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摘要：公路隧道施工監控量測及信息化及時反饋技術是修建隧道的重要工序之一，是監控圍巖與結構穩定性的重要手段，對于隧道的安全施工極為重要。研究以具體工程為例，介紹了圍巖監控量測信息化系統的特點和組成部分，并對該系統在大中山隧道施工中的應用進行研究，從而保障了隧道施工的安全性。
關鍵詞：隧道施工；圍巖監控；工程預警
1工程概況
新建云南墨江至臨滄公路TJ-7標位于普洱市哀牢山山脈，大中山隧道進口和出口端均位于鎮沅縣境內。隧道為雙線分離式，左右線間距為28m，隧道區海拔高程為1198.58～1939.63m，相對高差741.05m，進口段平面為直線，縱坡＋1.3%。右線進口里程K88+245，出口里程K93+860，右線全長5615m。隧址區地表水主要為山體巖石裂隙滲出水。進口兩側沖溝內有溪流，為季節性流水。地下水類型主要包括第四系松散堆積層孔隙潛水、基巖裂隙水等。洞身區主要為泥質砂巖、砂質泥巖夾砂巖、砂巖夾泥巖，風化程度以中微風化為主，除斷裂段外，泥鈣質膠結，節理裂隙較發育，巖質較軟，巖體完整性較好，圍巖自穩能力一般。斷裂帶處圍巖很破碎，完整性較差，自穩能力較弱。進口段洞身穿越1條斷層，為F5大文莊斷裂（斷層里程為K89+070—K89+240），為非全新活動斷裂，圍巖等級為Ⅴ級。
2圍巖監控量測信息化系統特點
1）有效避免人為對監測數據采集和處理過程的干擾，確保數據真實反映和反饋處理及時性，實現超限自動預警。2）突破傳統管理模式，實現監測數據采集、數據傳輸、服務器后臺綜合分析、自動反饋。系統操作簡單、功能齊全、窗口界面操作便捷、實用性強，降低內業處理時間，提高管理效率。3）實現觀測數據及處理結果遠程實時查詢、溯源管理。4）有效降低成本，具備可推廣性。
3圍巖監控量測信息化系統在大中山隧道施工中的應用
3.1超前地質預報分析
由第三方檢測單位于2017年8月28日至9月29日先后采用地質雷達和TSP進行了超前地質預報，根據報告中地質雷達測線數據和TSP測試等結果，綜合分析出進口右洞K89+146—K89+220地質情況，認為該段巖體比前段變差，巖體破碎，呈角礫、碎石狀結構，節理裂隙極發育，結構面間膠結差，軟弱夾層發育，地下水較發育，尤其是K89+182—K89＋204段，掌子面極易掉塊、坍塌，需嚴格控制開挖進尺，及時施作初期支護，必要時加強防排水措施，防止邊墻及拱頂掉塊坍塌。
3.2監測數據的分析應用
3.2.1測量數據的觀測、整理
掌子面地質狀況表、周邊收斂拱頂下沉測量數據，每次觀測后立即對數據進行校核，有異常及時補測；每次觀測后及時對數據進行整理，包括觀測數據計算、填表制圖、誤差分析等。
3.2.2測量數據分析
1）及時根據現場測量數據繪制時態曲線和空間關系曲線。根據圖1對圍巖穩定性進行判斷：當位移-時間曲線出現反彎點時（見圖1b），表明圍巖和支護已發生了變形，呈不穩定狀態，此時應密切監視圍巖動態，并加強支護，必要時暫停開挖。2）隧道圍巖任意點的實測相對位移值、通過分析推算的總相對位移值均應小于表1所列數值。結合實測值并根據變形等級的規定，確定變形紅線。當實測值接近或達到警戒值，位移速率無明顯下降，且初噴表面出現明顯裂縫時，應立即采取補強措施，并調整原支護設計參數或開挖方法。表1中：①硬巖取下限，軟巖取上限；②拱腳水平相對凈空變化值，指兩測點間凈空水平變化值與其距離之比；拱頂相對下沉，指拱頂下沉值減去隧道下沉值后與原拱頂至隧底高度之比；③Ⅰ、Ⅴ、Ⅵ類圍巖可按工程類比初步選定允許值范圍；④墻腰水平相對凈空變化極限值，可按拱腳水平相對凈空變化值乘以1.1～1.2后采用。項目部根據超前地質預報結果，加強了監測頻率及密度，2017年10月6日，大中山隧道F5大文莊斷裂帶出現突發性變形，監控量測小組采用全站儀進行現場監測時，數據分析發現K89+182—K89+204段水平收斂和拱頂下沉變形異常，在重新復測確認后，2017年10月6日12：00利用便攜式采集端現場上傳監測數據至服務器，服務器隨即進行綜合計算分析，并根據設定的監測方案預警標準進行判定，得出K89+182斷面監測數據（見圖2），均觸發速率紅色預警。監控量測信息化系統立即推送手機短信預警信息、網頁版掛飾預警信息以及PC機預警提醒，通過3種途徑同時推送，預警信息根據權限設置分別送至不同層級的管理人員，做到不同問題在第一時間通知相關人員進行核實、處理與反饋?，F場按照2h/次加大監測頻率，至2017年10月6日18：00，現場監測數據顯示異常變形擴大到K89+167斷面（即變形范圍擴大到距離掌子面37m）；19：00，上傳監測數據至服務器，項目部收到工程預警信息后，調查分析預警原因，率先采取暫停洞內施工，撤離人員及機械至安全地帶，洞內設置警戒線，安排專人進行安全巡視，并對發生問題的區域連續進行監測。K89+167斷面監測數據如圖3所示。建設單位收到工程預警信息后，立即組織監理、設計、施工等相關技術人員趕赴現場進行踏勘。預警斷面位于F5大文莊斷層破碎帶中間部位（F5斷層里程為K89+070—K89＋240），揭示圍巖為強風化，節理裂隙發育，受構造運動影響，巖體破碎，膠結性差，節理短小雜亂，地下水不發育，圍巖級別為Ⅴ級?，F場采用三臺階法施工，按照超前小導管+Ⅴb支護參數進行超前和初期支護。觀察發現，K89+170—K89＋178段（8m）拱頂有縱向裂紋、初支剝落現象；K89+155—K89＋160段（5m）右側上中臺階結合部位初支開裂、剝落；K89＋158里程左側、K89+163里程右側存在由拱腰處向拱頂延伸的環向貫通裂紋。組織召開現場專題會，按照“寧強勿弱”的原則，研究確定工程措施，即先封閉掌子面、初支開裂段落，進行反壓回填；同時施作加固圈，增設邊墻砂漿錨桿及注漿鎖腳錨管；并對左右線掌子面前方30m支護參數由Ⅴb調整為Ⅴc，以鞏固加強；預留變形量為15cm，加大收斂、沉降異常段落的監控量測頻率，按照2h/次監測，持續到變形在允許范圍內，并做好變形動態分析。在此次預警響應過程中，建設各方迅速采取應急處理措施，及時地解除了險情，避免了圍巖異常變形加速、初支失穩帶來的隱患。隧道建設人員通過安裝監測軟件，在任何有信號網絡的地方都可以打開程序瀏覽現場監測成果及工程預警信息，第一時間了解隧道圍巖變形情況，動態指導施工，修改施工方法，調整圍巖級別、變更設計支護參數并及時驗證支護效果，確認支護參數和施工方法的準確性，有控制地調節圍巖變形。經過持續2個月的攻堅施工，大中山隧道F5大文莊斷層破碎帶監控量測變形速率已經趨于穩定，從根本上避免了坍塌事故的發生。
4結語
監控量測既是反映隧道施工過程中圍巖與支護結構穩定與否的“晴雨表”，又是施工人員的“保命符”。通過完善快捷有效的隧道施工監控量測信息化系統，利用實測信息進行綜合處理和分析，及時跟蹤掌握圍巖的變化情況，檢驗原定的開挖和支護設計方案是否合理可靠，修正設計參數，優化施工工藝，改進施工方法。
參考文獻：
［1］劉學增，俞文生.隧道穩定性評價與塌方預警［M］.上海：同濟大學出版社，2010.
［2］許張柱.鐵路隧道圍巖監控量測信息化管理系統研究［J］.測繪與空間地理信息，2016，39（6）：116-118.
［3］韓濤.基于組合預測的隧道圍巖變形監測分析及工程應用［D］.濟南：山東交通學院，2017.
作者:申晨朝 單位:中鐵十六局集團第二工程有限公司
