摘要：隧道的施工安全一直是关系工程质量、进度、投资和正常运营的首要问题，但隧道工程的地质灾害依旧存在并较为普遍，使得在施工中很容易产生相应的事故，这些事故一旦发生，轻则影响工期及投资，重则造成人员伤亡甚至工程失败，而且事故处理难度大。一般在隧道建设期处理此类事故，往往都是处于非常被动的应急处理状态，对社会造成负面影响。隧道安全问题主要是施工中的地质灾害引起的，而这些潜在地质灾害在施工前很难准确判别。因此，开展隧道施工过程安全监控已成为亟待解决的工程现实问题。
关键词：特长公路隧道；施工过程；安全监控
1监控量测的作用
近年来，在开展隧道施工时通常会使用新奥法进行施工，这是一种根据岩体力学理论，以维护利用围岩自承能力作为基础，对围岩进行有效利用，使之成为支护体系一部分的施工方法，利用新奥法，可以有效地提高隧道的支护能力，减少对围岩的感染，充分利用围岩自承能力，实现支护能力的大幅度提升。
2特长公路隧道施工过程安全监控研究现状
2.1隧道施工地质灾害超前预报技术
为更有效地掌握隧道施工期间的地质情况，减少或预防地质灾害的发生，国内外学者已在隧道施工过程中的超前探测及地质预报方面的研究取得了较为丰硕的成果，涌现了多种地质预报方法。总体而言，可分为两大类：地质分析法和地球物理法。地质分析法包括工程地质调查、超前导洞法、超前水平钻孔法等，地球物理法包括地震反射类（如隧道地震预报TSP，隧道反射成像TRT，极小偏移距地震波法等）、电磁类（如地质雷达GPR，隧道瞬变电磁法等）、电法类（如激发极化法、电阻率法等）以及其他方法（如红外探水等）。
单一预报方法对地质预报的准确度并不十分可靠，目前，尚未有某种预报方法能应对各种地质缺陷，因此，结合多种地质预报技术，开展综合地质预报是实现定量化预报的有效途径。
2.1.1在特长隧道中超前地质预报系统的应用
（1）超前地质预报整体方案;
①采用TSP隧道地震探测仪进行远距高(200m)较宏观长期预报;②采用地质雷达进行近距高(40m)较徽观近期预报;③二者可以相互补充和印证;④根据以上综合结果确定是否需要打探孔以及探孔位置和数量(1~5个为宜) ;⑤钻孔时应对钻进速度、取芯情况(岩芯采取率、RQD值)、出水点位置、流量、水压、水温及出水状态等作详细记录，必要时应作水质分析判断地下水的腐蚀性等;⑥TSP每次掌子面探测约需1h;⑦地质雷达每次掌子面探测约署30min;⑧通过探测预报，起到补充勘探、提高勘探程度、防灾减灾的作用。
（2）超前地质预报流程
①掌子面超前探测②地质观测、编录、分析③信息综合处理④目标识别和综合解释⑤提交报告⑥有不良地质要根据需要可布设探孔，必要时采取工程技术措施或调整支护参数。（变更支护设计、增加辅助工法、变更开挖部分尺寸、变更开挖断面、早期封闭断面等）;如无不良地质，按原设计文件施工。
（3）TSP系统适用范围和技术特点
TSP系统适用于对断层及其影响带、破碎带、溶洞、裂隙发育带、软弱夹层，以及地下水的预测预报。TSP系统具有适用范围广，预报距离长(一般预报长度在100m~ 200m)、预报准确性高，提交结果及时，对掌子面施工千扰小等特点。
（4）TSP系统基本原理
TSP203超前地质预报系统是利用弹性波的反射原理进行地质预报。预报时，通过爆破产生地震波，地震波在隧洞中的岩体内传播，当遇到波阻抗界面时，如断层、破碎带、溶洞，大的节理面等，一部 分地震波被反射回来，反射波经过一段时间后到达传感器被记录仪接收，然后用专门的分析软件进行处理，即可得到清晰的反射波图像。通过对反射波运动学和动力学特征的分析，如波速、延迟时间、信号强弱、波形等，并结合区域地质资料、设计勘测资料、跟踪观测地质资料就可预测预报隧洞前方及周围地质情况，并确定地质异常的位置和特性。
（5）地质雷达探测的基本原理
地质雷达探测属于波反射法，是利用超高频(106- 109Hz)窄脉冲电磁波探测介质分布的一种地球物理勘探方法。地质雷达工作时，在主机控制下，发射机发射周期性信号，信号遇到介质的非均匀体时，产生反射信号，反射信号再传输到接收机，再经电缆传输到雷达主机，最后把数据通过雷达处理分析系统进行处理，得到可识别的波相图，对波相图进行定性解释。
2.2公路隧道施工监控量测与超前地质预报技术思考对策
首先根据地质分析宏观上确定所要预报隧道各段的围岩情况，并据此划分可能出现的地质灾害的风险等级；其次利用地震波反射法进行长期预报，在接近不良地质体时，改用地质雷达等短期预报法，以获取更为精准的预报信息，以更有效、更准确地确定不良地质体的性质和规模。
2.3重视监控量测和超前地质预报工作
①重视施工监控量测工作中测点的布置和保护，便于获取准确、连续的量测数据，以为工作人员掌握地质结构的具体变化状况提供数据参考；②重视超前地质预报工作的前期控制和过程控制，这两项工作落实的效果越理想，采集的数据越真实，分析的结果越可靠，从而用于施工指导的价值就越高；③重视监测信息的反馈应用，以及严格按照设计及规范施工，充分落实洞内通风、照明及排水等辅助措施，积极营造良好的工作环境。隧道施工的安全监控，主要通过构建隧道施工安全监控系统来实施。
3开挖进洞监控量测施工中的控制要点
监控量测是隧道新奥法施工的重耍组成部分，对保证隧道施工安全和指导设计施工优化具有十分重要的意义。在开展监控量测时，只有根据监测对象的实际特点，围绕关键部位和关键参数制定监测方案开展监测，才能取得最佳效果，在隧道开挖进洞中更是如此。隧道开挖进洞的监测控制要点在于:
（1）测点布置及保护问题
净空变化测点和拱顶下沉测点应布置在同一断面上，测点布置时应在喷砼前预埋，应避开钢架和脱空回填处，将测点布置在两榀钢架之间。并保证布点打入围岩，严禁将测点布在钢架上。及时进行测点的布设，并做好保护，可采用桩点沿初支边墙向内凹陷，防止破坏。净空变化、拱顶下沉和地表下沉（浅埋地段）等必测项目必须设置在同一断面。全断面开挖时，收敛量测点应布置在起拱线以下1m左右位置；台阶法开挖时，上台阶收敛量测点应布置在上下台阶界面以上1m左右位置，下台阶收敛量测点应布置在上下台阶界面1m左右位置。如果测点被破坏，应在被破坏测点附近补埋，重新进行数据采集；如果测点出现松动，则应及时加固，当天的量测数据无效，待测点加固后重新读取初读数。测点布设以后，在测点位置用红色油漆做醒目标识。监控量测桩点上严禁悬挂重物。
注：洞口及浅埋地段断面间距取小值；台阶法施工特殊地段要求布设两条斜测线。
（2）时间要求
洞内、外观察和地表沉降观测根据本作业指导书要求进行。净空变化和拱顶下沉量测布点应在开挖后至初喷前进行，若围岩出现变化异常应尽早布设;初始读数在每次开挖后12小时内取得，最晚不得迟于24小时。
（3）洞内、外观察
洞内观察可分为开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。其中，开挖工作面观察应在每次开挖后进行，及时填写开挖工作面地质状况记录表，并与勘察资料进行对比；已施工地段观察，应记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形和二次衬砌等工作状态。洞外观察重点应在洞口段和洞身浅埋段，记录地表开裂、地表变形、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等，同时还应对地面建（构）筑物进行观察。
3.1量测数据采集准确性的影响因素
①各监控量测小组须保证量测数据的真实性、准确性和及时性，如实的反应实际变化情况。②现场监控量测与施工易发生干扰，必须紧密配合。施工现场应及时提供工作面，创造条件保证监控量测工作的正常进行；③为了保证测量精度，首先应该采用科学正确的量测方法，其次要选择精度高的仪器，最后操作人员要有足够的量测技能和责任心。如发现数据偏差较大，应增加量测次数以保证数据的准确性。④拱顶下沉的数据量测的准确性与其采用的后视点准确性直接相关，应定期对后视点进行复测，并选择不同的后视点进行数据对比，保证量测数据的真实性。⑤量测仪器设备在使用前和使用过程中必须进行定期的检查校对。收敛仪使用时调节螺母逆时针转动最大范围不得露出螺纹。在收敛仪使用一段时间后应进行对零校正，检查数显读数是否为零，若存在偏差，必须进行对零。收敛仪用后，用棉纱擦除灰尘并定期对钢尺擦涂机油，以防生锈。
3.2监控量测数据分析及信息反馈问题
（1）监控量测数据准确性问题
①每次观测后应立即对观测数据进行校核和整理，包括对观测数据的计算、填表制图、误差处理等，如有异常应及时补测。②个别监测人员对通过隧道内的围岩地质情况和支护状态观察所产生的预警掌握不好，从而导致出现忽略预警的情况，这就要求要提高技术人员的业务素质。
（2）信息反馈及工程对策
①根据量测值绘制时态曲线，选择回归曲线，预测最终值，并与控制基准进行比较，对支护及围岩状态、工法、工序进行评价，及时反馈评价结论，并提出相应工程对策建议。施工中应保证信息反馈渠道的畅通，确保信息反馈的及时性和有效性。②施工中应进行监控量测数据的实时分析：每天根据监控量测数据及时进行分析，发现安全隐患应分析原因并提交异常报告，及时采取措施。还有阶段分析：按周、月进行阶段分析，总结监控量测数据的变化规律，对施工情况进行评价，提交阶段分析报告，指导后续施工。③工程安全性评价应根据位移管理等级分三级进行，当监控量测位移管理达到Ⅲ级时，应上报监控量测组长、技术主管和现场监理工程师后正常施工；当达到Ⅱ级时，上报总工程师和现场施工负责人，同时总工程师根据综合情况上报设计单位、业主单位和监理单位采取相应工程措施，综合评价设计施工措施，加强监控量测，必要时采取相应工程对策护；当达到Ⅰ级时，立即暂停施工，上报各方，请业主单位召集各方分析原因，研究工程对策。（对策主要应包括下列内容，一般措施：稳定开挖工作面措施；调整开挖方法；调整初期支护强度和刚度并及时支护；降低爆破振动影响；围岩与支护结构间回填注浆。辅助施工措施：地层预处理，包括注浆加固、降水、冻结等方法；超前支护，包括超前锚杆（管）、管棚、超前插板、水平高压旋喷法、预切槽法等。）
结语
在公路隧道施工中进行监控量测，可以通过对量测数据的分析修正设计参数，正确指导施工。尤其是对于围岩条件较差的隧道，必须按照要求进行必测项目的监控量测，并根据需要选择选测项目。监控量测的量测断面、量测频率和量测方法可根据施工规范进行选取，在施工现场布点监测，并加强对监控量测的管理。通过对隧道监控量测控制要点的分析，进一步明确了隧道监控量测工作的任务和要求。总之，在隧道施工过程中进行监控量测，可有效指导施工，保证施工安全。
参考文献
[1]雷坚强,丁彰芳.公路隧道施工监控量测与超前地质预报技术现状及思考[J].现代隧道技术,2013,50(06):32-38.
论文作者:刘志勇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/25
标签：量测论文; 地质论文; 隧道论文; 围岩论文; 超前论文; 数据论文; 反射论文; 《基层建设》2018年第35期论文;