【正文】 物，巖質(zhì)軟 ~較硬，泥巖易干裂，浸水易軟化，巖石較破碎，穩(wěn)定性 較差，隧道以Ⅱ、Ⅲ類圍巖為主。隨著新技術的發(fā)展，新奧法（ New Austrian Tunneling Method）逐步取代了傳統(tǒng)的施工方法，其主要的特點是最大限度地保持和發(fā)揮圍巖的自承能力 。 施工中 通過現(xiàn)場監(jiān)控量測和巖體力學分析，隨時掌握隧道開挖過程中及開挖后圍巖的變位狀態(tài)和應力的重新分 配，以適當?shù)膰婂^支護措施對圍巖變形進行有效控制，以維護和提高圍巖的自承能力，充分利用支護與圍巖形成拱結(jié)構(gòu)作用。作為新奧法的重要組成部分，新奧法監(jiān)控量測在我國實施還不盡人意，對于驗證事前預設計和指導事后施工還未發(fā)揮作用，除了量測技術和分析手段有較高的技術含量外，施工單位對此不夠重視、缺乏專門的技術人才、怕麻煩以及可能導致承包人的利益下降是主要原因。隧道圍巖現(xiàn)場監(jiān)控量測將對隧道施工過程進行監(jiān)控，并把實測數(shù)據(jù)立即進行分析、處理，及時向施工、監(jiān)理、設計和業(yè)主反饋分析資料，為修改設計、調(diào)整設計參數(shù)提供依據(jù)。 （ 2）目的 龍鳳山隧道圍巖多屬Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類，以砂巖、泥 巖為主，圍巖強度較 低 ，節(jié)理裂隙發(fā) 3 育， 遇水軟化后 自穩(wěn)能力差， 并且隧道較長，地質(zhì)條件變化頻繁， 如施工工藝不當易造成圍巖失穩(wěn) ， 甚至可能發(fā)生大的塌方，給工程帶來不 可彌補的經(jīng)濟和時間損失。 本次隧道監(jiān)控量測的目的主要包括： ① 通過施工和環(huán)境監(jiān)測進行信息反饋及預測預報，優(yōu)化施組設計，指導現(xiàn)場施工，確保隧道施工的安全與質(zhì)量和工程項目的社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益。 ③ 驗證支護結(jié)構(gòu)型式、支護參數(shù)，評價支護結(jié)構(gòu)、施工方法的合理性及其安全性，確定二次襯砌合理支護時間 。 ⑤ 為節(jié)省工程投資，提高大斷面公路連拱隧 道的設計和施工水平提供科學依據(jù)和技術保證。如量測結(jié)果與預設計有較大出入，有必要對支護參數(shù)作加強或減弱的修正。使監(jiān)控量測在保證施工安全、保證工程質(zhì)量、控 制造價方面可以起到意想不到的作用，實現(xiàn)隧道建設最佳的安全性和經(jīng)濟性，它是新奧法設計完善的不可缺少的階段，也只有通過監(jiān)控量測修改完善的設計，才是隧道最終的設計。這類量測是為了確保在施工過程中的圍巖穩(wěn)定和施工安全而進行的經(jīng)常性量測工作。土建施工完成，量測工作亦告結(jié)束。 根據(jù)圍巖條件，本隧道共設地表沉降監(jiān)控量測斷面 6 個，必測斷面 220 個。這類量測是必測項目的拓展和補充，對特殊地段、危險地段或有代表性的地段進行量測，以便更深入地掌握圍巖穩(wěn)定狀態(tài)與支護效果。選測項目安裝埋設比較復雜，量測項目較多、時間長、費用較大，但工程竣工后還可以進行長期觀測。 根據(jù)合同約定，本隧道共設選測斷面 8 個，左右洞進出口各 2 個。 5 圖 3 選測項目 測點斷面布置圖 6 4. 量測手段和方法 地質(zhì)及支護狀況觀察 隧道掌子面每次爆破后和初噴后通過肉眼觀察、地質(zhì)羅盤和錘擊檢查，描述和記錄圍巖地質(zhì)情況：巖層產(chǎn)狀、裂隙、地下水情況，判斷圍巖類別是否與設計相符，必要時應拍照，測量地下水流量；觀察支護效果，每 5m 應填寫 1張記錄卡。用精密的水準儀、鋼圈尺量測 拱頂下沉。 圖 6 拱頂下沉測樁埋設圖 隧道圍巖周邊位移量測 在預設點的斷面，隧道開挖爆破以后，沿隧道周邊的拱腰（或?qū)Ф垂把┖瓦厜Σ课环謩e埋設測樁。采用鋼尺式周邊收斂儀量測周邊收斂變形。 圖 7 周邊收斂測樁埋沒圖 噴射混凝土軸向應力量測 沿隧道的拱頂、拱腰和邊墻在噴射混凝土內(nèi)埋設 5 個應力計。噴射混凝土達到初凝時開始測取讀數(shù)。 7 圖 8 初期支護應力傳感器埋設圖 圍巖與噴射混凝土間的接觸壓力量測 沿隧道周邊拱頂、拱腰和邊墻埋設壓力傳感器，將雙膜鋼弦式壓力盒分別埋設在圍巖與噴射混凝土之間。每個斷面 5 個測點。 圖 9 初期支護接觸壓力傳感器埋設圖 型鋼支撐或格柵鋼支撐應力量測 型鋼支撐 內(nèi)力監(jiān)測 采用鋼筋計量測，把鋼筋計焊接在鋼支撐上，量測鋼支撐內(nèi)力。量測斷面的測點布置位置與噴射混凝土軸向應力測點布置位置相同見，單洞每個斷面 5 個測點。 圖 10 鋼支撐內(nèi)力傳感器埋設圖 焊接鋼筋鋼支撐焊接鋼筋鋼筋計 8 5. 量測頻率數(shù)據(jù)采集 每個斷面的量測頻率見表 3，并且要滿足工程實際需要。另外 ，如埋設的測點量測期間遭到破壞，恢復以后按新埋測點要求采集讀數(shù)，這樣增加了數(shù)據(jù)采集的次數(shù)和數(shù)量，保證數(shù)據(jù)的可靠性和有效性。 1～ 2次 /天 1次 /2天 1～ 2次 /周 1～ 3次 /月 57 3 拱頂下沉 精密水準儀、塔尺、鋼卷尺 每 5～ 50m一個斷面 ，每斷面 3個測點 。 1次 /天 1次 /2天 1～ 2次 /周 1～ 3次 /月 57 5 圍巖壓力 雙膜壓力盒 、頻率儀 每地質(zhì)圍巖變化處設一個斷面 ,每斷面5個測點 。 1次 /天 1次 /2天 1～ 2次 /周 1～ 3次 /月 57 6. 現(xiàn)場監(jiān)控量測組織機構(gòu) 合同 簽定 后，我院 重慶公路工程檢測中心 立即進行各項準備工作，組織技術人員在最短的時間內(nèi) 進駐 現(xiàn)場， 并建立了 在南川設立了龍鳳山隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測組，全面負責本項目的實施和管理。并委派有 王雄兵（助工） 、 張導培（助工） 、 黃岡（技工） 、 施澤友（技工） 、 聶坤鍵（技工） 、 胡達（技工）等多名技術人員常駐 隧道施工 現(xiàn)場，負責日常監(jiān)控量測工作，采集監(jiān)測數(shù)據(jù)。 水界高速公路龍鳳山 隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測組織機構(gòu)見圖 11。 并 由業(yè)主主持召開了多次監(jiān)控量測協(xié)調(diào)會，為監(jiān)控量測工作的順利展開創(chuàng)造了 有利 條件。 項目部 配置 DSZ2 自動安平精密水準儀 3 臺、周邊收斂儀 3 臺、 頻率儀 3臺、 臺式電腦 2臺、 筆記本電腦 1 部、照相機 1 部、打印機 1臺 ，以及開展 現(xiàn)場監(jiān)控 量測所必須的應變儀 、鋼筋計 、壓力盒和 相關的工具、導線附件等 傳感器 。 圖 11 現(xiàn)場監(jiān)控量測組織機構(gòu) 7. 監(jiān)控量測工作 完成 情況 從 2020 年 9 月 20 日 進駐施工現(xiàn)場開始 ， 項目組即開始開展監(jiān)控量測工作，設點監(jiān)測、對掌子面圍巖條件進行描繪 ， 至 2020 年 5 月，隧道已經(jīng)貫通，二次襯砌基本完成的前提下，項目組撤離施工現(xiàn)場，監(jiān)控量測組共完成 8 個選測斷面、 6 個地表沉降監(jiān)測斷面、 221個必測斷面的監(jiān)測工作 。 8．現(xiàn)場監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析 信息處理的重要性 10 數(shù)理統(tǒng)計是研究和揭示隨機現(xiàn)象統(tǒng)計規(guī)律性的一門學科。隨機現(xiàn)象可以通過隨機試驗進行研究，隨機試驗得來的數(shù)據(jù)有兩個特征：一是在同樣條件下測得的數(shù)據(jù)參差不齊，具有波動性；二是在大量重復試驗中得到的數(shù) 據(jù)又具有統(tǒng)計規(guī)律性。 測試結(jié)果的誤差按其性質(zhì)可分為：隨機誤差、系統(tǒng)誤差和過失誤差。 儀器誤差是由于以下原因產(chǎn)生的：儀器未調(diào)整到最佳的工作狀態(tài)，儀器的穩(wěn)定性不好，儀器長期使用引起的精度下降，儀器未經(jīng)過嚴格的校正。 操作誤差是由于操作人員的生理缺陷（如眼睛的辨別能力差）、主觀偏見及不良的習慣（如不按規(guī)定的操作規(guī)程進行操作）等引起的。例如環(huán)境溫度變化引起量測儀器精度的改變。其中包括試驗設計和統(tǒng)計推斷，試驗設計研究如何對隨機現(xiàn)象進行觀察、試驗，以取得有代表性的局部觀察值 。因此，數(shù)理統(tǒng)計是用從局部現(xiàn)象去推斷整體內(nèi)在規(guī)律性的方法，完全適用于公路隧道監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的分析、處理。 在公路隧道的監(jiān)控量測項目中，幾乎所有的應力、變形量測值的變化過程都是呈逐漸增大的狀態(tài)，且經(jīng)過一段時間的量測后，量測值均已趨于穩(wěn)定，因此本研究報告中取每個 11 量測項目的最終量測值作為研 究的對象，本報告對拱頂下沉、周邊收斂、圍巖與噴射混凝土接觸壓力 等量測項目進行了統(tǒng)計分析。 本報告中用到了樣本均值、樣本偏差、樣本極差等統(tǒng)計量。 ? ? ni i XXnS 1 2)(11 稱為樣本標準差，反映了 相對于均值（ mean）的離散程度 。 地表下沉監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析 龍鳳山隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測組共對 6個地表下沉斷面進行了監(jiān)測， 監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表 2，總體統(tǒng)計分析情況如下： 地表沉降監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計表 表 2 斷面樁號 1 2 3 4 5 收斂值(mm) 收斂時間 （ d） 收斂值(mm) 收斂時間 （ d） 收斂值(mm) 收斂時間 （ d） 收斂值(mm) 收斂時間 （ d） 收斂值(mm) 收斂時間 （ d） ZK28+930 75 75 61 54 61 ZK31+700 77 77 70 65 77 ZK31+830 70 70 70 YK28+930 61 54 54 68 YK31+700 77 70 70 77 77 YK31+830 70 70 70 樣本均值 X = 測點 1樣本均值 1X = 測點 2樣本均值 2X = 12 測點 3樣本均值 3X = 測點 4樣本均值 4X = 測點 5樣本均值 5X = 樣本標準差 X = 樣本極差 R = 平均收斂時間 t = 天 從 地表沉降 量測值總體分析， 地表 沉降的最大值 一般出現(xiàn)在隧道正上方，而離隧道中心軸越遠，地表沉降監(jiān)測值越小 。同時，由于洞口施工進度較慢，二次襯砌跟上的時間較長，因此， 洞頂?shù)孛娉两档氖諗繒r間也較長，一般為 2～ 3個月；由于洞口位置圍巖整體較差，同一斷面不同測點的趨穩(wěn)時間也基本一致 。 選測項目監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析 龍鳳山隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測組共對 8個選測斷面進行了監(jiān)測，選測內(nèi)容包括圍巖與噴射混凝土間的接觸 應力、噴射混凝土內(nèi)部應力和鋼支撐內(nèi)部應力，現(xiàn)根據(jù)不同的選測項目進行統(tǒng)計分析。接觸 壓 力的標準差和極差都比較大，說明接觸 壓 力比較離散， 該項監(jiān)控量測項目受到施工的影響、以及圍巖自身的特性 比較 大 。 （ 2）噴射混凝土軸向應力監(jiān)測 龍鳳山隧道噴射混凝土軸向應力監(jiān)測斷面共有 8個（見表 3），其中進口（ 7標） 4個，出口（ 8標） 4個，總體統(tǒng)計分析情況如下： 噴射混凝土軸向應力監(jiān)測統(tǒng)計表（ KPa） 表 4 所處位置 斷面樁號 圍巖 類別 左側(cè)邊墻 左側(cè)拱腰 拱頂 右側(cè)拱腰 右側(cè)邊墻 隧道進口 ZK29+143 Ⅲ類 5003 3883 11902 5473 2507 ZK29+607 Ⅲ類 2834 8386 20287 13402 3611 YK29+145 Ⅲ類 2241 4786 7044 1845 3327 YK29+582 Ⅲ類 2799 20947 29588 8862 3325 隧道出口 ZK31+270 Ⅲ類 790 7755 3831 6031 1769 ZK31+590 II 類 157 7826 6810 506 1613 YK31+268 II 類 2780 4242 6321 5401 814 YK31+634 II 類 5898 8578 4009 9649 3440 左側(cè)邊墻均值 X =1881Kpa 樣本標準差 S=2947 樣本極差 R=6688Kpa 左側(cè)拱腰均值 X =8300Kpa 樣本標準差 S=5463 樣本極差 R=17064Kpa 拱頂均值 X =11224 Kpa 樣本標準差 S=9162 樣本極差 R=25757Kpa 右側(cè)拱腰均值 X =3523 Kpa 樣本標準差 S=7083 樣本極差 R=23051Kpa 右側(cè)邊墻均值 X =1046Kpa 樣本標準差 S=3282 樣本極差 R=6765Kpa 從噴射混凝土 軸向應力監(jiān) 測值總體分析， 噴射混凝土總體上都是呈受壓狀態(tài)，拱頂壓應力值最大，拱腰次之，邊墻部位最小。拉應力值在 此次監(jiān)測過程中也有出現(xiàn)，主要出現(xiàn)在邊墻和拱腰位置，這主要與局部地段仰拱鋼支撐沒有封閉成環(huán)，噴射混凝土底端約束力太小有關。從樣本標準差和樣本極差來分析，兩者值都很大，說明圍巖條件的不同，支護參數(shù)的不同，會導致噴射混凝土內(nèi)部應力產(chǎn)生很大的離散性。 14 （ 3）鋼支撐內(nèi)力監(jiān)測 龍鳳山隧道 鋼支撐內(nèi)力監(jiān)測 斷面共有 8個（見表 3），其中進口（ 7標） 4個，出口（ 8標）4個，總體統(tǒng)計分析情況如下： 鋼支撐內(nèi)力 統(tǒng)計表（ KN） 表 5 所處位置