摘要：公路隧道已廣泛采用新奧法設(shè)計(jì)與施工，現(xiàn)場監(jiān)控量測是新奧法設(shè)計(jì)與施工的重要組成部分。通過對隧道進(jìn)行監(jiān)控量測，可預(yù)測預(yù)報(bào)圍巖變化，優(yōu)化設(shè)計(jì)和指導(dǎo)施工，確保隧道施工安全，使工程投資經(jīng)濟(jì)合理。通過對公路隧道的拱頂下沉、水平收斂、地表沉降、噴層應(yīng)力、鋼拱架應(yīng)力等多項(xiàng)涉及圍巖穩(wěn)定性及支護(hù)合理與否的參數(shù)進(jìn)行跟蹤量測， 實(shí)時確定了合理的二次襯砌施工時間，成功避免了施工中重大安全事故的發(fā)生，確保了隧道施工安全和質(zhì)量，對隧道施工具有指導(dǎo)意義。

　　隧道圍巖變形量測是新奧法現(xiàn)場量測的首要內(nèi)容，是確認(rèn)或修改支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)和判別圍巖穩(wěn)定的依據(jù)，是保證隧道施工安全的一項(xiàng)重要措施。為了保證隧道的設(shè)計(jì)凈空斷面，監(jiān)理人員應(yīng)嚴(yán)格要求施工單位按規(guī)定進(jìn)行拱頂下沉和凈空量測，量測數(shù)據(jù)及分析結(jié)果應(yīng)及時與設(shè)計(jì)進(jìn)行比較，掌握地表沉陷、圍巖和支護(hù)的工作狀態(tài)，對圍巖穩(wěn)定性作出評價，確定或調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)、支護(hù)參數(shù)和支護(hù)時間；評價支護(hù)結(jié)構(gòu)的合理性及其安全性，并對設(shè)計(jì)和施工的合理性進(jìn)行評估和信息反饋，以確保施工安全和隧道的穩(wěn)定。

　　一、隧道圍巖的量測

　　1.1 隧道監(jiān)控量測的必測項(xiàng)目

　　為了保護(hù)隧道的順利開挖及二次襯砌的時間，隧道圍巖的量測必測項(xiàng)目一般包括地址及支護(hù)狀況觀察、周邊收斂量測、拱頂下沉量測、地表下沉。地質(zhì)及支護(hù)狀況觀察包括巖性、巖層產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)面、溶洞、斷面描述、支護(hù)結(jié)構(gòu)裂縫等；周邊收斂量測是量測隧道周邊位移，了解收斂狀況、斷面變形狀態(tài)，判斷穩(wěn)定性；拱頂下沉量測是監(jiān)視拱頂下沉，了解斷面的變形狀態(tài)，判斷隧道拱頂?shù)姆�(wěn)定性；地表下沉是根據(jù)地表下沉位移量判定隧道開挖對地表下沉的影響，以確定隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)。

　　1.2 隧道監(jiān)控量測的選測項(xiàng)目

　　隧道圍巖量測的選測項(xiàng)目：圍巖內(nèi)部位移量測、錨桿軸力量測、襯砌應(yīng)力量測、圍巖壓力量測及支護(hù)壓力、型鋼支撐應(yīng)力量測及彈性波測試。圍巖內(nèi)部位移量測是了解隧道圍巖的松弛區(qū)、位移量及圍巖應(yīng)力分布，為準(zhǔn)確判斷圍巖的變形發(fā)展提供數(shù)據(jù)；錨桿軸力量測是根據(jù)錨桿所承受的拉力，判斷錨桿布置是否合理；襯砌應(yīng)力量測是根據(jù)量測二次襯砌內(nèi)應(yīng)力、噴射混凝土層內(nèi)軸向應(yīng)力，了解支護(hù)襯砌內(nèi)的受力情況；根據(jù)圍巖壓力及層間支護(hù)壓力，判斷復(fù)合襯砌中圍巖荷載大小，判斷初期支護(hù)與二次襯砌各自分擔(dān)圍巖壓力情況；量測型鋼支撐內(nèi)應(yīng)力，推斷作用在型鋼支撐上的壓力大小，判斷型鋼支撐尺寸、間距及設(shè)置型鋼支撐的必要性；通過聲波測試，判斷圍巖松動區(qū)大小、裂隙發(fā)育情況。

　　二、隧道圍巖量測的手段要求

　　量測數(shù)據(jù)的質(zhì)量好壞直接影響監(jiān)控的成敗。監(jiān)控現(xiàn)場量測手段應(yīng)滿足下列要求：

　　1、盡快埋設(shè)測點(diǎn)。隧道開挖過程中，圍巖壓力場、位移場的變化與開挖作業(yè)面的空間位置密切相關(guān)。一般情況下，位移的變化在量測斷面前后總計(jì)兩倍洞徑范圍內(nèi)最大。為了全面量測應(yīng)力、位移的變化值，要求測點(diǎn)埋設(shè)緊靠開挖作業(yè)面，且要盡快埋設(shè)，以減少對施工的干擾。第一次測試宜在埋設(shè)測點(diǎn)后立即進(jìn)行，以便取得初始數(shù)據(jù)。應(yīng)注意一次量測的時間宜盡量短。

　　2、所埋設(shè)的長期有效的傳感元件要有較好的防振、防沖擊波的能力。

　　3、測試的數(shù)據(jù)應(yīng)直觀、正確、可靠。隧道開挖、支護(hù)作業(yè)是連續(xù)循環(huán)進(jìn)行的，信息反饋必須及時、全面，不影響施工。為了便于信息反饋，測試數(shù)據(jù)以直觀為好，即測得的數(shù)據(jù)不需經(jīng)過復(fù)雜的計(jì)算就可直接應(yīng)用。

　　4、測試儀器要有足夠的精度。

　　三、量測方法

　　3.1 地質(zhì)及支護(hù)狀況觀察

　　每次爆破后和初噴后，通過肉眼觀察、地質(zhì)羅盤儀和錘擊檢查隧道各個掌子面，描述和記錄圍巖地質(zhì)情況，巖層產(chǎn)狀、裂隙、溶洞、地下水及支護(hù)效果，對圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行評價，判斷圍巖類別是否與設(shè)計(jì)相符。必要時應(yīng)拍照、測量地下水流量，每一量測斷面均要填寫記錄表并畫出地質(zhì)素描圖。對開挖斷面附近的初期支護(hù)狀態(tài)進(jìn)行觀察和描述，是直接判斷圍巖、隧道穩(wěn)定性和支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)合理性的重要手段。

　　3.2 圍巖周邊收斂的量測

　　隧道主辦收斂是隧道周邊相對方向兩個固定點(diǎn)連線上的相對位移值，它是隧道開挖所引起圍巖變形最直觀的表現(xiàn)，采用收斂計(jì)進(jìn)行量測。隧道開挖爆破后應(yīng)盡早在隧道兩側(cè)邊墻、拱腰水平方向埋設(shè)測桿或球頭測樁，埋設(shè)深度約為20～30mm，鉆孔直徑為40～50mm，用快凝水泥固定，測樁球頭需設(shè)保護(hù)裝置。

　　3.3 拱頂下沉的量測

　　通常情況下，淺埋隧道的拱頂下沉及地表下沉是判斷圍巖是否穩(wěn)定的重要標(biāo)志。拱頂下沉?xí)�向上傳至地表，地表點(diǎn)的下沉值一般比拱頂點(diǎn)的下沉值要小，而圍巖又破碎時，地表下沉值接近于拱頂下沉值而形成整體下沉。通過測定拱頂點(diǎn)的垂直尾翼隧道開挖面的變化情況，即可判斷隧道的穩(wěn)定性。拱頂下沉量通常在周邊收斂測量一斷面的拱頂軸線處設(shè)1個帶鉤的測樁來吊掛鋼卷尺，用精密水準(zhǔn)儀量測隧道拱頂絕對下沉量。

　　3.4 錨桿軸力的量測

　　在隧道錨桿孔內(nèi)埋入測力錨桿，測量隧道圍巖內(nèi)部不同深度錨桿的受力。

　　3.5 地表下沉的量測

　　在隧道淺埋的地表測試范圍內(nèi)埋設(shè)沉降觀測點(diǎn)，用精密水準(zhǔn)儀量測觀測點(diǎn)的絕對下沉量。

　　3.6 圍巖內(nèi)部位移的量測

　　在隧道錨桿內(nèi)埋入多點(diǎn)位移計(jì)，量測隧道圍巖周邊相對于圍巖內(nèi)部不同深度的位移。

　　3.7 圍巖與初期支護(hù)接觸壓力的量測

　　在圍巖與初期支護(hù)間埋設(shè)壓力盒，量測圍巖與初期支護(hù)間接觸壓力。

　　3.8 初期支護(hù)與二次襯砌間接觸壓力的量測

　　在初期支護(hù)與二次襯砌間埋設(shè)壓力盒，量測初期支護(hù)與二次襯砌間接觸壓力。

　　3.9 鋼支撐應(yīng)力的量測

　　把鋼筋計(jì)焊接在鋼支撐上，量測鋼支撐應(yīng)力。

　　3.10 噴射混凝土軸向應(yīng)力的量測

　　在噴射混凝土施作過程中，把應(yīng)力計(jì)埋入噴射混凝土層內(nèi)，量測噴射混凝土的橫向應(yīng)力。

　　3.11 二次襯砌應(yīng)力的量測

　　在模筑混凝土澆注過程中，把應(yīng)力計(jì)埋入混凝土內(nèi)，量測二次襯砌內(nèi)應(yīng)力。

　　3.12 圍巖彈性波的量測

　　用HF-D型智能聲波儀采用單孔法或跨孔法測定圍巖中不同深度的巖體波速，以確定圍巖松動區(qū)范圍和巖體的完整性。

　　四、量測數(shù)據(jù)的處理和圍巖的穩(wěn)定分析

　　在現(xiàn)場監(jiān)控量測中，由于量測條件、外界環(huán)境影響，加之操作時的人為因素，給測試數(shù)據(jù)不可避免地帶來了偶然誤差，實(shí)測值需經(jīng)過一段的數(shù)字處理才能加以應(yīng)用，因此必須進(jìn)行數(shù)學(xué)上的回歸分析。在一般的現(xiàn)場測試中，所測數(shù)據(jù)大多數(shù)是反映兩個變量間的關(guān)系，這類問題的分析包括一元線性回歸和一元非線性回歸兩種情況。

　　根據(jù)實(shí)測位移值，選擇曲線函數(shù)，用回歸分析來處理數(shù)據(jù)，作出實(shí)測值三點(diǎn)曲線及回歸函數(shù)曲線圖，然后進(jìn)行位移分析，進(jìn)而來判定圍巖的穩(wěn)定性。周邊水平位移曲線，可以實(shí)測圍巖凈空變化值的大小，以判斷圍巖是否進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)；拱頂下沉曲線，可以實(shí)測拱頂下沉量，以判斷現(xiàn)有的初期支護(hù)是否有效地約束圍巖變形的增長。