【关键词】铁路隧道；施工；监测
在地铁隧道工程建设期间展开监测是非常重要的工序之一，通过对施工监测技术的合理应用，能够方便工作人员及时了解隧道开挖期间围岩结构的稳定性状态，并对支护结构承载力以及安全性水平做出一个准确的评估与判断，从而为前期支护以及二次衬砌的最佳时机选择提供重要参考。工作人员可以通过对施工监测所得出数据的深入分析，掌握衬砌结构可靠性，对施工期间可能出现的安全隐患进行准确预测，以便及时采取措施控制防范风险，确保围岩以及支护结构的稳定性，提升整个铁路隧道施工作业的安全性水平。
1 工程概况
xx铁路工程位于A市西北郊区，左线建设全长为47.5km，右线建设全长为46.8km，TYTJ-3标段沿线共设置14个隧道，隧道总长度为16.5km，最长隧道为3.8km，最短隧道为0.2km。本工程施工期间监测周期起始时间为施工开始~二次衬砌结束，14个隧道施工周在190d~450.0d范围内，监测次数为120~510次。
2 监测点布置
2.1 洞内监测点布置
铁路隧道洞内监测点布置应当满足方便识别、布设稳固的要求，参考现行铁路工程监控量技术规程中的有关要求，本工程对洞内监测点的布设方案如下：净空收敛监测点以及拱顶下沉监测点沿同一断面布设，隧道开挖作业结束12.0h后同步展开埋设作业，拱顶下沉监测点分别沿轴线中部、左右两侧布设，以3个/断面标准控制监测点。净空收敛监测线按照2条/断面标准布设。具体方案如下图（见图1）所示。
图1：洞内监测点布置方案示意图
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2.2 洞外监测点布置
在同一断面内完成对水平收敛监测点以及地表轴线监测点的布设作业，地表横断面监测点布设间距按照2.0m~5.0m标准控制，同一断面内布设测量应当在6~11个以上，在附近有控制性建筑物的情况下需要对量测范围进行加宽调整。
3 监测实施
3.1 监测设备
本工程现场施工监测选用设备为天宝DINI03系列电子精密水准仪及配套条码尺，对隧道开挖期间地表沉降外业数据进行采集。同时，选用电子全站仪以及配套棱镜完成对隧道拱顶下沉数据的动态监测。现场净空收敛数据监测则通过JSS30A系列数显收敛仪实现。上述设备均定期安排专人进行校验矫正，确保投入监测过程中的性能稳定可靠。
3.2 监测频率
铁路隧道工程施工期间，对关键点位监测频率的控制必须充分考虑监测点位移速度以及量测断面与开挖面间距离。在位移速度＜0.5mm/d，量测断面与开挖面距离在5*最大开挖宽度的情况下，将量测频率控制为7d/次；在位移速度为0.5mm/d~1.0mm/d，量测断面与开挖面距离为2~5*最大开挖宽度的情况下，将量测频率控制为2~3d/次；在位移速度为1.0mm/d~5.0mm/d，量测断面与开挖面距离在1~2*最大开挖宽度的情况下，将量测频率控制为1d/次；在位移速度≥5.0mm/d，量测断面与开挖面距离为0~1*最大开挖宽度的情况下，将量测频率控制为2次/d。按照上述标准，在有不良地质条件或异常情况出现时增加监测频率。
3.3 水平净空收敛
根据该铁路隧道工程设计要求，必须对岩体结构变化情况进行动态把控，监测点靠近开挖断面布置且不易被破坏。初期按照2次/d频率进行监测，在岩体结构无异常性改变的情况下按照前述标准对监测频率进行控制。收敛变形数据应用钢尺式周边收敛仪进行动态监测，具体结构如下图（见图2）所示。实际监测过程当中，先对第1次监测数据进行记录，拆卸收敛仪后再次安装测量，当2次监测数据误差值低于1.0mm的情况下取平均值作为单次监测结果。
图2：钢尺式周边收敛仪监测示意图
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3.4 拱顶下降量测
本工程隧道开挖阿德期间仰拱面埋设水准点，对绝对高程进行联测。选用5.0cm左右铁片将其焊接于外露钢筋表面，铁片表面粘贴测量反射膜铁片。同时，采用全站仪对隧道开挖期间拱顶下沉情况进行非接触性量测。相较于传统量测技术而言，非接触性量测具有速度快、适应性强以及抗干扰能力好等一系列优势，注意对反射膜进行保护即可。实际操作过程当中，沿后视水准点设置三脚架，架设高度控制为1.3m，以此作为后视标高，经全站仪对水准点与反光片高差进行测量，共测量3次，当高差值差异低于1.0mm的情况下以平均值作为监测结果。
3.5 地表沉降量测
本工程现场地表沉降量测过程中水准工作基点按照100.m~150.0m的间隔距离沿隧道开挖掘进方向埋设，注意与开挖线保持距离，优先选择结构稳定的基岩面埋设并用现浇混凝土固定，与高程基准点构成水准网。监测期间，以工作基点位起点，对断面监测点进行符合水准路线测量。
4 监测结果
4.1 拱顶下沉监测结果
本工程隧道开挖施工期间共布设3320个拱顶下沉监测点，对各个监测点平均拱顶下沉值进行观察，结果显示：各个部位监测点拱顶下沉值变化不大，均值相差在5.0％以内，说明拱顶各个部位监测值对拱顶沉降情况均有良好的反应效果，实际监测过程中仅需确保一个部位监测情况，即可实现对整个围岩结构稳定性的把握。同时，监测均值显示，自监测作业开始实施时，围岩结构一定呈现出一定程度上的位移，当沉降量低于15.0mm时，拱顶沉降相对稳定。
4.2 水平净空收敛监测结果
本工程铁路隧道施工过程中，围岩结构拱腰部位收敛变化监测均值为8.5mm，边墙部位收敛变化监测均值为2.1mm，对比结果显示：对于边墙部位而言，由于自收敛监测开始其应力已经大量释放，因而在监测结果上相对偏小。同时，从水平净空收敛时间上来看，虽然总体时间较短，但上述部位在收敛值上呈现出了较大的变化性趋势，提示本工程水平净空收敛时间呈现出了较大的个体性差异。
4.3 地表沉降监测结果
本工程隧道断面开挖期间地表沉降监测值区间为5.8mm~14.3mm，平均沉降量为9.1mm。在沉降监测值变化情况上，以拱顶位置变化最明显，以边墙位置变化最平。地表沉降变化时间方面，以隧道断面开挖作业结束时沉降量监测值变化较大，开挖作业结束2个月后，沉降量监测值趋向于稳定状态。
5 结束语
本文上述分析中结合某铁路工程隧道开挖作业实际情况，对各工点进行了全程施工监测，通过对监测数据的合理应用，最大限度确保了围岩结构以及支护衬砌结构的稳定性。利用监测所获取数据，保证了各个工点隧道作业的顺利实施，为后续相关工作的推进创造了有利条件，望能够引起业内人士的关注与重视。
参考文献：
[1]李永亮,乔志斌,牛文静, 等.微震监测技术在某深埋铁路隧道施工管理中的应用[J].隧道建设（中英文）,2019,39(11):1881-1887.
论文作者:王晓华
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第24期
论文发表时间:2020/4/13
标签：隧道论文; 拱顶论文; 断面论文; 作业论文; 量测论文; 围岩论文; 结构论文; 《建筑实践》2019年第24期论文;