高速公路隧道施工監測技術要點

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摘要：以高速公路工程項目實例為依托，分別從監測控制網布設、主要監測項目、監測點的布設方法及監測注意事項等方面，對該工程中隧道施工監測技術要點進行分析。研究表明，通過監控量測工作的開展，為隧道施工提供指導依據，可大幅提升作業安全性。

關鍵詞：高速公路；隧道施工；監測技術

引言

在高速公路工程項目建設過程中，受地形地貌影響，常需要開挖隧道。為確保隧道施工能夠安全、有序施工，應采取相應的監測技術，獲取與隧道開挖有關的信息，以此有效指導隧道施工，在確保開挖進度和質量的前提下，減少并避免重大安全事故的發生。

1工程概況

某高速公路工程第三標段全長2.25km，該標段內有一條隧道，起止樁位號ZK19+420—ZK21+050。隧道工程所在地的地勢起伏相對較大，地貌以低山丘陵和溝谷為主。隧道是該標段的主要項目，在工程量中的占比約為75.5%。因地質條件較為復雜，加之軟弱圍巖較多，從而給隧道施工增添了一定難度。所以，為確保隧道施工安全、有序進行，需要進行施工監測。

2高速公路隧道施工監測技術要點

2.1布設監測控制網

對高速公路中的隧道工程而言，監控量測已經成為信息化施工的重要手段之一，借助相應的監測技術，對施工場地進行監控量測，能夠給隧道施工提供詳實、可靠的依據，有助于施工安全性的提升。在本工程中，隧道監控量測的主要項目包括：圍巖與支護狀態觀測；拱頂下沉及支護結構應力狀態量測等。為確保監控量測工作的有序開展，應遵循科學合理的原則布設監測控制網。在具體布設時，應執行現行JTGF60規范的規定要求，高程控制網可以采用精密水準網，其精度在二等和三等水準測量之間[1]。隧道內部的水準觀測點，從設計單位給出的經校驗合格的水準點引出，通過絕對高程，對初始值進行計算。

2.2主要監測項目

2.2.1超前地質預報當估計隧道施工前方可能存在不良地質如破碎帶、熔斷時[2]，可采用下列方法進行超前地質預報：地質雷達探測、超前鉆孔、TSP203系統等。量測的間隔時間可以根據地段并結合選擇的預報方法進行確定。

2.2.2隧洞內外日常觀測隧道開挖時，可在每次爆破后對隧洞掌子面進行現場觀察，若地質情況無明顯變化，則可每日對隧洞內及作業區段和洞外進行一次觀察，可以采用地質羅盤或是規尺等[3]。

2.2.3拱頂下沉每間隔10～15m左右選擇一個斷面，每個斷面中至少布置一個測點。可以采用水準儀、鋼尺等工具進行量測，具體的監測頻率如下：隧道開挖1～15d時，每天應至少進行1～2次，之后可以每隔2d進行1次，3個月后，只需要每個月進行1次即可。

2.2.4地表下沉對于淺埋隧道應每間隔5～50m左右選擇一個斷面，每個斷面上布置的測點數量應不少于7個[4]。可選用高精度水準儀或是測微器作為監測工具，具體的監測頻率按照開挖作業面與測量斷面之間的距離進行確定。

2.3監測點的布置方法

2.3.1地表沉降監測對隧道進行開挖施工時，監測地表沉降的主要目的如下：了解隧道開挖對周邊土體擾動下的沉降變化情況，依據監測所得成果指導隧道開挖。在本工程中，地表沉降監測采用的儀器為精密水準儀，讀數精度應精確到0.01mm。具體的測量實施要點如下：（1）實施測量前，應先埋設基點，可以選擇沉降影響范圍以外的區域作為埋設位置，確保所選的位置穩固、視野開闊，根據設計要求確定基點的埋設數量，確保埋設后的基點牢固、可靠。當基點埋設完畢后，可使用沖擊鉆在地表進行鉆孔，對沉降測點進行埋設，埋好后用水泥砂漿對孔周圍進行填塞密實。（2）選用精密水準測量法進行觀測，利用基點與附近水準點的聯測，對初始高程進行獲取。在觀測過程中，應對各項限差進行控制，各測點的讀數高差應控制在0.3mm以內[5]；一個測站內不在水準路線上的觀測點數量應控制在3個以內，當超出這個數量時，需要對后視點的讀數進行重新讀取，以此作為核對標準。

2.3.2拱頂沉降監測（1）對隧道拱頂進行沉降監測的主要目的，是了解拱頂受上部車輛及施工對土體擾動引起的沉降變化，了解單側擴挖引起的拱頂沉降。依據監測所得的成果，指導隧道開挖施工。（2）在本工程中，拱頂沉降采用精密水準儀進行監測，讀數精確到0.01mm。具體的測量實施要點如下：基點和沉降測點的埋設方法與地表沉降監測相同，在此不進行累述。觀測方法為精密水準測量法；先對后視點的數據進行讀取，據此計算出儀器的高度，照準拱頂垂掛下的鋼尺，對其上的數值進行讀取，將兩次讀數相加，便可獲得基點高程[6]。測量次數以3～5次為宜，取平均值作為初始值。

2.3.3錨桿拉力監測在對隧道進行開挖施工的過程中，為確保作業安全性需要進行支護，本工程采用的是錨桿支護。相關研究結果表明，錨桿的受力能夠反映作用于支護結構上的土體壓力大小。因此，通過對錨桿的受力進行原位監測，分析所得的數據，可對土體壓力在支護結構上的分布規律有所掌握，據此可對隧道支護結構進行優化設計，提升支護效果，確保隧道施工安全、有序進行。鑒于此，可對錨桿在張拉鎖定及工作中的受力進行全程監測。在監測錨桿拉力時，可以采用拉拔器或錨桿測力計等[7]，具體的測量實施方法及要點如下：（1）本工程中支護結構的錨桿桿體為φ22鋼筋，錨固劑為M30早強砂漿，以鋼板作為錨桿墊背，每隔10m為一個斷面，在每個斷面上至少布設3根錨桿。對錨孔的位置、方向以及孔徑進行控制，錨孔鉆設完畢后，應使用壓縮空氣清除孔內殘渣，以轉邊的方式將錨桿送入孔內，借此來檢查錨孔的平直度和通暢性，若不合格則應進行重鉆。（2）在經過質量檢測合格的錨孔中，插入裝配好的錨頭、防弊氣連接套的錨桿，并對止漿塞等附件進行安裝，正式注漿前，應將錨孔中的氣體排除干凈，隨后便可開始注漿；注漿過程中應使漿液充滿孔體，控制好注漿壓力。（3）錨桿施工完畢后，可使用數據采集裝置，對相關數據進行現場采集，以此來判斷注漿效果，以機械法對固結注漿的錨桿長度進行測量。中空注漿錨桿的抗拉力應在150kN以上，抗拔力應在70kN以上[8]。

2.3.4圍巖壓力監測通過對圍巖壓力進行監測，能夠了解周邊土層沉降對隧道襯砌造成的測向壓力。可以選用土壓計和頻率接收儀作為監測設備，在初襯前將土壓力盒埋入圍巖壓力測點內，利用頻率接收儀測出頻率值，據此計算出壓力值。

2.4監測注意事項

在隧道監控量測工作中，為確保監測結果的準確性，應對如下事項加以注意：在對量測點進行安設時，必須確保初始讀數在隧道爆破開挖24h內和下次循環爆破前完成；必須將測點安設在距離開挖作業面2.0m的范圍內，并且要小于一個循環進尺，為避免施工中損壞測點，應采取有效的保護措施；可將位移的測點布設在同一個斷面內，從而使測量結果能夠相互印證；對于局部加強錨桿的地段，應選取具有代表性的錨桿進行軸力量測；由于本工程隧道右線進洞口100m處存在超偏壓的情況，在隧洞內對沉降觀測點進行布設時，前40m為每5.0m一個斷面，后60m為每10m一個斷面；監測后應對數據進行整理分析，判斷可能出現的發展規律，將信息及時反饋到施工中，為隧道開挖提供指導。

3結論

高速公路隧道施工監測是一項非常重要的工作，其開展成效與施工安全密切相關。因此，為確保隧道開采施工安全、有序進行，應做好施工監測。這就要求作業人員了解并掌握監測技術要點，并在具體工程中進行合理運用，以此保證監測結果的準確性，為隧道施工提供指導依據。

參考文獻：

[1]孫龍，劉攀，張少雄，等.五阱明隧道施工洞內環境監測設計研究[J].山西建筑，2020（19）：149-150.

[2]賀磊，袁清龍，張志祥.軟土條件下某地鐵隧道小徑距上穿既有隧道的變形監測分析[J].福建建設科技，2020（5）：24-26，72.

[3]彭澤乾，彭川.監控量測在隧道施工初支侵限變形監測中的應用[J].安徽工程大學學報，2020（4）：74-79.

[4]劉鋒，王波，趙俊.精密三角高程測量在隧道內部監測應用中的精度分析[J].煤炭科技，2020（3）：19-21.

[5]彭博，吳滌.運營公路隧道結構安全無損自動化監測方法淺析[J].西南公路，2020（1）：26-30.

[6]高世強，王歡.淺埋黃土隧道施工地層沉降變形監測和數值分析[J].公路交通科技（應用技術版），2020（4）：286-288.

[7]李順，盧向林，郭玉樹.全站儀三維坐標測量在大跨度公路隧道監測中的應用[J].水利水電施工，2019（4）：98-102.

[8]李陽，時偉，盧志強，等.暗挖下穿隧道區間臺階法洞內施工監測分析及控制對策[J].青島理工大學學報，2020（1）：7-13.

作者：申大為 單位：河北交通投資集團公司