高速公路隧道施工监控量测技术应用研究

文/黑白阳

1 监控量测的项目和方法

1.1 监控量测的必要项目

在高速公路进行隧道施工的时候，监控量测的项目分为必要项目和选测项目。隧道施工是实地操作，要求监控量测必须是跟随隧道施工的项目同步进行，且对隧道施工的现场施工情况和施工地质有很详细的了解。一旦其中有一部分不符合施工标准，相关技术人员能立马提出问题及修改方案，保证施工人员的安全以及隧道工程的顺利进行。监控量测主要是通过对洞穴内的变形收敛量的观察，从而正确了解隧道施工的具体状况。隧道施工的监控量测主要是检测出的一系列数据，通过数据利用物理计算公式、函数变化等得出与实际情况相差不大的理想状况。隧道施工的时候，监控量测的必要项目是支护状况、地表沉降观测、周边位移、拱顶下沉量测等。

监控量测的支护状况，主要是量测施工隧道的围岩地质、衬砌支护以及地下水的情况。监控量测的测量数据要求准确无误，否则会影响施工结果。施工隧道的围岩地质在进行监控量测的时候，重点观测围岩地质的稳定性。围岩地质的稳定性对于隧道施工是否能够继续进行有很重要的作用[2]。当监控量测围岩地质的稳定性不高时，应及时上报施工人员，并联系相关技术员对围岩地质进行全面监测，从而避免产生安全事故，误伤工作人员。衬砌支护主要是监测施工进行后初次支护的效果。测量所需要的数据，通过位移反分析法，用所测得的数据进行计算得到实际结果，即围岩初始应力场和围岩综合物理学参数，并将实际结果与理论知识相对比，数值相差太大的话，就一一排查测量的数据；数值相差不大的话，就视为合格，隧道施工能够正常进行。监测地下水的情况就比较容易，监测机器在测到含地下水的地质与其他地质不同的时候会发出提醒，施工人员在进行隧道施工的时候，注意地下水，防止地下水的腐蚀性影响隧道的使用寿命。如果地下水直接影响隧道施工的方向，则施工人员应该商讨其他路线避开地下水。

监控量测的地表沉降观测。地表沉降观测主要分为三步。首先，基点布设。在施工隧道外围挖出长宽为3～5 倍洞径外的区域，用来标出两个基点；两个基点的作用是校准，参照两个基点，再分别标出其他水准点，所有基点应与附近水准点联测取得原始高程。

其次，测点布设。在将要量测的点的位置挖长、宽、深均为200mm 的坑，然后放入地表测点预埋件，测点周围要用施工的混凝土盖实，混凝土全部风干以后才能进行测量；在隧道施工现场一般用水准仪量测，精准度要求高的可以用用高精度全站仪进行观测[3]。

最后，监控量测的周边位移、拱顶下沉量测。在进行周边位移、拱顶下沉量测的时候，首先是选好周边位移、拱顶下沉的测量点的位置，找出测量点后，先进行初步支护。在初步支护以后，用风钻凿出直径为40mm、深度为200mm 的孔，并用1∶1 砂浆填满凿孔，待砂浆凝固好插入其上的测点固定杆时即可使用收敛计、水平仪及水平尺进行量测工作。在进行量测的时候要注意测量点，隧道施工时不能破坏测量点的位置，一旦破坏，就会影响施工的数据，进而可能影响施工进展；此时，应有专门的作业员对周边位移、拱顶下沉量测的过程进行监督。发现其中任何一个物件损坏时要及时上报，并展开维修。周边位移、拱顶下沉量测的时间为隧道施工前期每天一次，后期一个月三次即可。

1.2 监控量测的选测项目

监控量测的必要项目主要是对隧道施工的一般路况分析，而选测项目则主要是对复杂路况的测量，起到的是对监控两侧的必要项目进行一个补充的作用。由上文可知，在进行监控量测的必要项目时，耗费的人力、物力、财力都很少，因为监控量测的必要项目是一个确定性的项目，施工人员已经有面对这些量测经验。而选测项目不一样，选测项目耗费的人力、物力、财力都要略大于监控量测的必要项目，有利有弊，当选测项目耗费的东西多时就决定了它的寿命与监控量测的必要项目不一样。隧道在施工完成以后，选测项目处在一个稳定的环境下，可以长期进行量测监察，甚至直接可以在下一个工程中使用，不用再次浪费巨大的人力、物力、财力。

1.3 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。

2 监控量测的成果与分析

2.1 监控量测的成果

在过去的隧道施工中面临了很多问题，没有监控量测的保障安全的前提，发生了很多安全事故。20 世纪70年代初，新奥法设计与施工逐渐传入我们国家，监控量测是新奥法设计与施工的主要内容，也是如今我国高速公路的隧道施工成功运用监控量测的方法。通过对隧道施工进行监控量测，确保隧道施工的安全。但是，即使现在成功运用监控量测，隧道施工设计和监控量测还是很难做到真真正正的结合，两者之间也还是存在很多问题，测量的精准度达不到要求、监控量测的技术不够成熟等等。在这种情况下，技术人员只有经过不断的创新和大脑风暴，才能将隧道施工设计和监控量测做到有机结合，发挥隧道施工中的监控量测应该起到的作用。

高速公路的隧道施工的监控量测虽然与一般的地铁隧道或火车路段有很多的相同点，但也有很多不一样的地方。由于高速公路路面基本存在24h 不间断的车流，一旦隧道出现小的工程问题，就会直接影响行车的安全，甚至可能造成重大安全事故。正因为如此，高速公路对隧道质量比其他普通隧道要求较高，但这也就同时表明施工人员在进行每一步量测的时候，不能出现失误；即便是在人为的情况下，也不允许有误差，要尽可能将误差减到最小。另外，监控量测的时候要充分考虑所有方面，设计出符合实际情况的方案来应对高速公路隧道施工中遇到的各种难题。

2.2 监控量测的分析

高速公路对隧道的质量要求比较高，而隧道施工有很多不确定性，因此对隧道的围岩地质以及支护等状况进行监控量测，是保障隧道施工安全的最后一道关卡。监控量测对施工人员的技术性要求比较高，在进行监控量测的时候最少要有两个施工人员共同作业。在对隧道施工进行监控量测技术的准确运用时应做到以下几点：首先在进行量测的时候，量测点的选择非常重要，量测点不能受其他因素的干扰，否则会影响最后的数据及根据数据得到的结果；在进行多次测量求平均值的时候，每次测量都必须符合实际情况，小小的误差可能会导致很大的安全事故；同时，监控量测的数据要及时上报，关系图要随数据的变化而变化，并根据测量结果及时调整关系图的数据；监控量测的数据应与施工的进度同步进行，监控量测出的数据要准确而真实的反映地表现状；用合适的函数代表监控量测的数据，根据函数的增幅变化算出大约值；初始应力、岩体流变参数等根据监控量测的数据计算得出，按时上交给相关技术人员；应随时观测监控量测的围岩地质和支护的稳定性，出现异动时及时告知施工人员；通过监控量测的数据准确计算，提前预防隧道坍塌，以保证施工人员的安全；监控量测的结果要按时上交给相关技术人员，一旦有异常的时候要第一时间调整相关参数，使其数据恢复正常状况，以保证施工安全和投资人的合法权益。

监控量测在高速公路的隧道施工过程中起到的作用是极其重要的，因此任何一个环节都不能粗心大意，不能因为一个小小的错误而导致严重的安全事故产生。监控量测的相关工作人员在量测的时候，应认真负责，减少误差。另外，施工人员在进行作业的时候也要观察四周，有问题及时报告给上级。在监控量测的数据出现问题时，施工人员和相关技术人员要一同检查错误，确保所得出数据的准确性。每个工作人员细心地做好隧道施工的监控量测工作，是高速公路建设顺利完成的重要保证。

3 结语

综上所述，监控量测在高速公路的隧道施工过程中的应用具有很重要的意义。由于高速公路的隧道施工过程艰难且地理位置不易施工，因此监控量测是保障施工人员和隧道完整的最后一道关卡。相关技术人员应通过对围岩位移及初期支护变形等监控量测，提供有关监控信息依据，并加以科学分析，为以后工程设计与施工积累资料，确保隧道现场施工的指导及施工的安全性、经济性。在高速公路的隧道施工过程中，不管是施工人员还是相关技术人员都要秉承对人们高度负责的态度去进行隧道施工这一项工作，尽最大的可能去减少误差，避免人为原因造成隧道施工的安全事故。