孙迪

摘要：指出了监控量测是隧道新奥法施工的重要组成部分，可以及时掌握隧道施工在不同工况下围岩和支护的动态信息，并及时对围岩稳定性作出评价，为调整、修改设计和施工方法等提供科学依据，进而指导施工，保证施工安全顺利地进行。以泉州东海隧道工程为实例，探讨了监控量测在隧道新奥法施工中的应用，为今后类似工程或工法本身的发展提供借鉴，并为隧道运营后的养护与维修提供可靠的原始数据。

关键词：隧道；新奥法；监控量测

中图分类号：TU201文献标识码：A文章编号：1674—9944（2014）09—0257—03

1引言

新奥法是一种现代先进设计与施工一体化方法。如果锚喷结构是按照规定程序进行设计与施工一体化的，才能认为符合新奥法[1～3]。与传统矿山法施工采取的基本原则：“少扰动、早支撑、慎撤换、快衬砌”不同的是，新奥法的十二字的基本原则是：“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”[4～6]。

监控量测工作是隧道新奥法施工的眼睛，不但可以为隧道的动态设计和信息化施工提供依据，指导施工实际并确保施工的安全，还可为隧道设计理论的发展积累经验，为今后的设计提供类比依据等[7～9]，因而具有重要的实际意义。

2工程概况

泉州东海隧道左线全长2170m（里程桩号ZK1+430.0-ZK3+600.0），右线全长2157m（里程桩号YK1+414.0-YK3+571.0）。隧址区属低山丘陵地貌，隧道沿线地势起伏较大，水文和地质条件变化大、穿越城区环境复杂。其中，隧道进出洞口主要为坡残积土及强风化、中风化花岗岩，岩体极破碎-破碎，围岩级别为Ⅳ-Ⅴ级。

在ZK1+900-ZK2+000处隧道从赤山水库大坝下游约20～70m处穿越，隧洞顶顶板道设计标高2333m～2363m，围岩主要为中、微风化花岗岩。在（ZK1+820-ZK1+840m、ZK1+870-ZK2+020m、YK1+820-YK1+980m、ZK3+040-3+070m及YK3+035-YK3+065m）由于受F1、F2断裂构造及隧道顶板距地面厚度约6m的浅埋段的影响，隧道围岩级别会相应降低，地下水可能较为丰富，岩体的物理力学性能相对较差，围岩级别为Ⅳ-Ⅴ级。

隧道洞身围岩主要为微风化花岗岩，局部地段为微风化辉长岩等，属较硬岩-坚硬岩，岩体较完整-完整，节理裂隙发育较差-差，地下水主要是赋存于覆盖层、风化岩孔隙中及基岩裂隙中的潜水，由大气降水及侧向同一含水层的补给，水文地质条件简单，隧道洞身围岩级别为Ⅲ-Ⅳ级。在ZK2+200-ZK3+100m处隧道从桃花山中穿越，地表为宝珊花园别墅区，该地段地下及地上均有通讯、电力等设施，特别是局部地段地下埋设有大口径的污水、雨水管等。

在ZK3+120～ZK3+600m隧道出口段处于全风化-微风化岩体中，岩石风化较剧烈，岩体完整性一般-差，岩石较破碎-完整，地下水主要是赋存于覆盖层、风化岩孔隙中及基岩裂隙中的潜水，由大气降水补给，水文地质条件简单，围岩属Ⅳ-Ⅴ级。该段地表为厂区及宝秀小区二期，其中厂区为2～5层厂房及办公楼、宿舍楼、厂房及办公楼均采用桩基础，埋深约10～20m；宝秀小区，楼高30～40m左右，属高层建筑，采用桩基础，埋深约20～30m，持力层为中-微风化花岗岩，施工条件较复杂。泉州东海隧道右线地质纵断面图如图1所示。

3监控量测项目及实施方案

根据设计文件要求，及结合以往工程中总结的监测经验，在本隧道中进行如下监测项目：①洞内外观测；②周边收敛量测；③拱顶沉降监测；④地表沉降监测；⑤围岩体内位移监测；⑥锚杆轴力监测；⑦模铸二次衬砌应力监测；⑧钢支撑内力监测；⑨围岩与初期支护间的压力监测；⑩房屋基础沉降监测；爆破振动监测。

鉴于文章篇幅所限及某些项目为选测项目，故不能对本工程所有监测项目一一进行介绍和阐述，本文仅对①～④、⑩、项监测项目简要阐述如下。

3.1洞内外观测

观察内容主要包括：①开挖后未支护的围岩情况；②开挖后已支护段的支护情况；③洞外情况观察。

观察目的主要包括：①预测开挖面前方的地质条件；②为判断隧道围岩的整体稳定性提供依据；③根据喷层表面状态及锚杆的工作状态，分析支护结构的可靠程度；④掌握地表变形及开裂等情况。

3.2周边收敛量测

隧道周边收敛监测，是监测隧道内壁两点连线方向的相对位移或监测点的绝对位移量。

监测目的主要包括：①周边位移是是隧道围岩应力状态变化的最直观反映，量测周边位移可判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息，以确定初期支护的安全性；②根据变位速度、加速度判断隧道围岩的稳定程度，为二次衬砌提供合理的支护时机；③判断初期支护设计与施工方法选取的合理性，以指导设计与施工。监测点布置示意图如图2所示。

3.3拱顶沉降监测

拱顶沉降监测的作用是判断围岩稳定性及进行位移反分析，为二次衬砌的施设提供依据，还可作为用计算收敛监测各点绝对位移量的验证之用。

拱顶沉降测点设置在收敛量测同一断面的拱顶中心及两侧适当位置，测点布置要根据现场施工情况，在各导坑开挖完毕，具备条件后及时布置。监测示意图如图3所示。

3.4地表沉降监测

本工程在隧道进出口A、B线浅埋段坡度较缓地段，设置两个沉降监测断面，每断面不少于7个监测测点；洞口坡度较陡的，设置一个沉降监测断面，不少于7个监测测点。断面及监测点的具体布置如图4所示。

3.5房屋基础沉降监测

受隧道施工的影响，周边建筑物将产生不同程度的沉降，为了确保建筑物的安全，施工过程中需对周边建筑物进行监测。与地表沉降监测相同，建筑物沉降及倾斜计算在条件许可的情况下，尽可能布设导线网，以便进行平差处理，提高监测精度。endprint

测点的布置主要是用冲击钻在建筑物的基础或墙上钻孔，然后放入长200～300mm，直径Φ20～30mm的半圆头弯曲钢筋，四周用水泥砂浆填实而成。

3.6爆破振动监测

本工程爆破振动监测目的是监测开挖中爆破作用对既有建（构）筑物的影响程度。监测内容主要为质点的速度、加速度，可以根据监测的结果综合判断爆破参数的合理性，对修改爆破参数提供准确的依据，使其减小对既有建（构）筑物稳定性的影响，减小、降低破坏。

采用爆破振动测试仪与速度传感器相结合，测出爆破引起的测点实际震动数据，然后进行计算分析，计算出爆破震动与地形、地质条件有关的系数和衰减指数，据此判定合理的装药量和开挖方案。测点的布置主要是在所埋设测点预埋件的地方，用冲击钻钻孔，在孔中填塞水泥砂浆后插入预埋件，使预埋件轴线垂直于测量表面。

4监测实例

4.1地质观察综述

隧道基岩为燕山晚期侵入花岗岩，节理裂隙发育且交错分布，开挖面局部地段为薄层砂土状强风化岩与中风化岩互层，局部夹中厚层，上部岩层稍厚，为碎裂状、块状构造，掌子面局部有裂隙水渗出。

已完成初期护段，喷层表面无裂缝，无裂隙及剥离现象，有钢格栅段格栅无压曲现象，洞身两侧无底鼓现象，喷射砼表面局部有少量裂隙水渗出。

4.2地表沉降

从监测结果来看，洞口地表沉降所监测的K3+455断面地表沉降变化较大，日均变化基本在25～75mm之间，其余监测断面及测点变化均较小，均在07～46mm之间波动，相对收敛量0007%～006%，参照奥地利J.Golser博士对地表沉陷的建议来看，沉降值在允许值范围以内，且较掘进初期的位变速率有明显的降低，表明随着隧道掘进的深入，目前地表变形及位移已经逐渐趋入稳定。K3+455断面与K3+468断面地表沉降监测曲线图如图5所示。

4.3收敛及拱顶下沉

从YK3+425断面和YK3+430收敛及拱顶下沉曲线来看，a、b线及拱顶下沉累计收敛值在03～25mm之间，相对收敛量0007%，变位速率在001mm/d左右，符合《锚杆喷射砼支护技术规范》（GBJ86-85）关于Ⅲ级别围岩洞周容许相对收敛量的规定，同时各条曲线斜率随时间有变小趋势，表明随着掘进的深入，其收敛速度逐渐降低，对洞口拱门段的扰动逐渐减小。目前阶段洞内围岩变位速率01mm/d左右，说明施工对洞门处的影响仍然存在，但是拱门段变形及位移基本已经达到稳定。K3+425断面与K3+430周边收敛及拱顶沉降监测曲线图如图6所示。

5结语

实践证明，现场监控量测能够及时、准确地预测和评估施工对地层、支护结构和周边环境的影响程度，同时综合各种信息进行预警和报警，充分发挥第三方监测的综合技术优势，结合施工、地质情况对监测成果进行充分、深入分析，必要时对设计和施工提出适当的调整建议，使监测工作真正发挥优化设计和反馈指导施工的作用，而不是仅仅满足于收集资料和提交报表，进而对可能出现的各种突发情况提出建议措施，提高信息化施工水平。为今后同类隧道设计与施工积累了第一手资料，还可以节省投资，达到科学设计和施工的目的。

2014年9月绿色科技第9期参考文献：

[1] 康宁.东港隧道的施工监控[J].岩石力学与工程学报，1998（2）.

[2] 徐林生，孙钧，蒋树屏.洋碰隧道进口右线施工中的现场监控量测[J].岩石力学与工程学报，2002（5）.

[3] 王立忠，胡亚元，王百林，等.崩塌松散围岩隧道施工稳定分析与监控[J].岩石力学与工程学报，2003（4）.

[4] 王彦武.太旧高速公路北茹隧道围岩变形监测[J].岩石力学与工程学报，1998（2）.

[5] 廖延军.龙井隧道围岩监控量测技术[J].铁道建筑技术，2005（S1）.

[6] 徐林生.东门关隧道出口新奥法施工监控量测研究[J].重庆交通学院学报，2006（1）.

[7] 王国欣，周涛，黄宏伟.隧道新奥法施工过程中监测元件埋设和保护[J].探矿工程，2005（11）.

[8] 张笑然，潘载业.公路隧道监控量测技术的探讨[J].西部交通科技，2006（1）.

[9] 何福生.浅谈新奥法在浅埋隧道施工中的应用[J].铁道建筑技术，2005（S1）.endprint

测点的布置主要是用冲击钻在建筑物的基础或墙上钻孔，然后放入长200～300mm，直径Φ20～30mm的半圆头弯曲钢筋，四周用水泥砂浆填实而成。

3.6爆破振动监测

本工程爆破振动监测目的是监测开挖中爆破作用对既有建（构）筑物的影响程度。监测内容主要为质点的速度、加速度，可以根据监测的结果综合判断爆破参数的合理性，对修改爆破参数提供准确的依据，使其减小对既有建（构）筑物稳定性的影响，减小、降低破坏。

采用爆破振动测试仪与速度传感器相结合，测出爆破引起的测点实际震动数据，然后进行计算分析，计算出爆破震动与地形、地质条件有关的系数和衰减指数，据此判定合理的装药量和开挖方案。测点的布置主要是在所埋设测点预埋件的地方，用冲击钻钻孔，在孔中填塞水泥砂浆后插入预埋件，使预埋件轴线垂直于测量表面。

4监测实例

4.1地质观察综述

隧道基岩为燕山晚期侵入花岗岩，节理裂隙发育且交错分布，开挖面局部地段为薄层砂土状强风化岩与中风化岩互层，局部夹中厚层，上部岩层稍厚，为碎裂状、块状构造，掌子面局部有裂隙水渗出。

已完成初期护段，喷层表面无裂缝，无裂隙及剥离现象，有钢格栅段格栅无压曲现象，洞身两侧无底鼓现象，喷射砼表面局部有少量裂隙水渗出。

4.2地表沉降

从监测结果来看，洞口地表沉降所监测的K3+455断面地表沉降变化较大，日均变化基本在25～75mm之间，其余监测断面及测点变化均较小，均在07～46mm之间波动，相对收敛量0007%～006%，参照奥地利J.Golser博士对地表沉陷的建议来看，沉降值在允许值范围以内，且较掘进初期的位变速率有明显的降低，表明随着隧道掘进的深入，目前地表变形及位移已经逐渐趋入稳定。K3+455断面与K3+468断面地表沉降监测曲线图如图5所示。

4.3收敛及拱顶下沉

从YK3+425断面和YK3+430收敛及拱顶下沉曲线来看，a、b线及拱顶下沉累计收敛值在03～25mm之间，相对收敛量0007%，变位速率在001mm/d左右，符合《锚杆喷射砼支护技术规范》（GBJ86-85）关于Ⅲ级别围岩洞周容许相对收敛量的规定，同时各条曲线斜率随时间有变小趋势，表明随着掘进的深入，其收敛速度逐渐降低，对洞口拱门段的扰动逐渐减小。目前阶段洞内围岩变位速率01mm/d左右，说明施工对洞门处的影响仍然存在，但是拱门段变形及位移基本已经达到稳定。K3+425断面与K3+430周边收敛及拱顶沉降监测曲线图如图6所示。

5结语

实践证明，现场监控量测能够及时、准确地预测和评估施工对地层、支护结构和周边环境的影响程度，同时综合各种信息进行预警和报警，充分发挥第三方监测的综合技术优势，结合施工、地质情况对监测成果进行充分、深入分析，必要时对设计和施工提出适当的调整建议，使监测工作真正发挥优化设计和反馈指导施工的作用，而不是仅仅满足于收集资料和提交报表，进而对可能出现的各种突发情况提出建议措施，提高信息化施工水平。为今后同类隧道设计与施工积累了第一手资料，还可以节省投资，达到科学设计和施工的目的。

2014年9月绿色科技第9期参考文献：

[1] 康宁.东港隧道的施工监控[J].岩石力学与工程学报，1998（2）.

[2] 徐林生，孙钧，蒋树屏.洋碰隧道进口右线施工中的现场监控量测[J].岩石力学与工程学报，2002（5）.

[3] 王立忠，胡亚元，王百林，等.崩塌松散围岩隧道施工稳定分析与监控[J].岩石力学与工程学报，2003（4）.

[4] 王彦武.太旧高速公路北茹隧道围岩变形监测[J].岩石力学与工程学报，1998（2）.

[5] 廖延军.龙井隧道围岩监控量测技术[J].铁道建筑技术，2005（S1）.

[6] 徐林生.东门关隧道出口新奥法施工监控量测研究[J].重庆交通学院学报，2006（1）.

[7] 王国欣，周涛，黄宏伟.隧道新奥法施工过程中监测元件埋设和保护[J].探矿工程，2005（11）.

[8] 张笑然，潘载业.公路隧道监控量测技术的探讨[J].西部交通科技，2006（1）.

[9] 何福生.浅谈新奥法在浅埋隧道施工中的应用[J].铁道建筑技术，2005（S1）.endprint

测点的布置主要是用冲击钻在建筑物的基础或墙上钻孔，然后放入长200～300mm，直径Φ20～30mm的半圆头弯曲钢筋，四周用水泥砂浆填实而成。

3.6爆破振动监测

本工程爆破振动监测目的是监测开挖中爆破作用对既有建（构）筑物的影响程度。监测内容主要为质点的速度、加速度，可以根据监测的结果综合判断爆破参数的合理性，对修改爆破参数提供准确的依据，使其减小对既有建（构）筑物稳定性的影响，减小、降低破坏。

采用爆破振动测试仪与速度传感器相结合，测出爆破引起的测点实际震动数据，然后进行计算分析，计算出爆破震动与地形、地质条件有关的系数和衰减指数，据此判定合理的装药量和开挖方案。测点的布置主要是在所埋设测点预埋件的地方，用冲击钻钻孔，在孔中填塞水泥砂浆后插入预埋件，使预埋件轴线垂直于测量表面。

4监测实例

4.1地质观察综述

隧道基岩为燕山晚期侵入花岗岩，节理裂隙发育且交错分布，开挖面局部地段为薄层砂土状强风化岩与中风化岩互层，局部夹中厚层，上部岩层稍厚，为碎裂状、块状构造，掌子面局部有裂隙水渗出。

已完成初期护段，喷层表面无裂缝，无裂隙及剥离现象，有钢格栅段格栅无压曲现象，洞身两侧无底鼓现象，喷射砼表面局部有少量裂隙水渗出。

4.2地表沉降

从监测结果来看，洞口地表沉降所监测的K3+455断面地表沉降变化较大，日均变化基本在25～75mm之间，其余监测断面及测点变化均较小，均在07～46mm之间波动，相对收敛量0007%～006%，参照奥地利J.Golser博士对地表沉陷的建议来看，沉降值在允许值范围以内，且较掘进初期的位变速率有明显的降低，表明随着隧道掘进的深入，目前地表变形及位移已经逐渐趋入稳定。K3+455断面与K3+468断面地表沉降监测曲线图如图5所示。

4.3收敛及拱顶下沉

从YK3+425断面和YK3+430收敛及拱顶下沉曲线来看，a、b线及拱顶下沉累计收敛值在03～25mm之间，相对收敛量0007%，变位速率在001mm/d左右，符合《锚杆喷射砼支护技术规范》（GBJ86-85）关于Ⅲ级别围岩洞周容许相对收敛量的规定，同时各条曲线斜率随时间有变小趋势，表明随着掘进的深入，其收敛速度逐渐降低，对洞口拱门段的扰动逐渐减小。目前阶段洞内围岩变位速率01mm/d左右，说明施工对洞门处的影响仍然存在，但是拱门段变形及位移基本已经达到稳定。K3+425断面与K3+430周边收敛及拱顶沉降监测曲线图如图6所示。

5结语

实践证明，现场监控量测能够及时、准确地预测和评估施工对地层、支护结构和周边环境的影响程度，同时综合各种信息进行预警和报警，充分发挥第三方监测的综合技术优势，结合施工、地质情况对监测成果进行充分、深入分析，必要时对设计和施工提出适当的调整建议，使监测工作真正发挥优化设计和反馈指导施工的作用，而不是仅仅满足于收集资料和提交报表，进而对可能出现的各种突发情况提出建议措施，提高信息化施工水平。为今后同类隧道设计与施工积累了第一手资料，还可以节省投资，达到科学设计和施工的目的。

2014年9月绿色科技第9期参考文献：

[1] 康宁.东港隧道的施工监控[J].岩石力学与工程学报，1998（2）.

[2] 徐林生，孙钧，蒋树屏.洋碰隧道进口右线施工中的现场监控量测[J].岩石力学与工程学报，2002（5）.

[3] 王立忠，胡亚元，王百林，等.崩塌松散围岩隧道施工稳定分析与监控[J].岩石力学与工程学报，2003（4）.

[4] 王彦武.太旧高速公路北茹隧道围岩变形监测[J].岩石力学与工程学报，1998（2）.

[5] 廖延军.龙井隧道围岩监控量测技术[J].铁道建筑技术，2005（S1）.

[6] 徐林生.东门关隧道出口新奥法施工监控量测研究[J].重庆交通学院学报，2006（1）.

[7] 王国欣，周涛，黄宏伟.隧道新奥法施工过程中监测元件埋设和保护[J].探矿工程，2005（11）.

[8] 张笑然，潘载业.公路隧道监控量测技术的探讨[J].西部交通科技，2006（1）.

[9] 何福生.浅谈新奥法在浅埋隧道施工中的应用[J].铁道建筑技术，2005（S1）.endprint