摘要：由于隧道圍巖的復(fù)雜性和不可見性，為盡量避免意外的情況發(fā)生，在隧道建設(shè)中利用常規(guī)的安全監(jiān)測來指導(dǎo)施工已是必不可少，在施工的同時(shí)有必要采用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)合常規(guī)圍巖變形監(jiān)測等多種探查手段。而地質(zhì)超前預(yù)報(bào)作為一種地質(zhì)因素定性分析方法在地下洞室的建造中也愈來愈受到重視，但是兩者在實(shí)際應(yīng)用中往往相互脫節(jié)。鑒于此，結(jié)合相關(guān)的實(shí)際工程，闡述了多種安全監(jiān)測手段在公路隧道建設(shè)中的綜合應(yīng)用，分析了隧道的“信息化”設(shè)計(jì)與施工所具有的重要指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞：公路隧道建設(shè)、
隧道安全監(jiān)測預(yù)報(bào)、應(yīng)用
1、前言
鑒于隧道地下工程圍巖地層的復(fù)雜性和不可見性，為了盡量避免意外情況的出現(xiàn)，在有勘探地質(zhì)資料和理論分析作為參考依據(jù)的情況下，有必要采用超前探查地質(zhì)預(yù)報(bào)等措施結(jié)合常規(guī)圍巖變形監(jiān)測等多種手段，對隧道進(jìn)行時(shí)空變形的預(yù)測和預(yù)報(bào)分析，并對隧道的襯砌狀態(tài)進(jìn)行評價(jià)，為施工設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)性依據(jù)，以達(dá)到安全施工和優(yōu)化設(shè)計(jì)目的。
2、安全監(jiān)測預(yù)報(bào)技術(shù)在基坑支護(hù)施工中的應(yīng)用
它主要依靠的是先進(jìn)的現(xiàn)代化科學(xué)設(shè)備、裝置和一定的找術(shù)手段針對周圍的環(huán)境的沉降，位移、傾斜、開裂、基底隆起、應(yīng)力、土層孔隙水的壓力變化、地下水位動(dòng)態(tài)變動(dòng)和支護(hù)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)化、科學(xué)化、合理化的檢測。在前期工作中監(jiān)測巖土變位的各種具體的行為表現(xiàn)，然后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行巖土信息的有效浦捉，并且根據(jù)得到的相關(guān)內(nèi)容比較勘察設(shè)計(jì)預(yù)期性狀同監(jiān)測結(jié)果之間所存在的具體差別，針對原來已存在的設(shè)計(jì)內(nèi)容和結(jié)果進(jìn)行客觀的評價(jià)，及時(shí)地對方案的合理性作出必要的判斷。還要對開挖工作的方案和內(nèi)容提出一些合理化的建議，對于工程中可能出現(xiàn)的問題和相關(guān)的不足之處要及時(shí)地進(jìn)行修正，對于危險(xiǎn)的行為內(nèi)容要及時(shí)地進(jìn)行預(yù)報(bào)和制止。
3、沉降安全監(jiān)測
沉降監(jiān)測的點(diǎn)位布置及監(jiān)測方法，監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)全面反映變形特征，精密水準(zhǔn)測量是工程建筑物沉降監(jiān)測所采用的主要方法。所要建立高精度的水準(zhǔn)測量控制網(wǎng)。在建筑物的外圍穩(wěn)定處布設(shè)至少三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，在便于對監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行觀測的位置設(shè)置若干個(gè)工作基點(diǎn)。基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)聯(lián)成一個(gè)閉合環(huán)，構(gòu)成基準(zhǔn)網(wǎng)。采用精密水準(zhǔn)測量技術(shù)，測量基準(zhǔn)網(wǎng)中相鄰點(diǎn)間高差。對基準(zhǔn)網(wǎng)測量結(jié)束后，進(jìn)行平差得到基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)的高程。以工作基點(diǎn)為依據(jù)，采用精密水準(zhǔn)測量技術(shù)測量沉降監(jiān)測點(diǎn)的高程，進(jìn)而計(jì)算沉降監(jiān)測點(diǎn)的本次沉降量和累計(jì)沉降量。
監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)置要能夠反映建筑物基礎(chǔ)的沉降和傾斜，點(diǎn)的布置要便于保存且不受損壞。應(yīng)該布置３個(gè)以上基準(zhǔn)點(diǎn)，若干個(gè)工作基點(diǎn)和沉降監(jiān)測點(diǎn)的三級布點(diǎn)。消除系統(tǒng)誤差的措施有：
3.1監(jiān)測路線、測站點(diǎn)和立尺點(diǎn)盡量固定，使往返測在同一路線上進(jìn)行。
3.2盡量縮短水準(zhǔn)環(huán)線和路線的長度，以縮短監(jiān)測時(shí)間。
3.3不同周期監(jiān)測應(yīng)固定所用儀器和標(biāo)尺，并盡可能由同一監(jiān)測員進(jìn)行相應(yīng)測段的監(jiān)測。
3.4在沉降較大的地區(qū)，應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)閉合環(huán)的監(jiān)測，以確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠。
4、常規(guī)圍巖變形監(jiān)控量測
由于復(fù)雜多變的地質(zhì)情況，造成各種圍巖強(qiáng)度、受力特性及層間的相互作用力都發(fā)生變化，相應(yīng)的圍巖與隧道各點(diǎn)的變形、位移及安全穩(wěn)定性也必然受到影響，相應(yīng)的監(jiān)測儀器設(shè)置在不同的圍巖、不同的圍巖級別及斷面變化的地方，使隧道圍巖的變化情況都得到全方位監(jiān)控。
4.1在確保隧道安全方面的應(yīng)用
隧道的常規(guī)監(jiān)控量測在確定隧道的安全度方面起著不可低估的作用，施工方應(yīng)及時(shí)對初次襯砌支護(hù)強(qiáng)度不夠的部位進(jìn)行加固，適時(shí)地改善施工方法，調(diào)整施工進(jìn)度，調(diào)整和修正支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)，避免隧道建成后的大面積返修。
4.2在確定二次支護(hù)時(shí)間方面的應(yīng)用
監(jiān)控量測不但用來監(jiān)測初期支護(hù)和二次襯砌的安全性，還用于決定二次襯砌施工的最佳時(shí)期。
4.3在確定合理支護(hù)參數(shù)方面的應(yīng)用
監(jiān)控量測另一項(xiàng)重要的作用是在選擇適合各種地質(zhì)條件下的支護(hù)參數(shù)。由于圍巖的復(fù)雜多變，前方待開挖地段的支護(hù)參數(shù)必須隨之而進(jìn)行調(diào)整，監(jiān)控量測則作為變更的反分析資料。
4.4利用量測數(shù)據(jù)進(jìn)行隧道的反分析
用反分析技術(shù)所得到的這種參數(shù)，與隧道施工前的一般地質(zhì)調(diào)查和有限的室內(nèi)巖土力學(xué)試驗(yàn)所提供的結(jié)果相比較，更能全面、真實(shí)、概括地反映圍巖性態(tài)，據(jù)以進(jìn)行力學(xué)計(jì)算則容易得出較為接近實(shí)際的結(jié)果。
5、公里隧道工程監(jiān)測的必要性
在公路隧道施工的過程中采用科學(xué)儀器和手段，對支護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境的位移、地下水位的動(dòng)態(tài)變化及土層孔隙水壓力的變化等進(jìn)行的綜合觀測。通過監(jiān)測工作可及時(shí)發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定因素、驗(yàn)證設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工、保障業(yè)主和相關(guān)社會(huì)的利益及分析區(qū)域性施工特征等。在施工過程中，隧道內(nèi)外的土體將由原來的靜止土壓力狀態(tài)向被動(dòng)和主動(dòng)土壓力狀態(tài)轉(zhuǎn)變。這一改變必然導(dǎo)致應(yīng)力狀態(tài)的改變，而應(yīng)力狀態(tài)的改變自然會(huì)引起土體的變形，即使是當(dāng)時(shí)采取了有效的支護(hù)方式，一定量的變形還是不可避免的。如果變形的位移量超過了設(shè)計(jì)容許的范圍，就會(huì)對擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)本身造成危害，進(jìn)而危及到隧道周圍的建筑及地下管線，當(dāng)然其所造成的損害程度也隨情況而不同。所以實(shí)施監(jiān)測也得到了業(yè)內(nèi)人士的廣泛認(rèn)同，因?yàn)橹挥性谒淼澜ㄔO(shè)的施工過程中實(shí)施監(jiān)測才能對工程情況有全面的了解，確保工程安全的順利的進(jìn)行。
現(xiàn)場監(jiān)測要將巡視檢查與儀器監(jiān)測結(jié)合起來。現(xiàn)場監(jiān)測的對象應(yīng)包括支護(hù)結(jié)構(gòu)、地下水狀況、基坑底部及周邊土體、周邊建筑、周邊管線及設(shè)施、周邊重要的道路等和其他應(yīng)監(jiān)測的對象。每個(gè)基坑工程都必須監(jiān)測，但是一個(gè)既關(guān)系基坑工程安全又關(guān)系到工程的經(jīng)濟(jì)成本的問題就是怎么確定監(jiān)測項(xiàng)目的個(gè)數(shù)。而在這些項(xiàng)目中，隧道周圍土體位移變化、隧道周邊相鄰建筑物的變形及隧道基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形等是必須監(jiān)測的項(xiàng)目。
6、其他方法應(yīng)用
6.1地質(zhì)鉆孔
從鉆進(jìn)速度以及對鉆出來的巖石顆?；蛉〕龅膸r心來對前方圍巖進(jìn)行分析預(yù)測。從鉆進(jìn)速度的快慢可以分析得到前方圍巖的均質(zhì)情況及軟硬情況；從鉆出來的巖石顆?；蛉〕龅膸r心進(jìn)行分析研究，可得出前方圍巖的巖性。對從孔中流出水量的大小可得出前方圍巖的水文情況。該方法對穿過地質(zhì)不良地段或巖性變化頻繁的地段極為有效。
6.2水平聲波剖面法(HSP)
水平聲波剖面法(HSP)是通過分析反射回來的聲波特性反映地層狀況，具有探測時(shí)間短、對施工的干擾小和探測距離基本在50m以內(nèi)等優(yōu)點(diǎn)。我國鐵道部十二局將其應(yīng)用于四川達(dá)縣鐵山隧道；臺灣省應(yīng)用于某條隧道的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，發(fā)現(xiàn)在HSP方法數(shù)據(jù)處理過程中，如何判斷軟弱巖石有待進(jìn)一步的研究，另外還難以對含水層進(jìn)行預(yù)測。
6.3地電阻影像探測
地電阻影像探測以巖層中介質(zhì)的電阻率以及導(dǎo)電性進(jìn)行判斷介質(zhì)的分布。我國臺灣省將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于坪林隧道，對隧道前方地下水的分布進(jìn)行了有效探測。然而該技術(shù)主要依賴于介質(zhì)的導(dǎo)電特性，遇到地層內(nèi)水的含量低、巖層顆粒導(dǎo)電差時(shí)難以應(yīng)用。
7、結(jié)語
總之，任何單一分析方法和手段均有其本身的局限性。變形監(jiān)測技術(shù)以及隧道前方的超前預(yù)報(bào)都無法保證其絕對的成功率。地下工程安全監(jiān)測中，應(yīng)將地質(zhì)超前預(yù)報(bào)納入整個(gè)安全預(yù)報(bào)范疇，并逐步形成系統(tǒng)性方法。監(jiān)測充分利用多種安全監(jiān)測手段，結(jié)合設(shè)計(jì)階段與施工階段的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)，充分了解隧道工程中支護(hù)系統(tǒng)與圍巖之間呈現(xiàn)著錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，以便節(jié)約工程投資，確保隧道施工順利、安全。
參考文獻(xiàn)：
[1] 汪益敏.隧道圍巖變形監(jiān)測及其有限元分析[J].煤田地質(zhì)與勘探，2000，(3).
[2] 謝玉山 徐立平 等.坪林隧道施工地質(zhì)探查技術(shù)之應(yīng)用[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2001，38(2).
[3] 高才坤 郭世明.采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行隧道掌子面前方地質(zhì)情況預(yù)報(bào)[J].水力發(fā)電，2000，(3).
