高速公路隧道施工監(jiān)測技術(shù)要點(diǎn)

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摘要：以高速公路工程項(xiàng)目實(shí)例為依托，分別從監(jiān)測控制網(wǎng)布設(shè)、主要監(jiān)測項(xiàng)目、監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)方法及監(jiān)測注意事項(xiàng)等方面，對該工程中隧道施工監(jiān)測技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析。研究表明，通過監(jiān)控量測工作的開展，為隧道施工提供指導(dǎo)依據(jù)，可大幅提升作業(yè)安全性。

關(guān)鍵詞：高速公路；隧道施工；監(jiān)測技術(shù)

引言

在高速公路工程項(xiàng)目建設(shè)過程中，受地形地貌影響，常需要開挖隧道。為確保隧道施工能夠安全、有序施工，應(yīng)采取相應(yīng)的監(jiān)測技術(shù)，獲取與隧道開挖有關(guān)的信息，以此有效指導(dǎo)隧道施工，在確保開挖進(jìn)度和質(zhì)量的前提下，減少并避免重大安全事故的發(fā)生。

1工程概況

某高速公路工程第三標(biāo)段全長2.25km，該標(biāo)段內(nèi)有一條隧道，起止樁位號(hào)ZK19+420—ZK21+050。隧道工程所在地的地勢起伏相對較大，地貌以低山丘陵和溝谷為主。隧道是該標(biāo)段的主要項(xiàng)目，在工程量中的占比約為75.5%。因地質(zhì)條件較為復(fù)雜，加之軟弱圍巖較多，從而給隧道施工增添了一定難度。所以，為確保隧道施工安全、有序進(jìn)行，需要進(jìn)行施工監(jiān)測。

2高速公路隧道施工監(jiān)測技術(shù)要點(diǎn)

2.1布設(shè)監(jiān)測控制網(wǎng)

對高速公路中的隧道工程而言，監(jiān)控量測已經(jīng)成為信息化施工的重要手段之一，借助相應(yīng)的監(jiān)測技術(shù)，對施工場地進(jìn)行監(jiān)控量測，能夠給隧道施工提供詳實(shí)、可靠的依據(jù)，有助于施工安全性的提升。在本工程中，隧道監(jiān)控量測的主要項(xiàng)目包括：圍巖與支護(hù)狀態(tài)觀測；拱頂下沉及支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)量測等。為確保監(jiān)控量測工作的有序開展，應(yīng)遵循科學(xué)合理的原則布設(shè)監(jiān)測控制網(wǎng)。在具體布設(shè)時(shí)，應(yīng)執(zhí)行現(xiàn)行JTGF60規(guī)范的規(guī)定要求，高程控制網(wǎng)可以采用精密水準(zhǔn)網(wǎng)，其精度在二等和三等水準(zhǔn)測量之間[1]。隧道內(nèi)部的水準(zhǔn)觀測點(diǎn)，從設(shè)計(jì)單位給出的經(jīng)校驗(yàn)合格的水準(zhǔn)點(diǎn)引出，通過絕對高程，對初始值進(jìn)行計(jì)算。

2.2主要監(jiān)測項(xiàng)目

2.2.1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)當(dāng)估計(jì)隧道施工前方可能存在不良地質(zhì)如破碎帶、熔斷時(shí)[2]，可采用下列方法進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)：地質(zhì)雷達(dá)探測、超前鉆孔、TSP203系統(tǒng)等。量測的間隔時(shí)間可以根據(jù)地段并結(jié)合選擇的預(yù)報(bào)方法進(jìn)行確定。

2.2.2隧洞內(nèi)外日常觀測隧道開挖時(shí)，可在每次爆破后對隧洞掌子面進(jìn)行現(xiàn)場觀察，若地質(zhì)情況無明顯變化，則可每日對隧洞內(nèi)及作業(yè)區(qū)段和洞外進(jìn)行一次觀察，可以采用地質(zhì)羅盤或是規(guī)尺等[3]。

2.2.3拱頂下沉每間隔10～15m左右選擇一個(gè)斷面，每個(gè)斷面中至少布置一個(gè)測點(diǎn)?？梢圆捎盟疁?zhǔn)儀、鋼尺等工具進(jìn)行量測，具體的監(jiān)測頻率如下：隧道開挖1～15d時(shí)，每天應(yīng)至少進(jìn)行1～2次，之后可以每隔2d進(jìn)行1次，3個(gè)月后，只需要每個(gè)月進(jìn)行1次即可。

2.2.4地表下沉對于淺埋隧道應(yīng)每間隔5～50m左右選擇一個(gè)斷面，每個(gè)斷面上布置的測點(diǎn)數(shù)量應(yīng)不少于7個(gè)[4]?？蛇x用高精度水準(zhǔn)儀或是測微器作為監(jiān)測工具，具體的監(jiān)測頻率按照開挖作業(yè)面與測量斷面之間的距離進(jìn)行確定。

2.3監(jiān)測點(diǎn)的布置方法

2.3.1地表沉降監(jiān)測對隧道進(jìn)行開挖施工時(shí)，監(jiān)測地表沉降的主要目的如下：了解隧道開挖對周邊土體擾動(dòng)下的沉降變化情況，依據(jù)監(jiān)測所得成果指導(dǎo)隧道開挖。在本工程中，地表沉降監(jiān)測采用的儀器為精密水準(zhǔn)儀，讀數(shù)精度應(yīng)精確到0.01mm。具體的測量實(shí)施要點(diǎn)如下：（1）實(shí)施測量前，應(yīng)先埋設(shè)基點(diǎn)，可以選擇沉降影響范圍以外的區(qū)域作為埋設(shè)位置，確保所選的位置穩(wěn)固、視野開闊，根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定基點(diǎn)的埋設(shè)數(shù)量，確保埋設(shè)后的基點(diǎn)牢固、可靠。當(dāng)基點(diǎn)埋設(shè)完畢后，可使用沖擊鉆在地表進(jìn)行鉆孔，對沉降測點(diǎn)進(jìn)行埋設(shè)，埋好后用水泥砂漿對孔周圍進(jìn)行填塞密實(shí)。（2）選用精密水準(zhǔn)測量法進(jìn)行觀測，利用基點(diǎn)與附近水準(zhǔn)點(diǎn)的聯(lián)測，對初始高程進(jìn)行獲取。在觀測過程中，應(yīng)對各項(xiàng)限差進(jìn)行控制，各測點(diǎn)的讀數(shù)高差應(yīng)控制在0.3mm以內(nèi)[5]；一個(gè)測站內(nèi)不在水準(zhǔn)路線上的觀測點(diǎn)數(shù)量應(yīng)控制在3個(gè)以內(nèi)，當(dāng)超出這個(gè)數(shù)量時(shí)，需要對后視點(diǎn)的讀數(shù)進(jìn)行重新讀取，以此作為核對標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.2拱頂沉降監(jiān)測（1）對隧道拱頂進(jìn)行沉降監(jiān)測的主要目的，是了解拱頂受上部車輛及施工對土體擾動(dòng)引起的沉降變化，了解單側(cè)擴(kuò)挖引起的拱頂沉降。依據(jù)監(jiān)測所得的成果，指導(dǎo)隧道開挖施工。（2）在本工程中，拱頂沉降采用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行監(jiān)測，讀數(shù)精確到0.01mm。具體的測量實(shí)施要點(diǎn)如下：基點(diǎn)和沉降測點(diǎn)的埋設(shè)方法與地表沉降監(jiān)測相同，在此不進(jìn)行累述。觀測方法為精密水準(zhǔn)測量法；先對后視點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，據(jù)此計(jì)算出儀器的高度，照準(zhǔn)拱頂垂掛下的鋼尺，對其上的數(shù)值進(jìn)行讀取，將兩次讀數(shù)相加，便可獲得基點(diǎn)高程[6]。測量次數(shù)以3～5次為宜，取平均值作為初始值。

2.3.3錨桿拉力監(jiān)測在對隧道進(jìn)行開挖施工的過程中，為確保作業(yè)安全性需要進(jìn)行支護(hù)，本工程采用的是錨桿支護(hù)。相關(guān)研究結(jié)果表明，錨桿的受力能夠反映作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土體壓力大小。因此，通過對錨桿的受力進(jìn)行原位監(jiān)測，分析所得的數(shù)據(jù)，可對土體壓力在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的分布規(guī)律有所掌握，據(jù)此可對隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升支護(hù)效果，確保隧道施工安全、有序進(jìn)行。鑒于此，可對錨桿在張拉鎖定及工作中的受力進(jìn)行全程監(jiān)測。在監(jiān)測錨桿拉力時(shí)，可以采用拉拔器或錨桿測力計(jì)等[7]，具體的測量實(shí)施方法及要點(diǎn)如下：（1）本工程中支護(hù)結(jié)構(gòu)的錨桿桿體為φ22鋼筋，錨固劑為M30早強(qiáng)砂漿，以鋼板作為錨桿墊背，每隔10m為一個(gè)斷面，在每個(gè)斷面上至少布設(shè)3根錨桿。對錨孔的位置、方向以及孔徑進(jìn)行控制，錨孔鉆設(shè)完畢后，應(yīng)使用壓縮空氣清除孔內(nèi)殘?jiān)?，以轉(zhuǎn)邊的方式將錨桿送入孔內(nèi)，借此來檢查錨孔的平直度和通暢性，若不合格則應(yīng)進(jìn)行重鉆。（2）在經(jīng)過質(zhì)量檢測合格的錨孔中，插入裝配好的錨頭、防弊氣連接套的錨桿，并對止?jié){塞等附件進(jìn)行安裝，正式注漿前，應(yīng)將錨孔中的氣體排除干凈，隨后便可開始注漿；注漿過程中應(yīng)使?jié){液充滿孔體，控制好注漿壓力。（3）錨桿施工完畢后，可使用數(shù)據(jù)采集裝置，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場采集，以此來判斷注漿效果，以機(jī)械法對固結(jié)注漿的錨桿長度進(jìn)行測量。中空注漿錨桿的抗拉力應(yīng)在150kN以上，抗拔力應(yīng)在70kN以上[8]。

2.3.4圍巖壓力監(jiān)測通過對圍巖壓力進(jìn)行監(jiān)測，能夠了解周邊土層沉降對隧道襯砌造成的測向壓力。可以選用土壓計(jì)和頻率接收儀作為監(jiān)測設(shè)備，在初襯前將土壓力盒埋入圍巖壓力測點(diǎn)內(nèi)，利用頻率接收儀測出頻率值，據(jù)此計(jì)算出壓力值。

2.4監(jiān)測注意事項(xiàng)

在隧道監(jiān)控量測工作中，為確保監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)對如下事項(xiàng)加以注意：在對量測點(diǎn)進(jìn)行安設(shè)時(shí)，必須確保初始讀數(shù)在隧道爆破開挖24h內(nèi)和下次循環(huán)爆破前完成；必須將測點(diǎn)安設(shè)在距離開挖作業(yè)面2.0m的范圍內(nèi)，并且要小于一個(gè)循環(huán)進(jìn)尺，為避免施工中損壞測點(diǎn)，應(yīng)采取有效的保護(hù)措施；可將位移的測點(diǎn)布設(shè)在同一個(gè)斷面內(nèi)，從而使測量結(jié)果能夠相互印證；對于局部加強(qiáng)錨桿的地段，應(yīng)選取具有代表性的錨桿進(jìn)行軸力量測；由于本工程隧道右線進(jìn)洞口100m處存在超偏壓的情況，在隧洞內(nèi)對沉降觀測點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)時(shí)，前40m為每5.0m一個(gè)斷面，后60m為每10m一個(gè)斷面；監(jiān)測后應(yīng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，判斷可能出現(xiàn)的發(fā)展規(guī)律，將信息及時(shí)反饋到施工中，為隧道開挖提供指導(dǎo)。

3結(jié)論

高速公路隧道施工監(jiān)測是一項(xiàng)非常重要的工作，其開展成效與施工安全密切相關(guān)。因此，為確保隧道開采施工安全、有序進(jìn)行，應(yīng)做好施工監(jiān)測。這就要求作業(yè)人員了解并掌握監(jiān)測技術(shù)要點(diǎn)，并在具體工程中進(jìn)行合理運(yùn)用，以此保證監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，為隧道施工提供指導(dǎo)依據(jù)。

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作者：申大為 單位：河北交通投資集團(tuán)公司