摘要：公路隧道已廣泛采用新奧法設計與施工，現場(chǎng)監控量測是新奧法設計與施工的重要組成部分。通過(guò)對隧道進(jìn)行監控量測，可預測預報圍巖變化，優(yōu)化設計和指導施工，確保隧道施工安全，使工程投資經(jīng)濟合理。通過(guò)對公路隧道的拱頂下沉、水平收斂、地表沉降、噴層應力、鋼拱架應力等多項涉及圍巖穩定性及支護合理與否的參數進(jìn)行跟蹤量測， 實(shí)時(shí)確定了合理的二次襯砌施工時(shí)間，成功避免了施工中重大安全事故的發(fā)生，確保了隧道施工安全和質(zhì)量，對隧道施工具有指導意義。

　　隧道圍巖變形量測是新奧法現場(chǎng)量測的首要內容，是確認或修改支護設計參數和判別圍巖穩定的依據，是保證隧道施工安全的一項重要措施。為了保證隧道的設計凈空斷面，監理人員應嚴格要求施工單位按規定進(jìn)行拱頂下沉和凈空量測，量測數據及分析結果應及時(shí)與設計進(jìn)行比較，掌握地表沉陷、圍巖和支護的工作狀態(tài)，對圍巖穩定性作出評價(jià)，確定或調整支護結構、支護參數和支護時(shí)間；評價(jià)支護結構的合理性及其安全性，并對設計和施工的合理性進(jìn)行評估和信息反饋，以確保施工安全和隧道的穩定。

　　一、隧道圍巖的量測

　　1.1 隧道監控量測的必測項目

　　為了保護隧道的順利開(kāi)挖及二次襯砌的時(shí)間，隧道圍巖的量測必測項目一般包括地址及支護狀況觀(guān)察、周邊收斂量測、拱頂下沉量測、地表下沉。地質(zhì)及支護狀況觀(guān)察包括巖性、巖層產(chǎn)狀、結構面、溶洞、斷面描述、支護結構裂縫等；周邊收斂量測是量測隧道周邊位移，了解收斂狀況、斷面變形狀態(tài)，判斷穩定性；拱頂下沉量測是監視拱頂下沉，了解斷面的變形狀態(tài)，判斷隧道拱頂的穩定性；地表下沉是根據地表下沉位移量判定隧道開(kāi)挖對地表下沉的影響，以確定隧道支護結構。

　　1.2 隧道監控量測的選測項目

　　隧道圍巖量測的選測項目：圍巖內部位移量測、錨桿軸力量測、襯砌應力量測、圍巖壓力量測及支護壓力、型鋼支撐應力量測及彈性波測試。圍巖內部位移量測是了解隧道圍巖的松弛區、位移量及圍巖應力分布，為準確判斷圍巖的變形發(fā)展提供數據；錨桿軸力量測是根據錨桿所承受的拉力，判斷錨桿布置是否合理；襯砌應力量測是根據量測二次襯砌內應力、噴射混凝土層內軸向應力，了解支護襯砌內的受力情況；根據圍巖壓力及層間支護壓力，判斷復合襯砌中圍巖荷載大小，判斷初期支護與二次襯砌各自分擔圍巖壓力情況；量測型鋼支撐內應力，推斷作用在型鋼支撐上的壓力大小，判斷型鋼支撐尺寸、間距及設置型鋼支撐的必要性；通過(guò)聲波測試，判斷圍巖松動(dòng)區大小、裂隙發(fā)育情況。

　　二、隧道圍巖量測的手段要求

　　量測數據的質(zhì)量好壞直接影響監控的成敗。監控現場(chǎng)量測手段應滿(mǎn)足下列要求：

　　1、盡快埋設測點(diǎn)。隧道開(kāi)挖過(guò)程中，圍巖壓力場(chǎng)、位移場(chǎng)的變化與開(kāi)挖作業(yè)面的空間位置密切相關(guān)。一般情況下，位移的變化在量測斷面前后總計兩倍洞徑范圍內最大。為了全面量測應力、位移的變化值，要求測點(diǎn)埋設緊靠開(kāi)挖作業(yè)面，且要盡快埋設，以減少對施工的干擾。第一次測試宜在埋設測點(diǎn)后立即進(jìn)行，以便取得初始數據。應注意一次量測的時(shí)間宜盡量短。

　　2、所埋設的長(cháng)期有效的傳感元件要有較好的防振、防沖擊波的能力。

　　3、測試的數據應直觀(guān)、正確、可靠。隧道開(kāi)挖、支護作業(yè)是連續循環(huán)進(jìn)行的，信息反饋必須及時(shí)、全面，不影響施工。為了便于信息反饋，測試數據以直觀(guān)為好，即測得的數據不需經(jīng)過(guò)復雜的計算就可直接應用。

　　4、測試儀器要有足夠的精度。

　　三、量測方法

　　3.1 地質(zhì)及支護狀況觀(guān)察

　　每次爆破后和初噴后，通過(guò)肉眼觀(guān)察、地質(zhì)羅盤(pán)儀和錘擊檢查隧道各個(gè)掌子面，描述和記錄圍巖地質(zhì)情況，巖層產(chǎn)狀、裂隙、溶洞、地下水及支護效果，對圍巖穩定性進(jìn)行評價(jià)，判斷圍巖類(lèi)別是否與設計相符。必要時(shí)應拍照、測量地下水流量，每一量測斷面均要填寫(xiě)記錄表并畫(huà)出地質(zhì)素描圖。對開(kāi)挖斷面附近的初期支護狀態(tài)進(jìn)行觀(guān)察和描述，是直接判斷圍巖、隧道穩定性和支護結構參數合理性的重要手段。

　　3.2 圍巖周邊收斂的量測

　　隧道主辦收斂是隧道周邊相對方向兩個(gè)固定點(diǎn)連線(xiàn)上的相對位移值，它是隧道開(kāi)挖所引起圍巖變形最直觀(guān)的表現，采用收斂計進(jìn)行量測。隧道開(kāi)挖爆破后應盡早在隧道兩側邊墻、拱腰水平方向埋設測桿或球頭測樁，埋設深度約為20～30mm，鉆孔直徑為40～50mm，用快凝水泥固定，測樁球頭需設保護裝置。

　　3.3 拱頂下沉的量測

　　通常情況下，淺埋隧道的拱頂下沉及地表下沉是判斷圍巖是否穩定的重要標志。拱頂下沉會(huì )向上傳至地表，地表點(diǎn)的下沉值一般比拱頂點(diǎn)的下沉值要小，而圍巖又破碎時(shí)，地表下沉值接近于拱頂下沉值而形成整體下沉。通過(guò)測定拱頂點(diǎn)的垂直尾翼隧道開(kāi)挖面的變化情況，即可判斷隧道的穩定性。拱頂下沉量通常在周邊收斂測量一斷面的拱頂軸線(xiàn)處設1個(gè)帶鉤的測樁來(lái)吊掛鋼卷尺，用精密水準儀量測隧道拱頂絕對下沉量。

　　3.4 錨桿軸力的量測

　　在隧道錨桿孔內埋入測力錨桿，測量隧道圍巖內部不同深度錨桿的受力。

　　3.5 地表下沉的量測

　　在隧道淺埋的地表測試范圍內埋設沉降觀(guān)測點(diǎn)，用精密水準儀量測觀(guān)測點(diǎn)的絕對下沉量。

　　3.6 圍巖內部位移的量測

　　在隧道錨桿內埋入多點(diǎn)位移計，量測隧道圍巖周邊相對于圍巖內部不同深度的位移。

　　3.7 圍巖與初期支護接觸壓力的量測

　　在圍巖與初期支護間埋設壓力盒，量測圍巖與初期支護間接觸壓力。

　　3.8 初期支護與二次襯砌間接觸壓力的量測

　　在初期支護與二次襯砌間埋設壓力盒，量測初期支護與二次襯砌間接觸壓力。

　　3.9 鋼支撐應力的量測

　　把鋼筋計焊接在鋼支撐上，量測鋼支撐應力。

　　3.10 噴射混凝土軸向應力的量測

　　在噴射混凝土施作過(guò)程中，把應力計埋入噴射混凝土層內，量測噴射混凝土的橫向應力。

　　3.11 二次襯砌應力的量測

　　在模筑混凝土澆注過(guò)程中，把應力計埋入混凝土內，量測二次襯砌內應力。

　　3.12 圍巖彈性波的量測

　　用HF-D型智能聲波儀采用單孔法或跨孔法測定圍巖中不同深度的巖體波速，以確定圍巖松動(dòng)區范圍和巖體的完整性。

　　四、量測數據的處理和圍巖的穩定分析

　　在現場(chǎng)監控量測中，由于量測條件、外界環(huán)境影響，加之操作時(shí)的人為因素，給測試數據不可避免地帶來(lái)了偶然誤差，實(shí)測值需經(jīng)過(guò)一段的數字處理才能加以應用，因此必須進(jìn)行數學(xué)上的回歸分析。在一般的現場(chǎng)測試中，所測數據大多數是反映兩個(gè)變量間的關(guān)系，這類(lèi)問(wèn)題的分析包括一元線(xiàn)性回歸和一元非線(xiàn)性回歸兩種情況。

　　根據實(shí)測位移值，選擇曲線(xiàn)函數，用回歸分析來(lái)處理數據，作出實(shí)測值三點(diǎn)曲線(xiàn)及回歸函數曲線(xiàn)圖，然后進(jìn)行位移分析，進(jìn)而來(lái)判定圍巖的穩定性。周邊水平位移曲線(xiàn)，可以實(shí)測圍巖凈空變化值的大小，以判斷圍巖是否進(jìn)入穩定狀態(tài)；拱頂下沉曲線(xiàn)，可以實(shí)測拱頂下沉量，以判斷現有的初期支護是否有效地約束圍巖變形的增長(cháng)。