隧道工程施工变形监测及控制对策
2015-06-15
隧道施工技术是随着我国交通事业的发展而逐渐确立并完善的，特别是在现今隧道施工多样化发展的情况下，加快技术引进与技术更新才能满足施工的要求和社会的快速发展。随着地铁、山区公路、地下交通等工程的开展，出现了数量众多的特长隧道施工和复杂地质环境中的隧道施工，在施工中加强监测与控制是隧道工程施工中的重点内容，通过对围岩变化进行及时的预测和应对，为工程的顺利进行奠定基础。
一、隧道施工变形监测概述
隧道施工具有很多不同于地面施工的特点，由于施工多是在岩石条件下进行，因此具体的施工操作往往受到岩层结构以及岩土情况的影响。此外在进行施工时，机械振动或者开挖爆破也会造成岩石的变化，从而对施工带来影响。为了使工程安全顺利的完成，必须对隧道的变化信息进行严格的监控与上报，以便做出针对性的方案，保证工程质量。
二、隧道工程施工变形监测技术
根据隧道特征和岩石的性质应该选用不用的技术或方法对施工中的变形情况进行监测，先进的科学技术以及理论成果和技术成果为隧道变形监测提供了新的技术、设备和理念，目前在工程中主要应用的监测技术有以下几种。
（一）隧道收敛监测技术
隧道收敛监测技术的优点是适合于大断面隧道施工的监测，缺点也较为明显，就是进行监测时需要大型设备的支持，并且技术较为复杂。根据测量使用的原理可以将收敛监测技术分为相对位移观察监测法和绝对三维位移观察监测法。
相对位移监测法的具体操作流程如下：首先将监测锚杆安装到监控断面上，并且保证锚杆的端部较为平整并且能够产生反光效应；以此基点为准，选取30m远的位置安装全站仪；运用坐标测量技术测出基点的三维坐标，通过将数据与全站仪内存中的坐标系相结合可以精确地计算出相对位置。
绝对三维位移监测法内容为：将测量仪器安装到坐标系明确的监测点，这样能够对监测点的变化情况进行准确全面的测量。这种测量方式具有设备简便，易于操作的优点。
（二）隧道位移变形监测
受到岩石性质以及施工的影响，在隧道施工过程中可能会出现地表下沉位移或者隧道周边位移现象，对两种位移进行监测的技术方法如下。
对地表下沉位移进行监测的具体实施内容：首先要设置监控位置，一般将监测点选取在隧道洞口，安装仪器用于测量地表下陷的程度；设置三个水准基点，对这三个基点的数据进行综合的分析计算出下陷量。
在监测隧道周边位移时，通常在隧道的两壁上设置测量点位和水准点，以便监测隧道周边整体断面的变形情况。
（三）拱顶下沉监测
可以分别使用三角高程测量技术和水准精密度测量技术。三角高程测量技术需要在隧道的纵断面上安装锚杆，通过锚杆顶端产生的反射效应，综合利用水准尺、反光片以及棱镜的反射对轴心距离进行测量。这种测量方式的测量原理与相对位移监测法相同，只是在操作过程中较为繁琐。在进行隧道施工时，水准作业通常会受到拱顶的影响，运用水准精密度测量方法可以得到基准点与点位的高程，进而为水准作业奠定基础。在运用水准精密度测量时要注意将所有基准点设置在隧道的基岩上，在拱顶位置也要安装监测点位，并且采用倒挂的方式将钢尺固定在点位上，在进行实际的测量时，使用水准仪读取基准点的数据以及钢尺的度数，经过计算得出高程。
（四）震动爆破监测
隧道开挖过程中，对开挖面进行爆破必然会影响到岩层的稳定性，甚至会造成坍塌事故的发生，进而对施工进度和施工人员的安全产生不利影响。为了消除或者减低爆破造成的影响，需要对隧道进行支护处理。对震动爆破进行监测可将监测点选择在支护设施周围，通过对震动速度进行测量和分析，判断出爆破所造成的影响，并对后期的变形情况做出预测，从而选择有效的支护形式和施工措施。
三、隧道施工变形监测数据处理
对隧道的变形情况进行监测是初步阶段，还需要运用一定的方式对监测到的数据进行分析，从而为接下来的施工设计提供依据。还可以通过对长期的监测分析案例进行总结，从而在整体上提升隧道施工技术水平。
目前对监测数据进行分析的主要程序为：首先进行回归分析，将变形监测的相关理论引入到数据的分析上并作为指导，对多个监测点得出的变量值进行计算，从而确定最终的位移距离，在对位移距离掌握的情况下可以很好地推理出变形程度；然后是将数据运用表格的形式进行汇总备案，以便总结和以后的参考；通过对监测点的数据信息分析结果进行判断，由专业的技术人员做出评价和说明，并最终形成监测报告。
四、隧道施工变形的控制措施
（一）小导管超前注浆
采用小导管超前注浆措施可以对围岩进行进一步的加固，促成小导管—围岩结构体系的形成，这种管棚设施能够在很大程度上应对相当大的围岩压力，从而降低了围岩的变动性能。在进行注浆时，一是要把握好注浆质量，在特定情况下可以运用深孔注浆方式。二是要注意注浆流程的合理，对注浆量、材料组分等都要进行严格的控制。
（二）采用合理的衬砌支护形式
在进行隧道施工时通常会遇到性质不稳定的岩层或者上覆土薄弱状况，这些现象的出现会加大施工中的变形率，因此在进行预支护措施和加固底层的基础上，还可以在开挖后对支护结构进行强化，使其能够承受较大的围岩应力，这些措施的使用对于施工过程中隧道和地表的稳定性具有重要的影响。在对支护设施进行设置时通常有三种形式：第一是初期支护具有实际功能，提供全部的抗力，二次衬砌仅仅是为了加强结构的美观效果；第二是初期支护和二次衬砌都具有承担负载的作用；第三是将二次衬砌作为主要的承力设施，初期支护仅发挥时作用。在实际的施工中，要对施工方法、围岩特征、支护措施进行综合的考虑，从而选取适合施工进行的衬砌—支护形式。
（三）做好监测工作
在前期的监测中，要对结果进行全面的分析，并根据数据对施工设计进行改进和完善。在施工阶段，及时有效的测量是对地表稳定性进行参数设计和评价的主要依据，目前我国的工程施工规范已经将工程监控量测纳入到了工程预算中。施工全过程的监测要求运用各种资源包括人力、设备、技术等对围岩性质和地表变化进行测量，观察支护的结构力学变化，并通过科学的计算和分析方式将结果反馈到施工管理中，以便对施工程序和方法进行及时的调整。
（四）富水地层的防水
在隧道施工中会遇到富含水分的施工地层，对开挖、支护等都造成了不利影响。应根据是具体的施工情况采取相应的措施。首先要对初期支护时可以运用防水混凝土进行防水处理，同时为了加强防水性能，还要积极研制新型的防水混凝土，并对喷射技术进行改进。还可采用铺设引水盲管的方式将渗漏水引流到出去。
结论：
工程施工是影响到我国经济建设和社会发展的重要内容，必须加强工程的安全管理和质量控制。隧道施工是目前建设工程的难点，也是国际上研究的热点话题，其中隧道变形又是引起隧道施工出现障碍的主要问题。为了保证施工的安全进行，提升施工质量，需要运用先进的技术和方式对隧道变性进行客观准确的监测和控制，进而为优化隧道施工设计方案，保质保量完成工程项目奠定坚实的基础。
