摘要：監(jiān)控量測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，對監(jiān)控量測數(shù)據(jù)在新奧法施工中的應(yīng)用做一簡要介紹。
關(guān)鍵詞：監(jiān)控量測；新奧法施工；應(yīng)用
中圖分類號：TK414.3+5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
隨著我國高等級公路建設(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。新奧法施工的一個核心內(nèi)容就是在施工過程中對圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)體系的力學(xué)行為進(jìn)行監(jiān)控量測，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，通過在施工現(xiàn)場長期的嚴(yán)格精密觀測，獲得了大批量的數(shù)據(jù)。再把這些數(shù)據(jù)經(jīng)過科學(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對圍巖最終位移的預(yù)測
圍巖最終位移指的是圍巖從開挖受破壞引起應(yīng)力變化不平衡，通過圍巖自身調(diào)整最終達(dá)到平衡不再發(fā)生變形位移的這個過程中，圍巖的總位移。顯然該預(yù)測可以通過繪制的位移-時(shí)間曲線圖的走向趨勢獲得。在新奧法施工中，如果能夠準(zhǔn)確預(yù)測到圍巖的最終的變形量，那將對設(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容許變形值時(shí)，或是初期變位速度持續(xù)增長時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，特別是在開挖面已經(jīng)前進(jìn)到距離量測斷面1-2倍隧道直徑的時(shí)候，量測斷面的變位速度還保持一個常值或者在變大，可以斷定這是一個圍巖不穩(wěn)定的預(yù)兆。應(yīng)該立即停止開挖。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》對圍巖允許位移規(guī)定如下具體規(guī)定如下：
相對位移值指的是實(shí)測位移值與量測點(diǎn)間的距離比值�；蚬绊斘灰茖�(shí)測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 類圍巖可按工程類比選定允許值范圍
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，無法全面勘察。所以從某種意義上說，預(yù)設(shè)計(jì)具有很大的猜測性。而對這種猜測性的修正就是通過施工中各種信息的收集，主要是通過監(jiān)控量測得到數(shù)據(jù)的分析而實(shí)現(xiàn)的。具體可以分為以下幾個內(nèi)容：
3.1 內(nèi)空變形速度對在修正設(shè)計(jì)中的作用
在量測中如果發(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)定原來設(shè)計(jì)參數(shù)過大。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個施工過度段進(jìn)行試驗(yàn)施工，每一個過度段長度為1-2倍的隧道直徑，每一個施工過度段所要修改的設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)該是逐漸減少的。同時(shí)在這些過度段里必須加強(qiáng)監(jiān)控量測。通過量測數(shù)據(jù)的分析，認(rèn)定這些過度段均是安全穩(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 最終變形量對開挖面尺寸的調(diào)整的作用
隧道施工開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類以上（含Ⅳ類）圍巖中，變形量一般不大，所以不予修改。但是對Ⅲ類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小開挖尺寸。減小量值可以通過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國家得到了充分的應(yīng)用和發(fā)展。不同的國家對新奧法的具體應(yīng)用根據(jù)各國的具體國情也有所不同。新奧法強(qiáng)調(diào)初級支護(hù)的作用。到底初級支護(hù)應(yīng)該承受多少圍巖壓力？歐洲和日本給出來不同的答案。日本認(rèn)為：初級支護(hù)應(yīng)該承受所有的圍巖壓力。因此在日本初級支護(hù)的強(qiáng)度非常大。二襯完全是為了提供安全儲備和實(shí)現(xiàn)隧道美觀要求而施做的。因此從某種意義上說，在日本二襯的施工沒有時(shí)間上的問題。同時(shí)，歐洲認(rèn)為：初級支護(hù)應(yīng)該承80%以上的圍巖壓力。同樣在中國，也認(rèn)為初級支護(hù)不是承受100%的圍巖壓力。這樣就有一個二襯施工的時(shí)機(jī)問題。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，如果圍巖類別好（Ⅳ類以上），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。對圍巖類別較差（Ⅳ類以下）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)了一個問題：當(dāng)隧道內(nèi)空變形速度小到一個什么數(shù)值的時(shí)候才算�。克淼拦こ痰刭|(zhì)的不重復(fù)性決定了無法給出一個統(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)就是圍巖的類別。圍巖類別的確定實(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的不全面性決定了它在圍巖分類中具有誤差。而這種誤差必須通過施工中信息的收集來消除。監(jiān)控量測在這點(diǎn)上起了重要的作用。在隧道施工中，必須及時(shí)對開挖工作面進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合對隧道工作面支護(hù)結(jié)構(gòu)的目測，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)控量測的數(shù)據(jù)，對圍巖類別進(jìn)行重新判斷、定類。其結(jié)果有以下三種：
A．重新定類的圍巖類別與勘察的一樣，沒有太大的偏差。該種結(jié)果是最佳的。不需要對設(shè)計(jì)施工進(jìn)行變更。B．發(fā)現(xiàn)實(shí)際圍巖類別比預(yù)計(jì)的要高。此時(shí)就必須提高圍巖類別。經(jīng)過設(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)際圍巖類別比勘察得出的圍巖類別低。此時(shí)就應(yīng)該適當(dāng)降低原先對圍巖預(yù)估偏高的地段的圍巖類別。在施工過程中必須加強(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)營的安全可靠。
4 結(jié)束語
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數(shù)據(jù)經(jīng)過分析后在實(shí)際工程中的應(yīng)用情況。概括的說，量測數(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)營順利。因此，必須充分重視監(jiān)控量測的作用。
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