监控量测在尖山隧道中的应用

摘要：本文以沪昆客专铁路尖山隧道出口施工为例，介绍监控量测在本隧道中的应用，为以后的隧道施工提供了经验。

关键词：监控量测隧道应用

中图分类号： U455 文献标识码： A 文章编号：

1、工程概况

尖山隧道位于云贵高原侵蚀构造中低山区，海拔2325m。隧道懂事穿越区域地层众多，具构造剥蚀~溶蚀槽谷地貌特点。槽谷的发育多为断层、大型节理等构造走向线一致，呈线状分布，谷底有串珠状分布的溶蚀洼地、落水洞、漏洞等岩溶地貌。地质构造复杂，围岩种类较多，有玄武岩、石灰岩、白云岩，岩层破碎，泥夹石较多。

2、监控量测施工方法

2.1施工监控量测方法

地质及支护状态观察是在隧道开挖面每次爆破后，对开挖面进行工程地质和水文地质观察，核对其围岩类别，描述开挖面及邻近初期支护状况，诸如围岩岩性，岩面结构产状，力学属性、节理裂隙性态及其充填物，含水情况、泥沙情况，判断整个开挖面的稳定状态，以便采取措施或变更设计，围岩及支护状态观测描述，每次爆破后，进行一次，并将结果记录整理，做为信息反馈之内容之一，指导施工。改变支护结构。

监控量测必测项目为：a.洞内外观察；b.拱顶下沉量测c.洞身水平收敛

2.2 监测程序、方法

为了加强本隧道监控量测的操作性，确保隧道监控量测的数据能准确的指导下一步施工，本隧道施工时，专门制定了监控量测的施工程序。隧道监控量测总负责人为施工队长，设置专人负责监控量测。工程施工前，根据监控量测方案做好现场施工准备，布置监控量测点，工程施工中，每天早、中、晚各进行一次对监控量测点的测量，由监控量测人和隧道主管工程师共同对所测数据进行分析，并将分析结果和队长共同商议，指导下一步施工。监测程序具体如下图。

监测程序图

2.3测量方法

2.3.1地表沉降量测

为量测重点地段。地表下沉量测应在隧道尚未开挖前进行，测点一般布设在4~6B（B—洞室宽）范围，中线附近密些，外侧渐稀，如下图示：

①测点埋设：在埋设地点挖长、宽、高均为20cm的坑，然后放入沉陷点，测点一般采用φ2~3cm，长20~30cm半圆头钢筋制成。测点四周用混凝土填实。在开挖影响范围以外设置水平基点2~3个。水平基点埋设同上。

②沉陷量计算：用水准测量计算方法。

③开挖过程中全位移曲线及计算方法（见下示）

全位移u=u1+u2+u3

式中 u1—未开挖到该测点时已发生的位移；

u2—从开挖到该测点到量测是已发生的位移；

u3—实测位移。

地表下沉量测可用普通水平仪，配合水平尺进行，测点和拱顶下沉量测布置在同一断面上。地表下沉量测纵向间距见下表：

2.3.2洞内拱顶下沉监控量测

拱顶下沉测点根据围岩级别，按隧道中线纵向每10∽50m一个断面，每个断面1个测点。必要时设拱底隆起量测，测点设在开挖断面下沉和隆起变化最大的地方。

①测点布设：

在开挖后12小时内，按设计位置及时埋设测点。

②监控量测方案：

拱顶下沉量测，采用精密水准仪和经校核的钢尺进行测量。按期定时量测，以便了解施工过程中围岩变化情况。开始15天内，每天测量1～2次，15～30天内，每2天测量一次，基本处于稳定后，每周测量不少于1次。按每个测点分别绘制拱顶下沉回归曲线，将信息及时反馈。拱顶允许下沉值控制值为30mm。

2.3.3洞内周边位移监控量测

①测点布设：

洞内周边位移收敛测点，按隧道纵向间距10~50m一个断面，并与拱顶下沉测点同在一个监控量测横断面上，按两条测线布设测点。其详细布置见洞内测点布置示意图，测点要在结构开挖喷锚时按设计位置及时埋设。

②监控量测方案：

周边位移收敛量测采用JSS30/15A收敛仪按时量测，以便了解施工过程中围岩变化情况。周边位移收敛量测频率见前叙施工监控测量一览表。按每条测线绘制水平收敛一时间曲线，分析初期支护稳定情况，推算最终位移值，以便确定二衬进行时间。水平收敛允许值控制如表所示：

水平收敛允许值控制表

③洞口段测点布置方法

洞口段在拱部设两个拱顶下沉观测点，观测拱顶沉降情况，另在拱腰增设一条水平量测基线，必要时在地表设置地表下、沉位移观测点，每

测点祥细布设图

10m设一个量测断面，每断面设7～11个点，所布测点尽量布置在不易被破坏的地方。

2.3.4洞内围岩压力监控量测

①测点布设：

地下岩体压力测点，按设计要求，监控量测主断面在较差围岩代表性地段选一个断面，每断面内2～5个测点各种测点布置位置，详见岩体压力测点布置示意图5-3-14所示。

均要在安装钢拱架时将土压力盒按设计位置安设于岩壁与钢拱架之间。

②监控量测方案：

岩体压力，采用预埋设的GDY-2土压力计及电阻应变仪、频率接收仪进行定时量测。按时进行监控量测，及时绘制土压力曲线，及时了解开挖周边土石压力，利于施工决策。

2.3.5锚杆内力、抗拔力监控量测

在隧道围岩内部位移监控量测断面附近，布设锚杆内力及抗拔力测点。测点布置在隧道拱顶、左右拱腰位置处，共设四个监控量测断面，锚杆内力测点5个，锚杆抗拔力测点5个。在隧道开挖爆破后，进行测点布设。锚杆内力、抗拔力采用锚杆测力计和ZX-20型锚杆拔力计进行量测。按时进行监控量测，及时了解开挖周边土石压力和渗水压力，利于施工决策。

2.3.6隧道格栅钢架受力监控量测

隧道钢架受力状态监控量测，按设计文件要求进行监控量测断面。

①测点布设

监控量测每个10榀钢架设置1对测力计。各个测点布设具置，详见断面测点布置示意图。格栅钢架所用钢筋计，采用电阻应变片式钢筋计。它采用专门防潮措施，反应灵敏，长期稳定。引入计算机技术后，使得测试和数据处理会更精确和方便。

在格栅钢架安装完毕后，将电阻应变式钢筋计，分别安装在主筋的受拉、受压部位，然后施喷砼。通过引线接至二次仪器，则电阻应变计将其感受到的格栅钢架主筋的变形转换成电压信号输出，通过预先标定的曲线，就可换算出所测定的受力值。

②监控量测方案

隧道格栅钢架受力监控量测，采用预先安装于主筋的电阻应变钢筋计和电阻应变仪进行监控量测，监控量测频率为见前叙施工监控测量一览表。

根据量测结果，若判定格栅钢架属不稳定状态，应立即采用措施，加强格栅结构及布置，确保施工安全。

3、监控量测对施工的指导

施工时，加强隧道的初支强度，并采用“短开挖、弱爆破、强支护”，洞口开挖后，洞顶沉降达到允许要求。隧道开挖初支后，经洞内监控量测洞顶沉降及洞内水平收敛数据分析后，均满足规范要求，及时进行了环向封闭及二衬施工。

4、结论

采用监控量测对隧道施工状态跟踪、指导能及时发现隧道施工过程中的变形，并根据隧道施工状态及时采取加固措施，确保隧道施工安全。

参考文献：

《铁路隧道工程施工质量验收标准》(J285－2004)；

《尖山隧道施工图》

3. 郝哲,王晓初,罗敖,刘斌;韩家岭隧道监测数据的时序分析方法[J];地下空间;2004年04期

4、姜德义;李文明;邱华富;;监控量测技术在枫香桠隧道中的应用研究山西建筑;2010年10期

作者简介

王作举，男，高级工程师，电话13991367255。地址陕西西安太华路中铁二十局集团。