关于公路隧道监控量测及施工技术探析

　　[摘要]监控量测是掌握隧道施工中围岩动态变化过程的手段，通过对监控数据的回归分析可以预测围岩的最终位移等，进而有效地指导隧道设计与施工。同时对围岩和支护在施工过程中的力学动态及稳定程度，并保证施工安全，调整掘进进尺和施工方法及二次衬砌施作提供信息依据。文章以一种地质围岩类型为例，探讨了公路隧道的施工技术，以施工技术方案的确定以及工序的施工方法为重点初步探讨了隧道的施工技术。
　　[关键词]公路隧道；监控量测；施工技术；
　　1.引言
　　高速公路线路通常穿越崇山峻岭，高差起伏很大。隧道穿越围岩类别较多，且岩性经常变化，施工工艺不当易造成围岩失稳；围岩的节理裂隙发育，地表水和地下水易贯入导致围岩软化而失去稳定，因此，实时现场监控量测，是在隧道施工过程中通过对隧道围岩(确切说应是次支护后尉岩)的动态监测，掌握围岩动态和支护结构的工作状态；利用量测结果，经分析后，调整设计支护参数或调整施工方法，以期达到稳定的目的；通过量测结果预测事故或险情，及时采取应急措施，防患于未然；累资料为后续设计提供科学依据；确保隧道的稳定，达到隧道施工过程安全、可靠、节省投资的目的。
　　2.公路隧道监控量测
　　2.1隧道监测目的
　　隧道监测主要目的：1)确保安全。2)指导施工。3)修正设计。4)积累资料。
　　当前隧道施工的最大特点就是把量测、观察技术和方法引进到施工中，并作为施工中一个重要而不可缺少的环节予以实施，其目的之一就是要根据观察、量测等得到的资料对已开挖的区间和掌子面前方的围岩状况进行预测，并反映到施工中去，从而指导施工。这一方法称为信息反馈法。因此，在复杂多变的隧道施工条件下，如何根据现场实测数据进行准确的信息反馈与可靠的预测预报是隧道监控量测试验的主要内容之一。迄今为止，信息反馈与预测预报通过两种途径即力学计算法和经验法来实现。
　　
　　2.2.监控量测要求
　　目前工程上最常用的预警值主要有以下几个指标：
　　最大位移。根据中华人民共和国行业标准JTJ042—94公路隧道施工技术规范中9．3节监控量测中的相关规定，隧道洞室周壁任意点的实测相对位移值若在（表1）要求的范围内，周边位移、拱顶下沉稳定，隧道施工处于安全状态；反之，则不稳定，隧道施工处于不安全状态，应引起警觉，同时根据位移量测结果对施工过程进行管理(见表2)。
　　                          
　　                                                                           （表1隧道周边允许相对位移值）
　　                         
　　                                                                       （表2位移量测数据管理等级）
　　
　　2)位移速率。a．当位移速率大于1mm／d时，表明围岩处于急剧变形阶段，应密切关注围岩动态。b．当位移速率在0．2mm／d-1mm／d之问时，表明围岩处于缓慢变化阶段。C．当位移速率小于0．2mm／d时，表明围岩已达到基本稳定，可以进行二次衬砌。
　　3)位移加速度。a．位移加速度小于0，说明变形速率不断下降，位移趋于稳定；b．位移加速度等于0，变形匀速持续，隧道施工安全处于亚稳定状态；C．位移加速度大于0，表示已进入危险状态，须立即停工，采取有效的工程措施进行加固。
　　2.3.回归函数
　　修建的隧道工程是要保证其安全稳定，稳定反映在量测数据上就是其是收敛的；因此选择的监控量测数据的回归函数～定是收敛的。监控量测数据回归分析不仅是用来预测围岩变形的最终位移值，而且是预测各阶段的围岩变形速率，进而判定围岩和支护系统的稳定状态，为指导下一步的施工做好信息反馈，因此回归函数的一阶、二阶导数是存在的。
　　二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作。围岩和初期支护变形基本稳定的标准是铁路规范规定实测最大累积位移值或预测值不大于极限相对位移值的80％，拱脚水平相对净空变化速度小于0．2mm／d或拱顶相对下沉速度小于0．15mm／d-9]；公路规范规定净空变化达到预计总量的80％～90％，周边收敛速度小于0．1—0．2mm／d或拱顶相对下沉速度小于0．07～0．15mm／d。
　　通常对观测资料进行非线性回归分析。采用回归分析时，根据测试数据散点分布规律，可选用下列之一函数式关系函数。
　　双曲线函数
　　             
　　倒指数函数
　　             
　　倒对数函数
　　（3）
　　对数函数
　　（4）
　　S型曲线函数
　　            
　　式(1)～(5)中A、B为回归系数；C为可选回归常数。
　　
　　3.施工技术
　　3.1初期支护施工
　　3.2.1．超前小导管施工。超前小导管施工：钻孔采用手风枪打眼、风枪推进小导管，注浆采用注浆机注浆，灰浆机拌制浆液，注浆压力根据地层致密程度决定，一般为0．5～1．OMPa，纵向前后相邻两排小导管搭接的水平投影长度一般不宜小于1．Om。
　　3.2.2．系统锚杆施工。一般隧道采用的的锚杆有两种：中导洞和进出口成洞面临时支护用22mn~纹钢砂浆锚杆，左、右洞用25mm中空注浆锚杆。锚杆按设计长度加丝口长，下料后用套丝机套出12cm长螺纹。在初喷砼后用红漆按设计间距梅花形布置，点出锚杆孔位。用风动凿岩机垂直岩面钻孔。成孔后用高压风清除孔内碴屑，砂浆锚杆在注浆后插入锚杆，安装垫板、螺栓；中空锚杆是安装锚杆后注浆，注浆压力为O．5～1．OMPa，终压为2．0～2．5MPa。砂浆锚杆注30号水泥砂浆，中空锚杆压注3og-水泥浆。锚杆安装后三天内不准敲击锚杆头，也不准悬挂重物。
　　3.2．钢拱架施工
　　钢拱架加工在预制场统一加工。根据不同断面需要，精确放样下料，分节焊制而成，连接板用A3钢，厚度为15mm。栓孔用钻床定位加工，螺栓、螺母采用标准件，焊接及加工误差须符合有关规范。安装前对岩面初喷5c勰凝土。测量拱架安装设计顶面标高。施作定位锚杆，锚杆采用22钢筋，深度不小于1．5m。外~20cm。清除拱架底角浮碴。拱架加工好后要进行预拼，合格后方可使用。工作平台就位后，用装载机配合^工安装拱架，自上而下进行，拱架应尽量与围岩接近，与围岩间隙较大时，设置垫块垫紧，垫块可为坚硬的片石。安装时，拱架要保持与中线垂直，上下左右偏差控制在-I-5cm，斜度小于±2o。拱脚有—定的埋置深度，并落到原状岩石上，并设置锁脚锚杆。与定位锚杆焊连，并焊接纵向连接筋。
　　3.3洞身开挖
　　由于在开挖之前对围岩、地质等情况没有充分了解，导致在开挖中未对围岩进行必要的超前支护，最终出现围岩变形过大的情况。为了加快围岩稳定而不至出现塌方等事故，必须对围岩进行加固，加快围岩的稳定速率。为此，采用小导管注浆g和增设临时仰拱的方案进行处理，并对围岩变形进行控制。
　　3.1.1．中导洞开挖。在成洞面临时支护完成后，按中导洞开挖轮廓线挖槽，初喷砼后嵌入首榀钢格栅拱架，与洞外所立的钢格栅用纵向钢筋连成整体，挂钢筋网后喷射砼形成洞口棚架，以首榀钢格栅为支点，按超前小导管环向间距以1oo外插角向钢格栅外侧打入小导管，注浆4h后进行中导洞开挖。中导洞开挖循环进尺0．5～1．2m，开挖成型进行中线、水平检查，符合设计要求后立即初喷5cm厚20号素砼。
　　3.1.2．左、右洞开挖。左、右洞开挖在中墙砼达到设计强度的70％以后进行，采取两台阶分步平行开挖，上台阶从拱脚至拱顶，含整个拱部。为站人施工方便，上台阶分两步开挖：先挖环形导坑，后挖中核，中核至拱顶高度1．6～2．0m。台阶长5m～lOm，上台阶开挖的土方用人工翻至下台阶再用装载机配合汽车运弃。下台阶开挖先挖中槽，外侧边墙留上宽2m，下宽4m的平台。中槽掘进5～8m，跳槽开挖边墙，马口槽宽2m，净距3m。仰拱随同边墙马口一起开挖，符合没计尺寸后立即初喷5cm厚砼，施工边墙部分锚杆，接长钢支撑至中隔墙，喷射砼至设计厚度，形成封闭的环形支护。仰拱开挖成型后，应及时浇筑仰拱，加强对围岩的支撑。左、右洞一次开挖不宜大于lm，左洞先进，右洞开挖面按落后左洞lOm控制。
　　
　　4、结语
　　现场监控量测是监控施工中围岩稳定性，检验设计与施工是否正确合理的重要手段，搞好监控量测并及时将量测信息反馈到设计施工中去，可以掌握围岩和支护在施工过程中的力学动态及稳定程度，保证施工安全，为评价和修改初期支护参数，调整掘进进尺和施工方法及二次衬砌施作提供信息依据。
　　
　　参考文献：
　　[1]JTJo424公路隧道施工技术规范[s]．北京：人民交通出版社，1995．
　　[2]周亦涛，薛晓辉，王胜涛，等．双线隧道现场监控量测数据分析[J]．国防交通工程与技术，2007(3)：26—28．．
　　[3]惠明阔．隧道监拧量测数据分析与应用[J]．安徽建筑，2008，(2)：73~75．
　　[4]刘山洪，刘毅，李放．石龙山隧道新奥法施工围岩变形监测研究[J]．重庆交通大学学报：自然科学版，2008，27(1)：44—48，156．