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近年來，隨著經(jīng)濟(jì)和科技水平的不斷提升，武漢、南京等地已建設(shè)過江隧道，廈門、青島、港珠澳等地正在或預(yù)建設(shè)跨海隧道，這些隧道的建設(shè)無疑又把中國(guó)的隧道建設(shè)規(guī)模和技術(shù)都提上一個(gè)新的臺(tái)階。
但由于隧道工程所處地質(zhì)條件復(fù)雜多變，尤其是長(zhǎng)大隧道的地質(zhì)信息更是難以掌握，施工條件比地面建筑物要差得多，施工人員生命及財(cái)產(chǎn)都受到極大的威脅。
中交路橋科技小編結(jié)合工作實(shí)際，針對(duì)隧道施工期間變形監(jiān)測(cè)相關(guān)內(nèi)容作了系統(tǒng)分析。
一、隧道監(jiān)測(cè)的目的 　
隧道施工中的監(jiān)控量測(cè)是保障工程建設(shè)的安全、質(zhì)量、地面車輛以及沿線建筑和管線正常運(yùn)行的重要手段。
監(jiān)測(cè)目的大致分為：
1）掌握監(jiān)測(cè)工程對(duì)周圍環(huán)境的影響，主要為地表沉降，地上建筑物沉陷等。
2）掌握圍巖在施工中的動(dòng)態(tài)，控制圍巖變形，指導(dǎo)施工作業(yè)。
3）確認(rèn)支護(hù)參數(shù)和施工方法的合理性、準(zhǔn)確性，為初期支護(hù)和二次襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)的調(diào)整提供依據(jù)，驗(yàn)證支護(hù)結(jié)構(gòu)效果。以便及時(shí)確定施工對(duì)策和措施，以確保安全地施工。
4）校核地下工程理論計(jì)算結(jié)果，為理論解析、數(shù)值分析提供計(jì)算數(shù)據(jù)與對(duì)比指標(biāo)；為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)，保證隧道既穩(wěn)定又經(jīng)濟(jì)。通過量測(cè)了解該工程條件下所表現(xiàn)、反映出來的一些地下工程規(guī)律和特點(diǎn)，為今后類似工程或工法本身發(fā)展提供借鑒、依據(jù)和指導(dǎo)作用。
二、隧道洞內(nèi)外觀測(cè)
2.1隧道開挖工作面的觀測(cè)
在每個(gè)開挖面進(jìn)行，特別是在軟弱破碎圍巖條件下，開挖后由隧道工程師和地質(zhì)工程師立即進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，觀察后繪制開挖工作面略圖（地質(zhì)素描），填寫工作面狀態(tài)記錄表及圍巖級(jí)別判定卡。
1）開挖后未被支護(hù)圍巖的觀測(cè)，如節(jié)理裂隙發(fā)育程度及其方向；開挖工作面的穩(wěn)定狀態(tài)，頂板有無坍塌；涌水情況：位置、水量、水壓等；底板是否有隆起現(xiàn)象。
2）對(duì)開挖后已支護(hù)的圍巖的觀測(cè)，如對(duì)已施工區(qū)段的觀察每天至少進(jìn)行一次，觀察內(nèi)容包括有無錨桿被拉斷或墊板脫離圍巖現(xiàn)象；噴射混凝土有無裂隙和剝離或剪切破壞；鋼拱架有無被壓變形情況；錨桿注漿和噴射混凝土施工質(zhì)量是否符合規(guī)定的要求；觀察圍巖破壞形態(tài)并分析。
2.2洞外觀察
洞外觀察包括洞口地表情況、地表沉陷、邊坡及仰坡的穩(wěn)定以及地表水滲透等的觀察，觀察結(jié)果記錄在工程施工日志及相關(guān)表格中。
三、隧道位移及變形量測(cè)
3.1地表下沉量測(cè)
根據(jù)圖紙要求洞口段應(yīng)在施工過程中可能產(chǎn)生地表塌陷之處設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)。地表下沉觀測(cè)點(diǎn)按普通水準(zhǔn)基點(diǎn)埋設(shè)，并在預(yù)計(jì)破裂面以外3～4倍洞徑處設(shè)至少兩個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)，以便互相校核，基點(diǎn)應(yīng)和附近原始水準(zhǔn)點(diǎn)多次聯(lián)測(cè)，確定原始高程，作為各觀測(cè)點(diǎn)高程測(cè)量的基準(zhǔn)，從而計(jì)算出各觀測(cè)點(diǎn)的下沉量。
地表下沉樁的布置寬度應(yīng)根據(jù)圍巖級(jí)別、隧道埋置深度和隧道開挖寬度而定。地表下沉量測(cè)頻率和拱頂下沉及凈空水平收斂的量測(cè)頻率相同。地表下沉量測(cè)應(yīng)在開挖工作面前方H+h（隧道埋置深度+隧道高度）處開始，直到襯砌結(jié)構(gòu)封閉、下沉基本停止時(shí)為止。
3.2周邊位移量測(cè)
CRD法洞內(nèi)監(jiān)控點(diǎn)布置，而雙側(cè)壁導(dǎo)坑法洞內(nèi)控制點(diǎn)布置所示。量測(cè)坑道斷面的收斂情況，包括量測(cè)拱頂下沉、凈空水平收斂，以及底板鼓起（必要時(shí)）。拱頂是隧洞周邊上的一個(gè)特殊點(diǎn)，撓度最大，其位移情況，具有較強(qiáng)的代表性和顯示"闖口"作用等。
拱頂下沉和水平收斂量測(cè)斷面的間距，Ⅲ級(jí)及以上圍巖不大于40m；Ⅳ級(jí)圍巖不大于25m；V級(jí)圍巖應(yīng)小于20m。圍巖變化處適當(dāng)加密，在各類圍巖的起始地段增設(shè)拱頂下沉測(cè)點(diǎn)1～2個(gè)，水平收斂1～2對(duì)。當(dāng)發(fā)生較大涌水時(shí)，V、Ⅳ級(jí)圍巖量測(cè)斷面的間距縮小至5～10m。各測(cè)點(diǎn)在避免爆破作業(yè)破壞測(cè)點(diǎn)的前提下，盡可能靠近工作面埋設(shè)，一般為0.5～2m，并在下一次爆破循環(huán)前獲得初始讀數(shù)。初讀數(shù)在開挖后12h內(nèi)讀取，最遲不得超過24h，而且在下一循環(huán)開挖前，必須完成初期變形值的讀數(shù)。
凈空水平收斂測(cè)線的布置應(yīng)根據(jù)施工方法、地質(zhì)條件、量測(cè)斷面所在位置、隧道埋置深度等條件確定。在地質(zhì)條件良好，采用全斷面開挖方式時(shí)，設(shè)一條水平測(cè)線。當(dāng)采用臺(tái)階開挖方式時(shí)，在拱腰和邊墻部位各設(shè)一條水平測(cè)線。拱頂下沉量測(cè)與凈空水平收斂量測(cè)在同一量測(cè)斷面內(nèi)進(jìn)行，采用水準(zhǔn)儀測(cè)定下沉量
四、爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè) 　
在本工程中隧道爆破振動(dòng)的影響包括兩方面：一是施工隧道內(nèi)的影響，隧道開挖時(shí)對(duì)本身洞壁巖體（塌方、冒頂，側(cè)壁可能出現(xiàn)的塌方、失穩(wěn)等）的影響、對(duì)先行施工隧道臨時(shí)支護(hù)、初期支護(hù)、二襯混凝土的結(jié)構(gòu)完整性和穩(wěn)定性影響，洞內(nèi)機(jī)械電力設(shè)備的安全影響；二是臨近隧道的影響，對(duì)臨近隧道內(nèi)的結(jié)構(gòu)和設(shè)施的影響。
爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)的目的，施工時(shí)根據(jù)實(shí)際測(cè)得的振動(dòng)速度，進(jìn)行反分析計(jì)算，預(yù)測(cè)爆破開挖工作面下一步爆破的未來動(dòng)態(tài)，根據(jù)實(shí)際的巖石巖性介質(zhì)系數(shù)和震動(dòng)衰減系數(shù)K、a，修正爆破參數(shù)和爆破方案，并進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)優(yōu)化。爆破監(jiān)測(cè)主要是監(jiān)測(cè)爆破振動(dòng)速度和爆破振動(dòng)主頻。
影響爆破振動(dòng)強(qiáng)度的主要參數(shù)是單段最大起爆藥量，在隧道爆施工前，根據(jù)類似工程類比初步確定K、α值，按最大質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度控制在8cm/s，初步確定單段最大起爆藥量。最終通過現(xiàn)場(chǎng)爆破測(cè)試回歸出K、α值，進(jìn)行K、α值回歸時(shí)的測(cè)線上的測(cè)點(diǎn)數(shù)量不少于9個(gè)。隧道施工前，進(jìn)行既有隧道內(nèi)行車振動(dòng)監(jiān)測(cè)，獲得既有隧道通車過程中的振動(dòng)速度和振動(dòng)主頻，行車振動(dòng)的主頻一般在10HZ左右，而隧道內(nèi)爆破振動(dòng)主頻一般大于100HZ。
如果行車振動(dòng)速度小于5cm/s，進(jìn)行爆破振動(dòng)測(cè)試采用自動(dòng)觸發(fā)方式，進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)；否則，采用人工觸發(fā)方式進(jìn)行爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)。爆破施工隧道內(nèi)的監(jiān)測(cè)斷面測(cè)點(diǎn)布置按接近爆破區(qū)的拱頂、拱腰和拱腳進(jìn)行布置，每10m一個(gè)面。
五、隧道監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理 　
回歸分析是對(duì)一系列具有內(nèi)在規(guī)律的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。通過處理和計(jì)算等到兩個(gè)變量之間的函數(shù)式關(guān)系，從而推算最終位移和掌握位移變化規(guī)律。雙曲線函數(shù)是分析量測(cè)數(shù)據(jù)的有效函數(shù)，利用它可判定圍巖變化穩(wěn)定情況。根據(jù)所記錄的隧道監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，繪制位移u與時(shí)間t的關(guān)系曲線。
本隧道根據(jù)計(jì)算分折和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)繪制洞室頂拱變形（Ah）位移時(shí)態(tài)曲線，經(jīng)過開挖后9天內(nèi)跟蹤量測(cè)，圍巖變形位移量小，從量測(cè)數(shù)據(jù)可以明顯看出開挖后6天圍巖基本穩(wěn)定。由以上分析結(jié)果可知觀測(cè)斷面圍巖可以在開挖6天后不用再進(jìn)行量測(cè)，可以進(jìn)行二次襯砌。
六、隧道監(jiān)測(cè)管理
1）各預(yù)埋測(cè)點(diǎn)牢固可靠，易于識(shí)別并妥善保護(hù)，不得任意撤換和破壞，并建立監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)的記錄資料。
2）監(jiān)測(cè)工作按計(jì)劃實(shí)施，不得中斷。
3）根據(jù)監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行回歸分析得出圍巖總位移值及變化規(guī)律后，將其值與規(guī)范規(guī)定值進(jìn)行比較：當(dāng)計(jì)算值小于或等于規(guī)范規(guī)定值時(shí)，可將回歸分析值作為圍巖變形控制依據(jù)，建立管理等級(jí)。
4）量測(cè)數(shù)據(jù)要及時(shí)、準(zhǔn)確，量測(cè)結(jié)果及時(shí)報(bào)告，以便掌握動(dòng)態(tài)信息。
5）記錄要正規(guī)，資料要齊全，計(jì)算要正確，以便為竣工文件積累資料。
七、結(jié)語(yǔ)
本文結(jié)合某隧道工程施工實(shí)例，詳細(xì)對(duì)某隧道工程拱頂下沉、圍巖周邊收斂位移、圍巖壓力等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并對(duì)該隧道的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行定量分析。實(shí)踐證明，本文所提出的監(jiān)測(cè)方法能夠快速準(zhǔn)確地完成隧道施工期間的拱頂下沉和隧道收斂監(jiān)側(cè)工作，對(duì)隧道施工測(cè)量工作具有理論和實(shí)踐參考價(jià)值。