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摘要：由于隧道工程的特殊性、复杂性和隧道围岩的不确定性，对隧道围岩及支护结构等结构进行监控量测是保证隧道工程质量、安全的必不可少的手段。本文结合襄渝线安康至重庆增建第二线工程新大坪隧道的地质情况、施工组织特点，简述了监控量测在隧道施工中的应用。
关键词： 监控量测；铁路；隧道；应用
中图分类号： U45 文献标识码： A
新奥法作为一种全新的隧道施工概念，其基本原理是运用各种手段 (开挖法—弱爆破，支护形式—早封闭，监控量测—勤量测)抑制围岩变形，最大限度地发挥围岩自身的承载能力．使隧道施工更安全、更经济。而隧道经济性与安全性就是通过现场监控量测所获得的围岩、支护系统的应变和应力信息及时反馈并应用于隧道设计和施工中来实现的。
随着新奥法(NATM)在隧道施工中的广泛运用，现场监控量测作为新奥法的灵魂也越来越得到了广泛的重视。因此，快速、准确地进行现场监控量测和信息反馈是应用新奥法施工的关键。
1工程概况
襄渝线安康至重庆增建第二线工程安康至梁家坝段站前、站后工程XYNS-05标段，铁路里程ZDK521+526～K581+733.4，正线里程长度59.32km。标段内隧道数量众多，大小隧道35座，最长的新大坪隧道全长2035米，隧道经过粉质粘性松软地层、埋深较浅覆盖层薄；进口施工场坪狭小，隧道弃碴困难，且距既有大成隧道近；洞身基岩裂隙水较发育，具承压性，涌水量大。
2监控量测内容
2.1监控量测要求
隧道监控量测是“新奥法”的重要组成部分，新奥法中量测工作是监视设计、施工是否正确的眼睛，是监视围岩是否安全稳定的手段，始终伴随着施工的全过程。因此有如下要求:
(1)能快速埋设测点；
(2)每一次量测数据所需时间应尽可能短；
(3)测试数据应准确可靠；
(4)测试元件应具有良好的防震、防冲击波能力；
(5)测试数据直观，不必复杂计算即可直接应用；
(6)测试元件埋设手能长期有效工作；
(7)测试元件应满有足够的精度。
2.2 监控量测项目
监测的项目和具体内容按现行《铁路隧道施工技术安全规则》（TBJ404-87）规定及襄渝二线全标段各隧道的特殊要求所拟定。结合隧道工程地质、水文地质的勘测设计报告，我们经分析研究，首先拟定了监控量测项目与隧道围岩岩性、地下水关系，作为确立施工期实施具体监测工作的基本准则。本项目监测项目包含如下内容：
(1)必测项目
①洞内围岩和支护状况观察；②周边位移监测；③拱顶下沉监测；④锚杆或锚索内力及抗拔力。
(2)选测项目
①洞口浅埋段地表下沉监测；②围岩内部位移监测；③喷砼应力监测；④围岩压力监测；⑤钢拱架应力监测；⑥二衬应力监测。
施工期间，依据隧道地质超前预报及掌子面所揭露的围岩、地下水情况，确立监测项目。原则上每类围岩至少要布置2～10个项目较为全面的监测断面，至于选几个合适，要视监测结果而定。在围岩发生突变处增设了监测断面和监测项目。通过监测仪器能够较详细的了解到围岩受施工影响的变形规律，才能判断施工措施是否合理、设计方案是否经济科学。
3监测数据的管理
首先，在开工之初或施工至上次同类地质超前预报的桩号附近，立即进行下一循环的地质超前预报。地质超前预报采取GPR地质雷达配合TSP203进行中长距离预报，GPR地质雷达每次可以预报前方20米范围内的地质情况，而TSP203每次可以预知前方150米围内的围岩及地下水情况。通过以上两种方法的预测，可以准确地了解前方将要遇到的围岩状况及地下水情况，从而为我们制定具体的施工组织准备赢得了时间，使得施工计划的制定更加科学；同时也为设计方案的完善提供了更加可靠的参考资料。
其次，通过对各项监测结果的分析，可以预知围岩的变形趋势以及支护方案的可靠性、施工措施的合理性。在隧道的具体实践中，我们采取以围岩周边位移和拱顶下沉作为基本参考量，兼顾其它项目的监测结果为辅助，进行综合分析。根据以往隧道施工设计经验，结合本隧道的客观情况，确定了隧道各类围岩的周边允许收敛和拱顶允许下沉值，如果某段的监测结果趋近于允许变形值的70%，而且其变化率的导数大于或等于零，则认为该段变形已出现异常。此时应采取增大观测频率、密切关注变形趋势，同时分析围岩位移、锚杆轴力、围岩压力、喷射混凝土应力等其它监测项目的监测结果。根据实践经验，我们总结了分析围岩变形状态、支护变化结果的流程框图—监测数据管理流程图。总之，不能孤立地、单方面地根据某项监测数据就判断或采取处理措施，这样可能造成不必要的浪费或更大的经济损失或安全事故。
每月根据监测月报的各项监测数据和可能发生的问题及有关施工注意事项，制定下月计划。
4结合监控量测调整施工方法
施工时结合隧道的客观情况，在施工过程中制定了施工控制的“重地质、管超前、短进尺、弱爆破、少扰动、早封闭、勤测量”二十一字方针。尤其是开挖过程中，坚持能机械或人工开挖时决不允许爆破，即使必须采取爆破施工时，爆破措施应严格实行微振动光爆技术，尽量减少对周边围岩的扰动。
从隧道掘进的围岩情况看，软岩约占整条隧道70%以上，针对软弱围岩的施工，除了按照所制定的二十一字方针之外，在开挖措施上，根据不同情况采取先顶后墙法、分层开挖法、留核心土倒梯形法等方案。循环进尺，控制在一榀工字钢间距，并及早封闭。在此期间根据监控量测结果，如果变形量较大，建议采取先施做临时仰拱，等落底仰拱施工完成后再拆除的方案。
对于采取上、下分部开挖方案施工时，上、下部的施工距离不宜过长，一般以上部施工方便为宜。从监测结果得知，隧道真正较明显的变形一般发生在下部施工之后，二衬混凝土的施工在初期支护变形达到基本稳定后进行，这样上部开挖掌子面距二衬混凝土的施工距离就会较长，对施工安全等有一定的不利因素。落底开挖之后应及早施工底部混凝土，以防止因围岩变形而发生安全事故。如果在落底开挖时，围岩左右两边岩性不一致，应采取先施工围岩较弱的一侧。
5几点体会
(1)在复杂地质条件下，建设长隧道时，常遇到不少预想不到的地质问题。因此，在隧道建设期间应必须进行动态反馈设计，实施信息化施工。这是一个完整的信息管理体系、灵活的信息化流程，不仅依靠监控量测的反馈的信息修正设计，还根据地质预报、现场采集的信息源，结合理论分析，对安全必做出量化预测与预报，并进行动态设计，进而调整和确定合理的开挖方法、顺序以及支护措施、参数。
(2)通过监控量测信息，获取的围岩和初期支护结构变形信息，是评价二次衬砌的主要信息，是确定其施作时机的主要依据。根据施工观察、现场地质调查、现场监控量测等信息，对各种信息进行综合分析，互相印证，对预设计支护参数的修正和施工方法的改进是不可缺少的过程。
(3)在长隧道监控量测过程中，对出现的问题，特别是异常现象，应立即口头报警，然后，以公文的方式进行分析，并提出建议，避免隧道危险事故的发生。建议在类似的工程中，应成立动态监测组，建立更為快捷有效的报警和信息反馈机制，以便尽快地反馈信息并能够有效地指导施工、完善设计。
(4)在进行注浆作业中，应严格控制注浆的压力和注浆量，注意隧道衬砌的异常变化，及时调整注浆的压力。
(5)在隧道开挖过程中，应根据隧道施工情况，做出监控量测安排，并纳入工作计划。注意观察隧道衬砌、开挖面情况，并予以记录，填写入监控日志。结合隧道地质、衬砌情况，合理布设隧道监测断面，从而有效的发挥监控测量作用。
参考文献:
[1]《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）
[2]《铁路隧道施工技术安全规则》（TBJ404-87）
[3]《新建铁路工程测量规范》（TB10101-99）
[4]《铁路工程施工安全技术规程》（上册）(TB10401.1-2003)
[5]《铁路工程施工安全技术规程》（下册）(TB10401.1-2003)
附一：作者简介
姓名：裴磊，出生年月：1982年6月，性别：男，现职称：工程师，学历：本科，2005年06月毕业于湖北工业大学土木工程专业；
关键词： 监控量测；铁路；隧道；应用
中图分类号： U45 文献标识码： A
新奥法作为一种全新的隧道施工概念，其基本原理是运用各种手段 (开挖法—弱爆破，支护形式—早封闭，监控量测—勤量测)抑制围岩变形，最大限度地发挥围岩自身的承载能力．使隧道施工更安全、更经济。而隧道经济性与安全性就是通过现场监控量测所获得的围岩、支护系统的应变和应力信息及时反馈并应用于隧道设计和施工中来实现的。
随着新奥法(NATM)在隧道施工中的广泛运用，现场监控量测作为新奥法的灵魂也越来越得到了广泛的重视。因此，快速、准确地进行现场监控量测和信息反馈是应用新奥法施工的关键。
1工程概况
襄渝线安康至重庆增建第二线工程安康至梁家坝段站前、站后工程XYNS-05标段，铁路里程ZDK521+526～K581+733.4，正线里程长度59.32km。标段内隧道数量众多，大小隧道35座，最长的新大坪隧道全长2035米，隧道经过粉质粘性松软地层、埋深较浅覆盖层薄；进口施工场坪狭小，隧道弃碴困难，且距既有大成隧道近；洞身基岩裂隙水较发育，具承压性，涌水量大。
2监控量测内容
2.1监控量测要求
隧道监控量测是“新奥法”的重要组成部分，新奥法中量测工作是监视设计、施工是否正确的眼睛，是监视围岩是否安全稳定的手段，始终伴随着施工的全过程。因此有如下要求:
(1)能快速埋设测点；
(2)每一次量测数据所需时间应尽可能短；
(3)测试数据应准确可靠；
(4)测试元件应具有良好的防震、防冲击波能力；
(5)测试数据直观，不必复杂计算即可直接应用；
(6)测试元件埋设手能长期有效工作；
(7)测试元件应满有足够的精度。
2.2 监控量测项目
监测的项目和具体内容按现行《铁路隧道施工技术安全规则》（TBJ404-87）规定及襄渝二线全标段各隧道的特殊要求所拟定。结合隧道工程地质、水文地质的勘测设计报告，我们经分析研究，首先拟定了监控量测项目与隧道围岩岩性、地下水关系，作为确立施工期实施具体监测工作的基本准则。本项目监测项目包含如下内容：
(1)必测项目
①洞内围岩和支护状况观察；②周边位移监测；③拱顶下沉监测；④锚杆或锚索内力及抗拔力。
(2)选测项目
①洞口浅埋段地表下沉监测；②围岩内部位移监测；③喷砼应力监测；④围岩压力监测；⑤钢拱架应力监测；⑥二衬应力监测。
施工期间，依据隧道地质超前预报及掌子面所揭露的围岩、地下水情况，确立监测项目。原则上每类围岩至少要布置2～10个项目较为全面的监测断面，至于选几个合适，要视监测结果而定。在围岩发生突变处增设了监测断面和监测项目。通过监测仪器能够较详细的了解到围岩受施工影响的变形规律，才能判断施工措施是否合理、设计方案是否经济科学。
3监测数据的管理
首先，在开工之初或施工至上次同类地质超前预报的桩号附近，立即进行下一循环的地质超前预报。地质超前预报采取GPR地质雷达配合TSP203进行中长距离预报，GPR地质雷达每次可以预报前方20米范围内的地质情况，而TSP203每次可以预知前方150米围内的围岩及地下水情况。通过以上两种方法的预测，可以准确地了解前方将要遇到的围岩状况及地下水情况，从而为我们制定具体的施工组织准备赢得了时间，使得施工计划的制定更加科学；同时也为设计方案的完善提供了更加可靠的参考资料。
其次，通过对各项监测结果的分析，可以预知围岩的变形趋势以及支护方案的可靠性、施工措施的合理性。在隧道的具体实践中，我们采取以围岩周边位移和拱顶下沉作为基本参考量，兼顾其它项目的监测结果为辅助，进行综合分析。根据以往隧道施工设计经验，结合本隧道的客观情况，确定了隧道各类围岩的周边允许收敛和拱顶允许下沉值，如果某段的监测结果趋近于允许变形值的70%，而且其变化率的导数大于或等于零，则认为该段变形已出现异常。此时应采取增大观测频率、密切关注变形趋势，同时分析围岩位移、锚杆轴力、围岩压力、喷射混凝土应力等其它监测项目的监测结果。根据实践经验，我们总结了分析围岩变形状态、支护变化结果的流程框图—监测数据管理流程图。总之，不能孤立地、单方面地根据某项监测数据就判断或采取处理措施，这样可能造成不必要的浪费或更大的经济损失或安全事故。
每月根据监测月报的各项监测数据和可能发生的问题及有关施工注意事项，制定下月计划。
4结合监控量测调整施工方法
施工时结合隧道的客观情况，在施工过程中制定了施工控制的“重地质、管超前、短进尺、弱爆破、少扰动、早封闭、勤测量”二十一字方针。尤其是开挖过程中，坚持能机械或人工开挖时决不允许爆破，即使必须采取爆破施工时，爆破措施应严格实行微振动光爆技术，尽量减少对周边围岩的扰动。
从隧道掘进的围岩情况看，软岩约占整条隧道70%以上，针对软弱围岩的施工，除了按照所制定的二十一字方针之外，在开挖措施上，根据不同情况采取先顶后墙法、分层开挖法、留核心土倒梯形法等方案。循环进尺，控制在一榀工字钢间距，并及早封闭。在此期间根据监控量测结果，如果变形量较大，建议采取先施做临时仰拱，等落底仰拱施工完成后再拆除的方案。
对于采取上、下分部开挖方案施工时，上、下部的施工距离不宜过长，一般以上部施工方便为宜。从监测结果得知，隧道真正较明显的变形一般发生在下部施工之后，二衬混凝土的施工在初期支护变形达到基本稳定后进行，这样上部开挖掌子面距二衬混凝土的施工距离就会较长，对施工安全等有一定的不利因素。落底开挖之后应及早施工底部混凝土，以防止因围岩变形而发生安全事故。如果在落底开挖时，围岩左右两边岩性不一致，应采取先施工围岩较弱的一侧。
5几点体会
(1)在复杂地质条件下，建设长隧道时，常遇到不少预想不到的地质问题。因此，在隧道建设期间应必须进行动态反馈设计，实施信息化施工。这是一个完整的信息管理体系、灵活的信息化流程，不仅依靠监控量测的反馈的信息修正设计，还根据地质预报、现场采集的信息源，结合理论分析，对安全必做出量化预测与预报，并进行动态设计，进而调整和确定合理的开挖方法、顺序以及支护措施、参数。
(2)通过监控量测信息，获取的围岩和初期支护结构变形信息，是评价二次衬砌的主要信息，是确定其施作时机的主要依据。根据施工观察、现场地质调查、现场监控量测等信息，对各种信息进行综合分析，互相印证，对预设计支护参数的修正和施工方法的改进是不可缺少的过程。
(3)在长隧道监控量测过程中，对出现的问题，特别是异常现象，应立即口头报警，然后，以公文的方式进行分析，并提出建议，避免隧道危险事故的发生。建议在类似的工程中，应成立动态监测组，建立更為快捷有效的报警和信息反馈机制，以便尽快地反馈信息并能够有效地指导施工、完善设计。
(4)在进行注浆作业中，应严格控制注浆的压力和注浆量，注意隧道衬砌的异常变化，及时调整注浆的压力。
(5)在隧道开挖过程中，应根据隧道施工情况，做出监控量测安排，并纳入工作计划。注意观察隧道衬砌、开挖面情况，并予以记录，填写入监控日志。结合隧道地质、衬砌情况，合理布设隧道监测断面，从而有效的发挥监控测量作用。
参考文献:
[1]《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）
[2]《铁路隧道施工技术安全规则》（TBJ404-87）
[3]《新建铁路工程测量规范》（TB10101-99）
[4]《铁路工程施工安全技术规程》（上册）(TB10401.1-2003)
[5]《铁路工程施工安全技术规程》（下册）(TB10401.1-2003)
附一：作者简介
姓名：裴磊，出生年月：1982年6月，性别：男，现职称：工程师，学历：本科，2005年06月毕业于湖北工业大学土木工程专业；