公路隧道施工过程变形监测及控制

公路隧道施工过程变形监测及控制

郑军锋

陕西建工机械施工集团有限公司 陕西 西安 710032

摘要：近年来随着经济的快速发展，我国的道路建筑工程已经逐渐向偏远地区和丘陵地区大面积的普及，而这些区域中的道路建筑工程大多都是一些公路隧道的施工建设项目。针对在公路隧道项目的施工建设中，施工方需保证公路隧道路面工程的施工质量，这样才可确保公路隧道上方的行车安全。

关键词：公路隧道施工；变形监测；控制

引言

为了保证隧道施工的安全性和围岩的稳定性，需要采用监控量测技术对隧道施工工程的围岩变形等情况进行实时监测。近些年，大多数隧道施工都采用新奥法，其设计理念不仅使施工方便，而且有着严格的监控量测要求，这就保证了施工安全;同时，监测的目的不仅仅是观察围岩的变形和稳定性，也要将监测数据实时反馈，进而调节施工工序来保证施工的合理性，可为不同施工条件和不同工程地质作用下的隧道施工提供合理、可行和科学的开挖方法和支护方式等，也为后续的围岩支护和衬砌设计提供依据。

1隧道施工引起变形规律分析

公路隧道施工项目，通过施工人员的一系列操作以后，其地层结构的完整性会造成不同程度的损坏，伴随着受损土体的基础上，极易引发沉降现象的出现，从根本上来讲，不同的围岩或者是埋深程度不同的隧道，在施工人员实施开挖操作当中，最终导致地层变形的范围也有着较大的差异性特点。在当前行业人士的观点当中认为，目前公路隧道施工地层变形问题的出现，最根本的就是因为施工人员的操作行为，扰动现场周边土体结构完整性所导致的。从公路隧道开挖工序下进行分析，最终引发的地表沉降变形问题呈现出较强的复杂性特点，当然也隐藏着应力以及变形的传递。在施工人员开挖过程中，相应的会导致现场周边应力出现相应的改变，当施工人员对应力进行优化时，就会威胁到隧道周边的土体，鉴于不断扩大的开挖区域上，隐藏在地层的土体应力就会过渡到地表结构当中。有着从上往下的应力，在施工人员开挖操作当中，就会导致大量的应力集中在施工前部分的土体之中，当应力较大，超出土体本身强度值的基础上，就会导致不同程度变形现象的发生。为了能够做好地层的保护工作，施工人员就必须合理的应用现代化的施工形式，全面把控好施工变形等问题的出现。但是从本质上进行分析，不管是哪种类型的施工形式，最根本的就是希望减少地层带来的较大损失，降低施工变形对企业带来的较大经济损失。

2公路隧道施工过程变形监测及控制措施

2.1隧道路面工程中套衬技术施工

隧道路面工程中所使用的套衬技术，主要是用来治理公路隧道路面工程中衬砌结构部位产生的裂缝，如果衬砌结构部位产生的裂缝较小且不足以危害公路隧道的整体结构，那么通过套衬技术就可对衬砌结构部位进行加固，在加固后依然可使衬砌结构具备较强的承载能力。施工人员还可在加固过程中将锚固技术或是注浆加固技术和套衬技术进行结合，这样就可在已经进行衬砌的内层表面再加固一层适当厚度的混凝土，进而和衬砌结构一起承担公路隧道结构区域围岩的压力。同时，通过套衬施工技术，还可进一步阻止隧道内部衬砌结构在应用过程中出现形变或裂损等相应的问题。

2.2拱顶下沉分布规律

拱顶下沉随时间增长而增大，在隧道开挖卸荷初期变形量呈线性增长，随后变形速率逐渐减小，下沉量呈持续增长趋势，当达到一定时间后下沉量逐渐趋于稳定，其发展变化过程可分为线性增长、持续变形和平稳发展3个阶段。其中，线性增长阶段持续时长为6-12d，此阶段变形量为（60%-80%）vmax，主要受隧道开挖卸荷作用影响变形速率较大，故在施工过程中应快速开挖、及时施作支护结构封闭成环，以控制围岩大变形；持续变形阶段因初期支护结构逐步施作而发挥承载作用，围岩变形速率减缓，此阶段历时为10-15d，变形量为（20%-40%）vmax；隧道开挖30d以后拱顶下沉逐渐趋于稳定，即变形进入平稳发展阶段，此阶段可作为二次衬砌结构的合理施作时机，以避免隧道围岩变形继续发展。

2.3衬砌背后注浆

从衬砌背后注浆操作形式下加以研究，施工人员第一可以实施初期支护背后注浆加固形式，第二可以是二衬砌背后注浆加固形式。不管是哪种形式的注浆方式，根本上就是希望能够做好因为开挖工序造成地层扰动的部分，在施工人员妥善补强加固处理当中，保证地层间存在的缝隙加以填充，二次应力状态尽快转化为三次应力状态，整合隧道结构与地层两者保持密切的联系，促使公路隧道工程项目使用周期有效延长的同时，更能够保证施工单位额经济效益不受到损失。在本地区公路隧道工程施工当中，有着大约3m的滞后工作面，施工人员提前准备好注浆管，将其提前在拱部大约45°的位置加以埋设，在施工人员完成混凝土喷射的一天以后，才能够开展填充处理。从本项目现实条件下进行研究，在施工人员完成混凝土喷射以上，至少需要静置四天的时间，然后在开展背后低压注浆的操作，全面把控好注浆过程的压力，最佳状态是在0.3MPa~0.5MPa，施工人员此过程中所采用的浆液，最好是水泥单液浆，如果发现某部分存在较多的水分，那么施工人员可以应用水泥水玻璃双浆液进行处理。经过较长时间的应用可以发现，要想达到良好的充填效果，此时施工人员需要尽快完成壁后注浆操作工序。

2.4隧道路面工程中注浆加固堵水技术

隧道路面工程中所使用的注浆加固堵水技术，主要是通过注浆加固围岩。施工人员可通过加固注浆技术对隧道路面的地层进行加固，提高隧道中的围岩承载力，这样就可使公路隧道衬砌结构处的空洞均匀受力，进而防止公路隧道中衬砌结构在应用过程中出现变形或者损坏的问题。同时，通过注浆技术还可将公路隧道混凝土路面中的缝隙或是孔洞进行填补，这样就可进一步降低隧道路面在应用中的渗水系数，同时还可修补衬砌混凝土结构裂缝。当前注浆加固堵水技术中所使用的浆液，通常是普通的硅酸盐水泥浆液或水泥和水玻璃双组份浆液。

2.5测量机器人的合理布设

在隧道项目变形监测中通过自动化电子全站仪能够进行监测，此类设备在业界中被称为测量机器人，能够自动化对目标进行探查与辨认。在各个监测点遵循布设全站仪自由设站基本原则能够对观测点进行全面监测。在观测点中可以布设反射片，扩大感光率，使得获取的数据准确性更高。再借助计算机应用软件对获取的三维坐标进行处理，能掌握监测位置三维坐标变化情况，通过△x、△y、△z进行表示。实际操作如下，在地铁隧道管片上安置观测墩，观测点反射片安装数量控制在6至16片，安装区域在轨道固定点、墙体垂线、管片位置，通过机器人自动采集各类坐标数据，将数据传递到控制器中。

2.6隧道路面工程中渗透水引排技术

隧道路面工程中所使用的渗透水引排技术，主要是用来处理公路隧道路面出现大范围积水或是积水难以排除的问题。再进行渗透水引排施工作业时，施工人员需利用衬砌结构将路面渗透出的地下水，进行合理引排，还需避免在对地下水进行排放的过程中破坏公路隧道内部的结构。

结语

简而言之，公路工程施工行业作为推动我国经济持续发展的关键部分，鉴于公路隧道施工中经常出现的施工变形问题，文章提出了相关的举措，希望通过先进施工技术的优势下，降低公路隧道施工变形问题发生概率的同时，也能够促使我国公路隧道施工行业尽快实现可持续发展目标。

参考文献

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[2]黄伟钊.CRD工法及三台阶七步开挖工法的对比和改进[J].隧道建设,2015(5):4~6.

[3]关宝树.隧道工程设计要点集[M].北京:人民交通出版社,2019.