郑彬

摘要 公路隧道施工中普遍存在着隐蔽工程占比大、施工作业空间受限、工程地质条件复杂多变等问题。为加强公路隧道施工安全性、可靠性，文章以某公路隧道施工项目为研究对象，基于公路隧道施工工程地质特点，分析在不良工程地质区域开展隧道施工监测的关键问题，提出了相关不良地质段施工监测要点，对同类工程的施工监测有一定的借鉴意义。

关键词 公路隧道;施工特点;不良地质;监测要点

中图分类号 U445.1 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）13-0172-03

0 引言

由于隧道场地狭小，加之隐蔽工程较多，对公路隧道施工产生了较大的负面影响。为了进一步提高公路隧道施工的安全性，提前预判施工的潜在风险，该文以某公路隧道施工项目为研究对象，针对其中存在的一些问题，提出不良地质段施工质量的监测要点[1-3]。

1 工程概况

某隧道设计里程为712.2 m，按里程长度划分属中长隧道，在K0+600～K0+857、K1+214～K1+312.2段，围岩等级均为Ⅴ级，稳定程度良好，且在洞口顶部存在大量的杂填土方，压实性能不佳，为确保隧道施工安全，拟在软弱地层中采用交叉中隔墙法实施开挖。在K0+857～K1+214 m区间，围岩主要为中风化砂岩，其强度、稳定性均较低，属Ⅳ级，拟对该段采用台阶法进行开挖作业。

2 隧道施工特点

（1）工程地质具有不可预测性：当前工程地质勘察与地质超前预报技术已经较成熟，但还不能准确、全面地预测隧道岩层，施工中经常会出现透水、垮塌等事故。如不良地段的自身条件相对较复杂，围岩级别较低，则会增加隧道的施工难度[4]。

（2）施工扰动影响：由于施工过程中涉及爆破、开挖等各种外力干扰，在围岩支护不到位时，外荷载作用将会破坏岩层原有的自平衡体系，使其受力形态发生变化，甚至会引起岩层崩塌，从而造成重大的安全事故。

（3）隐蔽工程较多：隧道开挖、支护等施工都必须在隧道中进行，而且各工序间有严格的工序控制，后期施工不断覆盖前段施工，因此隐蔽工程占比会越来越大，施工和质量检验必须同时进行，这对现场施工组织是很大的挑战。

3 隧道常见不良地质概况

（1）浅埋深普遍存在隧道入口和出口区，因围岩强度差、开挖深度浅，导致开挖后支护处理不到位，施工中，由于受到施工荷载的干扰，很容易造成坍塌事故的发生，从而影响施工的安全性[5]。

（2）在隧道开挖过程中，隧道顶部的围巖逐渐增大，在该区域围岩的原有自平衡体系下，岩体具有良好的稳定性和较高的初始应力，一旦工程荷载过度干扰，将引发岩石瞬间炸残裂，造成严重的坍塌事故。

（3）通过对工程地质勘察、地质预测结果进行深入研究，该隧道过境段存在较多的溶洞，如果不提前做好预防与处理，很容易发生塌孔、透水等事故。

4 隧道监测目的和任务

4.1 监测目的

（1）为施工方提供及时可靠的监测信息，用于评估施工过程中不同地段的支护结构安全性、施工对周边环境的影响，以及对施工过程中存在的潜在危害事故进行预测，以便施工方能够及时采取预防措施。

（2）通过分析施工现场的检测数据和信息，可以全面、客观、真实地了解工程的安全状况、质量程度，准确把握工程各主体的关键性安全和质量指标，以保证隧道施工顺利进行。

（3）根据安全警示位发出的监控数据信息，不仅能预防安全事故的发生，还可以对各类可能发生的安全、质量事故做到及时防范。

（4）通过现场的监测数据资料，可以为设计人员、参建人员提供参考依据，以便为专家解决施工中的困难提供参考。

4.2 监测任务

（1）通过测量地下区间隧道的地层围护结构变形，了解并及时反馈围岩、支护的动态变化，为施工方提供参考，保证施工的安全。

（2）分析、处理测量资料，并进行必要的计算判断之后，确保岩层支护的稳定性。

（3）为施工方日常施工管理提供监测数据资料。

（4）通过分析测量结果，掌控该工程条件下所表现、反映的地下工程的特征，可供同类工程参考。

5 不良地质段施工监测要点

5.1 超前地质预报

5.1.1 超前地质预报基本要求

（1）地质预测：采用物探与钻探相结合设备，对隧道地质分别进行粗略与精细勘探，根据地质预测结果，对不同地段的隧道地质条件，采取相应的开挖作业，精准监测有效降低隧道施工中的事故发生[6]。

（2）为确保地质超前预测工作的顺利进行，应该配备相应的专业技术人员，并结合物探技术、TSP探测、地质雷达等钻探设备，超前预测隧道地质，同时确保预测的准确性、可靠性。

（3）地质超前预报根据地质情况可分为三级，其中，C1代表工程地质复杂性较低的普通段，C2表示不良地质发育较成熟的一般段，C3表示工程地质严重不良的复杂段。

5.1.2 超前地质预报工作顺序

（1）隧道开挖掌子面爆破后，应立即组织开展超前地质预报工作，先进行掘进面的地质扫描，根据地质预报频率（预测的频率通常为10 m一个记录频次），在地质条件有明显变化时，应增加扫描的频次[7]。

（2）利用TSP探测仪对掘进工作面前端的不良地质分布进行测量，探测频次为100 m/次。

（3）利用TSP探测仪对不良地质进行初步定位，再利用电磁仪器、地质雷达对其进行细致勘探，最后确定不良地质的分布及持续长度。

（4）如地质超前预测中存在不良地质时，对开挖掌子面附近的不良地质岩层进行物理钻探取样确认[8]。

（5）用物探、钻探结合勘探确认结果，最后得出地质超前预测结论，超前地质预测流程如图1所示：

5.1.3 超前地质预报方式

5.2 监测实施方案

5.2.1 监测工作内容

综合考虑相关规范及设计文件监测要求，结合隧道工程监测对象，监测点布置具体情况介绍如下：

监测对象、项目及布点结合该工程监测对象，隧道监测点布置具体情况如表2。

5.2.2 监測频率及周期

（1）地表沉降、初期支护结构拱顶沉降及净空收敛监测、坡顶水平位移及沉降、高压线塔基础沉降及倾斜等观测频率见表3。

（2）出现下列情况时，应提高相应监测项目的监测频率：1）监测数据达到报警值;2）区间隧道上方大量积水、长时间连续降雨;3）周边地面、建筑物出现严重开裂;4）衬砌管片间出现渗漏、破损等现象;5）出现其他危及隧道及周边环境安全的异常情况;6）地下区间隧道爆破施工期间，对周边重要的建筑物如高压线塔，根据监测数据情况，随时调整监测频率。

（3）监测周期：1）初始值测定：在区间隧道施工期间，在各测试项目测点布置后及时进行初始值的读取，要求进行连续三次独立的观测，取其平均值作为监测项目的初始值;2）监测期以总包单位委托要求的监测开工日期为起点，直至区间洞通或施工影响区域内的受影响的建筑物沉降变形稳定为止[9]。

（4）监测重点分析：该工点监测的主要重点为进洞口与出洞口的地表沉降、拱顶下沉;临近高压线塔的沉降及倾斜。

5.2.3 监测控制指标

（1）监测报警值：根据工程设计、变形监测相关规范以及周边环境中被保护对象的控制要求，综合确定该标段监测报警值如表4所示。

（2）在监控项目的变动速率连续3日达50%以上时，应立即报警。最后一个项目的监测报警数值是根据工程设计者所提供的图纸和周围建筑（构筑）物、管线产权单位的要求来适当调整。

5.3 量测数据的处理与应用

5.3.1 量测数据整理、分析与反馈

（1）对工程监测测量资料进行记录、分析，将测量资料制作为时态散点图，利用散点图进行回归，使之符合。

（2）与回归分析相结合，预测变形极值[10]。

（3）通过变形极值和变形速率，判断隧道围岩的稳定性。

5.3.2 围岩稳定性和安全性判定

（1）为了突出施工监控量测对施工安全的保障作用，可以变形量和变形速率两大指标作为施工安全判断的基准。

（2）通过回归分析拟合变形时间曲线，隧洞内地面沉陷及洞内测点变形曲线详见图2所示。

（3）由图2所示，图b中的变形发生了突然变化，说明该区域围岩处于不稳定的状态，应强化对围岩支护的处治，若变形不能控制，必须马上停止开挖作业。

（4）当各项测量指标逐渐平缓，说明围岩已处于稳定阶段，可以进行二次衬砌的施工。

6 结论

隧道施工阶段，存在浅埋深、洞顶坍塌冒顶、断层、破损岩层带等常见不良地质灾害。隧道工程的不良地质主要以岩爆、岩溶带为主，这些不良地质类型具有一定的不可预见性，隧道地质超前预测与施工监测是解决这些问题的重要途径，也是控制隧道工程事故发生的重要措施。因此，公路隧道不良地质段施工质量监测、超前预报具有十分重要的意义。

参考文献

[1]我国已是世界上公路隧道最多、发展最快的国家——中国公路学会隧道工程分会理事长蒋树屏在2013年全国公路隧道学术交流会开幕式上的讲话（摘录）[J]. 隧道建设， 2013（10）： 808.

[2]李绍聪， 熊远勋， 熊雪辉， 等. 隧道穿越不良地质段加固措施优化及效果分析[J]. 湖南交通科技， 2020（4）： 71-75.

[3]赵永虎， 白明禄， 马新民， 等. 地表注浆在浅埋大断面黄土隧道中的应用研究[J]. 铁道工程学报， 2019（7）： 48-51+99.

[4]谭勇. 高速公路隧道的控制测量研究[J]. 建材与装饰， 2017（30）： 276-277.

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[10]赵宝锋. 隧道洞口段穿越坡积松散体系统处理方案[C]//. 2021年全国土木工程施工技术交流会论文集（上册）， 2021： 43-48.