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摘要：以隧道浅埋段作为重点监测段，利用施工监测，及时掌握洞室施工中围岩的稳定状况，及时修改初期支护参数和初期支护时间，合理安排施工工序，确保隧道的施工安全。
关键词：隧道 浅埋 监测 信息反馈 施工安全
中图分类号：U45文献标识码： A
1.工程概况
坪山隧道全长2161m，起讫里程DK300+516～DK302+677，大部分为直线段，出口端183.1m段位于半径600m的曲线上。
隧道地表为第四系覆盖层较厚，地形起伏较大，最大埋深146m，最小埋深2m。隧道在DK301+826～DK302+076段覆土层较薄，局部地区不足3m。
2.监测的目的与流程
监测的目的是为动态施工方案的确定提供可靠的数据支持，主要包括：
1）掌握围岩动态，對围岩稳定性进行评价；
2）确定支护结构的合理型式、支护参数和恰当支护时间；
3）浅埋隧道掌子面前方土体水平位移随时间的变化规律；得出隧道拱顶沉降全位移曲线及其与地表沉降关系。
4）预见事故和险情，监控隧道围岩和支护结构的变形不超过设计允许值，使隧道净空满足设计的要求。
基本流程如图1所示。
图1施工监测流程框图
3.监测项目与实施
隧道施工监测项目通常包括必测项目（洞内观察、拱顶下沉、净空位移）和选测项目，根据工况增设地表沉降观测为选测项目。
为确保监测精度，本工程采用标准观测预埋件，其预埋长度为15cm，局部超挖处采用钢筋焊接进行延长，预埋件直径为Φ12mm。 测
点安装前，利用全站仪放样，监测断面的里程、
偏桩、高程精度控制在5cm之内。
观测点布置如图2所示。
图2测设点布置图
4.围岩稳定性判据
各断面的测量频率由拱顶下沉量及布测断面与开挖面的距离决定，详见表1。
表1拱顶下沉及净空变化量测频率表
量测后将所测得数据进行处理，绘制位移～时间曲线，再与曲线作拟合分析。位移特征曲线见图3。
图3位移特征曲线图
正常曲线图表示绝对位移值逐渐减小，周边收敛值、拱顶下沉量达到预测终极值的，收敛速度，拱顶下沉速率时，认为围岩已基本稳定。反常曲线图表示位移变化异常，在变形趋于稳定之后又出现反弯点，即表示锚喷支护出现严重变形，位移变形短时间内剧增，每天相对的净空变化＞15mm时，应该对支护加强观测。当初期支护收敛量达到100mm，或钢筋应力接近其计算抗拉强度时，或位移变化仍超过1mm/d时，对该段支护采取加强措施如缩小拱架和锚杆的间距；若出现拱架严重侵入施作二衬的空间，则停工换拱，若不严重，则变更加强二衬的支护力，变更支护参数设计，确保隧道不坍方。当变形更为严重时施工人员须迅速撤离，保证人身安全。当位移-时间曲线趋于平缓时，进行数据处理和回归分析，推算最终位移和掌握位移变化规律。满足下列要求时进行二次衬砌施作：
1) 各测试项目的位移速率明显收敛、围岩基本稳定；
2) 各项位移已达到预计总位移量的；
3) 周边位移速率或拱顶下沉速率小于设计值。
根据现场量测的位移~时间曲线，考察其收敛加速度d值判断其稳定性或危险性。隧道围岩变形速率的变化，即（收敛加速度）一般有以下三种情况：
（1），表明隧道围岩变形随时间的增加而变小，对应的变形速率也在逐步减小，隧道变形趋于稳定，可以继续开挖。
（2），表明隧道围岩变形为一恒定值，变形速率也保持某一数值进行恒速变形，围岩的变形未趋减小，而在单位时间内等值增加，说明变形处于临界状况，隧道围岩、支护结构有可能失稳，应发出报警，及时加强支护系统。
（3），表明隧道围岩变形在逐步增大，其变形速率不断增加，说明围岩隧道围岩处于危险状态，随时可能出破坏和坍塌的现象。必须立即采取措施进行特殊支护或用其他的措施加固围岩。
5.监控量测结果分析与反馈
5.1地表沉降
隧道地表受施工扰动而产生位移是浅埋隧道区别于深埋隧道的一个重要内容，也是判断围岩稳定性的重要指标。坪山隧道为偏压浅埋隧道，地表处杂填土，松散破碎，施工的影响延伸至地表使其产生沉降。
图4所示为小里程掌子面上方地表测点沉降发展情况。开始测量时，小里程掌子面己达到DK301+900桩号处，随着开挖的进行，各地表点沉降值持续增大，速度du/dt基本保持在0.25～1.0mm/d；当掌子面里程掘进至埋设测点断面处前后D时，测得的各点处沉降值同时增大较快，位于拱顶左右侧5m范围的增量最大，出现明显的沉降槽，部分地段的拱顶处的最大沉降量小于左右侧2.5m处，这与地表覆盖层厚度及偏压成都有关相关。最终地表沉降曲线是逐渐趋于收敛的，后期位移加速度d2u/dt2为负值，处于基本稳定。各点地表沉降发展经历分为：前期的缓慢发展—中期的快速发展—后期的逐渐稳定三个阶段。
图4 横向地表沉降速率曲线
图5横向地表沉降观测曲线
通过各断面横向地表沉降观测（如图5），DK301+940、+950、+960三个断面最大地表沉降值为37mm、61mm、47mm。MIDAS GTS软件模拟计算得出DK302+940地表沉降最大为72.73mm，DK302+960地表沉降最大为14.263mm，其中 DK301+940模拟结果大于实测结果，DK301+960模拟结果小于实测结果，这与浅埋段施工方法及围岩的基本物理力学性质难以确定以及现场量测数据的离散性有关，但模拟和实测得出的沉降槽相对符合。
5.2拱顶纵向沉降
由各断面拱顶沉降变形时态曲线（如图6）及数据回归分析（见表2），可知初衬拱顶在开始一段时间内保持较快增长速度， DK301+940断面基本稳定在2.0mm/d左右， DK301+950断面为1.5mm/d， DK301+960断面为1.7mm/d；拱顶沉降速度从第7天开始逐渐减缓，约20天基本稳定，整体数据用双曲函数曲线进行拟合，拟合方差值为0.93～0.99，精度较高。
图6 拱顶沉降变形时态曲线图
表2拱顶下沉变形数据回归分析
5.3围岩水平收敛
图7净空收敛曲线图
表3净空收敛数据回归分析
断面净空收敛观测如图6所示，从以上图表可知：
（1）拱脚水平收敛最大值7.86～9.58mm；
（2）从水平位移的绝对量测值可知，水平收敛均向洞内；根据数值计算的结果DK302+940断面拱顶最大位移122.336mm，实测为8.49mm；DK302+960地表最大沉降为9.201，实测为7.07mm。
（3）推算出基本稳定时间：DK301+940第16天以后围岩收敛量为7.41mm，收敛率达91.5%，≥80%，收敛速度为0.0437mm/天≤0.2mm/天；DK301+950第15天以后围岩收敛量为9.15mm，收敛率达90.9%，≥80%，收敛速度为0.0619mm/天≤0.2mm/天；DK501+960第16天以后围岩收敛量为9.07mm，收敛率达90.5%，≥80%，收敛速度为0.0367mm/天≤0.2mm/天。断面封闭成环的20天后围岩变形趋于稳定，二次衬砌可以施作，确保围岩稳定。
6.结束语
浅埋地段隧洞施工过程中，如果对围岩的松动变形控制措施不及时，有可能出现地表裂缝，甚至出现冒顶塌陷坑。另外，降雨和地表渗水也容易诱发地表裂缝，出现下沉变形。所以在施工中加强监控量测，及时反馈，能有效地降低施工风险，对确保隧道的施工安全具有很重要的现实意义。
关键词：隧道 浅埋 监测 信息反馈 施工安全
中图分类号：U45文献标识码： A
1.工程概况
坪山隧道全长2161m，起讫里程DK300+516～DK302+677，大部分为直线段，出口端183.1m段位于半径600m的曲线上。
隧道地表为第四系覆盖层较厚，地形起伏较大，最大埋深146m，最小埋深2m。隧道在DK301+826～DK302+076段覆土层较薄，局部地区不足3m。
2.监测的目的与流程
监测的目的是为动态施工方案的确定提供可靠的数据支持，主要包括：
1）掌握围岩动态，對围岩稳定性进行评价；
2）确定支护结构的合理型式、支护参数和恰当支护时间；
3）浅埋隧道掌子面前方土体水平位移随时间的变化规律；得出隧道拱顶沉降全位移曲线及其与地表沉降关系。
4）预见事故和险情，监控隧道围岩和支护结构的变形不超过设计允许值，使隧道净空满足设计的要求。
基本流程如图1所示。
图1施工监测流程框图
3.监测项目与实施
隧道施工监测项目通常包括必测项目（洞内观察、拱顶下沉、净空位移）和选测项目，根据工况增设地表沉降观测为选测项目。
为确保监测精度，本工程采用标准观测预埋件，其预埋长度为15cm，局部超挖处采用钢筋焊接进行延长，预埋件直径为Φ12mm。 测
点安装前，利用全站仪放样，监测断面的里程、
偏桩、高程精度控制在5cm之内。
观测点布置如图2所示。
图2测设点布置图
4.围岩稳定性判据
各断面的测量频率由拱顶下沉量及布测断面与开挖面的距离决定，详见表1。
表1拱顶下沉及净空变化量测频率表
量测后将所测得数据进行处理，绘制位移～时间曲线，再与曲线作拟合分析。位移特征曲线见图3。
图3位移特征曲线图
正常曲线图表示绝对位移值逐渐减小，周边收敛值、拱顶下沉量达到预测终极值的，收敛速度，拱顶下沉速率时，认为围岩已基本稳定。反常曲线图表示位移变化异常，在变形趋于稳定之后又出现反弯点，即表示锚喷支护出现严重变形，位移变形短时间内剧增，每天相对的净空变化＞15mm时，应该对支护加强观测。当初期支护收敛量达到100mm，或钢筋应力接近其计算抗拉强度时，或位移变化仍超过1mm/d时，对该段支护采取加强措施如缩小拱架和锚杆的间距；若出现拱架严重侵入施作二衬的空间，则停工换拱，若不严重，则变更加强二衬的支护力，变更支护参数设计，确保隧道不坍方。当变形更为严重时施工人员须迅速撤离，保证人身安全。当位移-时间曲线趋于平缓时，进行数据处理和回归分析，推算最终位移和掌握位移变化规律。满足下列要求时进行二次衬砌施作：
1) 各测试项目的位移速率明显收敛、围岩基本稳定；
2) 各项位移已达到预计总位移量的；
3) 周边位移速率或拱顶下沉速率小于设计值。
根据现场量测的位移~时间曲线，考察其收敛加速度d值判断其稳定性或危险性。隧道围岩变形速率的变化，即（收敛加速度）一般有以下三种情况：
（1），表明隧道围岩变形随时间的增加而变小，对应的变形速率也在逐步减小，隧道变形趋于稳定，可以继续开挖。
（2），表明隧道围岩变形为一恒定值，变形速率也保持某一数值进行恒速变形，围岩的变形未趋减小，而在单位时间内等值增加，说明变形处于临界状况，隧道围岩、支护结构有可能失稳，应发出报警，及时加强支护系统。
（3），表明隧道围岩变形在逐步增大，其变形速率不断增加，说明围岩隧道围岩处于危险状态，随时可能出破坏和坍塌的现象。必须立即采取措施进行特殊支护或用其他的措施加固围岩。
5.监控量测结果分析与反馈
5.1地表沉降
隧道地表受施工扰动而产生位移是浅埋隧道区别于深埋隧道的一个重要内容，也是判断围岩稳定性的重要指标。坪山隧道为偏压浅埋隧道，地表处杂填土，松散破碎，施工的影响延伸至地表使其产生沉降。
图4所示为小里程掌子面上方地表测点沉降发展情况。开始测量时，小里程掌子面己达到DK301+900桩号处，随着开挖的进行，各地表点沉降值持续增大，速度du/dt基本保持在0.25～1.0mm/d；当掌子面里程掘进至埋设测点断面处前后D时，测得的各点处沉降值同时增大较快，位于拱顶左右侧5m范围的增量最大，出现明显的沉降槽，部分地段的拱顶处的最大沉降量小于左右侧2.5m处，这与地表覆盖层厚度及偏压成都有关相关。最终地表沉降曲线是逐渐趋于收敛的，后期位移加速度d2u/dt2为负值，处于基本稳定。各点地表沉降发展经历分为：前期的缓慢发展—中期的快速发展—后期的逐渐稳定三个阶段。
图4 横向地表沉降速率曲线
图5横向地表沉降观测曲线
通过各断面横向地表沉降观测（如图5），DK301+940、+950、+960三个断面最大地表沉降值为37mm、61mm、47mm。MIDAS GTS软件模拟计算得出DK302+940地表沉降最大为72.73mm，DK302+960地表沉降最大为14.263mm，其中 DK301+940模拟结果大于实测结果，DK301+960模拟结果小于实测结果，这与浅埋段施工方法及围岩的基本物理力学性质难以确定以及现场量测数据的离散性有关，但模拟和实测得出的沉降槽相对符合。
5.2拱顶纵向沉降
由各断面拱顶沉降变形时态曲线（如图6）及数据回归分析（见表2），可知初衬拱顶在开始一段时间内保持较快增长速度， DK301+940断面基本稳定在2.0mm/d左右， DK301+950断面为1.5mm/d， DK301+960断面为1.7mm/d；拱顶沉降速度从第7天开始逐渐减缓，约20天基本稳定，整体数据用双曲函数曲线进行拟合，拟合方差值为0.93～0.99，精度较高。
图6 拱顶沉降变形时态曲线图
表2拱顶下沉变形数据回归分析
5.3围岩水平收敛
图7净空收敛曲线图
表3净空收敛数据回归分析
断面净空收敛观测如图6所示，从以上图表可知：
（1）拱脚水平收敛最大值7.86～9.58mm；
（2）从水平位移的绝对量测值可知，水平收敛均向洞内；根据数值计算的结果DK302+940断面拱顶最大位移122.336mm，实测为8.49mm；DK302+960地表最大沉降为9.201，实测为7.07mm。
（3）推算出基本稳定时间：DK301+940第16天以后围岩收敛量为7.41mm，收敛率达91.5%，≥80%，收敛速度为0.0437mm/天≤0.2mm/天；DK301+950第15天以后围岩收敛量为9.15mm，收敛率达90.9%，≥80%，收敛速度为0.0619mm/天≤0.2mm/天；DK501+960第16天以后围岩收敛量为9.07mm，收敛率达90.5%，≥80%，收敛速度为0.0367mm/天≤0.2mm/天。断面封闭成环的20天后围岩变形趋于稳定，二次衬砌可以施作，确保围岩稳定。
6.结束语
浅埋地段隧洞施工过程中，如果对围岩的松动变形控制措施不及时，有可能出现地表裂缝，甚至出现冒顶塌陷坑。另外，降雨和地表渗水也容易诱发地表裂缝，出现下沉变形。所以在施工中加强监控量测，及时反馈，能有效地降低施工风险，对确保隧道的施工安全具有很重要的现实意义。