王清

（四川华腾公司试验检测有限责任公司，四川 成都 610000）

0 引言

在隧道施工过程中，隧道变形是衡量隧道结构体系稳定性的重要指标，监控量测是保证隧道现场施工安全和实现信息化施工的有效手段。随着长、大公路隧道数量的不断增加，施工过程中遇到的水文地质条件也越来越复杂，高海拔隧道的高度、距离和穿越各种地质单元通道等都给施工带来了一系列特殊的挑战。因此，高海拔隧道软弱大变形围岩施工成为地下工程研究的热点[1]。本文结合实际案例，介绍隧道监控量测的监测目的、内容、频率、方法，给出监测结果，指导隧道的安全施工。

1 工程概况

该项目路线起于甘孜州乡城县城香巴拉镇色儿官村附近，接国道549线稻城县城至乡城段，设马鞍山特长隧道（隧道长4595m），经热打乡设马鞍山特长隧道（隧道长3853m）经正斗乡，接国道215线竹巴笼至得荣二龙桥段。路线全长约97km，海拔高度均在2500m以上。

马鞍山隧道所属公路设计等级为三级，设计时速40km/h。隧道路面单向坡±2%（直线段）；超高段不大于±4%；隧道内最大纵坡±3%；最小纵坡±0.3%；洞内路面设计荷载：公路-II级；隧道防水等级：二级，二级衬砌混凝土抗渗等级不小于P8。

2 监测目的

（1）通过隧道监控量测，掌握围岩和支护状态，进行动态管理，根据量测信息，预测事故和险情，以便及时采取措施；

（2）预测围岩最终稳定时间，指导施工顺序；

（3）根据隧道开挖后所获得的量测信息，进行综合分析，修正支护参数并检验施工与设计[2]。

3 监测内容及频率

3.1 监测内容

隧道监控量测主要包括：地质和支护状况观察、地表沉降、拱顶下沉、周边位移，监测内容见表1所示。

表1 监控量测内容

（1)地质观察。观察记录隧道掌子面围岩产状类型、岩石成分构造、节理裂隙状况、围岩渗水特点。

（2）地表沉降。隧道地表沉降采用水准仪进行量测，往返闭合差或环线闭合差≤（n代表测站数）。地表沉降测点横向布置于隧道洞口上方，布设间距为2～5m，在隧道中线附近测点适当加密布置，测线范围不得小于H0+B。基准点布置远离隧道施工扰动区，基准点布置数量不得少于2个，必须满足相互校核要求：1）测点布置于隧道洞口上方、布置间距2～5m；2）测点采用25螺纹钢、埋入土体长度不得小于20cm，并浇筑混凝土固定。

（3）拱顶沉降。隧道拱顶沉降采用水准仪进行量测，测点布置于隧道拱顶处，要求满足倒尺法测量。水准测量时先在后方基准点立塔尺读取后视值，再将塔尺吊倒挂在拱顶测点（挂钩）处，在塔尺基本稳定后读取测点前视值。

拱顶沉降计算公式：

拱顶高程h1=h0+A1+B1

拱顶位移值△h=h1-h2

式中：基准点的高程为h0；后视点读数为A1；前视点读数为B1。

（4）周边收敛。隧道周边位移采用收敛计进行量测，周边位移测线与隧道拱顶沉降测点同断面。周边位移测量值由收敛计钢尺读数加数显读数，隧道洞内测量时若温度相对稳定可不进行钢尺长度修正。

3.2 监测频率

隧道监测频率参照《铁路隧道监控量测技术规程规范》（TB10121-2015）执行，通过数据分析严格参照速率变化及累计变化调整监测频率，确保隧道监控量测的合理性。表2为监控量测速率频率标准表。

表2 监控量测速率频率标准表

4 监测结果

4.1 地质观察

本期马鞍山隧道洞内地质观察共完成5个断面：隧道掌子面围岩以薄层板岩夹砂岩为主，灰黑色，微风化，岩质软，节理发育，岩体破碎，受地下水影响，围岩泥化，掌子面稳定性一般，需要超前支护。观察结果见表3所示。

表3 马鞍山隧道主洞掌子面围岩观察结果统计表

4.2 地表下沉

截至2021年4月24日，本期监测马鞍山隧道MC-D1测线MC-D1-05（洞口正上方）最大累计沉降值为93.16mm，本期累计下沉28.3mm，近期沉降速率为0.5mm/d；测线范围内地表沉降速率均≤0.5mm/d，隧道洞口地表处于缓慢变形阶段。

马鞍山隧道地表沉降监测统计结果见图1、表4所示。

图1 马鞍山隧道地表沉降MC-D1测线速率时间曲线图

表4 马鞍山隧道地表沉降MC-D1测线监测结果统计

4.3 拱顶下沉

截至2021年4月24日，马鞍山隧道K15+550、K15+540、K15+530 断面拱顶沉降累计值处于(U0/3)≤U≤（2U0/3）阶段，须对该区域初期支护加强观测，局部进行加强支护处理。分析可知，该区域围岩近期变形速率明显减缓且均小于1mm/d，围岩处于缓慢变形阶段，隧道按计划可正常施工[3]。

马鞍山隧道的拱顶下沉监测统计结果见表5所示。

表5 马鞍山隧道主洞拱顶沉降监测结果

4.4 周边位移

截至2021 年4 月24 日，K15+550、K15+540、K15+530、K15+520监测断面周边位移收敛累计值均处于(U0/3)≤U≤（2U0/3）阶段，须对该区域初期支护加强观测，局部进行加强支护处理。分析该区域围岩近期变形速率，除K15+520断面MC-S100-4测线（下台阶施工初期收敛变形速率较大，该测线近期收敛速率为2.65mm/d，需加强观测）外，其余测线收敛速率均小于1mm/d，围岩处于缓慢变形阶段，待围岩稳定后及时施工二衬衬砌[4]。马鞍山隧道的拱顶下沉监测统计结果见表6所示。

表6 马鞍山隧道主洞周边位移监测结果

5 结束语

综上所述，在软弱围岩地质条件下开展隧道施工的难度较大，软弱围岩自身的稳定性不足，加之施工的干扰，易出现大范围变形的情况。因此，开挖前必须对不良地质结构进行有效监测。通过现场监控和量测可以掌握拱顶沉降和周围位移情况，分析围岩和初始支护在施工中的稳定情况和变形程度，为评估和修改初始支护参数提供信息。该方法减少了其他监测仪器的使用，提高了监测效率，降低了成本。目前的监测方法和监测数据分析方法对其他土木工程的变形监测有一定的参考价值。