高速公路隧道施工监测技术要点

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摘要：以高速公路工程项目实例为依托，分别从监测控制网布设、主要监测项目、监测点的布设方法及监测注意事项等方面，对该工程中隧道施工监测技术要点进行分析。研究表明，通过监控量测工作的开展，为隧道施工提供指导依据，可大幅提升作业安全性。

关键词：高速公路；隧道施工；监测技术

引言

在高速公路工程项目建设过程中，受地形地貌影响，常需要开挖隧道。为确保隧道施工能够安全、有序施工，应采取相应的监测技术，获取与隧道开挖有关的信息，以此有效指导隧道施工，在确保开挖进度和质量的前提下，减少并避免重大安全事故的发生。

1工程概况

某高速公路工程第三标段全长2.25km，该标段内有一条隧道，起止桩位号ZK19+420—ZK21+050。隧道工程所在地的地势起伏相对较大，地貌以低山丘陵和沟谷为主。隧道是该标段的主要项目，在工程量中的占比约为75.5%。因地质条件较为复杂，加之软弱围岩较多，从而给隧道施工增添了一定难度。所以，为确保隧道施工安全、有序进行，需要进行施工监测。

2高速公路隧道施工监测技术要点

2.1布设监测控制网

对高速公路中的隧道工程而言，监控量测已经成为信息化施工的重要手段之一，借助相应的监测技术，对施工场地进行监控量测，能够给隧道施工提供详实、可靠的依据，有助于施工安全性的提升。在本工程中，隧道监控量测的主要项目包括：围岩与支护状态观测；拱顶下沉及支护结构应力状态量测等。为确保监控量测工作的有序开展，应遵循科学合理的原则布设监测控制网。在具体布设时，应执行现行JTGF60规范的规定要求，高程控制网可以采用精密水准网，其精度在二等和三等水准测量之间[1]。隧道内部的水准观测点，从设计单位给出的经校验合格的水准点引出，通过绝对高程，对初始值进行计算。

2.2主要监测项目

2.2.1超前地质预报当估计隧道施工前方可能存在不良地质如破碎带、熔断时[2]，可采用下列方法进行超前地质预报：地质雷达探测、超前钻孔、TSP203系统等。量测的间隔时间可以根据地段并结合选择的预报方法进行确定。

2.2.2隧洞内外日常观测隧道开挖时，可在每次爆破后对隧洞掌子面进行现场观察，若地质情况无明显变化，则可每日对隧洞内及作业区段和洞外进行一次观察，可以采用地质罗盘或是规尺等[3]。

2.2.3拱顶下沉每间隔10～15m左右选择一个断面，每个断面中至少布置一个测点。可以采用水准仪、钢尺等工具进行量测，具体的监测频率如下：隧道开挖1～15d时，每天应至少进行1～2次，之后可以每隔2d进行1次，3个月后，只需要每个月进行1次即可。

2.2.4地表下沉对于浅埋隧道应每间隔5～50m左右选择一个断面，每个断面上布置的测点数量应不少于7个[4]。可选用高精度水准仪或是测微器作为监测工具，具体的监测频率按照开挖作业面与测量断面之间的距离进行确定。

2.3监测点的布置方法

2.3.1地表沉降监测对隧道进行开挖施工时，监测地表沉降的主要目的如下：了解隧道开挖对周边土体扰动下的沉降变化情况，依据监测所得成果指导隧道开挖。在本工程中，地表沉降监测采用的仪器为精密水准仪，读数精度应精确到0.01mm。具体的测量实施要点如下：（1）实施测量前，应先埋设基点，可以选择沉降影响范围以外的区域作为埋设位置，确保所选的位置稳固、视野开阔，根据设计要求确定基点的埋设数量，确保埋设后的基点牢固、可靠。当基点埋设完毕后，可使用冲击钻在地表进行钻孔，对沉降测点进行埋设，埋好后用水泥砂浆对孔周围进行填塞密实。（2）选用精密水准测量法进行观测，利用基点与附近水准点的联测，对初始高程进行获取。在观测过程中，应对各项限差进行控制，各测点的读数高差应控制在0.3mm以内[5]；一个测站内不在水准路线上的观测点数量应控制在3个以内，当超出这个数量时，需要对后视点的读数进行重新读取，以此作为核对标准。

2.3.2拱顶沉降监测（1）对隧道拱顶进行沉降监测的主要目的，是了解拱顶受上部车辆及施工对土体扰动引起的沉降变化，了解单侧扩挖引起的拱顶沉降。依据监测所得的成果，指导隧道开挖施工。（2）在本工程中，拱顶沉降采用精密水准仪进行监测，读数精确到0.01mm。具体的测量实施要点如下：基点和沉降测点的埋设方法与地表沉降监测相同，在此不进行累述。观测方法为精密水准测量法；先对后视点的数据进行读取，据此计算出仪器的高度，照准拱顶垂挂下的钢尺，对其上的数值进行读取，将两次读数相加，便可获得基点高程[6]。测量次数以3～5次为宜，取平均值作为初始值。

2.3.3锚杆拉力监测在对隧道进行开挖施工的过程中，为确保作业安全性需要进行支护，本工程采用的是锚杆支护。相关研究结果表明，锚杆的受力能够反映作用于支护结构上的土体压力大小。因此，通过对锚杆的受力进行原位监测，分析所得的数据，可对土体压力在支护结构上的分布规律有所掌握，据此可对隧道支护结构进行优化设计，提升支护效果，确保隧道施工安全、有序进行。鉴于此，可对锚杆在张拉锁定及工作中的受力进行全程监测。在监测锚杆拉力时，可以采用拉拔器或锚杆测力计等[7]，具体的测量实施方法及要点如下：（1）本工程中支护结构的锚杆杆体为φ22钢筋，锚固剂为M30早强砂浆，以钢板作为锚杆垫背，每隔10m为一个断面，在每个断面上至少布设3根锚杆。对锚孔的位置、方向以及孔径进行控制，锚孔钻设完毕后，应使用压缩空气清除孔内残渣，以转边的方式将锚杆送入孔内，借此来检查锚孔的平直度和通畅性，若不合格则应进行重钻。（2）在经过质量检测合格的锚孔中，插入装配好的锚头、防弊气连接套的锚杆，并对止浆塞等附件进行安装，正式注浆前，应将锚孔中的气体排除干净，随后便可开始注浆；注浆过程中应使浆液充满孔体，控制好注浆压力。（3）锚杆施工完毕后，可使用数据采集装置，对相关数据进行现场采集，以此来判断注浆效果，以机械法对固结注浆的锚杆长度进行测量。中空注浆锚杆的抗拉力应在150kN以上，抗拔力应在70kN以上[8]。

2.3.4围岩压力监测通过对围岩压力进行监测，能够了解周边土层沉降对隧道衬砌造成的测向压力。可以选用土压计和频率接收仪作为监测设备，在初衬前将土压力盒埋入围岩压力测点内，利用频率接收仪测出频率值，据此计算出压力值。

2.4监测注意事项

在隧道监控量测工作中，为确保监测结果的准确性，应对如下事项加以注意：在对量测点进行安设时，必须确保初始读数在隧道爆破开挖24h内和下次循环爆破前完成；必须将测点安设在距离开挖作业面2.0m的范围内，并且要小于一个循环进尺，为避免施工中损坏测点，应采取有效的保护措施；可将位移的测点布设在同一个断面内，从而使测量结果能够相互印证；对于局部加强锚杆的地段，应选取具有代表性的锚杆进行轴力量测；由于本工程隧道右线进洞口100m处存在超偏压的情况，在隧洞内对沉降观测点进行布设时，前40m为每5.0m一个断面，后60m为每10m一个断面；监测后应对数据进行整理分析，判断可能出现的发展规律，将信息及时反馈到施工中，为隧道开挖提供指导。

3结论

高速公路隧道施工监测是一项非常重要的工作，其开展成效与施工安全密切相关。因此，为确保隧道开采施工安全、有序进行，应做好施工监测。这就要求作业人员了解并掌握监测技术要点，并在具体工程中进行合理运用，以此保证监测结果的准确性，为隧道施工提供指导依据。

参考文献：

[1]孙龙，刘攀，张少雄，等.五阱明隧道施工洞内环境监测设计研究[J].山西建筑，2020（19）：149-150.

[2]贺磊，袁清龙，张志祥.软土条件下某地铁隧道小径距上穿既有隧道的变形监测分析[J].福建建设科技，2020（5）：24-26，72.

[3]彭泽乾，彭川.监控量测在隧道施工初支侵限变形监测中的应用[J].安徽工程大学学报，2020（4）：74-79.

[4]刘锋，王波，赵俊.精密三角高程测量在隧道内部监测应用中的精度分析[J].煤炭科技，2020（3）：19-21.

[5]彭博，吴涤.运营公路隧道结构安全无损自动化监测方法浅析[J].西南公路，2020（1）：26-30.

[6]高世强，王欢.浅埋黄土隧道施工地层沉降变形监测和数值分析[J].公路交通科技（应用技术版），2020（4）：286-288.

[7]李顺，卢向林，郭玉树.全站仪三维坐标测量在大跨度公路隧道监测中的应用[J].水利水电施工，2019（4）：98-102.

[8]李阳，时伟，卢志强，等.暗挖下穿隧道区间台阶法洞内施工监测分析及控制对策[J].青岛理工大学学报，2020（1）：7-13.

作者：申大为 单位：河北交通投资集团公司