摘 要：本文介绍了半坡隧道现场监控量测的项目和方法，分析了典型断面施工中的围岩稳定性，判断围岩稳定程度和支护结构的状态，对围岩变形和应力的分布特征进行了探讨。
关键词：监控量测 围岩 稳定
一、工程概况
半坡隧道位于贵州省黔南州，为一座上、下行分离的四车道高速公路中隧道，左线长950m，右线长960m，最大埋深约150m。隧道地处贵州高原南部中低山峰丛，穿越泥盆系石英砂岩夹泥岩和白云岩、灰岩互层；节理裂隙发育，有多条断裂线，地下水丰富，软质岩遇水后易软化，因而围岩稳定性差。其岩性主要为：亚粘土、碎石土、强风化白云岩、弱风化页岩、砂岩及泥质粉砂岩、灰岩；弱风化白云岩、泥灰岩，节理裂隙发育，岩体破碎～极破碎，围岩自身稳定性差。
二、量测项目
监控量测可以及时提供地下结构的变形和受力情况等信息，判断施工工艺的可行性、设计参数的合理性，提出更加恰当的施工方法和合理的支护措施，实现隧道信息化动态施工控制，达到既能安全快速施工，又能节省工程造价的目的。根据规范要求，结合半坡隧道施工的实际工程情况，开展了以下的现场监控量测工作：
必测项目：（1）地质和支护观察、（2）周边收敛量测、（3）拱顶下沉量测、（4）锚杆内力量测。必测项目量测方法简单，量测密度大，量测信息直观可靠，贯穿在整个施工过程中。
选测项目：（1）地表下沉量测、（2）围岩内部位移量测、（3）围岩与喷射混凝土间接触压力量测、（4）喷射混凝土与二次衬砌间接触压力量测、（5）喷射混凝土内应力量测、（6）二次衬砌内应力量测、（7）钢支撑内力量测。埋设选测项目断面遵循的原则是①地质恶劣，节理裂隙发育，岩石破碎；②围岩类别渐变；③隧道埋深较浅；④偏压严重；⑤断层破碎带；⑥施工方案变更时所处断面。以便更深入地掌握围岩稳定状态与支护效果，对支护措施有效监控，作出安全性评价，指导施工。
三、数据采集和分析
现场监控量测人员按规范和监控量测大纲规定的频率坚持每天到洞内采集数据和进行地质跟踪调查，如发现量测数据出现异常变化或围岩地质情况变差，则及时分析引起变化的原因并通知有关各方，使问题得到及时处理，同时量测频率在规范规定的基础上增加。
隧道围岩监控量测数据管理系统所生成的时间空间效应曲线和深孔量测项目围岩内部分布图，在一张图纸上综合反映了量测断面桩号、量测断面隧道埋深、施工方法、工程进度、测点位置等信息，能够全面地分析随着时间的推移和掌子面的向前推进，量测断面的围岩变形和支护结构受力的大小和发展趋势，准确判断围岩和支护结构的稳定性，围岩内部的松动范围，对每一个断面的各量测项目分别进行分析，判断变形和应力是已趋于稳定或是有继续发展的趋势，给出一个明确的判断，对隧道施工起到了积极的指导作用。
四、断面围岩稳定性分析
ZK234+365断面位于半坡隧道贵阳端涌水处治地段，该段裂隙水很大，呈股状、线状的涌水点达十多处，采用局部注浆堵水、排堵结合。断面岩性为灰色、褐黄色薄~中层状含砂泥质板岩，岩石板理发育，岩石质软，破碎，局部为褐灰色粘土层，粘土固结差、松散，断面岩石自稳能力极差，易掉块或坍塌。
施工采用上下导坑法开挖，其中上导坑预留核心土开挖。主要支护参数如为：1、初期支护：（1）C20喷射混凝土厚26cm。（2）20b工字钢钢拱架，间距60cm。（3）D25中空注浆锚杆，L=300cm，间距60cm（纵）x100cm（环），按梅花形布置。（4）φ8双层钢筋网，间距20cmx20cm。2、二次衬砌：C25钢筋混凝土砼厚团50cm。地表采用水泥¬-水玻璃注浆加固，洞内辅助施工措施采用超前小导管。
地表下沉：其变化曲线呈现出一定的规律性，从时间空间变化曲线进行分析，总体上分三个阶段（1）缓慢增长阶段，从洞内开挖逐步靠近本量测断面开始，直到开挖面距离本量测断面为5m，平均变形速率在0.061~0.194mm/d之间；（2）快速增长阶段，从开挖面距离本量测断面5m开始，直到开挖面离开本量测断面10m，平均变形速率在0.925~4.93mm/d之间，该阶段下沉完成总下沉量的85%以上；（3）缓慢增长---逐渐趋稳阶段，为开挖面离开本量测断面10m以后，平均变形速率在0.15~0.35mm/d之间之间。5个测点的地表下沉稳定值分别为：44mm、60mm、64mm、37mm、16mm，呈现出明显的左侧下沉大、右侧下沉小的状态，与本地段偏压的状态吻合。
拱顶下沉：本断面的拱顶下沉波动较大，三个测点的变化趋势基本一致，测点埋设初期，在左侧偏压的作用下，拱顶下沉测点先向上移动，三个测点的最大量测值分别为-2mm、-7mm、-9mm，上台阶开挖面逐渐远离本断面后，测点逐渐向下移动，稳定下沉值分别为6mm、2mm、-2mm，围岩变形较小，处于比较稳定的状态。
周边收敛：拱腰的周边收敛逐渐增大，总体上分两个阶段，上台阶开挖初期，拱腰的周边收敛增加速度较快，后逐渐减缓，下台阶开挖时，拱腰的周边收敛又短暂地有所增加，其稳定收敛值为12.4mm，边墙的的周边收敛量测值很小。
接触压力：围岩与喷射混凝土接触压力呈中间大两侧小地状态，拱顶测点的接触压力最大，接触压力达到0.433Mpa，30天后则趋于稳定，喷砼与二次衬砌接触压力很小，处于稳定状态。
内部应力：喷射混凝土内部应力呈现出左侧受拉右侧受压的状态，与本断面左侧埋深大右侧埋深小，呈偏压状态吻合，真实地反映了的结构的真实受力状态。其中右侧拱腰的喷射混凝土内部应力较大，测点埋设初期增加较快，量测20天后受力趋于稳定，其稳定量测值为1.9Mpa，二次衬砌内部应力较小，量测值小于0.4Mpa。
钢支撑内力：拱顶测点的钢支撑内力最大，测点埋设后的变化很快，30天后拱顶测点的钢支撑内力已逐渐趋于稳定，稳定量测值为21KN，其余测点的量测值很小。
围岩内部位移：本断面的围岩内部位移较大，表明隧道施工开挖对围岩有所扰动，其中左侧拱腰围岩壁面和围岩内部0.7m处的位移最大，量测值分别为10mm、8.5mm，均为向隧道内空移动，右侧拱腰围岩内部2.1m处的位移最大，量测值为6mm，为向隧道外移动，分析表明在偏压的作用下，围岩和隧道结构有向右移动的现象。
锚杆轴力：本断面的锚杆轴力以受压为主，基本上都呈现出往围岩内部轴力逐渐减小的状态，稳定量测值均小于8KN，分析表明锚杆的作用尚未充分发挥出来，因此，可适当增加锚杆的长度。
五、结论
通过对半坡隧道围岩类型典型断面的稳定性分析，得出以下结论：
（1）半坡隧道出口浅埋偏压段的支护措施和施工方法是恰当的，支护结构形成了比较稳定的承载拱，洞内变形较小，围岩处于稳定状态。
（2）通过对现场监控量测数据的分析，得到围岩变形的初步发展规律和分布特征。
（3）通过现场监控量测可以准确地判断施工中围岩和支护结构的稳定性，避免塌方事故的发生，实现了隧道信息化动态施工控制，达到了安全快速施工、节省工程造价的目的。