公路隧道施工中的现场监控量测技术分析

摘要：公路隧道工程在我国交通行业占有非常重要的位置，关系到人们出行的安全性，组织施工需要保证隧道结构的稳定性与质量。为了达到这一目的，以某公路改造工程为例展开分析，首先从监控量测内容、流程与方法三个方面介绍技术应用的内容，并且提出编制技术方案、数据回归性分析、量测数据实际运用三点需要注意的问题，明确技术在实际应用中可能出现的问题，结合监控量测实际制定解决方案，通过监控量测技术的运用，有效提高施工现场数据的准确性，全面了解隧道构筑、开挖与支护实际情况，提高隧道结构稳定性，以期能够为今后公路工程隧道项目的施工提供科学的技术支持。

关键词：公路隧道;监控量测技术;地表沉降、拱顶下沉

中图分类号：U456.3

文献标志码：A

公路隧道工程施工最为关键的是保证隧道结构稳定性，后期项目投入使用之后才能够确保安全。在隧道施工现场采用监控量测技术，主要在现场测量数据，分析潜在危险因素，及时消除隧道工程施工的安全隐患。监控量测技术被运用在公路隧道施工当中，因为项目具有复杂性，还存在一些危险因素，加之隧道构筑、开挖与支护等方式也影响到稳定性，所以，如何发挥监控量测技术的真正作用是目前组织施工期间需要重点关注的内容。

1工程概况

某公路改造工程现场包括2个隧道，均为单洞双向两车道隧道。经过测量得知隧道的主洞建筑界限的净高、净宽分别为6m、10m，行车道参数为4.0x2m，侧向宽度是0.25/0.25m，人行道参数为0.80x2m，隧道设计速度是40km/h，具体参数见表1所列。该项目施工期间采用监控量测技术，但是技术方案内容还不是非常完善，为了提高施工质量与效率展开项目施工的分析。

2公路隧道施工现场监控量测技术应用方案

2.1监控量测内容

公路隧道工程中应用监控量测技术，可以保证隧道结构的安全性。施工人员加强对技术的重视，采集到的监控量测数据经过系统处理之后，反馈给管理人员作为现场施工指导的依据。将监控量测技术运用在信息预测、现场指导等环节，也可以消除施工期间潜在的安全隐患[1]。监控量测技术作为公路隧道施工的方法之一，也可以提高项目的经济效益，有利于环境保护。

监控量测技术主要用于围岩内部位移与拱顶下沉的量测，如果施工现场出现附近位移、拱顶下沉现象，可以直观的了解到隧道围岩应力状态。对围岩内部位移进行量测，可以结合量测结果总结隧道围岩、位移量应力的分布情况，从而准确判断围岩是否存在变形。除此之外，支护压力衬砌主要是将围岩压力、层间呈现的支护压力作为依据，具体需要按照对应的监测项目，明确围岩条件，再选择合适的支护与施工工艺[2]。

开挖隧道环节按照监控量测所得数据绘制图纸，了解净空变化、隧道内部实际状况。因为监控量测技术的主要作用是了解现场是否存在位移量测、拱顶下沉的现象，所以可以帮助施工人员了解到隧道围岩应力状态，量测位移加强隧道结构的稳定性，获取更加准确的数据，为公路隧道项目的现场施工提供有价值的指导。另外，监控量测技术的运用，要在开挖与支护作业之后进行，严格参照施工要求展开监测、现场布置，结合隧道施工实际优化监控量测方案[3]。

隧道内部施工需要分别从洞内、外展开同步观察，采集施工范围内的有效数据，消除隧道施工现场的安全隐患，其巾施工地段必须要定期组织观察才能够及时发现问题。观察期间支护作业如果存在异常，必须要采取有效的措施加以解决，并且增加观察人员。观察工作的进行需要满足施工标准，采集的所有数据、地质条件信息全部记录，作为后续施工环节的资料。

2.2监控量测流程

按照地质勘测资料，公路隧道施工之前应该编制监控量测技术的实施方案，并且在准备阶段验证监控量测方案的可行性，安排专门人员负责观察。进入到正式施工环节之后，需要参考实际出现的问题制定解决方案，确保隧道工程施工的有序进行[4]。隧道监控量测结果作为隧道结构安全性与稳定性的判断依据，在分析之后需要制定可行的应急方案[5]。

2.3监控量测方法

第一，工作面与初期支护工作完成之后，相应地段需要加大观察力度。公路隧道工程的地质条件是观察主要对象，详细记录观察信息，技术人员使用地质罗盘仪可以了解到挖面周围初期支护质量，明确围岩与支护施工情况;第二，沉降监测。此次公路隧道项目施工期间，洞口段、浅埋、偏压段地表在监控量测的过程中，因为洞口段的覆盖层厚度不够，无法形成拱面状，还会导致地表沉陷，所以为了保证隧道洞口施工的有效性，针对此段地表实施沉降监测;第三，收敛量测。收敛量测包括传统性接触量测和非接触性量测两种，其中传统性接触量测是在鱼竿顶端固定挂钩，以此实施收敛式量测;而非接触性量测则是利用边量测、三维坐标法达到量测的目的;第四，下沉量测。下沉量测主要是通过非接触性量测实施拱顶量测作业[6]。

3监控量测技术应用要点

结合本次公路隧道工程，因为所处地质环境比较复杂，所以监控量测技术在现场应用的过程中也覆盖多个方面。负责监控量测的施工人员须做好前期准备工作后，科学选择监控量测设备，并且完善技术方案，全面分析量测数据，为现场隧道施工提供科学性指导，使得公路隧道施工能够有序进行[7]。为此，下面针对监控量测技术的应用要点展开分析。

3.1编制技术方案

本次公路改造工程施工过程中采用新奥法作为隧道设计与施工的主要方式，监控量测技术发挥辅助作用，以此来保证现场施工的质量[8]。監控量测技术的应用离不开专业仪器，可以全面、准确的分析隧道围岩、支护结构受力情况，利用建模的方式采集真实有效的数据。因为监控量测技术对于隧道施工非常重要，所以组织施工期间技术人员必须结合监测内容，科学选择监控量测设备，使得监控量测的作用能够充分得到发挥。

为了保证各项施工作业的有效性，必须要编制技术方案，施工单位安排技术人员进入到施工现场进行勘察，确定监控量测有关项目，为隧道内围岩、隧道深度、施工方法等赋予针对性[9]。当掌握了监控量测内容之后，技术人员科学选择合适的监测方法采集准确的数据。

例如本次公路隧道工程，隧道施工范围内的地质条件比较复杂，为了保证施工质量与效率，施工单位采用新奥法，并且提前安排工作人员在隧道施工现场展开监控量测。由于公路隧道工程比较特殊，所以隧道横向视作主断面，顺延主断面布设测量点，测量点间距以2-5m为宜，相同断面设置8-10个测量点，确保测量点在监控量测过程中可以采集到准确的信息。为了避免隧道沉降问题，技术人员计算地面沉降量，根据公式“公路隧道深度+公路隧道自身高度”确定隧道衬砌结构开挖点。随后开挖范围内预留3个预埋点，测量设备选择水平仪，从而完成监控量测技术方案的编制。获得系统技术方案之后，工作人员严格按照方案在现场布局，确保监控量测工作得以有序开展，符合复杂地质条件下隧道施工规范，提高公路隧道施工现场监控量测水平。

3.2数据回归性分析

复杂地质条件的公路隧道项目，所有工作人员采用公路隧道施工中的现场监控量测技术采集数据，绘制隧道围岩、支护结构位移、收敛速度的曲线图，作为现场施工的参考依据，也为监理人员施工方案内容的调整提供方便，也可以及时发现现场存在的问题。组织施工期间必须全面分析曲线数据，建议采用matlab软件展开回归性分析，这种分析方式可以帮助施工人员确定公路隧道的位移位置，组织位移位置测量期间针对拱顶沉降与周边位移的回归性分析，更加全面的了解现场实际情况[10]。根据分析情况发现拱顶沉降部位的隧道监控量测环节，采集数据代入沉降函数中，便可以得出拱顶沉降曲线。另外，工作人员分别整理对数回归、指数回归、双曲回归等信息，也可以有效提高隧道拱顶位移位置信息的准确性，使得隧道项目施工可以有效开展。开展回归性分析的基础上，帮助所有施工人员总结隧道开挖期间隧道变形规律，加强施工行为的有效性，切实保证公路隧道工程的稳定性。

3.3量测数据实际运用

公路隧道施工现场监控量测技术应用必须立足于工程整体，施工人员要和监控量测人员保持密切的联系，为现场施工提供有效的监控量测数据。鉴于此，施工单位可以组建信息交互系统，施工与量测人员结合隧道施工现场测点埋设位置、数据记录情况、数据提供渠道等展开实时交互，加强量测数据有效性，符合公路隧道施工规范要求。另外，设计与施工单位也需要积极交流，按照现场施工进度优化监控量测方法，以免施工对量测技术的运用造成影响，提高施工效率的基础上，也可以在预计施工周期内完成现场作业。

4结束语

综上所述，公路隧道施工现场运用监控量测技术，从施工准备阶段开始，在后续断面与测点埋设、数据采集、数据整理、资料归档等各个环节均发挥出重要的作用，应用精密水准仪、塔尺、钢圈尺等设备，有利于提高地表沉降、拱顶下沉数据的准确性，为施工人员开展后续项目的施工提供准确的数据支持，同时也可以通过量测数据的分析了解到现场地表沉降、拱顶下沉环节潜在的安全隐患，保证公路隧道施工质量。

参考文献：

[1]殷立军.铁路隧道下穿既有高速公路隧道施工控制技术研究[J].建筑技术开发，2019（18）：52-53.

[2]王仁建，韩自强.基于监控量测技术的隧道洞口段围岩稳定性分析[J].北方交通，2019（9）：83-86.

[3]华杨.山岭重丘区高速公路隧道洞口段变形分析及施工应急处治[J].公路，2019（7）：351-354.

[4]李辉，雷红仙，朱向荣，等.基于激光测距的隧道自动监控量测技术研究及应用[J].公路交通科技（应用技术版），2019（7）：280-282.

[5]李征文.试论新建公路隧道上跨既有铁路隧道施工技术[J].价值工程，2019，38（15）：56-59.

[6]刘永恒.公路隧道施工监控量测与超前地质预报技术现状及思考分析[J].居舍，2019（12）：57.

[7]吴坤泽，王劲松.山岭公路隧道施工监控量测预警系统研究及应用[J].矿山测量，2019，47（2）：102-105.

[8]苟朝勇.高速公路隧道群监控测量及信息化施工技术思路分析[J].智能城市，2019，5（5）：110-111.

[9]王白龙.基于超前预报与监控量测的隧道浅埋段稳定性分析[J].中國水运（下半月），2018，18（4）：212-213，218.

[10]范锦林，李之达.软岩大断面隧道施工数值模拟与监控量测对比分析[J].交通科技，2019（3）：86-88.

收稿日期：2020-06-11

作者简介：侯兴龙（1982-），男，汉族，甘肃庆阳人，大学本科，工程师，主要从事公路工程路基、桥梁、隧道的现场管理工作。