监控量测在新建隧道下穿既有隧道施工中的应用

摘要：新建秦岭翠华山隧道下穿既有线小峪隧道段围岩为Ⅲ级围岩，离既有隧道岩层净距离较短（约8米）。新建隧道下穿既有线隧道交叉段长度为26.1米，新建隧道下穿既有线隧道施工时，围岩受运营列车振动影响，造成洞身开挖后围岩的稳定性较差，为确保隧道施工安全，快速高效的通过下穿段；在下穿既有隧道施工过程中，采取围岩监控量测，以精确掌握既有隧道沉降，确保既有线路运营安全同时提高经济效益。

关键词：监控量测 施工 应用

1 工程概况

翠华山隧道是西康二线重点控制性工程，位于西安市长安区，起讫里程为D1K65+807～D1K77+078，全长11271米。翠华山隧道介于既有线K64+300～K67+700之间。隧道进口段在D1K66+298处下穿既有西康线小峪隧道，（交叉点在既有线隧道内的里程为K64+910），隧道中线与既有小峪隧道中心线夹角为29°23？蒺28”，新建隧道与既有隧道间岩层净距约8m（详见平面关系图和断面示意图）。

既有线小峪隧道K64+710～+780段位于半径R=800m曲线上，隧道净宽5.5m，左边墙离左边钢轨1.8m，右边墙离右边钢轨2.14米。（见下图）

新建秦岭翠华山隧道下穿既有线小峪隧道段围岩为Ⅲ级围岩，离既有隧道岩层净距离较短（约8米）。新建隧道下穿既有线隧道交叉段长度为26.1米，新建隧道下穿既有线隧道施工时，围岩受运营列车振动影响，造成洞身开挖后围岩的稳定性较差，为确保隧道施工安全；新建隧道在下穿既有线隧道施工过程中，采取围岩监控量测，以精确掌握既有隧道沉降，确保既有线路运营安全。

2 监控量测应用

新建隧道临近既有隧道施工，为保证新建隧道及既有隧道安全必须严格按照设计及有关要求对新建和既有隧道做好监控量测工作，以指导施工，及时排除隧道安全隐患。

2.1 围岩监控量测流程

2.2 测点布置和量测方法

2.2.1 既有隧道监控量测

既有小峪隧道K64+710～K64+780上跨新建隧道段每10米边墙设1对净空收敛量测点及在隧底左右两侧各设一个隧底沉降监控量测点（局部必要时进行加密）。

2.2.2 新建隧道监控量测点

净空收敛量测断面间距根据围岩类别、埋置深度等具体情况，结合规范要求确定， 5m设一个量测断面。每个断面设两条测量基线，其点位布设见图2.2。拱顶下沉量测与净空收敛量测在同一断面内进行，测点设于拱顶中部。（见图2.2）

2.2.3 监控量测方法

①净空收敛量

净空变化测线在横断面上，以水平基线量测为主。斜基线量测作为辅助测试手段，量测方法按下列程序：

a装设测点，测点可用自制专用接头钢筋埋入砼中，保证牢固，并在施工时保护，防止损坏。

b初始观测值量测：在测试点安装完成后，在最短时间内完成第一次测试；测试时，收敛仪与测点连接好，拧紧钢尺，压紧螺帽并记下钢尺孔位读数，旋紧螺旋加力至某一刻度，记下百分表读数，然后将旋松螺旋，再旋紧至同一刻度复测3次，取其平均值作为初始观测值。

c日常监测：隧道施工过程中，按规范要求的频率进行日常监测工作，及时收集围岩变形信息，指导隧道施工。

②既有隧道隧底沉降及新建隧道拱顶下沉量测

既有隧道隧底沉降、新建隧道拱顶下沉量测与相应的净空收敛量测在同一断面内进行，新建隧道拱顶下沉量测测点一般设于拱顶中部，用水准仪测定其下沉量。当地质条件复杂、下沉量较大或存在较大偏差时，还可在拱腰和基底布设测点，作为辅助控制量测。拱顶下沉量测方法见图4.3。

③监控量测频率

既有线隧道及新建隧道在开挖爆破后必须进行监控量测，当无爆破作业时监测频率至少1 次/1天。

2.3 数据分析与反馈

2.3.1 监测数据的处理

现场监控量测所得数据，及时进行分析计算，绘制出净空收敛、拱顶下沉、隧底沉降时态曲线及与开挖面距离之间的关系图，判断变形趋势，与控制预警值的比较，判断、评价结构的安全性。对于超过安全预警值的，及时采取措施，修正施工参数和优化设计。

2.3.2 信息反馈

将上述计算分析结果及时反馈于与施工有关部门，指导施工。信息反馈程序见图4.4。对于监测中总结形成的成果，要向监理及设计单位提交书面成果报告和技术总结。

2.3.3 根据反馈信息所采取的措施

量测结果作为确定施工方案的依据，对隧道的正常施工和日常管理工作具有重要意义。施工中除了根据所反馈的信息修正施工方案和支护参数外，还对制定施工现场管理计划有关。工地施工管理等级参照表。

2.3.4 既有隧道监控量测处理

既有隧道净空变化0.2mm以上及隧底下沉2mm以上时立即采取临时钢架加固。

3 总结

由于隧道工程的特殊性、复杂性和隧道围岩的不确定性，对隧道围岩及支护结构进行监控量测是保证隧道工程质量、安全的必不可少的手段。通过量测，及时对新建隧道及既有隧道围岩失稳趋势的区段提供了预报，为现场施工及时调整支护参数以及合理确定二次衬砌时间提供了可靠的科学依据。通过大量量测发现隧道开挖及初期支护后围岩基本上稳定，于是建议及时施作二次衬砌。同时由于监控措施得当，及时的指导施工，从而保证了隧道施工的安全、经济，收到了良好的效果。但由于监控量测工作是一项具体而又复杂的工作，在实际过程中尚需不断积累经验和完善相关理论，因此，对隧道监控量测及数据的整理分析及应用应该做好以下几点：

①监控量测内容的选择，量测断面位置选择和量测测点的布置；②监控量测数据的采集和施工状态变化情况紧密结合，分析数据变化和施工状态的关系；③量测数据的应用，量测数据变化的准确分析和判断，量测的及时反馈，指导设计、施工和修改支护参数；通过监控量测保证隧道安全，预防隧道塌方。

参考文献：

[1]全志强.铁路测量[M].中国铁道出版社，2008.

[2]中华人民共和国行业标准.新建铁路工程测量规范（TB10101-99）[S].

[3]中华人民共和国行业标准.铁路隧道设计规范（TB10003-2005）[S].

[4]中华人民共和国行业标准.铁路工程施工安全技术规程（TB10401.1-2003）[S].

[5]中铁一局集团有限公司.铁路隧道工程施工技术指南[M].中国铁道出版社，2008.