摘要：文章通过隧道施工监控量测实例，介绍了现场施工监控量测及数据回归分析方法以及判断围岩及支护结构的变形、稳定性能及发展趋势的措施，为确保施工安全、合理安排施工进程提供了依据，达到了指导现场施工的目的，实现了隧道施工的动态控制，可供同类工程借鉴。

关键词：客运专线；隧道工程；监控量测；回归分析；稳定性；动态控制 文献标识码：A

中图分类号：U455 文章编号：1009-2374（2016）12-0092-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.12.043

1 工程概况

沪昆客专苞谷垄隧道位于湘潭市九华区，全长420m，下穿湘望公路，属Ⅴ级围岩浅埋隧道。其围岩主要表现为：（1）黏土：含少量高岭土及少量细圆砾，表层含植物根，具膨胀性；（2）粉质黏土：软～硬塑，含少量砾石，表层含植物根，具膨胀性；（3）细圆砾土：灰黄色，中密，饱和，圆砾成分主要由砂岩组成，充填细砂及黏性土；（4）泥质粉砂岩：风化层都从全风化～弱风化不等，节理裂隙发育。全隧道最大埋深为29.86m，最小埋深为2.38m，在隧道施工过程中围岩极易失稳、坍塌。

2 隧道监控量测的目的及内容

2.1 监控量测的目的

苞谷壟隧道监控量测的目的主要为：（1）通过对量测数据的分析，对在施工中即将发生的危害进行预警提示，可确保施工安全；（2）根据数据分析结果，指导施工内容，如支护参数选择、开挖预留变形量及二衬施工等；（3）根据监控量测数据分析结果，可以优化设计支护参数，同时也可验证设计支护参数的可靠性；（4）隧道施工过程中对周边环境会产生相关影响，而通过监控量测可对其影响程度做出相应判断。

2.2 监控量测的主要内容

苞谷垄隧道监控量测项目如表1所示：

3 隧道监控量测方案设计

3.1 监测点布置

3.1.1 洞内监测点布设。苞谷垄隧道采用双侧壁导坑法进行开挖施工，其观测点布置如图1所示：

3.1.2 地表监测点的布设。苞谷垄隧道地表监测点设于隧道开挖影响范围内，每个横断面设置17个观测点，间距为2.0m，以隧道中线对称布置，且与洞内拱顶下沉和净空变化量测在同一断面内。

3.1.3 监测点布设要点。

第一，测点一般在距开挖工作面2m范围内设置，测点埋设应牢固可靠，埋设完毕尽快测量。

第二，位移监控测量采用收敛计量测时，每次测点位置应固定，挂钩应采用三角形挂钩。目前隧道施工中常用的收敛计为机械式的收敛计和数显式收敛计。测试原理：测试中读得初始数值X0；间隔时间t后，用同样的方法可读得t时刻的值Xt，则t时刻的周边收敛值Ut为两次读数差。即：

3.2 隧道施工监测点观察

3.2.1 洞内观察。

第一，在每次开挖后进行开挖工作面观察。观察中若发现围岩情况异常，应及时进行记录，并确定后序施工方案，若围岩恶化，则应及时进行处理；观察中可绘制掌子面地质素描简图，观察完毕后及时进行完善，并判定围岩等级，填写相关记录表等。

第二，在节理、裂隙发育的镶嵌状、块状脆性硬岩地段应重视观察围岩的节理、裂隙走向及发育程度，对易引起坍塌的岩块及时加强支护措施。

第三，每天至少应进行一次对已施工地段的观察，重点观察喷射混凝土是否存在裂纹或脱落，钢架是否变形、倾斜，锚杆是否松动，二衬是否存在渗水等，以判断其工作状态是否良好。

3.2.2 洞外观察。洞外观察的重点部位为洞口段和洞身浅埋段。洞口段观察主要为洞口处边坡、仰坡位移情况，是否存在裂纹等。洞身浅埋段观察主要为地表是否存在下陷、开裂及地表水渗透情况等。

3.3 观测数据采集及注意事项

3.3.1 净空变化、拱顶下沉和地表下沉（浅埋地段）等量测项目应设置在同一断面，苞谷垄隧道量测断面测点数量如表2所示：

3.3.2 因隧道开挖后最初时间的变形及应力变化较快，因此宜在开挖支护完成后2h内完成收敛量测及拱顶下沉起始读数的量测工作，其他量测必须在开挖之后12h内取得起始读数，在喷射砼后、下次爆破前测取初读数。洞内、外水准基点应与拱顶下沉和地表下沉量测基点建立联系，应加强测点保护，防止损坏。

3.3.3 地表下沉量测必须至二衬结构封闭、下沉基本停止时方可结束。量测位置于开挖工作面前方，隧道开挖与埋深高度之和处开始，其量测频率与拱顶下沉和净空变化频率一致。

3.3.4 每15d应进行一次隧道二衬沉降缝两侧不均匀沉降量测以及洞口段与洞口过渡段不均匀沉降观测。洞内沉降缝处每侧宜布设四个以上观测点；洞口观测点布设根据过渡段的情况而定，通过沉降曲线明确道床板施作时间。

3.3.5 各量测项目量测频率按两种方法进行确定，如表3所示。施工过程中，取量测频率较高的作为实施的量测频率。

3.3.6 变形基本稳定后，各项量测作业仍应继续观测2～3周时间。对于部分特殊围岩，若位移长期没有减缓趋势，则应适当延长量测时间。

3.3.7 量测数据整理、分析与反馈必须符合下列

要求：

第一，数据量测结束后，必须由专人负责及时进行整理归档，同时绘制量测数据的位移与时间的时态曲线。

第二，量测数据时态曲线一般采用Excel进行绘制，但因量测误差所造成的离散性，所绘制出的散点图很不规则，分析较为困难。因此，必须对其进行回归分析，以预测可能出现的位移最大值和变化速度。回归分析使用的函数有：

苞谷垄隧道回归分析中基本采用的是指数函数，因指数函数为非线性函数，因此对其两边取自然对数的方法转化为直线函数lnu=lnA+（-B）/t，然后使用Excel数据分析工具库中的回归分析，计算出A、B值，代入指数函数中当t→∞时，求出位移u的终值。

第三，数据异常时，应视具体情况进行支护加固或及时与设计联系，确定加固方案，预防危险发生。

3.4 围岩稳定性判别

围岩稳定性的综合判别，应根据量测结果按下列指标进行：

3.4.1 根据位移变化速度判定。（1）净空变化速度持续大于5.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护系统；（2）水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d，拱部下沉速度小于0.15mm/d，围岩基本达到稳定。

在苞谷垄隧道浅埋地段主要采用监控量测数据分析来判别围岩稳定性。

3.4.2 根据位移时态曲线的形态来判别（如图2所示）。（1）如曲线a中位移速率很快变小，时态曲线很快平缓，表明围岩稳定性好，可适当减弱支护；（2）如曲线b中位移速率逐渐变小，即d2u/dt2<0，时态曲线趋于平缓，表明围岩变形趋于稳定，可正常施工；（3）如曲线c中位移速率不变，即d2u/dt2=0，时态曲线直线上升，表明围岩变形增长迅速，不能稳定，则必须加强支护措施或暂停掘进；（4）如曲线d位移速率逐步增大，即d2u/dt2>0，时态曲线出现反弯点，表明围岩失稳，必须停止施工，分析原因，上報设计单位采取支护加强措施，以确保后续施工安全。

4 结语

结合沪昆客专苞谷垄隧道的设计资料、勘探资料和相关规范，较为科学合理地制定了适合现场施工的监控量测实施方案，保证了检测数据的真实性和准确性。通过实时进行数据分析，判断围岩及支护结构的变形、稳定性能及发展趋势，合理确定隧道二次衬砌施作时间，有效地指导了隧道施工，既保证了隧道安全、有序作业，又确保了上方公路的行车安全。

参考文献

[1] 中华人民共和国行业标准：高速铁路隧道工程施工技术指南（铁建设[2010]241号）[S].北京：中国铁道出版社，2011.

[2] 中华人民共和国行业标准：高速铁路隧道工程施工质量验收标准（TB10753-2010）[S].北京：中国铁道出版社，2011.

[3] 中华人民共和国行业标准：高速铁路工程测量规范（TB10601-2009）[S].北京：中国铁道出版社，2010.

作者简介：李海（1982-），男，中铁大桥局第四工程有限公司工程师，研究方向：土木工程。

（责任编辑：小 燕）