软弱围岩隧道施工中围岩量测技术的应用（何虎）

软弱围岩隧道施工中监控量测技术的应用

【摘 要】 监控量测是隧道施工中一个重要的组成部分，是施工过程中一道必不可少的工序。本文以磨把公隧道出口施工为例，对围岩量测技术在隧道中的应用做一简要介绍。 【关键词】 隧道 软弱围岩 量测 技术

近年来，随着大批土建项目的实施，隧道工程施工技术也得到飞速的发展，但是安全形势不容乐观，隧道出现坍塌事故时有发生。而监控量测是确保隧道安全施工的信息化手段，是对隧道施工过程中围岩稳定状态的监测，为初期支护和二次衬砌的参数调整提供依据，是确保安全施工、指导施工的重要手段。磨把公隧道出口浅埋软弱围岩段，自2010年12月进洞以来，已安全掘进620多米，基本上通过了浅埋地段（还差38米），可以说，监控量测在施工过程中，发挥了重要作用。 1 工程概况

磨把公隧道位于湖南省隆回县内，线路于鸭田镇福合村西侧约500米进入隧道，出口于刘塘村东北方向。隧道进口里程DK226+812，出口里程DK229+960，隧道全长3.418米，为单洞双线隧道。出口段DK229+262～+926为Ⅴ级围岩浅埋偏压段，最大埋深26米，最小埋深4米。岩体呈散体状，为全风化花岗岩。 2 监控量测的基本情况

2.1 工具（见表1）

表1

序号 1 2 3 4

2.2 量测项目（见表2） 序号 1 2 3 4 5

2.3

测点埋设及要求

2.3.1 磨把公隧道出口开挖施工方法为三台阶七步流水法。洞内布点：一个断面测

点为7个，测点长度为60cm，至少入岩20cm。观测断面间距为3~5米，埋设如下图所示： 4

上台阶 53量测观测标

2名称 全站仪 温湿表 气压表 照相机 型号 徕卡TCRP1201+ 备注 测角精度1″ 监控量测项目 拱顶沉降 单点位移 地表沉降 洞内外观察 初支超欠挖检测 量测仪器 全站仪 全站仪 全站仪 照相机 徕拓隧道断面掌上电脑 精度 1mm 1mm 1mm 备注

1中台阶67下台阶2.3.2 地表沉降观测点纵向间距按5米一个断面布设，横向测点如下图所示： 地表沉降观测范围基准点

2m

地表沉降横向测点布置示意图

2.4 数据的采集及分析 2.4.1 洞内数据的采集，采用徕卡TCRP 1201+全站仪，对测点进行观测，正常情

况下观测频率为2次/天，设站坐标采用施工坐标系，以便获取测点的绝对坐标，来分析单点的位移。在实际测量中发现，拱顶的沉降不能代表整个断面的沉降趋势，而且收敛值不能精准的反应围岩位移的变化。故在磨把公隧道出口，采用拱顶沉降+单点位移的数据分析模式。现取1个断面为例：

H0围岩量测原始数据记录表

点号 DK229+31302 DK229+31303 DK229+31304 DK229+31305 DK229+31306 坐标 X Y Z 里程 距左中距离/m 观测期数 第一期2012.10.14晚上20点观测 482547.6745 3056584.2523 481.6192 229313.0645 -4.7854 482546.6871 3056586.0691 484.6234 229313.4223 -2.7489 482545.5682 3056591.3999 486.6108 229312.7865 482543.9187 3056596.5139 484.1963 229312.7227 482543.5645 3056597.9609 481.5411 229312.5980

2.6609 8.0339 9.5184 45°DK229+31302 DK229+31303 DK229+31304 DK229+31305 DK229+31306 482547.6765 3056584.2559 481.5956 229313.0614 -4.7827 482546.6906 3056586.0678 484.6008 229313.4194 -2.7512 482545.5723 3056591.3995 486.5851 229312.7828 482543.9243 3056596.5089 484.1610 229312.7190 482543.5763 3056597.9460 481.5015 229312.5916 2.6592 8.0274 9.5005 第二期2012.10.15上午8点观测 单点位移 点号 里程方向/mm -3.0 -2.9 -3.8 -3.7 -6.4 左右方向/mm 2.8 -2.3 -1.7 -6.5 -17.9 高程/mm -23.6 -22.6 -25.7 -35.3 -39.6 里程方向/mm / / / / / 累计位移 左右方向/mm / / / / / 高程/mm -24 -263 -254 -343 -40 DK229+31302 DK229+31303 DK229+31304 DK229+31305 DK229+31306 从上表得出，DK229+313断面12个小时拱顶沉降为25.7mm；最大沉降值为39.6mm

（中台阶线右点），向小里程方向移动6.4mm，往线左移动17.9mm。累计最大沉降为343mm。分析该断面中台阶线右拱脚悬空，洞内水量大，拱脚围岩泡软导致承载力下降等因素引起。

2.4.2 地表数据的采集，采用徕卡TCRP1201+全站仪，对测点进行观测，观测频

率为1次/天，设站坐标采用施工坐标系。通过测点的位移来分析地表变化的趋势。

2.4.3 洞内外面观察，对初支面进行观察，是否有裂缝、砼面是否有脱落、水量是

否变大，拱脚是否悬空，地表裂缝走向、宽度等，通过照片进行对比。 2.4.4 初支超欠挖检测，采用徕卡 TCRP1201+全站仪采集的数据，并用隧道断面

软件进行出图。初期支护的超欠挖检测是检验二衬厚度是否满足设计要求。磨把公隧道出口DK229+960~+262衬砌类型为Ⅴ级围岩Ⅴ[b]（浅埋）型衬砌，二衬设计厚度为50cm。初支断面检测的频率是1次/2天，对已完初支进行检测，然后根据两期进行对比，得出沉降值及收敛数据和二衬厚度。现取1个断面为例：

DK 229+313.641 (单位：米）

7:0.8359:0.855

5:0.89311:0.774第一次检测断面 0.1205:0.7153:1.011 13:0.9404:0.7746:0.659 3:0.931第二次检测断面7:0.7371:1.07815:0.918 8:0.8052:1.010

R6.65009:0.76516:0.805 1:1.072二衬设计净空半径线

10:0.579

上图中，第一次与第二次检测断面时间相差2天，第一次拱顶二衬厚度为0.835m，第二次拱顶二衬厚度为0.715m，拱顶沉降12cm。12个小时沉降量为3cm。拱部二衬厚度较第一次变小4cm~12cm不等。（说明，该段Ⅴ级围岩初支预留变形量为50cm。） 通过DK229+313断面的围岩量测数据与初支断面检测对比，如下表： 隧 道 断 面 图序号 1 2 监控项目 围岩量测 初支断面 沉降量/cm 2.6 3 间隔时间/时 12 12 备注 表中，围岩量测数据和初支断面变化数据基本上吻合，这体现出初支断面监测也是可以反应出隧道围岩在开挖过程中的变化趋势的。他更能直观的反应出隧道二衬的厚度的变化，确保隧道二衬厚度满足设计要求。

在磨把公隧道出口浅埋软弱围岩量测数据分析中：当24小时沉降量小于4cm时， 隧道基本上是可以正常掘进的。当24小时沉降量大于6cm时，应暂停掘进，分析原因。 3 控制沉降的方法

3.1 在磨把公隧道出口浅埋软弱围岩地段，洞内采用以下方法对沉降进行控制

3.1.1 在拱架落脚处垫钢板或者木板，加密超前小导管，锁脚锚杆并注浆。

3.1.2 增大预留变形量，在进洞时候预留变形为30cm，隧道刚进洞，缺乏对该地

段围岩量测数据统计和分析，只能平经验值取舍。进入正洞20米后，根据对几个断面围岩量测数据的分析，累计沉降量不到10cm，遂将预留变形量调整为15cm。预留变形量是根据量测数据和洞内围岩情况不断变化的。现在掌子面DK229+300预留变形量为50cm。

3.1.3 对隧道开挖时，分台阶部分开挖。施作临时仰拱，加竖向支撑等，对拱脚悬

空处及时处理。

3.1.4 紧跟仰拱和二衬，不能以不超过安全步距为准，尽量往前施作，直到没有空

间位置。

3.1.5 加强洞内排水。

3.2 洞外采用以下方法对沉降控制

3.2.1 井点降水，降低地下水位，减小隧道内出水量。

3.2.2 对地表最浅埋段（埋深为4米）采用高压旋喷桩加固。

3.2.3 施作地表排水系统，对该地表开挖半径内的农田进行征地，把农田里的水排

干。

3.2.4 对地表开挖引起的裂缝用水泥浆灌注、封堵。

4 总结

通过对磨把公隧道出口600多米的浅埋软弱围岩的监控量测表明，监控量测是隧道安全生产的一道保障，可以为安全施工、预报险情、指导开挖与支护作业及时提供信息依据，通过及时预报，可以避免塌方和人机事故的发生。