廊坊市中铁物探勘察有限公司 河北省廊坊市 065000
摘要：现场监控量测是隧道施工过程中，对围岩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，是确保施工安全、指导施工、便利施工管理的重要手段。因此，量测工作是监视设计、施工是否正确的眼睛，它始终伴随着施工的全过程，是新奥法构筑隧道非常重要的一环。本文就监控量测技术在隧道施工中的应用作简要的阐述。
关键词：监控量测；隧道施工；应用
引言
城市化脚步的加快，让城市中隧道的发展加快了建设的脚步。其中隧道的安全性是否到位，将直接影响着人们的生命财产安全，以及社会影响，所以在复杂多变的地层中实施某一工法，或者在同一地层中实施不同施工措施时，都将面临对实施效果的正确评价，经验固然是类比和参照的有效手段，但无法在定量控制工序环节时提供及时有效的经济方案，尤其是风险较大的工程。施工监控量测及信息反馈技术是“新奥法”修建隧道与地下工程的重要工序之一，是施工决策与管理的信息源，是现代隧道施工的重要组成部分，是监控围岩与结构稳定性的重要手段，它对于隧道及地下工程的安全施工是极其重要并且是不可或缺的。
1.监控量测在隧道施工中的重要性
随着社会的发展和科技的进步，为确保地下工程的安全、质量，监控量测作为一个重要的控制手段在我国得到了突飞猛进的发展。监控量测是施工质量安全控制的一个重要组成部分。监控量测可以把隧道开挖后的“围岩—支护”系统的变化动态作为判断围岩稳定性和支护结构可靠性的依据，把现场监控所获得的信息加以处理，与工程类比法的经验相结合，建立一些必要的判断准则，确定支护参数或为施工提出合理建议。对于软弱围岩，现场监控量测更显得尤为重要。监控量测数据必须符合设计和规范要求，方可继续施工，否则必须视情况，改为停止掌子面开挖或者边施工边加固。监测数据必须及时向各参建方反馈，以便于对现场情况的了解并进行对应的解决措施。以往测量数值的应用在监控测量中并没有得到重视，改为隧道塌方、周边建筑物严重开裂等一些事故时有发生，可见一个合理的监测方法运用到隧道施工中，无疑对施工质量以及整体安全系数的提高，有着显著效果。
2.监控量测内容
在隧道现场施工中，会存在较多的影响因素，要减少其对施工质量的影响，就需要优化当前的设计形式，依照固定操作体系、设计准则等，明确项目的建设类型，对围岩的稳定性进行判断，并以此为依据进行设计。设计模式对于设计效果的实现有很大影响，因此要选择符合设计标准的项目，对其稳定状态、锚喷支护稳定性进行深入分析，并确定最终使用的支护形式。在隧道施工中，监控量测是设计形式重要组成部分，在具体设计中会利用现场设计形式监测隧道围岩，并以此来指导隧道施工。具体应用过程中，要明确基础操作的属性，按照实际工程的围岩等级等因素，获取相关的有效数据，以维护施工体系。在具体应用中，监控量测可以对信息进行动态监测并指导之后的工作，对设计修改提供必要的支持。
3.监控量测部位的原则
3.1量测部位设置
在系统设计过程中必须考虑到相关因素的影响，确定测试段、测试段在整个操作系统设计过程中有重要的作用，为了减少干扰因素的影响，要以固定的操作系统为研究点，考虑到系统设计的全面性，并在现有的检验基础上明确稳定性设计系统的形式。测试段选择和隧道设计形式有一定的联系，需要采用先进的测量仪器，对多个控制体系进行干预[3]。
3.2测试断面的选择
隧道现场施工的干预因素比较多，在具体设计阶段要采用纵向设计形式，由于各种测量项目的要求不同，在设计阶段要按照干预形式的影响特点，对设计程序进行优化分析。隧道洞顶地表设计形式和隧道本身有一定的联系，需要考虑到间距的差异性，采用合理有效的形式对其进行分析。
3.3量测点的布置
量测点的设计形式容易受到多种因素的影响，需要在整体设计过程中考虑到相关因素的影响，优化设计形式，并结合具体位移形式和布置模式对涉及到的影响因素进行合理有效的分析，最终确定合理的力学应用体系。地表和地中沉降点处于不同的界面，在设计过程中要重视地表和地中的差异性，在驻点设计必要的测点，并在沉降区布置观测点进而起到协同分析的目的。
3.4内应力设计形式
在整体设计过程中需要考虑到锚杆断面的影响因素，根据隧道工程的设计要点，确定位移移动位置。在具体设计过程中要考虑到工作面的设计效果，获取围岩开挖初始阶段的变形动态数据，基于数据变化的特殊性，在整体设计过程中要根据具体变化形式，严格执行操作系统，明确技术操作系统。
4.隧道施工监控量测的主要环节
4.1洞内外的观察
在隧道施工的过程中，我们首先应当做好洞内外的观察工作。其中，洞身浅埋段以及洞口段是我们在洞外进行观察的重点，除了需要对洞口的地表开裂、边坡稳定性、地表变形等情况等进行记录之外，还需要对地面所具有的建筑物进行观察，在每次挖掘之后应当立即绘制开挖工作面的地质素描图、填写工作面地质状况表等等，并将所观察到的数据同之前所具有的勘查资料进行细致的比对。而对于已施工完毕的地段来说，则主要需要对锚杆、混凝土、二次衬砌以及刚架变形等情况进行记录。
4.2设置测点
在我们开展隧道监控量测工作的过程中，需要以量测初期支护上各点的绝对位移对其所具有的周边位移进行量测。而为了能够便于我们对水平位移结果进行校核，则需要适当的增加部分斜向收敛量测以及水平量测。而在V级围岩方面，我们应当在其边墙以及拱腰等位置分别设置一条水平测线，并在其上方以一定的间距布置一定数量的测点。如果现场地质情况较为复杂、偏压较为明显或者下沉量较大时，就需要对基底隆起以及拱腰下沉的位置同时进行量测，并在对测点安装时需要保证在挖掘12小时之后就完成初次读数。
4.3地表沉降
4.3.1沉降点的布置
在隧道地表发生沉降的位置，我们应当在隧道挖掘之前就对测点进行布设，将隧道内测点以及地表沉降测点尽可能的都布置在隧道的中线位置处，并保证其能够同拱顶下沉测点设置在同一个断面位置处。在地表沉降测点方面，我们需要将其所具有的横向间距设置在2到5m之间，且在其靠近中线附近的测点应当进行适当的加密。而如果周围地表位置存在建筑物，就需要我们根据建筑物的数量以及大小将我们的监控量测范围进行适当的加宽。另外，我们通常所使用的测点为顶部光滑的球面钢制测钉子，在我们将其打入土体之后需要保证该测钉能够具有足够的长度，且保证其打入的稳定性、避免出现松动现象。
4.3.2监测实施
在本次监测过程中，我们主要需要应用到的仪器主要有塔尺、水准仪以及测微器等。在基点埋设方面，我们应当保证基点的埋设位置应当控制在沉降影响范围外的土质情况较为稳定的区域内，并保证埋设位置所具有的开阔性，以此来保证我们能够在后续过程中更好的开展观测工作。而在沉降点埋设方面，我们首先需要在地表位置进行钻孔，将其放入到沉降测点之中，并在埋设完毕之后将其用水泥砂浆填实。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而在保证测点埋设完全稳定之后对沉降点的初始高程、沉降值等进行计算，在获取这部分数据之后将每一次测量到的地表沉降数据进行全面的收集、整理与计算，并以分阶段的方式绘制出其沉降曲线，从而使我们能够根据该曲线所形成的地表沉降槽对其进行良好的分析、处理。
4.4隧道净空监测
在隧道净空监测这项工作中，我们需要借助全站仪和收敛计这两种仪器。在实际监测时，需要我们使用全站仪以贴反射片的方式将其作为测点靶标，并将其粘在预埋件上。在计数时，需要取两次读数的平均值，通过收敛计的使用记下钢尺在联尺架端的数显读数以及基线长度，并做好数据的记录工作。
4.5隧道内的沉降和收敛观测
隧道的沉降和收敛可以根据沉降及收敛及时调整施工放样时的开挖轮廓线，即保证了隧道轮廓不侵线也可以调整预留沉降量，节约成本，并且根据沉降可以及时的得到隧道内的变形情况，以此使施工安全可以得到进一步的安全保证确认。在观测点布置方面，根据地质围岩等级确定布置间距，一般来说，Ⅲ级围岩每20m、Ⅳ级围岩每10m、Ⅴ级围岩每5m布设一个观测断面。并在地应力较大、断层破碎带、膨胀土、湿陷性黄土等不良和复杂地质区段适当加密布设。
5.隧道监控量测设置施工中的控制要点
5.1测点布置及保护常见问题
5.1.1测点埋设不及时
测点应及时布置，初期支护施工完成后即进行测点布置，并采取措施进行保护。然而，由于受到施工工序和现场施工技术人员重视程度不同的影响，监控量测的测点布置经常出现不及时的现象，有时甚至漏布或不布。这些问题在施工中非常常见，说明施工单位对监控量测的重视程度不够。现场施工中，应加强对监控量测的现场管理，对没有布点或少布点的工程项目，不允许其进行下道工序施工。
5.1.2测点埋设不牢固
很多施工现场的测点埋设不牢固，松动，不能满足正常的监控量测需要。比如在进行水平收敛布置时，布设的测点不稳会直接造成测量的数据不准或测点损坏。这主要是由于工人埋设测点时敷衍了事，重视程度不够。在每次监控量测前，应首先进行测点的检查，松动的测点应采用锚固剂进行固定。
5.1.3反光片脱落
在进行监控量测施工中，需要采用反光片配合施工。施工中应注意保护反光片，防止反光片掉落造成量测数据失真。但由于反光片通常贴在钢筋斜面或钢板上，极易掉落，应采用乳胶或植筋胶粘贴反光片。
5.1.4测点破坏
施工中应注意保护监控量测测点，防止在爆破作业或施工机械工作中损坏。为了预防测点被机械损坏，埋设的测点不宜过长，一般露出衬砌表面3mm～5mm。使用反光片的，量测时应该将反光片擦亮，并在测点处做好标志。如果不小心造成测点损坏的，应及时恢复，并进行量测，采集数据。
5.2量测数据采集准确性的影响因素
5.2.1数据精度
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。
5.2.2拱顶下沉数据真实性
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。
5.3数据分析处理中的常见问题
5.3.1出现假性预警
如果数据采集出现错误，监测点出现问题影响准确性，会造成假性预警的情况。当出现假性预警时，应对施工现场的量测数据进行复核，以杜绝类似情况的出现。
5.3.2忽略预警
采取布置量测点进行监控量测的项目，通过数据可以准确判断是否出现预警。但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。
6.隧道施工监控量测的新技术和新方法
6.1三维激光扫描技术
三维激光扫描技术的应用，可以快速获取空间三维信息，转变传统单点数据采集模式，实现对海量数据的自动获取，因此在信息采集中更加高效，切实保证精度和准确度。通过对隧道进行扫描，建立起云数据库和三维模型，采用云拼接等手段进行数据分析，研究隧道变形规律等。结合当前的 AR 技术可以实现监测信息化，在实际应用中对风险及时预警，避免发生塌方事故。
6.2隧道施工自动化监测技术
随着信息技术手段的提升，隧道监控量测自动化技术也在发展当中。该技术是在无线网络通讯技术和数据库应用技术的基础上，在隧道中进行自主作业。其可以梳理数据存储，并进行初步分析，有助于提高监测效率，带来良好的社会效益、经济效益。在其应用过程中，是由传感器来进行数据变化感知的，同步数据采集系统对数据的采集，然后将采集到的数据传输到控制系统，该系统中主要存储和初步处理数据。监测人员则主要进行系统维护，结合实际使用需要来处理控制系统的数据。
6.3隧道超前预报
隧道超前预报技术，可以用来辅助判断掌子面前方围岩情况，预测突水和溶洞等地质状况，便于及时采取措施来进行预防。当前短距离超前预报，主要采用地质雷达法，中长距离则采用 TSP 法和地震波反射法。但是，由于隧道施工现场环境具有一定的复杂性，因此使用的仪器会受到一定程度干扰，在之后的发展中还需不断改进，保障预报准确性。
7.结论
综上所述，监控量测是隧道施工中不可或缺的组成部分，坚持岩变我变、动态施工原则，必须制定合理的量测方案，才能及时采取措施消除各种隐患，在保证安全的基础上，节约成本、缩短工期，达到优质、高效的目的。对监控量测成果的运用经验，也能给今后同类隧道的施工以较大的启迪和帮助，相信在不久的将来，会将监控量测作为隧道单位工程中的一个重要分部工程，纳入施工质量控制之中。
参考文献：
[1]唐文栋，马振波.隧道施工监控量测技术发展现状及思考[J].安徽建筑，2018，24（6）：83-85.
[2]曾维江.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].建筑工程技术与设计，2018（27）：196.
[3]冯雨实.塌方隧道的监控量测方案及工程处理方法[J].工程技术研究，2017（9）：45+49.
[4]熊帅.隧道监控量测研究探析[J].福建质量管理，2018（17）：90.
[5]何雄刚.监控量测技术在高速公路隧道施工中的应用[J].北方交通，2018（11）：89-91.
[6]张丹丹，熊福.富水隧道监控量测技术及工程处理方法[J].工程技术研究，2017（9）：65-66.
论文作者:齐大利
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第4期
论文发表时间:2019/9/18
标签：隧道论文; 量测论文; 围岩论文; 数据论文; 地表论文; 形式论文; 过程中论文; 《建筑细部》2019年第4期论文;