隧道监控量测现场应用

隧道监控量测现场应用

章晨

中铁十二局集团第二工程有限公司

摘要：本文对监控测量在隧道施工中的应用的探讨，我国迅速发展的高速铁路及城市地铁隧道等建设正需要监控测量这样的措施来规范施工，保证隧道施工处于可控状态，满足设计及施工要求，使施工过程中的地表隆陷值以及构筑物的不均匀沉降、形变小于或者满足规范的要求，同时为开挖掘进过程中正确调整技术参数提供信息，优化设计及施工参数，使隧道施工时达到优质、安全、经济合理、施工快捷的目的。

关键字：监控量测

一、前言

现场监控量测，是在隧道施工过程中，对围岩和支护系统的稳定状态进行监测，为初期支护和二次衬砌的参数调整提供依据，它是三台阶法的重要内容之一，是隧道采用三台阶法施工的一个必不可少的重要环节，如何快速、准确地进行现场监控量测和信息反馈，是保证隧道安全施工的关键。

二、工程概况：

新建蒙西至华中地区铁路煤运通道工程MHSS-2标段隧道一座，设有5个斜井辅助导坑和三处明挖段。

万荣隧道起讫里程为DK555+117～DK562+800，全长7683m，为单洞双线隧道，最大埋深约90.25m，其中DK555+117～DK555+294、KDK555+570～DK555+640、DK562+049～DK562+800段为明挖法施工，明洞长度为998m。

1号斜井与正洞相交于里程DK556+600，长432m

2号斜井与正洞相交于里程DK557+150，长562m

3号斜井与正洞相交于里程DK558+050，长724m

4号斜井与正洞相交于里程DK559+300，长758m

5号斜井与正洞相交于里程DK560+900，长380m。

三、隧道施工中进行监控量测的前提与目的

1.掌握施工流程

隧道的监控测量必须建立在对隧道施工流程全部掌握的基础上，才得以进行。我国国土面积辽阔，其环境的多样化决定着施工流程的不同，施工企业必须根据施工环境制定对应的施工策略，合理的分化

出时间工作表，详细的施工流程都要以可传递的方式进行记载。

2.掌握监控测量的分类

监控测量在进行测量前要明确测量项目，首先测量项目分为两类。必测项目和可选项目。必测项目是保障施工质量、安全必不可少的监控手段，其监控范围主要是根据施工企业的施工流程，进行日常监控。比如隧道洞内、外观察，拱顶下沉、净空变化、地表沉降等一系列监控。

还有一类是可选测项目，选测项目是为满足隧道设计与施工的特殊要求进行的监控量测项目。主要体现在隧道底部是否出现隆起、围岩压力、钢架内力、喷射混凝土内力、二次衬砌内力、爆破震动、水量及纵向位移等。

3.监控测量点位的埋设

浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布设。地表沉降观测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。横断面方向地表沉降量测测点横向间距为2～5m，在隧道中线附近测点适当加密。隧道中线两侧量测范围应不小于H0+B，地表有控制性建筑物时，量测范围适当加宽。洞内量测断面间距为：Ⅱ、Ⅲ级围岩30～50m；Ⅳ级围岩10m，Ⅴ级围岩为5m；

4.监控量测的目的

（一）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。

（二）预见事故和险情，以便及时采取措施，防患于未然。

（三）积累资料，为以后的新奥法设计提供类比依据。

（四）为确定隧道安全提供可靠的依据。

（五）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。

四、监控量测方法

1.洞内、外观察

（一）在施工过程中应当进行洞内、洞外观察。洞内观察可以分开挖工作面观察和已施工地段观察两个部分。

（二）洞口段和洞身浅埋段是洞外观察的重点，除了主要记录地表变形、地表开裂、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等，同时还应观察地面建（构）筑物。

（三）每次开挖后应当进行开挖工作面观察，填写《巡视成果汇总表》，并与勘查资料进行对比。已施工地段观察，应记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形和二次衬砌等的工作状态。

2.变形监控量测

（一）目前隧道净空变化量测采用非接触量测方法，非接触量测主要用全站仪进行。

（二）用全站仪进行隧道净空变化量测方法包括自由设站和固定设站两种。与传统的接触量测的主要区别在于，非接触量测的测点采用一种反射片作为测点靶标，以取代价格昂贵的圆棱镜反射器。通过对比不同时刻测点的三维坐标[x，y，z]，可获得该测点在该时段的三维位移变化量（相对于某一初始状态）。与传统接触式监控量测方法相比，该方法能够获取测点更全面的三维位移数据，结合信息化平台软件进行数据分析，对隧道净空变形进行有效、快速监测的测量系统，同时具有快速、省力、数据处理自动化程度高等特点。

（三）拱顶下沉量测和位移变化量测都是隧道监控量测的必测项目，都能够反映围岩和初期支护的工作状态。拱顶下沉监控量测测点的埋设，一般在隧道拱顶轴线处设1个靶标测桩，用全站仪量测隧道拱顶绝对下沉量。测点的外露一定要适中，测点外露过短的话测量时就不容易找到，而测点外露过长的话开挖时测点容易受到破坏。

（四）地表沉降的量测方法与一般的采用水准仪和铟钢尺测量地表下沉量测的方法不同，其量测也是用全站仪，精度一般为±1mm，量测的结果能够反映浅埋隧道开挖过程中地表变形的全过程。地表下沉量测方法和拱顶下沉量测方法相似，即通过测点靶标高度与固定点标高进行对比，求出两次量测的绝对差值△h，即为该点的下沉值。

五、量测频率及量测结束标准

1.量测频率

拱顶下沉量测、水平净空相对变化采用相同的频率。根据变形速度和开挖工作面距离选择较高的一个量测频率。隧道洞口段地表下沉量测和拱顶下沉及水平净空变化量测频率相同。

2.监测结束标准

根据变化率判断围岩稳定状态，变形基本稳定符合下列条件：

变形趋于稳定时的监测频率

地表下沉量测至衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。

各量测项目持续到变形满足监控频率1次/15天，直至二次衬砌施工，方可停止观测。

六、监控测量在隧道施工当中的意义及发展前景

隧道测量监控施工方法对于隧道施工企业是一个不可或缺的重点管理环节。只有合理的对隧道施工进行监控测量，才能保证其施工质量与安全程度，但是由于隧道的特殊性、复杂性、隧道围岩的不确定性以及隧道的流水性作业，给监控量测工作带来了种种困难，无疑对监控工作也成为一大阻碍，如何快速、准确地进行现场监控量测和信息反馈，是保证隧道安全施工的关键。本文针对隧道施工监控测量的常见问题，作出详细说明并提出解决策略，但是只有策略被施工企业有效落实并应用才不失其意义，监控测量技术在隧道施工领域是极具研究价值和探讨价值的，在不违反国家相关规范的基础上，如果能根据隧道施工环境，创新出新的监控测量方法，不仅能对监控测量技术加强，而且对国家隧道设计和施工也能够累积一份宝贵资料。

七、结束语

以上是对监控测量在隧道施工中的应用的探讨，我国迅速发展的高速铁路及城市地铁隧道等建设正需要监控测量这样的措施来规范施工，保证隧道施工处于可控状态，满足设计及施工要求，使施工过程中的地表隆陷值以及构筑物的不均匀沉降、形变小于或者满足规范的要求，同时为开挖掘进过程中正确调整技术参数提供信息，优化设计及施工参数，使隧道施工时达到优质、安全、经济合理、施工快捷的目的。

致谢：赵西民鲍海荣田晓峰周文科

参考文献：《蒙华铁路MHSS-2标万荣隧道监控量测专项实施方案》

《蒙华铁路MHSS-2标万荣隧道监控量测实施细则》