监控量测在隧道施工中的应用
摘要：施工监控量测是隧道新奥法施工的三大法宝之一，通过监控量测的数据为隧道施工以及为修改设计提供依据。本文对隧道施工监控量测的目的和必测项目的内容进行了论述，并结合湖南炎汝高速公路带角岭隧道的一个拱顶沉降断面进行了回归分析，评价和预测围岩的稳定情况。
关键词： 监控量测隧道目的拱顶沉降周边收敛回归分析
近年来随着我国交通事业的发展，我国的隧道建设进入了一个鼎盛时期，新奥法施工工法也越来越完善。作为新奥法的三大法宝之一的施工监控量测在隧道施工中发挥了越来越重要的作用，也越来越受到人们的重视。
1.监控量测的目的
（1）掌握围岩动态和支护结构的工作状态，利用量测结果修改设计，指导施工。
（2）预见事故和险情，以便及时采取措施，防患于未然。
（3）积累资料，为以后的新奥法设计提供类比依据。
（4）为确定隧道安全提供可靠的依据。
（5）量测数据经分析处理与必要的计算和判断后，进行预测和及时反馈，以保证施工安全和隧道稳定。
2.监控量测的内容和实施
2.1监控量测的内容
监控量测项目包括必测项目和选测项目。必测项目包括地质和支护状况观察、周边位移、拱顶下沉、锚杆或锚索内力及抗拔力；选测项目包括地表下沉、围岩体内位移、围岩压力及两层支护间压力、钢支撑内力及外力、支护衬砌内应力表面应力及裂缝量测、围岩弹性波测试。复合式衬砌隧道可以根据施工及围岩情况采用相应的选测项目。本文将着重介绍必测项目的内容、实施方法以及数据处理。
2.2监控量测的目的及实施
（1）地质和支护状况观察
①观察目的和内容
隧道目测观察的目的是：预测开挖面前方的地质条件；为判断围岩、隧道的稳定性提供地质依据；根据喷层表面状态及锚杆的工作状态，分析支护结构的可靠程度。
目测观察内容：岩质种类和分布状态，岩性特征：岩石的颜色、成分、结构、构造；地层时代归属及产状；节理性质、组数、间距、规模，节理裂隙的发育程度和方向性，断面状态特征，充填物类型和产状；断层的性质、产状、破碎带宽度、特征；地下水类型，涌水量大小、涌水位置、涌水压力、水的化学成分，湿度；开挖工作面的稳定状态，顶板有无剥落现象。
②观察的实施
开挖工作面观察应该在每次工作面开挖后进行，将目测的相关情况和现象详细记录，现场绘制草图，室内清理做成正规地质素描图件，记录资料归档。
(2) 周边位移和拱顶沉降
①观测目的
隧道周边位移量测目的：为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息；根据变位速度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；指导现场设计和施工。
②测桩的制作及布设
根据《公路隧道施工技术规范》测点应在距离开挖面2m范围内尽快安设，并尽快读取初值。测点采用8号钢筋加工成如图示形状，在墙上钻孔用锚固剂将测桩锚杆锚固在岩面上。
周边位移及拱顶沉降测点
③周边收敛和拱顶沉降的测设
周边收敛采用JSS30A型数显收敛计，量取两点间的相对位移值，并根据温度校正观测值。拱顶
沉降采用精密水准仪，量测时悬挂倒尺。
(3) 锚杆内力及抗拔力量测
锚杆内力量测采用量测锚杆，通过沿锚杆轴线方向粘贴的电阻应变片所作成的应变传感元件的应变来转求锚杆径向所受的应力。每个断面在拱顶，两侧拱腰，两侧拱角布设5个量测位置。
锚杆抗拔力量测采用直接量测法，使用由千斤顶和油压泵组成的锚杆拉力计，直接量测施加给锚杆的荷载值和锚杆的变形量。
3.数据分析与处理
3.1根据量测的数据可以绘制成位移——时间曲线图，较直观的反映围岩的位移变化趋势图，可以初步判断围岩是否趋于稳定或出现异常，为下一道工序施工提供依据。但由于现场量测受到现场施工的干扰以及测量本身的误差，量测的数据有一定的离散性，根据实测数据绘制的位移——时间曲线图出现上下波动，不规则，难以准确的分析围岩的变化趋势。需要应用数学方法对量测的数据进行回归分析，为修改设计和知道施工提供科学依据。
3.2线性回归计算量大，计算步骤较繁琐可以用EXCEL编辑公式或用CASIO系列计算器进行计算。
3.3数据分析及应用实例
炎汝高速公路第三十二合同段带角岭隧道监控量测数据分析：
带角岭隧道进口左线LK142+879- LK142+930段掌子面揭露围岩为强风化花岗岩，裂隙较发育，掌子面湿润，断面夹带有软弱夹层，岩体受地质构造作用影响较重。开挖方式为上台阶开挖。
拱顶下沉、周边收敛量、见附图表测数据见表3.3-1、表3.3-2。
表3.3-1 带角岭隧道拱顶沉降值结果汇总表
表3.3-2 带角岭隧道周边收敛值结果汇总表
3.4监控量测数据分析
根据上述监测和结果分析有如下结论及建议：
通过绘制位移—时间曲线及累计拱顶下沉值与时间关系曲线，对数据的整理和回归分析对照量测规范判定，目前带角岭隧道左线拱顶沉降及周边收敛值基本正常，可进行下一阶段施工。掌子面前方积水应及时排出，LK142+820～LK142+845段围岩变形已趋于稳定，建议可施作二衬。
4.结语
隧道施工监控量测的各个项目有机的结合在一起，对相关数据综合分析，可以为判断隧道支护的稳定状态以及发展态势提供重要依据。由带角岭隧道拱顶沉降、周边收敛的实例可知对于常规隧道，是可以通过监控量测项目对拱顶沉降值和周边收敛值的变化趋势以及最终变化量进行一定预测的。
参考文献：
[1]《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）；
[2]《公路工程地质勘察规范》（JTG 0-98）；
[3]《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）；
