高速公路隧道施工监控量测技术研究

高速公路隧道施工监控量测技术研究

董博

山西省交通规划勘察设计院有限公司山西太原030006

摘要：目前监控量测技术已经泛的应用到高速公路隧道的设计和施工中。监控量测是对现场隧道围岩的动态进行监测，并指导隧道的施工。对隧道进行监控量测可以了解情况，优化设计和指导工作，并确保隧道施工的安全性和合理性。

关键词：高速公路；监控量测；应用方法

引言

在高速公路隧道的施工中，安全性和稳定性是受到人们关注的问题之一，对于国计民生有很重要的意义。隧道的施工监控量测，是根据施工现场测量获得的有关数据，再通过对这些数据力学分析，来判断未知的事故和安全隐患。随着监控量测技术在高速公路隧道施工中的应用，已经逐渐成为了监控量测隧道工程的重要手段之一。由于隧道内岩石的生成条件和地质作用比较复杂，在隧道内的构筑中，开挖方式、支护方式、支护结构和时机等因素对结构稳定性的影响较大，所以要找到正确反应岩石状态的物理力学模型。监控量测是判断围岩稳定和支护结构是否合理的重要手段。

一、监控量测的重要作用研究

隧道的监控量测技术能够通过改变支护类型和时间来控制工程的质量和进度，同时还能够控制工程的成本。新奥法现场量测在确认和修改支护设计参数和判别围岩稳定上发挥着非常重要的作用，能够有效的保证隧道施工的安全性。监理人员应当严格按照施工单位规定的要求进行拱顶下沉和净空量测以保证隧道的设计净空断面，相关量测数据和分析接轨应当及时的与设计进行比较，这样能够有效的掌握地表沉陷、围岩以及支护的工作状态，在对围岩稳定性进行评价的过程中确定或者调整支护结构、支护参数和支护时间，可以评价支护结构的合理性和安全性，在对设计和施工的合理性进行评估和信息反馈的过程中保证施工安全和隧道的稳定。

新奥法技术在20世纪70年代被研究出来，并在中国得到了成功的应用。广大公路建设者对这种技术进行不断的总结和实践，逐渐的将新奥法中的“利用量测信息确保施工安全”的技术途径发展到采用监控量测对掌子面前方工程地质、水文地质条件进行动态监测和对围岩、支护的时空变形、应力、压力进行量测。通过反馈信息及时修正支护参数的动态反馈设汁与信息化施工方法。这样能够有效的发挥指导施工和修正设计的目的。

隧道工程作为一种地下工程，具有一定的隐蔽性、复杂性和不可预见性。首先隧道施工的安全在很大程度上受到隧道周围及工程地质、水文地质条件的影响。很多隧道坍方、突水突泥都是由于一些不良的地质条件引起的，这既会影响整个隧道施工的进程，很多突发事故还容易导致人身伤亡、设备损失、工期延误。进而带来巨大的经济损失。然后，在工程施工的各个阶段会受到勘测手段的限制，无法对洞身围岩状况进行准确的查明，进而导致无法准确的划分围岩，这就会造成施工过程中的浪费和安全事故，通过分析围岩、支护的时空变形和应力、压力数据能够有效的评价隧道支护状态，进而对险情进行预估，同时根据隧道超前地质预报评定的合理性来改善原有的设计方案。

二、监控量测的主要目的和项目

首先，监控量测的主要目的是保障施工过程中的安全，因此在施工过程中应当充分的重视此项工作，将系统的处理结果反馈给工作人员，工作人员利用这些结果进行指导工作。施工过程中的信息预测以及反馈指导工作都可以通过监控量测来实现，进而保证施工的安全性，另外一方面，在高速公路隧道施工过程中利用监控量测技术还可以对项目的经济和环境效益进行优化。监控量测的两个主要项目是围岩内部位移量测和拱顶下沉量测。隧道围岩应力状态的变化可以通过围岩内部位移的量测直接反映出来。支护压力衬砌内的情况，是根据围岩压力及层间的支护压力来判断的。根据不同的监测项目了解不同的围岩条件，隧道的围岩条件支护和施工方法，选择对支护状况的观测，是量测的必测项目。

在隧道开挖的过程中以监控量测的数据为基础绘制相关信息，对于隧道内的净空变化和洞内、现场情况仔细观察。通过量测周边位移可以对隧道的稳定性和安全性进行判断，进而利用这些数据来指导整个隧道的施工。在监控量测的过程中要进行开挖、支护作业，在监测和布置的过程中按照相应的规定进行，及时的调整现场情况，对监测的目的和内容进行适当的调整，对于隧道内的施工应当在洞内和洞外进行有效的观察，通过对工作区域信息的分析来保证隧道施工的安全性，定期的观察已经施工的地段，采取相应的应急措施处理那些支护经常发生异常现象的部位。严格按照相应的标准进行洞内外的观察，并整理和记录这些观察的数据，进而在施工过程中可以应用这些数据。

三、高速公路隧道施工监控量测技术的相关流程和方法研究

在监控量测的过程中要按照相应的流程进行，首先应当对地质勘探资料进行分析，并根据相应的数据来制定相应的监控量测方案，在施工、监控、地表观测、地质预测与开挖验证的过程中也可以利用这些勘探资料，根据围岩支护结构受力变形量测与状态结构观测对隧道的安全性做出判断，然后对支护参数和相关应急参数进行修改，最后完成整个隧道施工。

在地表下沉测量的过程中应当埋设两个基本点，这两个点主要用来相对校核，为了获得原始高程标准点的埋设要与附近水准点联测。在测点位置挖长宽高200米的坑，然后再在地表进行量测，在测点周围利用混凝土进行填实。通常利用水准仪或者全站仪进行量测。通过监测数据有效的判断周围相对位移值和周边位移速率、拱顶沉降等指标。在选择量测的项目和具体观察方法的过程中应当参考围岩的条件、施工方式和支护情况。同时可以采用接触量测和高精度全站仪进行非接触量测。

最后根据量测的结果来绘制位移量测和位移速度的变化，施工人员通过反馈得到隧道内的围岩和位移变化，隧道围岩的变形过程反映了围岩经过应力调整建立新的平衡的过程。其稳定性和变形值和时间有关系。通过分析和验证断面的量测数据来确认量测结果的准确度，由回归分析得到位移的物理量随着时间变化的动态曲线，由区曲线可以得到位移和变化规律来确定围岩稳定性的特征。在公路施工的过程中应当对隧道周边和拱顶下沉的数据进行量测，及时观察围岩位移现象有没有改变方向以及位移速率的改变情况。最后位移速率会逐渐的稳定。我们应当根据洞内、外观察数据和实际情况来进行监测，通过对错误信息的修改和设计理念的完善来获得正确的数据，并利用这些数据来指导整个隧道施工工作。

四、结束语

随着近年来高等级公路建设力度的增加，公路隧道工程建设规模和建设数量的增加，尤其是在山区等高速公路修建时，隧道工程和桥梁工程所占比重较大，而隧道工程则是高速公路施工中的控制性工程，对高速公路整体施工质量和施工安全都带来一定的影响。为了解决围岩与支护结构稳定性的问题，就需要加强对围岩和支护结构稳定性的监测，通过监测结果来对施工设计方案加以修改，与现场量测工作紧密配合，为隧道工程的施工质量提供保障。

参考文献：

[1]江峰，牛海鹏.台阶开挖法隧道施工监控测量技术方法研究[J].现代测绘，2017（3）.

[2]谢毅宁.监控量测技术在京珠高速公路粤北段某隧道中的应用[J].广东公路交通，2018，v.44；No.157（04）：171-174.

[3]张力，王屹，向龙.某高速公路匝道隧道下穿既有高速公路施工技术研究[J].四川建筑，2017（3）.

[4]肖健斌.监控量测技术在隧道施工安全中的应用[J].河南科技，2018（14）：148-149.

[5]林敢志，钱瑞轩.基于施工监控量测技术的公路隧道围岩稳定性研究[J].绿色环保建材，2018，No.136（06）：140-141.