浅谈公路隧道监控量测

摘要随着我国高速公路的发展，有相当部分的路段已经进入了山区、丘陵地带，随之而来的隧道施工也日益普遍。本文以莆永高速公路泉州段第九合同段狮过山隧道为实例，就监控量测的准备工作、量测方法、数据处理与分析等方面，阐述公路隧道监控量测的个人见解。

关键词 隧道工程监控量测公路

中图分类号：U455文献标识码： A 文章编号：

前言

狮过山隧道是莆永高速公路永春至永定泉州段的重要工程，位于福建安溪县福田乡。隧道为上、下行分离的双向四车道高速公路隧道。隧道走向成北东-南西曲线展布，最大埋深380m。左洞起止桩号ZK52+985-ZK56+487，总长3502m,右洞起止桩号YK52+978-YK56+480，总长3502m,左、右洞净空均为10.25×5.0m。设计时速80km/h,平面线形位于直线、缓和曲线（A=530）、圆曲线（R=1550）的平曲线组合线形上。纵坡坡率/长度为：-2.8%/1730,-2.3%/3290,-3.0%/820。

1. 隧道监控量测目的

1.1根据量测数据判断变形的收敛性，确保施工安全及结构的长期稳定性;

1.2验证支护结构效果，确认支护参数和施工方法的准确性或为调整支护参数和施工方法提供依据;

1.3确定二次衬砌施做时间;

1.4监控工程对周围环境影响;

1.5积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据。

2. 监控量测准备工作

2.1人员、设备分配：专业的监控量测人员和设备，掌握成熟、可靠的测试数据处理与分析技术。成立现场监控量测小组，负责及时将监控量测信息反馈于施工和设计。监控量测人员要求相对稳定，以确保监控量测工作的连续性。

2.2测点应牢固可靠、醒目，并注意保护，严防损坏。控制点布设到隧道施工影响范围以外。控制点及监测点测量成果要符合规范、设计的精度要求。

2.3监控量测系统要稳定、可靠，在服务期内运转正常。仪器设备应按规定定时检查、校对和检定。

2.4建立严格的监控量测数据复核、审查制度，保证数据的准确性。监控量测数据要利用计算机系统进行管理的，由专人负责。如有监控量测数据缺失或异常，应及时采取补救措施，并详细做出记录。

2.5 数据处理完成后，根据监控量测成果进行现场施工的指导。且量测成果报监理、业主。

3. 现场监控量测及数据处理

3.1地表下沉量测

3.1.1隧道开挖之前将监控点布设在洞口浅埋段，布设4-6个观测断面，每2—4米一个测点，洞轴线必布一点。如图所示

图1

3.1.2观测频率：开挖面前>30m，1次/天。开挖面前后80m，1次/7天。

3.1.3观测仪器及精度要求：精密水准仪、水准尺，h=0.1mm。

观测数据以中间四点为例如下表

狮过山隧道出口右洞地表沉降量表

YK56+440地表沉降量（mm）

上表可用excel图表工具绘制每断面沉降槽随时间的变化关系曲线

断面中最大沉降量随时间的变化关系图

回归分析详见水平收敛回归分析。

3.2周边位移水平收敛量测

3.2.1水平收敛监控点布置

水平收敛及拱顶下沉监控点布设：中轴线洞顶处布一点，对称于中轴线两侧各布两点，五点在同一断面上。如下图所示，量测出各基线长度。

图2

3.2.2监测工具及规范要求

项目名称 方法及工具 量测时间间隔

水平收敛及拱顶下沉量测 各种类型收敛计 爆破后24小时内进行

0-18m 18-36m 36-90m >90m

1-2次/天 1次/天 1次/2天 1次/周

量测前应对收敛计进行归零检校。为了提高精度，测量三次取平均值，其差值不可大于0.05mm。

3.2.3水平收敛量测数据处理及分析

由观测数据可绘出收敛值时间曲线图、收敛速率时间曲线图

对位移监控量测数据进行回归分析，预测该测点可能出现的最终值及影响范围，以评估隧道的安全状况，必要时据此优化施工方法。常用的回归函数有：

1.指数函数：y=ae^(-b/t)

2.对数函数：y=a+bln(t)

3.双曲线函数：1/y=a+b/t

4.分段函数进行拟合。

(其中，y—收敛值，t—收敛观测累计时间)

现以双曲线函数对YK56+190断面CC’基线量测进行回归分析。

双曲线函数：1/y=a+b/t

非线性函数线性化：令 v=1/y，x=1/t。得函数v=a+bx，对其进行线性回归分析。

利用excel绘制x（1/t）、v(1/y)的散点图，增加趋势线进行回归分析，可得到趋势线方程。如图：

还原拟合方程为：1/y=0.0851/t+0.0378, 即y=t/(0.0851+0.0378t)。

当t趋近+∞时，y的极限值为26.46（mm）即基线CC’的理论最大收敛值。

3.3拱顶下沉监控量测

拱顶下沉监控点的布设见图1，在A点处布设一挂钩，采用精密水准仪和钢尺量测拱顶的绝对下沉量，也可采用收敛计进行量测。拱顶下沉量测要求根据量测数据，绘制拱顶下沉值-时间曲线，拱顶下沉速率-时间曲线以及拱顶下沉的回归分析。

3.4当隧道水平收敛速率为0-0.2mm/d,拱顶下沉位移速率为0-0.1mm/d可以认为围岩已基本稳定，根据量测结果确定二衬衬砌施工的适当日期，如果二衬衬砌施工过早可能使其承受过大的负荷。监控量测中，若发现净空位移过大或收敛速率无稳定趋势时，应对结构采取补强措施：

1.增加喷射混凝土厚度，或加密锚杆，或加挂钢筋网

2.提前进行二次衬砌的施工

3.按更低一级围岩类别施作衬砌

在隧道监控量测必测项目中除了以上提到的地表下沉，周边位移收敛，拱顶下沉三项外，还有洞内、外观察。洞内、外观察是在开挖及初期支护后进行的，利用地质罗盘，通过现场观察，判断围岩的稳定性，核对围岩级别、岩质状况，对重要部位有必要进行拍照，留下影像资料。

4.结语

隧道监控量测是指导施工、动态设计的基础，同时监控量测是隧道施工质量安全的检查和预测的数据支持。为了保证监控量测数据能够真实反映隧道变形的情况，除了配备专业的量测人员和设备，建立严谨的管理制度外，还需要掌握现场监控量测技术和数据处理分析能力。以便量测工作的顺利进行，数据及时、准确反馈与施工，确保工程的质量安全。

参考文献

公路隧道施工技术规范JTG F60-2009 人民交通出版社

2． 铁路隧道监控量测技术规程TB10121-2007 中国铁道出版社

3.福建省莆田至永定（闽鄂界）高速公路永春至永定泉州段A9合同段两阶段施工图设计中交第二公路勘察设计研究院有限公司。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。