谈隧道监控量测技术

摘要：对隧道工程完工后的变形情况进行研究，利用监控量测技术对实际工程中的周边位移、拱顶沉降及地表沉降进行监测。研究表明，隧道所处的围岩级别越好，其变形量越小，且隧道的变形量变化更为均匀。

关键词：公路隧道；监控量测；拱顶沉降；地表沉降；位移

引言

公路工程建设过程中经常会遇到很多不同的地质情况，因而需要根据实际情况设计不同形式的穿山隧道。由于地质情况的复杂程度不一，对隧道的安全较难保证，为此关宝树[1]提出关于隧道动态施工的理论，这一理论的关键是对隧道进行动态的监控量测。对现场进行监测，得到实时的隧道围岩应力与应变的信息及隧道支护结构的抵抗力等信息，对相关信息进行分析，判断围岩的状态，以此确定下一步的施工方案。关于在隧道施工中的监控技术，研究学者们进行了大量的研究，其中，朱合华[2]通过相关研究提出关于工程施工模拟的正反计算分析软件；徐立红等人[3]通过激光量距技术，得到拱顶沉降和隧道周边变形收敛的监测方法；RLindenbergh[4]利用3D激光扫描仪扫描隧道轮廓，提出一种可以有效获取数据点变形的点云分割方法；GabrielWalton等人[5]使用固定的三维激光扫描仪获得隧道剖面数据并通过椭圆拟合来拟合隧道剖面，以此对圆形隧道和竖井变形进行检测。目前的研究对实际工程的信息化施工及监测量测的相关技术手段研究还存在不足，为此，本文对隧道工程完工后的变形情况进行研究，利用实际监控量测技术对实际工程中的周边位移，拱顶沉降及地表沉降进行监测。

1监控量测技术方案

1.1监控量测的目的

公路隧道开挖后，对围岩的位移和应力变化会进行重新分布。为保证施工安全，在施工过程中建立监控和量测体系至关重要。通过对围岩的变形和位移变化规律进行动态跟踪，可以得到位移的变形规律来指导施工，还可对隧道的设计和施工进行修正，并可作为工程资料，为以后隧道工程施工提供依据。

1.2监控量测的方案

本文对隧道周围位移，隧道拱顶沉降及地表沉降的监控量测方案如表1所示。

2实际工程案例分析

2.1工程概况

某高速公路工程全长57km，公路设计为6车道，设计速度为100km/h。其中，隧道长3.2km，为分离式隧道，隧道左线的起讫里程为ZK25+705—ZK28+950，隧道右线的起讫里程为ZK25+725—ZK28+910，隧道所处的地形为丘陵地貌，地形起伏变化较大，最大埋深为330m，进出口自然坡度为15～30°；该区地表水系发育较好，并且在隧道的右侧有水库，地表水对隧道的施工存在一定影响，隧道的地下水位表层为残坡积粉质黏土，在碎石中存在孔隙水，施工时需注意排水等相关工作。隧道所处的围岩级别多为Ⅱ-Ⅴ级砂岩与花岗岩，岩体破碎，裂隙发育较好，围岩的稳定性较差。本隧道中围岩的占比如表2所示。

2.2监测方案

本工程监测包括隧道周边位移、隧道拱顶沉降及地表沉降，具体的监测点布置如图1所示，具体的监测频率如表3、表4、表5所示。

2.3监测结果分析

2.3.1周边位移变化情况根据上述的监测方案对监测点进行监测，收集监测数据，并对数据进行处理，具体结果如表6所示。由表6可知，Ⅱ级围岩的平均值最小，说明围岩的级别越好，隧道周边的位移变化越小，从方差可以发现Ⅱ级的方差最小，说明围岩级别越好，其变形分布越均匀，隧道的最大位移发生在Ⅴ级围岩处。

2.3.2拱顶沉降变化情况根据上述方案对监测点进行监测，收集监测数据，并对数据进行处理，具体结果如表7所示。由表7可知，Ⅱ级围岩的平均值最小，说明围岩的级别越好，隧道拱顶沉降变化越小，从方差可以发现Ⅱ级的方差最小，说明围岩级别越好，其变形的分布就更均匀，隧道的最大沉降发生在Ⅴ级围岩处。

2.3.3地表沉降变化情况根据上述方案对监测点进行监测，收集监测数据，并对数据进行处理，具体结果见表8。由表8可知，Ⅱ级围岩的平均值最小，说明围岩的级别越好，地表沉降变化越小，从方差可以发现Ⅱ级的方差最小，说明围岩级别越好，其变形的分布就更均匀，地表的最大沉降发生在Ⅴ级围岩处。

3结语

本文分别对隧道的周边位移、拱顶沉降及地表沉降情况与围岩的关系进行分析，研究表明：隧道所处的围岩级别越好，隧道的变形量越小，并且当围岩的级别越好时，隧道的变形量变化更为均匀。

参考文献：

[1]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京：人民交通出版社，2003.[2]朱合华，丁文其.地下结构施工过程的动态仿真模拟分析[J].岩石力学与工程学报，1999（5）：558-558.

[3]徐立红，樊友庆，孔禹.山岭隧道施工期拱顶沉降和周边收敛监测新方法[J].公路，2016（11）：266-268.

[6]密士文，龚书林.隧道监控量测的数据处理及分析[J].中国西部科技，2010，9（1）：32-33，50.

[7]黄永忠，颜炳杰.既有隧道间新建小净距大断面四车道隧道动态施监测技术[J].现代隧道技术，2010（1）：45-50.

[8]肖涛.高速公路隧道施工监控量测技术研究[D].广州：华南理工大学，2014.

[9]伍毅敏.隧道位移实时监测系统开发及其数据应用技术研究[D].西安：长安大学，2004.

[10]陈贤杰.基于事件检测的隧道安全预警系统的设计和应用[J].广东公路交通，2017，43（4）：110-112.

作者：胡晓夏 单位：张家口通泰伟业地产投资集团股份有限公司