王洪義趙國超程安文
（中國水電集團京滬高鐵三標段三工區七局）
摘要:目前鐵路隧道的設計理念是：安全、環保，盡可能少的破壞原始地貌，隧道一般遵循「早進晚出」，所以隧道的進口和出口埋深都比較淺。
為保證工程的安全進行，質量可靠，監控量測是施工中重要的乙個工作。本文闡述了京滬高速鐵路三標段金牛山隧道監控量測的施測方法，掌握圍岩動態和支護工作狀態，綜合分析監控量測，從而及時調整隧道的支護方案，保證圍岩穩定和施工安全。
關鍵詞:監控量測、拱頂沉降、水平收斂、地表沉降、全站儀、電子水準儀、非接觸測量
1 工程概況
金牛山隧道位於山東省泰安市境內，隧道長為1905m，隧道內為3‰和12‰的上坡。隧道開挖半徑為7.48m、淨空高為11.
91m，處於丘陵緩坡地帶，地形起伏較大，圍岩大部分為ⅳ、ⅴ類弱風化圍岩。隧道進口的最小埋深只有2.1m，由於隧道的進口和出口埋深較淺，所以在進口和出口45m施工範圍內採用雙側壁導坑法施工。
在隧道中部跨京福高速公路段，埋深只有9.28m，車流量大。為保障高速公路安全暢通，對隧道下穿高速公路段的洞內和地表進行加密監控量測。
2 監控量測的目的
由於金牛山隧道埋深很淺，為保證施工安全及結構的長期穩定性，監控量測工作非常必要。在隧道施工過程中，用現場量測的資料對圍岩支護體系的穩定狀態進行檢測，確認支護引數和施工方法的準確性，為初期支護和二次襯砌設計引數的調整提供依據，驗證支護結構效果。監控工程對周圍環境的影響，積累量測資料，為資訊化設計與施工提供依據，是確保施工及運營安全、指導施工程式、便利施工管理的重要手段，監控量測是施工過程中必不可少的施工工序。
通過量測了解該工程條件下所表現、反映出來的一些地下工程規律和特點，為今後類似工程或工法本身發展提供借鑑、依據和指導作用。
3 監控量測的專案
（1）洞內觀察
（2）水平相對淨空變化值的量測
（3）拱頂下沉量測
（4）地表下沉量測
4 量測斷面間距和量測頻率
（1）根據設計圖紙確定拱頂下沉及周邊收斂間距如下表
（2）根據設計圖紙確定拱頂下沉及周邊收斂量測頻率如下表
注：b表示隧道開挖寬度，d表示天
（3）地表下沉量測斷面間距如下表
注：b表示隧道開挖寬度
5 監控量測的方法和實施情況
5.1、洞內監控量測的實施
5.1.1監測點的布置
根據相關圖紙和相關技術要求，隧道有以下三種開挖方式，根據開挖方式的不同，有三種測點布置方式，其示意圖如下：
為能對圍岩及支護結構的性態作較全面的分析，並且獲得完整資料，同時又使各項資料間能相互比較、相互驗證，因此，地表監測點與洞內拱頂沉降點及水平淨空收斂點均布置在同一斷面上。
5.1.2監測儀器的選用
由於洞內監測有兩項工作內容，根據工作內容的不同，儀器選用情況如下：
水平淨空收斂：水平淨空收斂採用中鐵西南科學研究院生產的swj-iv隧道收斂儀，最小讀數0.01mm。
拱頂沉降：拱頂沉降採用dna03水準儀和徠卡tca2003全站儀進行非接觸測量，dna03水準儀的標稱精度為0.3mm/km,tca2003全站儀的標稱精度：
測角0.5″，測距±（1mm+1ppm）。
5.1.3、監控量測的方法和實施
水平淨空收斂實測步驟：根據設計要求隨時掌握岩石的變化情況，測點安裝應靠近開挖面又不宜被破壞的地方，並且保證在開挖後12小時（最遲不超過24小時）內埋設，且在下一次迴圈開挖前量測到初次讀數，初期觀測為每天兩次，如岩石沒有異常變化按照4.2表中量測頻率進行觀測。
監測點的鋼筋根部應深入岩石並灌入水泥砂漿使其牢固。量測方法：每個監測斷面兩次掛尺，第一次量測完成後，記錄量測資料，然後交換尺頭再次量測，兩次量測結果誤差在0.
5mm內取平均數作為水平淨空量測結果。
洞內拱頂沉降監測實測步驟：首先在隧道的仰拱埋設水準點，按照《二等水準測量規範》聯測水準點的絕對高程（此點座標也可作為隧道內日常測量施工放樣使用）。拱頂監測點位置和埋設時間同水平收斂點相同，埋設方法同水平收斂點一樣要把鋼筋插入岩石內使其牢固，在鋼筋外露部分焊接5㎝×5cm的鐵片，然後在鐵片上貼測量專用反光片。
在後視水準點上架設徠卡儀器自帶的金屬三角架，固定1.3m作為後視標高，儀器架設在水準點和反光片中間適當的位置，不必量取後視標高和儀器高，這樣可消除因量取儀器高和後視標高帶來的誤差。然後使用全站儀測量水準點到反光片的高差，正、倒鏡測量3個測回，每測回高差值比較不超過0.
5mm，取平均數作為拱頂下沉量測資料結果。
示意圖如下：
洞內水平淨空收斂的精度分析：收斂儀鋼尺受溫度影響較小，隧道內溫度基本穩定，初次量測溫度和日常量測時溫度基本一致，不必考慮溫度改正。收斂儀的最小讀數為0.
01mm，量測結果的取值也為0.01mm，能夠反映圍岩的細微變化，滿足精度要求。
洞內沉降監測精度分析：
此公式為光電測距三角高程測量（單向觀測）的高差精度估算公式，
其中：如水平距離取值30公尺，儀器觀測測點天頂距取值70°。儀器觀測後視稜鏡天頂距取值90°。
斜距取值32公尺，地球曲率半徑取值6369000公尺，大氣折光系統測量誤差忽略不計，未考慮儀器高測定誤差及稜鏡高測定誤差。光電測距邊邊長中誤差及垂直角測角中誤差均採用儀器標稱精度。計算得此高差精度值為±0.
34mm。完全可以滿足觀測要求。
5.2 洞外監控量測的實施
5.2.1監測點的布置
地表上沿隧道軸線布置的監測點與洞內拱頂沉降及水平收斂點布置在同一斷面內，用現澆混凝土方式埋設，沿隧道縱斷面斷面間距按4.3表執行。橫斷面地表監測點間距取3～5m，在同一量測斷面內取7～11個監測點。
另外，根據相關圖紙和相關技術要求，我們在金牛山隧道跨京滬和京福公路段地表布設了水準觀測點，用於對地表沉降進行觀測，其示意圖如下：
5.2.2監測儀器的選用
採用徠卡dna03電子水準儀，儀器標稱精度：0.3mm∕㎞。
5.2.3監控量測的方法和實施
首先沿隧道軸線方向每隔100～150m埋設乙個水準工作基點構成水準網，工作基點埋設在穩定的基岩面上並與隧道開挖線保持一定距離，以免受隧道施工影響工作基點的穩定，採用現澆混凝土方式埋設，工作基點按照《二等水準測量規範》聯測。對每個斷面上的監測點也按照《二等水準測量規範》進行觀測，依次對每條斷面上的監測點進行閉合或符合水準路線測量。地表下沉量測應在開挖工作面前方h+h（隧道埋置深度+隧道高度）處開始，直至襯砌結構封閉，下沉基本停止時為止。
5.2.4、隧道下穿高速公路量測斷面間距和量測頻率
為保證高速公路的安全執行，按照設計要求應加密隧道下穿高速公路段的監測斷面的間距和觀測頻率，洞內和地表監測點應布置同一斷面內，縱向間距為5m，橫斷面監測點間距3m，為隨時掌握路面下沉情況，地表及洞內拱頂沉降觀測頻率為2次∕天，分別為凌晨和晚上，特殊情況下加密觀測頻率。
5.3工作基點網的建立和檢測
在監控量測地表區域附近布設3個水準基點為一組，基準點布設在穩定的基岩面上，均採用現澆混凝土的方式埋設，為保證基準點不受隧道開挖的影響，基準點都布設在爆破振動安全允許距離外，以保證基準點的穩定性。工作基點網和監測點距離適中，通視條件好，網形適宜。工作基點按閉合水準網測量，等級按《二等測量規範》執行，每3個月複測一次，檢測出現異常時必須先複查工作基點，特殊情況加密複測頻率。
6 量測資料的整理、分析
6.1現場量測資料及時整理，繪製量測資料與時間的關係曲線，並進行資料處理和回歸分析。
6.2以位移-時間曲線為基礎，根據位移值、位移速率等分析、評定圍岩和支護的穩定性。判別初期支護的工作狀態，支護特點並對初期支護進行安全評估。
6.3當位移急劇增加，每天的相對淨空變化超過1mm時或位移-時間曲線出現反彎點時，應加強觀測，通知現場施工密切注意支護結構的變化。
6.4當地表沉降、水平淨空收斂、拱頂下沉量達到**最終值的80%～90%，收斂速度小於0.1～0.
2mm／天，拱頂下沉速率小於0.07～0.15mm／天時，可認為圍岩基本穩定進行下一道工序施工。
6.5在同一斷面上，當地表下沉量大而洞內拱頂和水平淨空收斂值沒有異常變化時，要進行現場觀察和分析是否地表有區域性滑坡並將資料和情況及時上報。
6.6及時提交成果資料和上報監測資料，在觀測期內，位移值超過設計值的20%及以上時，應及時會同建設、勘察設計等單位查明原因，必要時進行地質複查，並根據實測結果調整計算引數，對設計**位移進行修正或採取控制措施。
6.7通過以上綜合分析、評價及時修正設計、調整支護引數，對施工及時提供建議和措施。
6.8拱頂下沉和水平淨空收斂成果表如下圖：
7 結束語
由於隧道工程的特殊、複雜性和隧道圍岩的不確定性，對隧道圍岩及支護結構進行監控量測是保證隧道工程質量、安全必不可少的手段。在金牛山隧道施工中，通過對隧道施工現場量測資料獲得圍岩動態及得到沉降最終值，通過分析監控變形趨勢來確定下一道施工工序時間，確保施工安全。尤其是在隧道下穿高速公路段埋深淺，而且高速公路車流量多，噸位大，為確保高速公路不受影響，正常執行，防止發生坍塌，我們增加了監測點的密度和觀測頻率，隨時掌握隧道內部和路面的位移變化，隧道下穿高速公路的順利通過提供安全保障。
另外，在洞內進行拱頂沉降觀測利用全站儀進行非接觸測量，測量速度快，受施工干擾少。全站儀所觀測的三維座標，也可代替水平淨空收斂，同樣能在地下廠房、大基坑開挖、高邊坡施工等進行監控量測。
參考文獻
【1】《客運專線無碴軌道鐵路工程測量暫行規定》（鐵建設[2006]189號）；
【2】《鐵路隧道監控量測技術規程》（鐵建設[2007]138號）；
【3】《客運專線無碴軌道鐵路鋪設條件評估技術指南》（鐵建設[2006]158號）；
【4】《精密工程測量規範》（gb/t 15314-94）；
鐵路隧道監控量測方案
一 編制目的 1 及時掌握地表沉陷圍岩和支護結構的動態，確保施工安全，便於進行日常施工管理。2 經過對量測資料的分析處理與必要的計算和判斷後，進行下一階段的施工 掌握圍岩和支護的動態資訊並及時反饋指導施工作業，以確保施工安全和隧道的穩定。3 通過對圍岩和支護的變位 應力量測修改支護系統設計。4 將已...
鐵路隧道監控量測培訓
一 監控量測的概念和必要性 1監控量測的必要性 1.1 隧道工程作為工程建築物，受力特點與地面工程有很大的差別。由於隧道處於千變萬化的岩體中，其所受外力是不明確的，施工過程中應採用量測手段掌握受力情況。1.2 隧道在開挖 支護 形成 運營的過程中，自始至終都存在受力狀態變化這一特徵，監控量測可以了解...
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