程監(jiān)理咨詢有限公司)

1 監(jiān)控量測(cè)在隧道工程中的地位

隧道工程的開展，主要就是對(duì)地下開挖出的空間，進(jìn)行結(jié)構(gòu)物修建作業(yè)。在此地下結(jié)構(gòu)中，因其主要位于周圍各種地質(zhì)圍巖環(huán)境中，所以該工程在各個(gè)方面與地面工程具有顯著差異。在實(shí)際中，相關(guān)施工單位在隧道工程中，能夠發(fā)現(xiàn)其具有一定的特殊性和復(fù)雜性，因而在作業(yè)中，必須要結(jié)合實(shí)際，合理的應(yīng)用相關(guān)儀器和儀表。以此才能夠更好的對(duì)圍巖和支護(hù)系統(tǒng)所具有力學(xué)行為進(jìn)行量測(cè)工作。在通常情況下，這種量測(cè)也被稱為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。將其與普通工程相比，隧道工程中所進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量對(duì)工程質(zhì)量上起到重要的作用。誠(chéng)如著名巖石力學(xué)專家米勒所說(shuō)：“在巖土工程，特別是在隧道工程中變形量測(cè)的重要性尚未被很多人所認(rèn)識(shí)。有些人把很重要的監(jiān)測(cè)過(guò)程看成是僅僅為了滿足科研的奢望偶爾使用一下的時(shí)髦。同這種觀點(diǎn)相反，對(duì)巖土結(jié)構(gòu)，特別是對(duì)隧道的形態(tài)所進(jìn)行的量測(cè)已被證明，其重要性猶如對(duì)鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)所進(jìn)行的靜力計(jì)算一樣?！痹诘孛娼Y(jié)構(gòu)工程修建中，多數(shù)施工單位主要是以“調(diào)查-設(shè)計(jì)-施工”流程進(jìn)行的。在這其中，所采用的設(shè)計(jì)方式也是按照具體模型進(jìn)行的。而在整個(gè)隧道工程中，由于支護(hù)系統(tǒng)與為圍巖之間所存在的關(guān)系較為復(fù)雜。對(duì)于這種關(guān)系，不能夠在以原先的力學(xué)模式進(jìn)行概括。

在這種形勢(shì)下，則需要施工單位按照新奧法原則進(jìn)行隧道修建工作。在此工作中，施工人員必須要注重對(duì)施工中圍巖變形情況的監(jiān)測(cè)。之所以注重監(jiān)測(cè)工作，主要是因其在確定開挖方法、錨桿布置以及二次支護(hù)施作時(shí)間選擇上起到重要的作用。因而作為施工單位，要對(duì)這方面予以足夠的重視。另外，在新奧法中，主要以施工監(jiān)測(cè)、錨桿以及噴混凝土作為重要的三要素。在實(shí)際應(yīng)用中，其不僅能夠更好的監(jiān)視圍巖是否安全，同時(shí)還能夠有效檢驗(yàn)出支護(hù)結(jié)構(gòu)是否合理。由此可見，隧道工程中量測(cè)工作的開展，在監(jiān)視工程設(shè)計(jì)和施工合理性上起到重要的作用。

2 工程概況

某高速公路的拱石隧道為分離式隧道，其左幅隧道長(zhǎng)度共計(jì)約900m，其中埋深約有120m，右幅隧道長(zhǎng)度共計(jì)860m，埋深為140m。隧道進(jìn)口為端強(qiáng)石洞口，出口為削竹式洞口，洞口的凈高度為8m，寬度為13m。在實(shí)際中，該隧道地貌處于溶蝕性丘陵地貌，且地質(zhì)水文等各個(gè)情況比較簡(jiǎn)單。其中所含有的粉質(zhì)黏土具有良好的粘性。另外，對(duì)于殘破基層和成因土類型，則屬于砂頁(yè)巖風(fēng)化殘積土。在基巖成分中，主要包含三種類型，分別是，中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r、石英砂巖和全風(fēng)化砂質(zhì)頁(yè)巖這三種。

3 監(jiān)測(cè)技術(shù)分析與應(yīng)用

3.1 監(jiān)測(cè)目的

在隧道工程中，開展隧道施工監(jiān)測(cè)時(shí)，需要施工人員結(jié)合實(shí)際需要，采用相應(yīng)的測(cè)繪儀器和設(shè)施， 來(lái)對(duì)圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的應(yīng)力情況進(jìn)行測(cè)量工作。在此過(guò)程中，要注重對(duì)有關(guān)圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)相關(guān)內(nèi)容的觀察，只有這樣才能夠在最大程度上預(yù)見隧道工程施工中所存在的安全隱患問(wèn)題，進(jìn)行合理規(guī)避。在隧道施工中監(jiān)測(cè)工作十分重要，可以有效判斷圍巖穩(wěn)定性。隧道施工監(jiān)測(cè)的主要目的體現(xiàn)在四個(gè)方面。

1）全面了解與掌握圍巖情況，如圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律，受力大小等，并從定量分析和定性分析對(duì)圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的建設(shè)情況與穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估，對(duì)計(jì)算結(jié)果加以驗(yàn)證，確保其合理性與科學(xué)性。

2）及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)信息，可以對(duì)隧道施工中的險(xiǎn)情進(jìn)行有效預(yù)測(cè)，施工單位并根據(jù)監(jiān)測(cè)信息內(nèi)容來(lái)確保隧道工程的順利實(shí)施。

3）根據(jù)測(cè)量結(jié)果，能夠更好的反饋出圍巖與支護(hù)等具體參數(shù)，促使施工單位更好的完善和優(yōu)化現(xiàn)有的工程設(shè)計(jì)方案。在這之后，可將其作為的優(yōu)化整個(gè)隧道工程施工流程的重要參考依據(jù)，以此能夠?yàn)槭┕と藛T在進(jìn)行作業(yè)上，起到一定的指導(dǎo)作用。

4）按照要求，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)中的相關(guān)參數(shù)與工程施工技術(shù)是否合理進(jìn)行深入驗(yàn)證，這樣做，主要是為了能夠更好的保障工程造價(jià)控制與管理工作的有序進(jìn)行。

3.2 測(cè)點(diǎn)和斷面布置的基本原則

1）在測(cè)點(diǎn)和斷面布置時(shí)應(yīng)遵循其技術(shù)原則和標(biāo)準(zhǔn)，確保必測(cè)項(xiàng)目的測(cè)距保持在20m～50m左右，如淺埋段或是軟弱段應(yīng)保證測(cè)距在20m之內(nèi)，符合錨噴支護(hù)規(guī)定內(nèi)容。

2）相關(guān)工作人員在進(jìn)行測(cè)距選擇這個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)，必須要結(jié)合實(shí)際情況，選擇適合的地段來(lái)對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。例如，在某區(qū)域工程中，如果該地質(zhì)環(huán)境存在一定的問(wèn)題，施工單位必須要按照要求，保證其布點(diǎn)是處于密集狀態(tài)的。對(duì)此，施工人員在布置工程周邊位移測(cè)線和測(cè)點(diǎn)時(shí)，首先就要注重隧道所具有的形狀和施工規(guī)模情況。常見的有交叉形、十字形和三角形，選測(cè)項(xiàng)目應(yīng)對(duì)每一個(gè)斷面進(jìn)行多點(diǎn)位移計(jì)檢測(cè)，確保每個(gè)斷面上測(cè)點(diǎn)在3～5個(gè)點(diǎn)之間。在通常情況下，使錨桿軸力與噴射混凝土應(yīng)力有效監(jiān)測(cè)的進(jìn)行，能夠保證3～7個(gè)斷面層上的測(cè)點(diǎn)。

3）當(dāng)施工人員完成掌子面挖掘作業(yè)后，能夠發(fā)現(xiàn)，圍巖應(yīng)力會(huì)被重新分布，進(jìn)而出變形情況。在對(duì)圍巖動(dòng)工變形后所具有的特征全面認(rèn)識(shí)后，施工人員就可在進(jìn)行掌子面挖掘過(guò)程中，得到所需的數(shù)據(jù)，以此在一定程度上避免爆破等損害的出現(xiàn)。

3.3 隧道監(jiān)測(cè)方法

1）必測(cè)項(xiàng)目

在高速公路隧道施工中需要進(jìn)行經(jīng)常監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目為必測(cè)項(xiàng)目，在施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)中十分重要，可以對(duì)圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力情況加以掌握，在監(jiān)測(cè)中首先應(yīng)對(duì)洞內(nèi)進(jìn)行觀測(cè)，在隧道掌子面開挖時(shí)，監(jiān)測(cè)人員應(yīng)對(duì)圍巖情況和掌子面前方進(jìn)行觀測(cè)，明確洞內(nèi)的支護(hù)情況、地下水發(fā)育及巖體完整性等。其次還要注重對(duì)其周邊位移與拱頂下沉監(jiān)測(cè)工作的開展。在此工作中，需要施工人員結(jié)合拱頂是否下沉的具體結(jié)果，來(lái)作為預(yù)測(cè)隧道塌方情況的主要依據(jù)。其中，還要在工拱頂下沉測(cè)量中以拱頂附近的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈灰?。同時(shí)在周邊位移環(huán)節(jié)上，需要在隧道開挖完成后才能夠進(jìn)行。此外，施工人員要注意各個(gè)周邊監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)變化情況，以此才能夠觀察到整個(gè)隧道圍巖在自身穩(wěn)定性和應(yīng)力發(fā)生的改變。在完成該工作后，還要按照要求進(jìn)行地表沉降量監(jiān)測(cè)工作。之所以這樣做，主要是為了能夠更好的掌握和了解隧道掌子面推進(jìn)情況與地表沉降所帶來(lái)的影響程度，進(jìn)而能夠在具體工作中，采用合理的水準(zhǔn)儀。

2）選測(cè)項(xiàng)目

在隧道工程中，因隧道工程施工周期比較長(zhǎng)，且需要監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目也比較多。在此期間，因受到多方因素的影響，還會(huì)出現(xiàn)需要選擇的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，具體表現(xiàn)在圍巖內(nèi)部移位。針對(duì)這種情況，則需要相關(guān)工作人員在對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，要按照要求采用位移計(jì)，以此能夠更好的了解圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)所具有的規(guī)律和作用。另外，在進(jìn)行鋼支撐力監(jiān)測(cè)中，則需要相關(guān)人員使用弦式數(shù)碼鋼筋應(yīng)力計(jì)，這樣能夠使得其在監(jiān)測(cè)過(guò)程中全面了解和掌握鋼支撐應(yīng)力情況。進(jìn)而更好的對(duì)初期效果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)判斷。而在錨桿軸力監(jiān)測(cè)工作中，其可使用錨桿測(cè)力計(jì)，這樣能夠在對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)支護(hù)與圍巖能否進(jìn)行科學(xué)合理的結(jié)合。

另外，還可以采用隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)檢測(cè)技術(shù)，探地雷達(dá)主要是用于隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)，主要是由光纖、發(fā)射機(jī)、數(shù)據(jù)電纜、計(jì)算機(jī)等多部分所組成。在隧道施工前可以對(duì)隧道施工所在區(qū)域的地質(zhì)情況及地質(zhì)環(huán)境加以監(jiān)測(cè)，在地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行隧道超前預(yù)測(cè)時(shí)，應(yīng)確保預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)距離在30m之內(nèi)，且每?jī)纱晤A(yù)報(bào)位置的搭接長(zhǎng)度應(yīng)超過(guò)5m，在對(duì)該工程的地質(zhì)監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)，在5m以下，10m左右有雷達(dá)波呈有規(guī)律振蕩，說(shuō)明在這范圍內(nèi)巖石與前述松散堆積特征不同，應(yīng)是年代久遠(yuǎn)的原巖，但巖石完整性較差，較破碎。

3.4 隧道施工變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理

對(duì)隧道的變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)是初步階段，還需要運(yùn)用一定的方式對(duì)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而為接下來(lái)的施工設(shè)計(jì)提供依據(jù)。還可以通過(guò)對(duì)長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)分析案例進(jìn)行總結(jié)，從而在整體上提升隧道施工技術(shù)水平。

目前對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的主要程序?yàn)椋菏紫冗M(jìn)行回歸分析，將變形監(jiān)測(cè)的相關(guān)理論引入到數(shù)據(jù)的分析上并作為指導(dǎo)，對(duì)多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)得出的變量值進(jìn)行計(jì)算，從而確定最終的位移距離，在對(duì)位移距離掌握的情況下可以很好的推理出變形程度；然后是將數(shù)據(jù)運(yùn)用表格的形式進(jìn)行匯總備案，以便總結(jié)和以后的參考。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息分析結(jié)果進(jìn)行判斷，由專業(yè)的技術(shù)人員做出評(píng)價(jià)和說(shuō)明，并最終形成監(jiān)測(cè)報(bào)告。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著近年來(lái)高等級(jí)公路建設(shè)力度的增加，公路隧道工程建設(shè)規(guī)模和建設(shè)數(shù)量的增加，尤其是在山區(qū)等高速公路修建時(shí)，隧道工程和橋梁工程所占比重較大，而隧道工程則是高速公路施工中的控制性工程，對(duì)高速公路整體施工質(zhì)量和施工安全都帶來(lái)一定的影響。為了解決圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的問(wèn)題，就需要加強(qiáng)對(duì)圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的監(jiān)測(cè)，通過(guò)監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)對(duì)施工設(shè)計(jì)方案加以修改，與現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)工作緊密配合，為隧道工程的施工質(zhì)量提供保障。