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监控量测在隧道施工中的应用

摘要：由于隧道工程的特殊性、复杂性和隧道围岩的不确定性，

对隧道围岩及支护结构进行监控量测是保证隧道工程质量、安全的

必不可少的手段。监测技术是近10多年来在我国逐渐涉及的技术

难题。本文以合肥至福州铁路客运专线隧道工程监控量测为例，主

要介绍了隧道工程监控量测项目、监控量测断面及测点布置原则、

监控量测方法及监控量测的实施，为科学开展隧道工程监控量测提

供依据。

关键词：隧道施工监控量测控制方法

1概述

随着社会的发展和科技的进步，为确保地下工程的安全、质量，

监控量测作为一个重要的控制手段在我国得到了突飞猛进的发展。

目前每个地下工程施工过程必须结合现场监控量测的数值，及时进

行反馈，指导现场施工，以确保在可控的前提进行施工。国内外地

铁施工中，因未进行监控量测或监控量测不到位而导致的重大安全

施工时有发生。如2008年11月15日杭州萧山湘湖段发生地铁施

工因监控量测不到位，造成大面积塌方，致路面坍塌，正在路面行

驶的约11辆车辆陷入深坑，造成重大人员伤亡和财产损失事故。

因此，研究地铁施工监控量测的合理方法，确保施工安全和质量，

具有重要的现实意义。

2工程概况

合肥至福州铁路客运专线（闽赣段）ⅰ标线路长14.283正线公

里，位于江西省婺源县溪头乡镜内，线路最大纵坡2%，最小纵坡

0.4%。本段包括四座隧道，分别五城隧道（出口段）3094延米、方

思山隧道2802延米、桃源隧道4471延米、金山顶隧道（进口段）

2756延米，合计13131延米。其中ⅴ级围岩928延米（含明洞），

ⅳ级围岩1335延米，ⅲ级围岩8597延米，ⅱ级围岩2145延米。

3监控量测项目

监控量测项目分为必测项目和选测项目，必测项目是隧道工程应

进行的日常监控量测项目。具体监控量测项目见表1。

为了满足隧道设计与施工的特殊要求而进行的监控量测项目即

选测项目，具体监控量测项目按照表2进行选择。

4监控量测断面及测点布置原则

4.1隧道开挖前应当布设浅埋隧道地表沉降点。应当在同一断面

里程上布置地表沉降测点和隧道内测点。一般条件下应当按照表3

的要求布置地表沉降点纵向间距，按照图1布设隧道内测点。

4.2地表沉降测点的横向间距为2～5m，应适当加密隧道中线附

近的测点，隧道中线两侧的量测范围不应当小于ho+b，应适当加宽

地表有控制性建（构）筑物时量测范围，其测点布置如图2所示：

4.3应当按照表4的要求布设监控量测断面，应在同一断面上布

置拱顶下沉降点和净空变化测点。原则上拱顶下沉降点应设置在拱

顶轴线附近，但是当隧道跨度较大时应当结合施工方法在拱部增设

测点，参照图3布置。

5监控量测方法

5.1洞内、外观察

①在施工过程中应当进行洞内、洞外观察。洞内观察可以分开挖

工作面观察和已施工地段观察两个部分。

②洞口段和洞身浅埋段是洞外观察的重点，除了主要记录地表变

形、地表开裂、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等，同时还

应观察地面建（构）筑物。

③每次开挖后应当进行开挖工作面观察并且及时绘制开挖工作

面地质素描图、数码成像，填写开挖工作面地质状况记录表，并与

勘查资料进行对比。已施工地段观察，应记录喷射混凝土、锚杆、

钢架变形和二次衬砌等的工作状态。

5.2变形监控量测

①目前隧道净空变化量测可采用接触量测和非接触量测两种方

法，其中接触量测主要用收敛计进行量测，非接触量测则主要用全

站仪进行。

②用收敛计进行隧道净空变化量测方法相对比较简单，即通过布

设于洞室周边上两固定点，每次测出两点的净长l，求出两次量测

的增量（或减量）△l，即为此处净空变化值。读数时应该读三次，

然后取其平均值。

③用全站仪进行隧道净空变化量测方法包括自由设站和固定设

站两种。与传统的接触量测的主要区别在于，非接触量测的测点采

用一种膜片式回复反射器作为测点靶标，以取代价格昂贵的圆棱镜

反射器。通过对比不同时刻测点的三维坐标[x（t），y（t），z（t）]，

可获得该测点在该时段的三维位移变化量（相对于某一初始状态）。

与传统接触式监控量测方法相比，该方法能够获取测点更全面的三

维位移数据，有利于结合现行的数值计算方法进行监控量测信息的

反馈，同时具有快速、省力、数据处理自动化程度高等特点。

④拱顶下沉