摘要：本文結(jié)合大連市地鐵一期工程姚家～南關(guān)嶺站區(qū)間隧道施工實際，詳實地敘述了隧道監(jiān)控量測的目的、任務(wù)、量測項目的分類、量測的主要內(nèi)容和方法等技術(shù)，在施工中積累了許多寶貴的實踐經(jīng)驗，可為類似工程的施工提供一定的借鑒作用。

　　關(guān)鍵詞：工程職稱論文,隧道,監(jiān)控,量測,技術(shù)

　　前言

　　隧道工程通過地區(qū)內(nèi)地形地質(zhì)復(fù)雜，主要地質(zhì)問題有;突水、突泥現(xiàn)象;巖溶水文地質(zhì);煤層及采空區(qū)，特殊性巖土，巖石風化破碎、撒落等。為確保施工過程的安全，將可能發(fā)生的事故防范與未然，切實做好施工過程監(jiān)控量測工作是必不可少的。

　　1、監(jiān)控量測的目的

　　監(jiān)控量測是施工過程中檢驗設(shè)計參數(shù)，評價地面穩(wěn)定性與施工方法的重要依據(jù)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。監(jiān)控量測貫穿于施工全過程，及用人工觀察和各種儀器測試圍巖、地面的變化，支護的外觀與力學(xué)變化，并將實測資料和數(shù)據(jù)加工處理成為一定的信息，及時反饋到設(shè)計和施工中，用以評價圍巖的穩(wěn)定程度和支護結(jié)構(gòu)的可靠度，以便調(diào)整施工方法和支護參數(shù)，必要時還應(yīng)采取相應(yīng)的輔助方法，以確保施工的絕對安全和工程經(jīng)濟合理。

　　2、監(jiān)控量測的任務(wù)

　　制定合理可行的監(jiān)控量測方案，為隧道安全、優(yōu)化施工提供依據(jù)，指導(dǎo)施工生產(chǎn)。

　　3、量測項目分類

　　量測項目分為必測項目和選測項目。

　　(1)必測項目

　　必測項目有：洞內(nèi)狀態(tài)觀察;拱頂下沉量測;凈空變形量測。此三項對各級圍巖均屬必測項目;對于淺埋隧道，地表下沉量測也是必測項目。見表1

　　表1 必測項目

　　序號監(jiān)測項目測試方法和儀表測試精度備注

　　1洞內(nèi)狀態(tài)觀察現(xiàn)場觀察、地質(zhì)羅盤

　　2凈空變化收斂計0.1mm一般進行水平收斂

　　3拱頂下沉水準儀、鋼尺1mm

　　4地表下沉水準儀、塔尺1mm淺埋隧道必測

　　注：淺埋隧道(H0≤2b)，H0—隧道的埋深，b—隧道寬度

　　(2)選測項目

　　選測項目應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、地質(zhì)條件、隧道埋深、開挖方法及其他特殊要求，有選擇地進行。項目見表2。

　　表2 選測項目

　　序號監(jiān)測項目測試方法和儀表測試精度備注

　　1隧底隆起水準儀、塔尺1mm

　　2圍巖內(nèi)部位移位移計0.1mm

　　3圍巖壓力壓力盒0.001Mpa

　　4二襯接觸壓力壓力盒0.001Mpa

　　5鋼架受力鋼筋計0.1Mpa

　　6噴混凝土受力混凝土應(yīng)變計10με

　　7錨桿體應(yīng)力鋼筋計0.1Mpa

　　8二襯內(nèi)應(yīng)力混凝土應(yīng)變計10με

　　9爆破振動觀察爆破振動記錄儀 臨近建筑物

　　4、量測的主要內(nèi)容和方法

　　(1)洞內(nèi)狀態(tài)觀察

　　此項工作主要是以肉眼對開挖地段和支護地段進行觀察，并作好記錄，依此來直接判斷圍巖的級別、隧道的穩(wěn)定性和支護結(jié)構(gòu)的合理性。

　�、傥粗ёo地段的觀察內(nèi)容

　　A、圍巖級別及分布狀態(tài)，節(jié)理、裂隙發(fā)育程度和方向性，裂隙內(nèi)充填物的性質(zhì)和狀態(tài)等。

　　B、工作面的穩(wěn)定狀態(tài)，頂部有無剝落現(xiàn)象等。

　　C、是否有涌水，水量大小、位置和壓力等。

　�、谝阎ёo地段的觀察內(nèi)容

　　A、有無錨桿被拉斷、或墊板陷入圍巖內(nèi)部的現(xiàn)象。

　　B、噴射混凝土是否產(chǎn)生裂縫或剝離;鋼拱架有無被壓屈的現(xiàn)象;隧道底部是否有底鼓現(xiàn)象。

　　C、錨桿注漿質(zhì)量、噴射混凝土施工質(zhì)量是否達到規(guī)定要求。

　　洞內(nèi)狀態(tài)觀察是直接判斷圍巖級別、隧道的穩(wěn)定性和支護結(jié)構(gòu)的合理性的重要手段。已施工地段的觀察至少每天應(yīng)進行一次，觀察中，如果發(fā)現(xiàn)異�，F(xiàn)象，要詳細記錄其時間、地點，并采取相應(yīng)的措施，確保施工安全。

　　(2)拱頂下沉量測

　　拱頂下沉量測是測出拱頂?shù)慕^對下沉量。

　　由已知高程的水準點，使用精密水準儀，就可觀察出拱頂點的下沉量隨時間的變化情況。地表下沉和隧道底鼓也是用此法觀察。

　�、贉y量儀器和測點布置

　　拱頂下沉量測一般用水準測量的方法，觀察儀器要用精密水準儀;又因拱部一般較高，常常用鋼尺代替塔尺。

　　一般是在隧道開挖后的洞內(nèi)拱頂布點，原則上測點應(yīng)設(shè)在拱頂?shù)闹行狞c，如果因風管妨礙測量工作時，也可將測點設(shè)于拱頂中心點之外。

　　在現(xiàn)場，測點一般是埋設(shè)廢、短鋼筋頭。

　�、跍y點的間距

　　拱頂下沉量測與凈空變形量測原則上設(shè)置在同一斷面進行;其量測的間距一般為：Ⅱ級圍巖150m，Ⅲ級圍巖100m，Ⅳ級圍巖50m，Ⅴ--Ⅵ級圍巖20m;洞口附近及施工初期的測點間距應(yīng)適當縮短，一般為10—20m。

　　③量測頻率

　　量測頻率：越“新鮮”的點，量測頻率應(yīng)越大。見表3。

　　表3 拱頂下沉與凈空變形量測頻率

　　開挖后天數(shù)(d)距開挖面距離(m)量測頻率(次/d)

　　0--5(0—1)D2次/d

　　6--15(1—3)D1次/d

　　16--30(3—5)D1次/2d

　　31d以后>5D1次/7d

　�、軘�(shù)據(jù)整理

　　根據(jù)量測資料應(yīng)繪制出下列曲線：下沉量隨時間變化的曲線;下沉速度隨時間變化的曲線;下沉量與開挖面之間距離關(guān)系的曲線。

　　(3)凈空變形量測

　　凈空變形量測：測出隧道周邊相對方向兩個固定點連線上的相對位移值;它是判斷圍巖動態(tài)最直觀和最重要的量測信息。

　�、贉y量儀器

　　凈空變形一般采用收斂計進行量測;目前國內(nèi)使用的收斂計種類很多，但應(yīng)用最廣泛的是彈簧式的，以前是讀數(shù)的，現(xiàn)在已有數(shù)顯的。

　�、诹繙y方法

　　用收斂計測凈空變形的原理是：采用一根在彈簧作用下被拉緊的鋼尺，通過百分表讀出隧道周邊兩測點間的距離，從而計算出兩測點連線方向上的相對位移值。

　　具體方法如下：

　　A、先在隧道周邊圍巖表面鑿兩個孔，在孔內(nèi)填塞水泥砂漿后插入測桿作為今后量測的基準點，設(shè)置時盡量使兩測桿軸線在連線方向上。

　　B、將收斂計架和鋼尺一端分別用銷子連接到兩測桿端頭上，安裝好收斂計。

　　C、搖動手柄至合適刻度測，重復(fù)測試3次，取其平均值作為初始觀察值R0。

　　段時間內(nèi)的收斂值為：Ut=Rt-R0。

　�、蹨y線布置

　　凈空變形量測的測線布置原則是：圍巖越好，測線越少;圍巖越差，測線越多;一般視圍巖條件可選1條、2條、或3條，最多選6條測線。

　　拱頂下沉量測的測點，一般可與凈空變形量測測點共用，這樣既節(jié)省了安設(shè)工作量，更重要的是使測點統(tǒng)一，測試結(jié)果可以互相校驗。

　�、軘�(shù)據(jù)整理

　　根據(jù)量測資料應(yīng)繪制出下列曲線：位移量隨時間變化的曲線;位移速度隨時間變化的曲線;位移量與開挖面之間距離關(guān)系的曲線

　�、萘繙y控制標準

　　A、凈空變形、拱頂下沉量測應(yīng)在每次開挖后12h內(nèi)取得初讀數(shù)，最遲不得大于24h，且在下一循環(huán)開挖前必須完成。

　　B、凈空變化速度持續(xù)大于1.0mm/d時，說明圍巖處于急劇變形狀態(tài)，應(yīng)加強初期支護;凈空變化速度小于0.2mm/d時，說明圍巖達到基本穩(wěn)定。

　　C、等圍巖達到基本穩(wěn)定后，再以1次/7d的量測頻率測2—3周后，可結(jié)束量測。

　　D、對于膨脹性、流變性圍巖，位移長期沒有減緩趨勢，應(yīng)適當延長量測時間，直到位移速率小于0.5mm/d時，方可結(jié)束量測。

　　(4)地表下沉量測

　　淺埋隧道或隧道的淺埋段，多為土質(zhì)或軟弱圍巖，一般將會產(chǎn)生較大的地表下沉;為了評判隧道的圍巖穩(wěn)定性和支護效果，地表下沉量測尤為重要，是必不可少的必測項目。

　　特別對于城市地區(qū)隧道，地表下沉量測為主要項目。

　　地表下沉量測方法與拱頂下沉量測的方法一樣，均是水準測量的方法。

　　(5)圍巖內(nèi)部位移

　　圍巖內(nèi)部各點的圍巖同隧道周邊位移一樣，也是圍巖動態(tài)的表現(xiàn);它不僅反映了圍巖內(nèi)部的松弛程度，而且更能反映圍巖松弛范圍的大小，這也是判斷圍巖穩(wěn)定性的一個重要參考指標。

　　圍巖內(nèi)部位移屬于選測項目，所用儀器：位移計，位移的單位為長度單位，其量測精度為0.1mm。

　　在實際量測工作中，先是向圍巖鉆孔，然后用位移計量測鉆孔內(nèi)、即圍巖內(nèi)部各點相對于孔口一點的相對位移。

　　(6)錨桿桿體受力、鋼拱架受力

　　錨桿、鋼拱架的工作狀態(tài)好壞主要以其受力后的應(yīng)力—應(yīng)變來反映。

　　錨桿桿體受力、鋼拱架受力都屬于選測項目，所用儀器：鋼筋計，應(yīng)力的單位為Mpa，其量測精度為0.1Mpa。

　　實際量測工作中，是采用與設(shè)計錨桿、鋼拱架強度相等，且剛度基本相等的各式鋼筋計來觀察錨桿的應(yīng)力—應(yīng)變。

　　(7)圍巖壓力量測

　　噴射混凝土或模筑混凝土與圍巖之間的接觸應(yīng)力大小，既反映了支護的工作狀態(tài)，又反映了圍巖施加于支護的壓力情況，因此圍巖壓力量測就成為必要。

　　圍巖壓力量測屬于選測項目，按其獲得壓力的方法可分為直接量測法和間接量測法。

　�、僦苯恿繙y法

　　直接量測法：是指采用各種壓力盒量測作用在襯砌或支護結(jié)構(gòu)上的壓力方法;該方法主要是利用各種土壓力盒，將其置于襯砌與圍巖之間，使二者之間的壓力由壓力盒上直接讀出來。

　　量測儀器：壓力盒，壓力的單位為Mpa，其量測精度為0.001Mpa。

　　壓力盒其實就是一種土壓力傳感器，它的形式有電阻式、電容式、電壓式和振弦式等;其中振弦式壓力盒是電測壓力盒中最普遍的一種。

　�、陂g接量測法

　　間接量測法：通過對襯砌或支護及圍巖的應(yīng)力或應(yīng)變的量測來推算圍巖壓力的方法。

　　③內(nèi)部埋設(shè)法：這種方法是襯砌或支護施工時，先將測量應(yīng)變的元件埋設(shè)在支護與圍巖之間，以測出支護的內(nèi)外表面的應(yīng)變變化，進而反推出圍巖壓力。

　　所用儀器：應(yīng)變計、應(yīng)力計。

　�、茈姕y錨桿法：電測錨桿是一種特制的空心錨桿、并在其內(nèi)部貼有應(yīng)變元件;在隧道施工中，可將其錨固在圍巖中，這樣電測錨桿就會隨著圍巖的變形而變形，這種變形通過應(yīng)變元件測出，依此來推算圍巖壓力。

　　隨著全站儀的發(fā)展，現(xiàn)代隧道量測技術(shù)也在更新，因為全站儀可以測出空間一點三維坐標，不用鋼尺和塔尺，所以又稱無尺量測。

　　5、工程實例

　　大連市地鐵一期工程姚家～南關(guān)嶺站區(qū)間位于大連市華北路北側(cè)，向東北方向穿越既有哈大鐵路線，呈東北-西南走向，起止里程DK1+339.921～DK2+380，區(qū)間長度1040.079米(右線)，包括明挖段和暗挖段兩部分。

　　暗挖區(qū)間起止里程：左線DK1+867.275～DK2+380，長度512.725m，右線DK1+850～DK2+380，長530m;左右線間距為17米。

　　隧道在平面上，大部分處于直線段，共474米;剩余56米處于R=300m的緩和曲線上。在DK2+339處設(shè)置一處聯(lián)絡(luò)通道兼泵房。隧道東西兩端分別與本區(qū)間明挖段和南關(guān)嶺站站前明挖結(jié)構(gòu)相接。

　　施工中按照“管超前、短進尺、強支護、嚴治水、實回填、早封閉、勤測量”的原則展開隧道施工作業(yè)，使整個隧道的安全質(zhì)量有序可控。