摘要：監(jiān)控量測(cè)的最終目的是為了修正設(shè)計(jì)指導(dǎo)施工。本文結(jié)合實(shí)際，對(duì)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)在新奧法施工中的應(yīng)用做一簡(jiǎn)要介紹。
關(guān)鍵詞：監(jiān)控量測(cè)；新奧法施工；應(yīng)用
中圖分類(lèi)號(hào)：TK414.3+5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
隨著我國(guó)高等級(jí)公路建設(shè)的發(fā)展，公路隧道的規(guī)模在增大，數(shù)量在增加。在公路隧道施工中，由于新奧法設(shè)計(jì)施工的科學(xué)性和先進(jìn)性，該方法在全世界隧道工程中得到了廣泛的應(yīng)用。新奧法施工的一個(gè)核心內(nèi)容就是在施工過(guò)程中對(duì)圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)體系的力學(xué)行為進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，以達(dá)到修正設(shè)計(jì)和指導(dǎo)安全施工的目的。
吉延高速公路敦延段所轄新交洞、下慶溝、梅花洞隧道嚴(yán)格遵循該理念，通過(guò)在施工現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期的嚴(yán)格精密觀測(cè)，獲得了大批量的數(shù)據(jù)。再把這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)科學(xué)化、系統(tǒng)化地處理，得到了一系列符合精度要求、比較合理的結(jié)果，進(jìn)而將這些結(jié)果再應(yīng)用到指導(dǎo)施工和修正設(shè)計(jì)中去，取得了較好的效果。
1對(duì)圍巖最終位移的預(yù)測(cè)
圍巖最終位移指的是圍巖從開(kāi)挖受破壞引起應(yīng)力變化不平衡，通過(guò)圍巖自身調(diào)整最終達(dá)到平衡不再發(fā)生變形位移的這個(gè)過(guò)程中，圍巖的總位移。顯然該預(yù)測(cè)可以通過(guò)繪制的位移-時(shí)間曲線圖的走向趨勢(shì)獲得。在新奧法施工中，如果能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)到圍巖的最終的變形量，那將對(duì)設(shè)計(jì)施工具有特別的意義：
1.1可以判斷圍巖最終變形量是否會(huì)侵入隧道建筑限界，從而可以較為準(zhǔn)確的定出預(yù)變形量：
1.2通過(guò)了解位移-時(shí)間曲線的走向可以判斷圍巖處于安全或非安全狀態(tài)。
2 在預(yù)報(bào)險(xiǎn)情中的作用
根據(jù)計(jì)算出的初期變位速度預(yù)計(jì)圍巖最終位移可能超過(guò)容許變形值時(shí)，或是初期變位速度持續(xù)增長(zhǎng)時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，特別是在開(kāi)挖面已經(jīng)前進(jìn)到距離量測(cè)斷面1-2倍隧道直徑的時(shí)候，量測(cè)斷面的變位速度還保持一個(gè)常值或者在變大，可以斷定這是一個(gè)圍巖不穩(wěn)定的預(yù)兆。應(yīng)該立即停止開(kāi)挖。根據(jù)具體情況采取有效的加強(qiáng)支護(hù)措施。
《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》對(duì)圍巖允許位移規(guī)定如下具體規(guī)定如下：
相對(duì)位移值指的是實(shí)測(cè)位移值與量測(cè)點(diǎn)間的距離比值�；蚬绊斘灰茖�(shí)測(cè)值與隧道寬度的比值。
脆性圍巖取表中較小值,塑性取較大值
�、�,Ⅴ,Ⅵ 類(lèi)圍巖可按工程類(lèi)比選定允許值范圍
3 在修正設(shè)計(jì)中的作用
新奧法修筑隧道的原則就是：設(shè)計(jì)不是一步到位的。一般新奧法設(shè)計(jì)分為：預(yù)設(shè)計(jì)和施工中設(shè)計(jì)的修正。其根本原因在于隧道地質(zhì)情況的不確定性。設(shè)計(jì)前期的地質(zhì)勘察主要是有選擇性的，無(wú)法全面勘察。所以從某種意義上說(shuō)，預(yù)設(shè)計(jì)具有很大的猜測(cè)性。而對(duì)這種猜測(cè)性的修正就是通過(guò)施工中各種信息的收集，主要是通過(guò)監(jiān)控量測(cè)得到數(shù)據(jù)的分析而實(shí)現(xiàn)的。具體可以分為以下幾個(gè)內(nèi)容：
3.1 內(nèi)空變形速度對(duì)在修正設(shè)計(jì)中的作用
在量測(cè)中如果發(fā)現(xiàn)內(nèi)空變形速度負(fù)加速度很大，可以確定最終位移值將很小時(shí)，可認(rèn)定原來(lái)設(shè)計(jì)參數(shù)過(guò)大。為節(jié)約投資，應(yīng)該減少設(shè)計(jì)參數(shù)。但必須注意的是在最終確定減少設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，應(yīng)該構(gòu)筑2-3個(gè)施工過(guò)度段進(jìn)行試驗(yàn)施工，每一個(gè)過(guò)度段長(zhǎng)度為1-2倍的隧道直徑，每一個(gè)施工過(guò)度段所要修改的設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)該是逐漸減少的。同時(shí)在這些過(guò)度段里必須加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)。通過(guò)量測(cè)數(shù)據(jù)的分析，認(rèn)定這些過(guò)度段均是安全穩(wěn)定后，才可以決定采取新設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行施工。
3.2 最終變形量對(duì)開(kāi)挖面尺寸的調(diào)整的作用
隧道施工開(kāi)挖面尺寸是隧道斷面凈空尺寸和預(yù)定的容許變形量之和�？梢灶A(yù)計(jì)到初級(jí)支護(hù)后穩(wěn)定的隧道的最終變形量有可能大于或者小于容許變形量。在圍巖情況比較好的Ⅳ類(lèi)以上（含Ⅳ類(lèi)）圍巖中，變形量一般不大，所以不予修改。但是對(duì)Ⅲ類(lèi)以下的圍巖特別是膨脹性的地層其變形比較大，所以，必須進(jìn)行修正。
主要有以下兩種情況：
A．如果最終變形量小于容許變形量時(shí)，應(yīng)該適當(dāng)?shù)臏p小開(kāi)挖尺寸。減小量值可以通過(guò)最終變形量與容許變形量的差值確定：B．如果最終變形量大于容許變形量時(shí)，應(yīng)該加大開(kāi)挖尺寸，或者考慮改變支護(hù)方式和支護(hù)參數(shù)。從而控制最終變形量。
3.3 根據(jù)內(nèi)空變位速度確定二襯施工的最佳時(shí)機(jī)
當(dāng)前新奧法的理論在世界各個(gè)國(guó)家得到了充分的應(yīng)用和發(fā)展。不同的國(guó)家對(duì)新奧法的具體應(yīng)用根據(jù)各國(guó)的具體國(guó)情也有所不同。新奧法強(qiáng)調(diào)初級(jí)支護(hù)的作用。到底初級(jí)支護(hù)應(yīng)該承受多少?lài)鷰r壓力？歐洲和日本給出來(lái)不同的答案。日本認(rèn)為：初級(jí)支護(hù)應(yīng)該承受所有的圍巖壓力。因此在日本初級(jí)支護(hù)的強(qiáng)度非常大。二襯完全是為了提供安全儲(chǔ)備和實(shí)現(xiàn)隧道美觀要求而施做的。因此從某種意義上說(shuō)，在日本二襯的施工沒(méi)有時(shí)間上的問(wèn)題。同時(shí)，歐洲認(rèn)為：初級(jí)支護(hù)應(yīng)該承80%以上的圍巖壓力。同樣在中國(guó)，也認(rèn)為初級(jí)支護(hù)不是承受100%的圍巖壓力。這樣就有一個(gè)二襯施工的時(shí)機(jī)問(wèn)題。一般理想的狀態(tài)是在內(nèi)空變位速度為零的時(shí)候構(gòu)筑二襯，保證圍巖作用在二襯上的壓力為零。在實(shí)際施工中，如果圍巖類(lèi)別好（Ⅳ類(lèi)以上），內(nèi)空變位速度很快減小。在該種情況下，可以等到內(nèi)空位移速度為零的時(shí)候再施做二襯。對(duì)圍巖類(lèi)別較差（Ⅳ類(lèi)以下）的隧道，內(nèi)空位移速度收斂很小。如果要等到內(nèi)空位移速度為零的時(shí)候再施工二襯顯然是不經(jīng)濟(jì)的。因此在此時(shí)情況下，只有在內(nèi)空速度收斂到一個(gè)適當(dāng)小的值的時(shí)候就應(yīng)該構(gòu)筑二襯。
這樣就出現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題：當(dāng)隧道內(nèi)空變形速度小到一個(gè)什么數(shù)值的時(shí)候才算小？隧道工程地質(zhì)的不重復(fù)性決定了無(wú)法給出一個(gè)統(tǒng)一數(shù)值解。因此必須根據(jù)實(shí)際的圍巖情況和具體的施工條件來(lái)確定。歐洲在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定了如下圖的變位速度和構(gòu)筑二襯之間關(guān)系且混凝土強(qiáng)度隨平均速度而變化：
平均內(nèi)空變位速度與混凝土強(qiáng)度
3.4 在確定實(shí)際圍巖類(lèi)別中的作用
隧道設(shè)計(jì)施工的最根本依據(jù)就是圍巖的類(lèi)別。圍巖類(lèi)別的確定實(shí)際上就決定了設(shè)計(jì)和施工所要采用的參數(shù)。但正如上文提到的由于隧道勘測(cè)的不全面性決定了它在圍巖分類(lèi)中具有誤差。而這種誤差必須通過(guò)施工中信息的收集來(lái)消除。監(jiān)控量測(cè)在這點(diǎn)上起了重要的作用。在隧道施工中，必須及時(shí)對(duì)開(kāi)挖工作面進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合對(duì)隧道工作面支護(hù)結(jié)構(gòu)的目測(cè)，弄清楚圍巖的結(jié)構(gòu)特征、完整狀態(tài)、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、密度、規(guī)模以及分化破碎帶分布范圍等等，再參照監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)，對(duì)圍巖類(lèi)別進(jìn)行重新判斷、定類(lèi)。其結(jié)果有以下三種：
A．重新定類(lèi)的圍巖類(lèi)別與勘察的一樣，沒(méi)有太大的偏差。該種結(jié)果是最佳的。不需要對(duì)設(shè)計(jì)施工進(jìn)行變更。B．發(fā)現(xiàn)實(shí)際圍巖類(lèi)別比預(yù)計(jì)的要高。此時(shí)就必須提高圍巖類(lèi)別。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)單位、業(yè)主、監(jiān)理單位共同確認(rèn)。從而可以提高圍巖類(lèi)別，降低設(shè)計(jì)參數(shù)以節(jié)約投資。C．發(fā)現(xiàn)實(shí)際圍巖類(lèi)別比勘察得出的圍巖類(lèi)別低。此時(shí)就應(yīng)該適當(dāng)降低原先對(duì)圍巖預(yù)估偏高的地段的圍巖類(lèi)別。在施工過(guò)程中必須加強(qiáng)支護(hù)，適當(dāng)增加設(shè)計(jì)參數(shù)。業(yè)主應(yīng)該適當(dāng)增加投資。從而保證施工安全以及日后隧道運(yùn)營(yíng)的安全可靠。
4 結(jié)束語(yǔ)
以上三點(diǎn)是吉延高速公路敦延段新交洞、下慶溝和梅花洞隧道施工量測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)分析后在實(shí)際工程中的應(yīng)用情況。概括的說(shuō)，量測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用是校核設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工、保證安全、確保運(yùn)營(yíng)順利。因此，必須充分重視監(jiān)控量測(cè)的作用。
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