高（gāo）速公路隧道已廣（guǎng）泛采（cǎi）用新奧（ào）法設（shè）計與施工,現場監控量測是新奧法設計與施工的重要組成部分。通過對隧道進行監控（kòng）量測,可預（yù）測預報圍岩變化,優化設（shè）計和指導施工,確保隧道施工安全,使工程投資 經濟 合理。通過對濟邵高速公路喬莊隧道的拱（gǒng）頂下沉、水平收斂、地表沉降（jiàng）、噴層應力、鋼拱架應力等多項涉及圍岩（yán）穩定性及支護合理與否的參數（shù）進（jìn）行跟蹤量測, 實（shí）時（shí）確定了合理的二次襯砌施工時間,成功避免了施工中（zhōng）重大安全事故的發生,確保了隧道施工安全和質量,對隧道施工具有指導意義。

高速公路項（xiàng）目的喬莊隧道穿過（guò）黃土狀亞粘土、砂岩和泥質粉（fěn）砂岩（yán）的強風化、弱風化層，圍岩強度較低，遇水易軟化，節理裂隙發育，隧道兩端洞口埋深較淺，自穩能力差，嚴重威脅著施工安全。在施工的過程中,對圍岩及襯砌結構（gòu）的應力和位移進行了跟蹤監控,獲（huò）得了大量的原始數據,且都（dōu）及時（shí）反饋於施工中,為（wéi）在不同圍岩情況下實施不同的施（shī）工方法提供了 科學 依據（jù）,為安全順利的施工提供了保障。

1．工程概況

1.1 概況

濟（源）邵（原）高速公路工程東起河南省濟（jì）源市軹城鎮（zhèn）耿章村附近（jìn），與二（連浩特）廣（州）高速公路濟源至洛陽段連接，大致平行省道溫邵線（S312），路線沿（yán）濟源市（shì）南部山嶺向西（xī），經軹城鎮、承留鎮、大峪鎮、王屋鄉（xiāng）、下冶鄉、邵原鎮，止於河南（nán）省濟源市與山西省陽城縣交界處的西陽河，接山西省運城市境（jìng）內規劃（huá）的東（鎮）蒲（pú）（掌）高（gāo）速公路，路（lù）線全長約59.771km，是河南省高速公路規劃網中的省級幹（gàn）線公路，也是河南省西北（běi）部通往山西省的主要出口路之一。

喬莊（zhuāng）隧道（dào）是濟邵高速公路的重點控製（zhì）工程之一，隧道進洞口位於濟源市王屋鄉喬莊村，出口位於王屋鄉官地村，屬侵蝕剝（bāo）蝕低山丘（qiū）陵區（Ⅱ）。隧道軸線通過處最（zuì）高海拔約588m，最大相對高差約130m。山體走向近東西向。覆蓋黃土狀亞（yà）粘土，局部出露新第三係洛（luò）陽組（N1l）未膠結礫岩和三疊係二馬營組（T2er）粉砂質泥岩。隧（suì）道為單向分離式（shì）單向（xiàng）行車雙車（chē）道隧道，左線全長1970m， = 4 \* ROMAN IV級圍岩1660m， = 5 \* ROMAN V級310m；右線全長（zhǎng）1920m， = 4 \* ROMAN IV級圍岩1540m， = 5 \* ROMAN V級380m。隧（suì）道淨寬10.25m，淨高5.0m，斷麵淨空麵積65.24m2。

1.2水文地質條件（jiàn）

隧道穿越低山丘陵（líng）區，地形（xíng）起伏較大，地表逕流條件好，地表水除部（bù）分滲入地下外，多數以（yǐ）地表逕流的形式從（cóng）溝穀中排（pái）泄到區外水係中。總體來說，隧道區地下水水量貧（pín）乏，主（zhǔ）要為基岩裂隙（xì）水和鬆散岩類孔隙水，水文地質條件較簡單，水質類型為HCO3—Ca、HCO3—Ca·Mg型。

1.3施工方法

Ⅴ級圍岩采用管棚注漿或小導管注漿超前支護留核心土環狀開挖法施工，人工開挖或弱爆破開挖。Ⅳ級圍岩采用台階法施工。

2．監控（kòng）量測內容及斷麵布置

2．1量測內容及量測頻率

隧道監控量（liàng）測工作內容（róng）,可分為直（zhí）接指（zhǐ）導工程施工的必測（cè）項目和進行科學研（yán）究的選測項目兩部分內容,其兩者是相輔相成的。必測項目中的量測數據,有的可以直接為隧道施工服務,如地表沉降量測,有的是通過利用類比的方法判別承載結構是否穩定,如（rú）拱頂下沉、周邊（biān）位移。選測項目是著重對承載結構內部各種作用機理（lǐ）可以量化的部分得出（chū）相關數據,為以後理（lǐ）論研究提供原始數據,同時為評價（jià）承載結構受力狀（zhuàng）況提供 參考 。

根據喬莊（zhuāng）隧道的地質、水文特性以及施工要求，量測內容的重點除了規範規定的4項必測內容之外根據研究的需要（yào）,進（jìn）行了初期支（zhī）護的噴射混凝土層應力和鋼拱架應力的（de）量測工作，另外（wài），由於隧道的兩端洞口（kǒu）圍岩均為 = 5 \* ROMAN V級，圍（wéi）岩強度底，自（zì）穩（wěn）能力差，岩（yán）性變化大，如施工工（gōng）藝不當（dāng）易造成圍岩失穩（wěn），因此在隧道洞口進行了地表沉降的量測。

2.2 量測（cè）斷麵的布置

代表性斷麵以（yǐ）及測點的布設的選取，是監控量測（cè）的首（shǒu）要工作。根據《公路隧道施工技術規範》TJT042-94要求，在施（shī）工過程（chéng）中（zhōng），按照10－50m的標準選定斷麵，以（yǐ）及拱（gǒng）頂，拱肩，施工地（dì）板上1.5m等典型位置布置（zhì）測點。喬莊隧道設計（jì）中將拱頂下沉和圍岩淨空收（shōu）斂量測的斷麵間距初步（bù）定為， = 5 \* ROMAN V級和 = 4 \* ROMAN IV級均為20m；根據隧道圍岩的實際（jì）情（qíng）況確定了兩個安裝斷麵進行初期支護的（de）噴射混凝土層和鋼拱架應力量（liàng）測；對於隧道洞口地段，由於覆蓋層小於40m，而且（qiě）圍岩類別較低，埋設了地表沉降觀測（cè）斷麵，其布點均按規（guī）範進行。

3．數據的采集與分析

為了能對圍岩及支護結構的（de）性態（tài）作較全麵的分析,並且能獲得完整（zhěng）的數據（jù）,同時又使各項（xiàng）數據間能相（xiàng）互比較、相互驗證,因此必（bì）測項目（mù）和選測（cè）項目的各項量測內容（róng）應盡量布置（zhì）在同一個（gè）斷麵上。各量測斷麵的測點應在靠近開挖麵及時安裝，範圍控製在2m以（yǐ）內，並在工作（zuò）麵開挖後12ｈ內和下一次開挖之前測取初始讀數。在（zài）實際（jì）的安裝埋（mái）設（shè）中，有時（shí）因（yīn）為施工幹擾或避免測（cè）點遭到破壞，測點安裝位（wèi）置（zhì）會離開挖麵遠些，此時（shí）在利用此數據（jù）分（fèn）析判別時，應考慮圍岩初期的變形釋放。量測頻率也可以根（gēn）據施工具體（tǐ）情況調整,由（yóu）產生的最（zuì）大位移速率（lǜ）來確（què）定。喬莊隧道已測數據表明,量測時間以30～50ｄ為宜。

3．1隧道拱頂下沉及淨空收斂量測

隧道拱頂是隧道周（zhōu）邊上的一個特殊點，其（qí）位移情況具有較強（qiáng）的代表性，通過（guò）對隧道拱部下沉的絕對值量測,了解（jiě）斷麵變形情（qíng）況、判斷拱頂的穩定性,該手段是防止塌方的有效措施之一，因此應加強拱頂位移的監測；洞（dòng）內淨空位移收斂量測是目前洞內監（jiān）測的主（zhǔ）要內容之一,因為周邊位移（yí）是（shì）隧道圍岩應力狀態變化的最（zuì）直（zhí）觀反映（yìng）,量測周邊位移可為判斷隧道空間的（de）穩定性提供（gòng）可靠的信息，而且還可以根（gēn）據變（biàn）位速率判斷隧道圍岩的穩定程度，為二次襯砌提供合理的支護時機。

3．2 隧道（dào）內目測觀察及錨杆抗拔力檢測

通（tōng）過肉眼（yǎn）觀察、地質錘和（hé）地質羅盤測量,描述（shù）和記錄圍岩地質情況、岩層產狀、斷層破碎帶、褶（zhě）皺、地下（xià）水（shuǐ）及支護（hù）效果（guǒ）,對圍岩穩定性進行（háng）評價,判斷圍岩（yán）類別是否與設計相符,必（bì）要時拍照,測量地下水流量,每一量（liàng）測斷麵要有一張（zhāng）記錄表並填圖。

通過錨杆抗拔力檢測,可以測定（dìng）錨杆的錨固力是否達到設計要求,判斷所使用的錨杆長度是否適宜以及檢查錨杆安（ān）裝質量。采用快速量測法（fǎ）,使用設備為ＭＬ型錨杆拉（lā）力計,檢測值根據設計要求（qiú）的錨固力不小於50KN作為標準,采用非破壞（huài）性試驗。

3．3地表沉降觀測

喬莊隧道入口為 = 5 \* ROMAN V級圍岩（yán），隧道埋深較淺，圍岩穩定性差，在隧道入口地段（duàn）（ZK42+358～ZK42+365）共埋設地表下沉測點7個,具體布置見圖2，測點間距為2～5m。用水準儀和塔尺進行地表下沉的觀測,曆時65天，從獲取的量測數據來看,最大值（zhí）為2ｍｍ,考慮測量誤差,地麵無明顯沉降，不（bú）會（huì）對洞室周圍建築物產生大的影響。

3．4噴射混凝土層和鋼拱架應力量測

喬莊隧道出入洞（dòng）口為 = 5 \* ROMAN V級圍岩，其餘為 = 4 \* ROMAN IV級圍岩。各級圍岩地（dì）段的初期支護形式如表3 所示。　　根據實際地質情況，在（zài）喬莊隧道左線（xiàn）選取了兩個斷麵進行初期支護的應力量測（ZK42＋665，ZK42＋798）。選取的兩個斷麵中，ZK42＋665斷麵埋深為58m，地表處於一個大的（de）衝溝範圍內，地形呈左高右低走（zǒu）勢，存在偏壓現象。該斷麵附近（jìn）洞（dòng）段岩性主要為泥岩和泥質（zhì）粉（fěn）砂岩（yán）互層，岩體呈典型的塊碎石狀（zhuàng）鑲嵌結構，受地質構造影響嚴（yán）重，節理裂隙普遍發育，同時隧（suì）道（dào）內有大量的地下水滲入，與（yǔ）設計圖紙中的“隧道區地下水水量貧乏”地質情況不符，施工中時有（yǒu）掉塊現（xiàn）象，圍岩穩定性較差，因而該（gāi）斷麵在隧道軟弱圍岩段中具有典型代表性。

采用XJH-2型振弦式混凝土應變計和（hé）XJD-2(B)型鋼板應變計分別進行噴射混（hún）凝土層和鋼拱架應力量測。在初期支護的施工過（guò）程中，先將混凝土應變計布（bù）置在（zài）噴射混凝土層的兩側（cè），將鋼板應變計焊接在測試鋼拱架的上下翼（yì）緣，待初期（qī）支（zhī）護完畢後采（cǎi）用PZX-1型振弦頻（pín）率檢測儀進行量測。

從量測的數據可以看出，初期支護（hù）的受力狀（zhuàng）態與實（shí）際相吻合，且初期支護（hù）的應力（lì）偏大，應加強支護。鑒於該支護體的實際受力情況，為保證施工安全，對後序施工（gōng）采用淺（qiǎn）眼爆破，控製總藥量，延長注漿持壓時間等措（cuò）施（shī），同時加強監控量測的頻率。當施工到ZK42+672時，圍岩條件（jiàn）依舊很差，而（ér）且裂隙水多，滲水嚴重，開挖後坍塌掉塊（kuài）嚴重，在隧道拱頂左側形成一個64m3左右的錐形（xíng）坍（tān）塌空間。通過對現場采集監測數（shù）據以及實際地質（zhì）情況綜合分析後，采取對坍（tān）塌空間用噴砼（分（fèn）層（céng））＋錨杆（gǎn）（多層）＋鋼（gāng）筋網（wǎng）（多層）形式回填處理，對後續圍岩較差地段按（àn）Ⅴ級（jí）圍（wéi）岩（原設計（jì）為Ⅳ圍岩）初期支護的施工方案，並采用注漿小導管進（jìn）行超前支護，在施工過（guò）程中加強監控量測（cè）。監控數據表明（míng）：加強初期支護後，數據逐漸趨於穩定，截至斷麵ZK42＋686，施工（gōng）安全渡過（guò）破碎帶，初期支（zhī）護（hù）又調整為Ⅳ級圍岩支護。

5．結 論

由於（yú）隧道工程的（de）特（tè）殊性、複雜性和隧道圍岩（yán）的不（bú）確定性，對隧道圍岩及支護結構進行監控（kòng）量測是保證隧道工（gōng）程質量、安全的必不可少的手段。通過量測，及時對喬莊隧道個別圍岩失（shī）穩趨（qū）勢的區段提供了預報，為施工單位及時調整支（zhī）護參數（shù）以及合理確定二次襯砌時間提供了可（kě）靠的科學依據。通過大量量測發現隧道開挖及初期支護後大約30d圍（wéi）岩（yán）基本上穩定，於是（shì）建議（yì）施工單位及時（shí）施作（zuò）二次襯砌。同（tóng）時由於（yú）監控（kòng）措施得當，及時的指導施工和修改設計，從而保證了隧道施工的安全、 經濟 、收到了良好的效果（guǒ）。但由於監控（kòng）量測工作是一項具體而又複雜的工作（zuò），在實際過程中尚需不斷積累經（jīng）驗和完善相關（guān）理（lǐ）論，因此，對隧道監控量測及數據（jù）的整理分析及應用應該做好以下幾點（diǎn）：

（1）　監控量測內容的選擇，量測斷麵位置選（xuǎn）擇和量測測點的（de）布置；

（2）　監控量測數據的采集和施工狀態變化情況緊密結合（hé），分析數據（jù）變化和施工（gōng）狀（zhuàng）態的（de）關係；

（3）　量測數據的應用，量測（cè）數據（jù）變化的準確分析和判斷，量測（cè）信（xìn）息的及時反饋，指導設計、施工和修改支護參數；

（4）　通過監控量測保證隧道安全，預防隧道塌方。