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浅议隧道施工变形监控量测的重要性
郭小军
中铁二十五局集团第三工程有限公司，湖南长沙，410001
摘要：随着国内铁路、公路建设的不断发展，为了缩短里程以及提高运行速度，隧道工程呈现逐年增加的趋势。传统的隧道施工不重视隧道施工变形监测、导致出现了不少坍塌等安全事故以及因超欠挖问题而引发的质量事故或返工事故。本文就长株潭城际铁路综合Ⅲ标苦竹坳隧道的现场施工中项目部认真进行隧道变形监控量测，将之纳入隧道施工软工序，良好的控制了隧道安全质量成本工期为例，来浅要分析隧道变形监控量测的重要性。
关键词：监控量测 动态调整 超欠挖控制 成本节约

隧道变形监控量测是隧道新奥法施工的一项重要施工软工序，是判别围岩支护稳定与否的重要依据。是保证隧道施工安全的一项重要措施。施工中现场技术及测量人员应严格按规定进行拱顶下沉和净空收敛量测，量测数据及分析结果应及时反馈施工，动态调整开挖预留沉降量以达到超欠挖控制的目的。并可以对围岩稳定性作出评价，评价支护结构的合理性及其安全性，并对设计和施工的合理性进行评估和信息反馈，以确保施工安全。
一、 工程概况

苦竹坳隧道位于湖南省株洲市石峰区，时代大道距离洞口约1900米，有乡村道路连接，交通便利。隧道进口里程DK38+086，出口里程DK38+444，隧道洞身全长358m；隧道最大埋深约70m。隧道纵坡单面上坡坡度为9‰，隧道内DK38+086~DK38+092.5段内设置竖曲线，变坡点为DK37+950，竖曲线半径为15000m，竖曲线E-0.677m。隧址区为丘陵区，海拔标高80~150m，自然高差约70m，丘陵自然坡度约20°~30°，地形起伏较大。丘坡区表层被低矮灌木及松树林覆盖，植被发育。表层为第四系粉质黏土，褐黄色，硬塑；碎石土，黄褐色，潮湿，中密，碎石成分板岩碎块，直径2~5cm以及块石土，红褐色、乳白色，潮湿，含方解石，岩芯呈短柱状及柱状，节长10~20cm。DK38+086~DK38+300下伏基岩为泥盆系中统跳马涧组石英砂岩，DK38+300~DK38+444下伏基岩主要为元古界冷家溪群板岩，其中在DK38+275.505~+300附近存在不整合断层，岩芯较为破碎。主要施工风险为坍塌及冒顶。
全隧由Ⅳ、V级软弱围岩组成，采用三台阶七步流水法施工。
二、 隧道施工变形监测

2.1 监控量测的目的
监控量测是隧道施工过程中，对围岩和支护系统的稳定状态进行监测，为初期支护和二次衬砌的参数调整提供依据，把量测的数据经整理和分析得到的信息及时反馈到设计和施工中，进一步优化设计和施工方案，以达到安全、经济、快速的目的，围岩量测是施工管理中的一个重要环节，同时也是施工安全和质量的保障。
2.2 监控量测的作用
2.2.1通过监控量测可以了解围岩、支护变形情况，以便及时调整和修正支护参数，保证围岩稳定和施工安全；
2.2.2提供判断围岩和支护系统基本稳定的依据，确定二次衬砌的施作时间；
2.2.3依据量测资料采取相应措施，在保证施工安全的前提下加快施工进度；
2.2.4积累量测数据资料，提高施工技术水平。
2.3苦竹坳隧道监控量测实施
2.3.1苦竹坳隧道全隧采用三台阶七步流水法施工，隧道内监控量测断面间距按照V级围岩按5米/断面、Ⅳ级围岩按10米/断面布置。每个断面设置拱顶沉降观测点一个、水平收敛点六个，具体布置如下图：

图1：苦竹坳隧道监控量测点断面布置图（图中单位为厘米）
2.3.2拱顶沉降观测是指对隧道拱顶的实际下沉位移值进行监测，是相对于不动点的绝对位移；周边收敛观测是指监测隧道内壁两点连线方向的相对位移或监测点的绝对位移量。苦竹坳隧道监控量测点的布设是在开挖后12h内完成，并在开挖后24h内完成数据初次读取，具体布设过程是开挖后喷锚前，采用钻头钻孔的方法把长35cm的25螺纹钢安装在埋设点，在钢筋顶端焊接钢筋圆环并在拱架上焊接牢固，初喷混凝土完成后，对附着在监测点上的混凝土进行清除，在面对进洞方向粘贴反射片。为防止机械碰测桩，测桩只能外露5cm左右，测桩头需设保护罩。拱顶下沉数据采用电子水准仪配合反射片得出，周边收敛数据采用全站仪配合反射片得出数据。
2.3.3量测频率及数据反馈：净空水平收敛量测和拱顶下沉量测采用相同的量测频率。量测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度分别按表2-1及表2-2确定。实际量测频率应从由位移速度决定的监控量测频率（表2-1）和由开挖面的距离决定的监控量测频率（表2-2）之中选择较高的一个量测频率。当地质条件复杂、下沉量大时，除量测拱顶下沉时，尚应量测拱腰下沉及基底隆起量。

按距开挖面距离确定的监控量测频率（表2-1，B为隧道开挖跨度）

量测断面距开挖工作面距离（m）
量测频率
(0-1)B
2次/d
(1-2)B
1次/d
(2-5)B
1次/2~3d
≧5B
1次/7d

按变形速度确定的监控量测频率（表2-2）

变形速度（mm/d）
量测频率
≧5
2次/d
1~5
1次/d
0.5~1
1次/2~3d
0.2~0.5
1次/3d
﹤0.2
1次/3d

三、 案例分析

3.1、苦竹坳隧道出口DK38+410-350段，设计预留变形量10cm,根据现场隧道变形监控量测数据信息收集处理反馈，累计变形量远大于设计变形量，本着岩变我变的施工原则，我们的技术人员采取调大预留变形量的有效措施，避免了因变形过大而导致的二衬厚度不足乃至换拱的安全质量隐患，为公司守住信誉的同时节约了成本。
3.2、苦竹坳隧道出口DK38+330-280段，由于地方土建工程项目在隧顶弃土四万多方导致了隧道严重变形现象及洞内初支开裂现象，这些现象在我方监控量测数据中得到了很好的反馈，根据沉降观测数据收集处理结果，我们采取了增大预留变形量防止二衬欠挖，同时面对可能坍塌的风险，我们采取了上台阶预留核心土后停止暂停掘进、中下台阶增设临时仰拱，且把仰拱初支跟进至下台阶，按照新奥法早圈闭的原则有效的控制了掌子面的严重变形，避免了当时客观存在的坍塌风险，捍卫了单位的铁军风范且完美展现了单位的施工突击能力。
3.3、苦竹坳隧道进口DK38+265-165段根据我方监控量测数据反馈，变形量极小，我们及时调整了拱架尺寸及开挖参数，避免因预留变形量过大而造成开挖量大及二衬混凝土超方现象，在保证施工质量的前提下为单位节约了成本，做到了精细化管理。
综上可见，本着岩变我变的隧道施工原则，监控量测可以在变形量较大的时候反馈施工，使我们动态调整支护参数采取有效措施遏制塌方等重大安全事故、二衬厚度不足的质量问题以及换拱等返工问题；在变形量较小的时候及时反馈，使我们可以及时动态调小预留变形量及拱架尺寸，在节约成本的同时还可以节约出渣时间，更好的提高工效。可以通过其及时数据收集处理反馈，动态调整，保证隧道施工的安全质量以及控制不必要的成本流失。
四、 结论

随着隧道在交通建设中所占比重的飞速增长，出于增加安全、节约成本及缩短工期的目的，隧道施工变形监控量测变得越来越不可或缺，其必将成为隧道施工中一项重要的软工序。在苦竹坳隧道的施工过程中，由于项目部高度重视隧道变形监控量测工作，在严格执行监控量测实施细则的背景下，实测数据及时有效的反馈给我们的一线技术人员，使得我们及时有效的采取动态调整，以数据说话、坚持岩变我变原则，以合理的措施解决各种隐患，有效的避免了安全质量事故、有效的控制了超欠挖现象，在为企业树立了良好形象的同时，也为企业节约了成本，缩短了工期，得到了各级单位的一致好评，具有实际的经济意义及推广意义。
相信，在今后的隧道施工中变形监控量测将会被纳入施工工序，而隧道监控量测这个课题也将在我们以后隧道施工中一直值得去探索的课题。

参考文献：

[1] 浅谈隧道监控量测;
[2] 王立忠,胡亚元,王百林,陈云敏;崩塌松散围岩隧道施工稳定分析与监控[J];岩石力学与工程学报;2012年04期
[3] 隧道监控量测实施细则
[4] 中铁第四勘察设计院.新建长株潭城际铁路施工图CZTZH-3标段苦竹坳隧道设计图.武汉,2010.11
作者简介： 姓名：郭小军 工作单位：中铁二十五局集团第三工程有限公司 电话：[phone] 电子邮箱：308825304@。