1、西華山隧道中監控量測應用及成果分析    摘要：本文作者致力于隧道現場工作，文章以正在施工中的西華山隧道為例，比較全面地闡述隧道新奧法施工中監控量測的必要性、監測任務和方法以及常見問題等，并通過對代表性數據的回歸分析以及不同數據間的對比，得到相應結論，來指導施工，為今后類似的工程問題提供可借鑒經驗。 關鍵詞：新奧法監控量測數據分析 中圖分類號：U45文獻標識碼：A 文章編號： 新奧法以其適應性強、經濟性好在山嶺隧道中被廣泛接受，其核心內容是充分發揮圍巖的自身承載能力，允許圍巖合理范圍內的變形，并通過監控量測，動態修正設計參數、變動施工方法，以求控制圍巖變

2、形，在經濟和安全上到達平衡。因此，監控量測在新奧法施工中至關重要，正確地分析信息對施工過程和施工效果都有很大影響。 一、工程概況 新建西華山隧道采用新奧法進行施工，工程隧道段為單向雙車道中長隧道，為省道S101線恩陽至巴中城區穿越西華山的左幅隧道，全長950m其中。線路設計起點互通立交廣巴高速連接線與S101線，設計終點與省道S101線順接。 西華山隧道屬低山侵蝕地貌，進口端地形陡峭，坡面植被較為茂密。上覆第四系全新統坡崩積層粉質黏土及塊石土、坡殘積層粉質黏土、坡洪積粉質黏土；下伏基巖為白堊系下統蒼溪組砂巖夾泥巖。隧址區為低山丘陵地形，構造剝蝕地貌為主，上覆殘積的粘性土，厚度為3m，部分地區有

3、0.5m左右的耕植土，下覆白堊系下統白龍組泥質砂巖、砂巖、顏色為灰褐色為主，部分呈青灰色，山嶺為測區主要的近東西分水嶺，其兩翼為相對平緩，由紅層構成的平行的槽谷，山坡呈陡崖、緩坡疊復出現的形態，沿線溝谷發育，溝谷積斜坡植被良好，多分布喬木積灌叢。 二、隧道施工監測的重要性 隧道現場監測作為新奧法施工中的重要一環，是認識和了解圍巖體開挖和支護過程中變形動態的重要途徑，為施工過程中圍巖體的穩定性和支護結構的安全性提供判釋依據，從而預測風險，提高隧道施工的安全性。總的來說，隧道監控量測的作用可歸結為以下幾點： 監測洞體的穩定情況，及時了解圍巖和支護的變形情況，判定圍巖穩定性，及時進行風險預測，確保施

4、工安全進行。 觀察圍巖和支護體系是否達到規定行為，判斷支護的實際效果，確定合適的二襯施做時間。 監測工程運行情況，以安全施工為前提，采取相關措施，加快施工進度。 了解圍巖和支護體系的工作狀況，檢驗設計參數、施工方法的合理性和安全性，為變更設計方案、調整支護參數、改善施工方法提供信息和依據。 積累工程資料，為今后的類似工程提供參考，為提高隧道設計水平提供數據支持。 三、監控量測內容和方法 (1)洞內外現狀觀測： 由于地下巖體結構的復雜性，通常，隧道開挖前的地質勘查工作所提供的信息不是非常準確，而對測量數據的處理和分析又往往滯后且不夠直觀，為了快速獲取有效信息，指導安全施工，每天必須對洞內外以下內

5、容進行觀測： 每次爆破后檢查掌子面基本情況，包括圍巖巖性、結構面產狀、巖體風化程度、節理裂隙發育情況、地下水發育情況等，并做好詳細記錄。 檢查支護結構有無異常，包括初支和二襯有無裂縫及裂縫發展情況、有無滴水漏水現象、有無錨桿拉動或松動、鋼架有無壓彎或屈服現象、支護結構或洞底有無凸起等。 觀察中，如果出現異常情況如裂隙或凸起，要及時補救，并在問題點附近加強監測，追蹤問題發展，確保施工安全。 洞外觀測主要包括地表徑流和滲透情況、邊仰坡穩定等情況。 (2)洞內變形量測(拱頂下沉測量和邊墻收斂測量)： 測點布設： 測點布設的數量應根據施工方法來最終確定。開挖采用全斷面法施工段，每個測量斷面應設置三個拱

6、頂沉降測量點和兩個水平收斂測點，拱頂測點分別在拱頂軸線處和距軸線兩邊2m的地方，水平測點盡量保持在一個高度上；兩臺階法施工段，每個斷面設置了三個拱頂沉降沉降測量和四個水平收斂測點，其中，拱頂測點與全斷面開挖法一樣布設，水平測點分別在拱肩部位和下臺階距地面1.5m左右處各一組。 測量方法 拱頂下沉采用精密水準儀+測微器，配合鋼掛尺進行測量。測量中，應在仰拱處設置穩定基點，在測點區域滾動設置兩個基點進行聯測，每隔一定時間或數據明顯偏差時對基點及時復合，確保數據有效。 邊墻收斂采用數顯收斂計進行測量，每組測三個數據，詳細記錄，并取平均值為有效數據。 (3)錨桿測量 在臺階法施工中，錨桿對上臺階初支提

7、供支撐力，而且深入圍巖，將噴層結構與圍巖體連成整體，對錨桿的監測，可以判斷圍巖變形趨勢，估計圍巖擾動深度。同時，由于錨桿的受理過程復雜，影響因素眾多，目前的計算理論和設計理念不是很完善，往往設計偏于保守，造成經濟浪費，有必要對錨桿進行監測，從而調整錨桿設計參數，確保工程安全性、經濟性。 選擇典型斷面處(盡量靠近拱頂和邊墻量測斷面，有利于數據對照)，在拱頂、拱肩、拱腰部設量測錨桿，每根錨桿的1/4處、1/2處、3/4處分別裝上壓力盒，一般兩天左右開始每天讀數并記錄。 四、需要注意的問題及工程應對措施： (1)根據實際情況，下臺階所布水平收斂測點相對于上臺階測點往往布的遲，又過早地被防水板遮擋，一

8、般每組數據比較量比較少，而且變化范圍不大。鑒于此，操作中很多監控量測不注重下臺階的監控，這種做法很不合理，施工中必須對下臺階進行嚴格監測，尤其在特殊地質環境下和關鍵路段。因為下臺階數據對短期內局部穩定性有很好的反映，當圍巖內部發生急劇變化時，具有很高的參考價值和指導意義。也上臺階測量數據的補充，二者組成一個整體，共同反映該斷面的圍巖變形情況。而且，根據以往經驗，很多隧道塌方都是發生在下臺階開挖的過程中的。 (2)布置斷面注重時效。由于掌子面的施工影響，在監控量測過程中普遍存在斷面布置不及時的現象。在開挖過程中，尤其在軟弱圍巖中，開挖最初的圍巖變形是非常大的，因此，該數據的缺失對斷面累計變形結果

9、影響很大，使得數據對于隧道施工風險預測作用也大打折扣。在二臺階法施工過程中，拱頂測鉤可在上臺階拱部開挖時做好，邊墻測鉤可在下一循環噴混凝土環節中及時補上，以保證最快速度獲得有效數據。 (3)保護測鉤。測鉤布置好后，邊墻測鉤可能會妨礙到施工人員的某些操作而被有意無意地拔掉或敲彎，這類問題可與施工隊領班協調避免；開挖和出渣往往需要挖機作業，作業過程中常會破壞測鉤，這類問題應與挖機指揮員協調解決。如果測鉤被破壞，要及時補上，并加強測量，將所缺數據內插補上，保證測量數據的完整性和連續性。 另外應注意，測鉤應深入圍巖體內，為確保測鉤穩定，可將測鉤用錘子敲彎后擊入鉆孔，用錨固劑固定，不能將測鉤焊接在鋼拱架

10、上。 五、數據分析和應用 在現場監測過程中，由于監測環境、施工以及監測人員自身的問題，所得數據難免存在偶然誤差，需要對數據進行一定處理，才能更科學地體現其規律性。本文采用指數函數,對實測數據進行回歸分析(2),通過Excel來實現?，F選取部分斷面(洞口段Zk0+365和洞身處Zk1+235斷面，分別為級圍巖和級圍巖)數據進行分析： 實測數據列舉表 通過分析和對比，得出以下幾點： 通過對拱頂和邊墻的變形測量，可以較好地實現對隧道施工過程的監測。 用Excel進行數據回歸分析，回歸曲線與實測值吻合較好，斷面穩定時，變形量在0.2mm/d以內，達到規定要求，可以進行二襯施做。 洞內變形量在第一周內增長明顯，然后開始出現減緩趨勢。 洞內變形量受圍巖擾動影響，10天左右時由于下臺階開挖，拱頂和邊墻變形均有增大現象，而且，對拱頂的影響比邊墻要大。 洞口段的變形明顯大于洞身段，穩定時間也較洞身段長，可見，對洞口加強監測是非常有必要的。 六 結語 實踐證明，隧道的監控量測可以為風險預報提供有效信息，信息反饋對隧道的優化設計提供科學依據，其所得數據為同類隧道的設計與施