高速公路隧道施工监控量测技术应用

作者姓名：范大力

单位省市：吉林省长春市

单位邮编：130000

摘要：目前，高速公路隧道的建设已广泛采用现场监控量测技术进行设计与施工。通过对隧道进行监控量测，可以预测预报周围岩土的变化情况，并优化设计和指导施工，避免在隧道施工中施工人员发生重大安全事故，确保了隧道施工安全，使隧道在后期的施工工程使用时变得更加经济合理。高速公路隧道施工过程中正确的运用监控量测技术，既有利于降低施工成本，又能增加高速公路隧道的使用寿命。

关键词：高速公路；隧道施工；监控量测

1监控量测技术应用的必要性

近年来，我国各种交通设施在经济社会中发挥了越来越重要的作用，创造了巨大的效益，国家越来越重视在交通工程方面的建设投入，各种高速公路项目日渐增多。由于我国地域辽阔，高速公路建设中可能遇到不同的地质地形条件，尤其一些隧道施工段遇到的技术难题和安全风险多，加剧了高速公路隧道施工技术难度。因为隧道施工与常规路段施工有所不同，在施工过程中的监控量测非常关键，准确的监控量测数据可以作为后续施工质量和成本管控、进度和技术管理等的依据。高速公路隧道施工具有复杂性、隐蔽性和不可预测性，施工现场往往面临恶劣的地质条件，给现场施工作业带来巨大的技术难题，甚至稍不留意就会引起坍塌、突水等施工事故，不仅造成人员和财产损失，还会影响施工质量和安全等目标的实现。因此，施工监控量测是高速公路隧道工程的基础性工作，目的是获取准确的监测数据，用于施工作业中相应问题的提前预测。

2监控量测的项目

监控量测主要是地质及支护状况的观察、周边收敛量测、地表下沉、拱顶下沉量测、围岩压力量测、弹性波测试等多项测试内容，可以根据其测试项目的必要性对其进行分类，可分为必测项目和选测项目。

2.1监控量测的必测项目

地质及支护状况的观察、周边收敛量测、地表下沉、拱顶下沉量测等都是隧道围岩量测的必测项目。第一，地质及支护状况：在巷道断面范围之内，进行一些正常的支护措施，保证围岩的稳定。第二，周边收敛量测：周边位移量测。第三，地表下沉：因开挖引起开挖面围岩的挤出，或因坍塌引起围岩松弛，开挖后围岩和支护、围岩和衬砌间的空隙因地下水位下降引起固结，使软弱围岩中支护下沉等原因，导致的地表下沉现象。第四，拱顶下沉量测：对地下工程拱顶围岩沉降绝对值的量测。

2.2监控量测的选测项目

包括围岩压力量测、弹性波测试等多项测试内容。第一，围岩压力量测：围岩压力是指引起地下开挖空间周围岩体和支护变形或破坏的作用力。第二，弹性波测试：利用弹性波运动学和动力学特征对岩土体或混凝土进行波速测试或缺陷探测的方法。

2.3监控量测的量测仪器

量测仪器的选择是监控量测数据是否准确的一个重要因素。在进行隧道施工的时候，不管是监控量测的必要项目，还是选测项目，对量测仪器都有一个较高的要求。量测仪器在隧道施工进行监控量测的时候，耐腐蚀是很重要的一点；其次，稳定性、耐水性也必须好；最重要的是量测仪器的准确性。隧道能够安全施工的前提是所有数据准确无误，只要正确无误的数据才能计算出实际结果，根据实际结果施工人员才能安全作业，避免产生不必要的安全事故。量测仪器在隧道施工引进之初，施工人员应妥善保存，不能因天气、温度等外部条件破坏了量测仪器的完好性。

3高速公路隧道施工监控量测技术应用

3.1监测控制网布设及采集

隧道施工监控量测包含围岩和支护状态、拱顶下沉和支护结构应力状态等的监测。在监测控制网的布设中，专业人员应遵守相应的布设规范与要求。根据该隧道工程的具体情况，监测网布设如下：①拱顶下沉及周边位移：Ⅴ,Ⅳ围岩每10～20m布置1个断面；Ⅱ,Ⅲ级围岩每50m布置1个断面；②地表下沉：洞口和浅埋段每5～50m布设1个断面。③数据采集：在断面测点按要求布设完成后，便可借助各种监控量测仪器、仪表等设备进行现场数据采集。数据采集中，应由专业人员读取并记录数据，观测时应有初始值，并记录当下的施工情况、监控量测日期和时间等参数。对于采集到的数据，应由专业人员上传到计算机中开展分析，因为现场监控量测与隧道施工作业常常会出现相互干扰情况，故应做好配合。各项监测作业，都应该持续到变形基本稳定后的15～20d以后，如遇特殊情况还应适当延长监控量测时间。

3.2监控量测的数据处理分析及目的

①量测的数据分析。主要是数学方面的分析，有两种分析方法：一元线性回归分析和一元非线性回归分析。因为测试的大多数数据是两个变量之间的关系，可以利用回归函数曲线图，对围岩的稳定性进行位移分析。②量测的目的。第一，确保施工人员施工的顺利进行及安全状况，对围岩变化有充分的了解。第二，对围岩有了充分了解后，更好地对监控量测结果进行分析，并对此进行调整修改，使其经济愈加合理。第三，为以后的隧道管理提供资料，通过不断的经验积累、资料总结，对以后的隧道开发工程提供更加完善的科技成果。

3.3监测频率

高速公路监控量测频率是关键检测指标之一，不同监测内容的监测频率也有一定的不同。监测频率应根据实际需求来确定。一旦监测项目累计变化超出或与预警值接近时，就应该加大监测频率，一旦隧道施工作业中出现工程事故或其他因素所引起的监测项目变化速率变大的情况，需开展连续监测，直到安全风险消除后方可恢复正常的监控量测。

3.4隧道施工中监控量测取得效果

①安全方面。如施工工艺不当易造成围岩失稳坍塌，施工过程中存在安全风险，可能给工程带来不可弥补的经济和时间损失，因此，在施工过程中加强地表下沉项目的监测，及时对量测所得数据整理分析，如果施工中发现地表出现开裂，对洞内初期支护进行监测，发现喷射混凝土表面有裂缝并开始脱落。对隧道安全及时做出了判断，启动应急预案，及时撤出施工人员后隧道出现冒顶坍塌。通过监控量测，及时对隧道失稳提供了预报，避免了事故的发生，保证了隧道施工安全。②质量方面。根据隧道所处地质、水文特征，确定以监控隧道围岩稳定性和隧道支护结构稳定性为目的的监测项目，通过对拱顶下沉、周边收敛项目长期监测数据的整理分析，如果发现周边收敛速率无明显下降且超过净空允许的相对收敛值，隧道内喷射混凝土出现大量的裂缝，为了保证隧道的施工安全及隧道施工质量，立即采取了补强初期支护措施，并改变支护设计参数，使隧道工程质量得到保障。③成本方面。隧道工程的特殊性、复杂性和隧道围岩的不确定性，通过监控量测数据分析及结合隧道超前地质预报结果，准确判断围岩级别，及时调整预留变形量和优化支护参数，使该隧道工程成本投资取得了最佳的经济效益。

结语：

监控量测技术对于高速公路隧道工程的顺利施工有着重要意义，在具体应用时，应当严格根据监控量测方案对围岩实行位移量测、拱顶下沉量测，并及时采取解决措施，使得施工人员人身安全得到有效保障。对围岩的变化规律加以详细掌握，可以有效解决隧道施工中的各项安全隐患，并基于对量测数据的深入分析，联系地质超前预报信息，对预留变形量、支护参数以及施工计划进行及时优化，进而提高高速公路隧道工程的安全性和稳固性，推进我国交通基础设施建设行业的发展。

参考文献：

[1]雷云.瑞孟高速公路班母隧道施工工艺与监控量测[J].中国公路，2021（9）：81-82.

[2]殷立军.铁路隧道下穿既有高速公路隧道施工控制技术研究[J].建筑技术开发，2019（18）：52-53.

[3]何洪涛.谈高速公路隧道施工监控量测技术[J].四川水泥，2015（5）：231.