中交三公局（北京）工程试验检测有限公司 北京 101118
摘要：有句老话，“要致富，先修路”，简约通俗地阐述了道路的重大意义。随着社会的快速发展，公路、铁路发展不仅是对经济有了极大的推进作用，对人们生活也起到了积极作用。在道路发展的过程中，为了缩短道路的长度，需要有效开发直线距离。人们通过建设埋置于地层内部的建筑——隧道，有效地利用地下空间。在隧道的安全施工技术中，隧道监控贯穿整个施工过程。
关键词：高速公路隧道；隧道监控
1隧道监控的主要测量内容及方法
隧道监控量测对施工方案的可行性和设计合理性、了解施工现场围岩变形特性和级别提供依据，对二次衬砌作业时间具有决定性的意义，是保障隧道顺利建成的一项重要手段。下面详细分析主要的测量内容及方法。
1.1洞内外勘查
对预计施工的位置进行细致的现场勘查，是隧道监控的一项必备内容。通过对洞内外的勘查可以了解周边围岩的特性和稳定情况，还能对支架结构进行安全、可靠的分析。一般洞外观察主要在洞口处及岩溶发育区以及洞身埋置较浅的区域，主要观察内容有地表裂缝、沉陷、渗水情况及坡的稳定性等。洞内观察包含开挖工作面和支护区域观察两种，通常在开挖后进行。观察洞内岩层、岩性、断层、断层分布、形态、裂缝等，应当及时将观察结果及锚杆、混凝土、二次衬砌等施工情况进行记录及分析。
1.2周边位移监控量测
隧道围岩发生应力变化后体现在周边位移上，通过测距仪或收敛仪对内壁面的距离进行定点测量，通过测量数据可以观察隧道空间是否稳定，综合体现围岩动态、支护效果，根据围岩稳定性来判别初期的支护是否妥当，确定二次衬砌的施工时间。
1.3地表下沉测量
浅埋隧道施工时可能引起地表下沉，所以在开挖前就应该开始进行地表下沉测量。随着隧道的深度和宽度的加大，通过对层面上的点以外稀内密为原则进行合理布控。监测地表的下沉量和下沉范围，分析随施工推进发生的变化规律。
2自动监测技术的应用
随着对隧道安全意识的增加，自动检测技术发展已经越来越成熟，隧道监测是一项长期工作，不仅在施工过程中需要加以重视，在隧道投入使用后的监测也应作为一项重要任务。
2.1隧道自动监测
较以前的人工监测传感器而言，隧道的自动检测传感器能实现对围岩、支架进行数据测量，还能保证数据的实时性。近年来，计算机的应用越来越广泛，对工程项目的实时监测越来越普遍化。通过在隧道内布置监控点采集数据，在通过检测系统进行传输、分析及处理，可以实现不间断的数据采集，保证对隧道情况进行实时分析，一旦出现特殊情况，系统提示报警，对于隧道项目安全运行提供了极大帮助。自动检测系统能够对数据进行储存，对项目施工、设计、运行提供参考，有效推动隧道技术的发展。
2.2监测数据的内容
监测围岩形变的传感器有测量机器人、静力水准仪、激光位移计、断面扫描系统等。监测围岩及支架受力情况的传感器有压力盒、锚杆轴力记、多点位移计等。这些传感器主要的信号输出方式是振弦式及电阻式。自动检测的基础是传感器数据的采集和可识别信号的输出，目前这项技术已经十分成熟，可以将信号进行有效采集和多种转化，系统适应性强。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.3数据的分析、处理和报警
近年来，计算机软件的发展速度也是十分惊人的，通过软件开发将现场数据进行分析处理和报警。系统的关键在于隧道安全状态参数的设置和系统综合评价系统的确定。
3隧道的分类
隧道种类繁多，分类方式也较多，目前常用的分类方式是根据隧道用途。根据地质情况分为土质和石质隧道；根据深度分为浅埋和深埋隧道；根据位置分为山岭、城市和水底隧道；根据施工工艺分为钻爆法、明挖法、沉埋法和机械法隧道；根据断面分为圆形、矩形和马蹄形隧道。
4隧道监控量测的过程
对隧道进行监控量测的根本目的是：了解围岩动态，进行稳定性评估；掌握支护结构受力和应力分布情况；确定支护形式、参数及保护时间；评估支护结构的安全性、合理性。
4.1量测点的布控
现场踏勘完成后根据围岩情况进行布点，爆破施工后和初喷后对隧道的掌子面进行布点，沿着周围拱顶、拱腰及墙边进行埋设布点。由于各项目的现场情况不同，测量点的选定需要结合隧道的实际情况进行科学布设，合理观察分析，及时根据现场情况进行调整。
4.2量测的基本要求
监控量测是隧道施工中的重要内容，根据现场情况进行布点，监控点不同测读数据的频率也不尽相同。每次爆破后对地质、支护情况进行监测。对于周边位移、拱顶下沉、地表沉降和锚杆抗拔力的测量则需要在施工的前15天每天进行两次，16至30天每两天进行一次，1至3个月每周进行2次，3个月后每月进行3次。监控量测应做到及时监测和预报。
5监控量测方法
5.1支护情况和地质状况观察
支护情况和地质状况观察即洞内外观察。主要观察点有初期支护、洞口的裂缝情况，仰边坡开裂起壳情况，锚杆松动情况。
5.2地表下沉情况监测
可以选用非接触测量和接触测量两种方式对形变量进行监控。隧道的净空间变化可以选用收敛计和全站仪，拱顶下沉量和地表下沉量可以选用铟钢尺和精密水准仪，围岩内变形量可以选用多点位移计。通过对施工后的隧道进行监测来判别隧道是否稳定。需要注意的是围岩级别不同监控量测点的布点方式也不同，需要根据国家相关规定进行科学合理的监测。
5.3 水平收敛量监测
水平收敛指隧道洞周发生的相对位移变化，可能是增大也可能是减小。常用的水平收敛量测方式是全站仪监测，在初期支护完成后根据围岩级别及时进行布点监测，观察水平收敛情况。一般每5米设置一组水平水平收敛量测监控点。
5.4拱顶下沉量的监测
拱顶下沉量指拱顶围岩沉降的绝对值，根据工程的地质条件和施工工艺进行理论分析，通过长期监测下沉变形情况，一旦下沉量超过理论最大的允许值，则证明隧道处于危险状态，极易发生塌方。拱顶下沉量的监测点和水平收敛监测一样，都是根据围岩等级做不同的布点，前期进行不间断的监测，直到变化稳定后，可以转为周期性测量，以此确保隧道安全、稳定。
6误差分析及数据处理
6.1主要误差来源
隧道监控的数据准确性至关重要，现场的测量数据往往会因为诸多原因导致不同程度的测量误差，数据越准确越能体现隧道的实际情况，如何减小误差成为一项研究要点。首先避免人为因素导致的误差，其次去除偶然性误差，减小系统误差。在数据收集的过程中，仪器的精准度影响着系统误差，所有仪器都存在一定量的测量误差，选择较高精密度的测量仪器可以减少系统误差。环境因素是引起偶然误差的重要来源，如大气折光、大风大雨天气等，在设计初期充分考虑施工地域的环境，做好妥善的方案设计和后期预防。人为误差很明显是由人为因素导致的测量误差，往往因技术员的自身引起，提高现场测量人员的专业素质可以有效减少人为误差的出现。规范量测操作流程，减少误差的产生。
6.2数据处理及分析
数据分析指用适当的方法对收集的数据进行科学解析，提取其中必要信息并得出结论进而对仔细研究、概括和总结。常用的分析方法有：列表法、作图法。其中工作图发能够更加直观的观察隧道变形是跟随时间如何变化的，及时地将拱顶下沉量、水平收敛量、地表沉降量等情况绘制成变化图，及时研究讨论，做好阶段性报告，以便对隧道施工、维护做进一步指导。
结束语
在十二五规划中指出，加快开发中西部地区，五年建成3万公里铁路，3.5万公里高速公路。这些区域由于地理位置原理，桥隧施工量极大，施工难度高，尤其是隧道部分的施工成为重中之重。需要通过科学有效的方式进行隧道监控，最大限度地避免事故发生。
参考文献
[1]林浩.浅谈高速公路隧道智能监控系统的应用[J].交通科技，2016（05）：157-160.
[2]徐敏，姚年春，丁琳.公路隧道排水泵站智能监控系统设计[J].隧道建设，2016，36（06）：695-700.
[3]王战涛.高速公路隧道监控系统中数字图像处理的研究[D].贵州大学，2016.
[4]季军志.高速公路隧道视频监控系统改造[J].中国交通信息化，2016（05）：115-117.
[5]张乾.公路隧道照明智能控制系统的设计[D].大连海事大学，2016.
论文作者:曲超,郭建彬
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/13
标签：隧道论文; 围岩论文; 情况论文; 误差论文; 测量论文; 拱顶论文; 数据论文; 《建筑学研究前沿》2018年第25期论文;