贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司
一、前言
隧道这一结构物在公路、市政以及水工上的运用越来越普遍，目前隧道施工大多基于新奥法，新奥法是应用岩体力学的理论，采用新型的支护结构，通过对隧道围岩变形的量测、监控，尽量利用围岩自承能力指导隧道设计和施工的方法。对于如何通过监控量测快速准确掌握隧道衬砌的应力状况变得尤为重要。
二、隧道施工监控量测常用方法研究
监控量测作为新奥法的重要内容，其可以判断已开挖围岩的稳定性，当发生变化异常时，及时查明原因并采取相应措施，保障施工过程的安全。在后期的运营过程中，常通过定期的量测来检验隧道的安全情况。国内外的许多专家学者，通过现场资料和实测经验，通过理论研究在数值分析方法上进行了大量的探讨，运用边界法（BEM）、离散元法（DEM）、有限元法（FEM）等开发出了不同类型的数值分析程序。目前主要通过对量测数据进行回归分析，以此来判断围岩的稳定程度和预测最终的变形量，主要采用的函数有指数函数、双曲线函数以及对数函数，灰色理论和人工神经网络也可用来预测隧道围岩的最终变形量和稳定性。
隧道监控量测的内容包括了隧道围岩变形、支护结构受力等各个方面，包括位移变化和应力应变等。根据我国现行标准及规范，隧道施工监控量测分为必测项目和选测项目两部分，其中必测项目是保障围岩稳定、施工安全以及周边环境，同时反映设计可靠性和施工状态而必须进行的日常监测项目，包括：洞内外观察、拱顶沉降、净空收敛变化、地表沉降；选测项目是根据设计文件为了满足隧道施工的特殊需要，更好的指导隧道施工，在设计规定而在局部地段进行的量测项目，包括：围岩压力、钢架内力、喷混凝土内力、二次衬砌内力、初期支护与二次衬砌间接触压力、锚杆轴力、围岩内部位移、隧底隆起、爆破振动、孔隙水压力、水量、纵向位移。
按照不同的监控量测项目，目前国内外采用的隧道监控量测方法和仪器大致分为以下几种：对于洞内外观察主要有现场观察、数码相机、罗盘仪；对于拱顶下沉，主要有水准仪、钢挂尺或全站仪；对于净空收敛主要有收敛计、全站仪；对于地表沉降主要有水准仪、铟钢尺或全站仪。其中，由于水准仪、钢挂尺、收敛计等测量精度不高，受隧道施工影响较大，容易造成施工阻碍，同时数据传输、分析、处理工作较为繁重，不便于隧道工程的应用。相比之下，全站仪具有测量精度高、实施测量和数据传输方便简易等特点。并可以与计算机连接，进而通过计算机对数据进行处理、分析。全站仪已经成为隧道监控量测中最为常用的仪器。各式各样的压力和应变量测设备则在选测项目中的应力、应变量测中大量使用，根据其传感器的种类可以分为电测式和机械式，其中电测式可以分为电阻式、电感式、电容式以及新型的压电式和压磁式；机械式主要是钢弦式。
目前，在监控量测数据处理上，位移数据的处理一般是将采集的数据输入或者导入计算机中，然后应用EXCEL 或其他数据处理工具将所采集数据生成位移—时间、速率—时间的变化曲线，并且对数据进行相关的回归分析，通过位移数据变化趋势及回归分析结果确定隧道围岩和初期支护的稳定程度，并对二次衬砌的施做时间提供指导。对于应力、应变的监测数据的处理方面，主要是通过相关的换算公式，将现场传感器采集的测试数据转化为应力、应变等，然后进行分析。
三、隧道施工监控量测注意事项
由于数据的繁多和当前各种数据处理工具的局限性，使得监控量测数据不能较准确、及时的得到运用，基于这种情况，在实际监控量测过程中应做好以下几方面。
（1）隧道进出口段是隧道施工安全隐患较高的地段。隧道浅埋、偏压，覆盖层自稳能力差，易塌方、冒顶。进洞和出洞时，应加强洞口地表的观察，注意地表是否出现开裂、塌陷等情况。在各座隧道洞口段加强监控量测工作，增加监测点布设数量，加大监测频率，确保进洞、出洞安全；结合设计、踏勘资料及现场开挖情况，在围岩破碎带将增加超前地质预报频率或采用高密度电法仪等物探手段，查明地质情况；加强地质调查，通过现场地表踏勘的方式尽可能查明场区岩层分布特征以及地表水的发育分布特征。
根据浅埋软弱底层的实际情况，建立如表所示的三级监控预警管理制度并进行判定。
表1 监控预警管理制度表
图1 隧道监测资料反馈图
（2）在日常监控量测工作中加大监测密度和力度，随时关注围岩位移发展的最新动态。考虑到规范中规定的监测项目可能不满足该隧道所需要的水平位移变化趋势，根据实际情况增加水平位移监控，结合水平位移和垂直位移的监控数据，综合分析掌握地表位移变化情况。
（3）隧道监控中应重点关注已支护完成段的衬砌观察方面，因为隧道监控受各方面约束，监控断面有限，衬砌观察可以更及时全面的发现异常点。比如隧道衬砌开裂，起鼓，钢支撑变形，可能是因为支护参数偏弱，围岩压力增大，造成围岩变形加剧。这时应及时加设断面，增加临时支撑，确保隧道安全。衬砌观察还是注意隧道滴水、流水、涌水，隧底反水，隆起等问题。这对监控量测有很好的补充。并为监控量测是否应加密、加大量测频率，增加监控手段提供依据。
论文作者:彭夔
论文发表刊物:《基层建设》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/4
标签：隧道论文; 围岩论文; 量测论文; 位移论文; 数据论文; 地表论文; 项目论文; 《基层建设》2017年第27期论文;