自从新奥法技术问世以来,隧道工程与地下工程的设计与施工技术已有较大的发展。新奥法的特点是借助现场的监控量测对隧道围岩进行动态的监测,以指导隧道的开挖作业,并使支护结构的设计与施工进一步优化,量测是对围岩动态监控的重要手段,是新奥法的重要组成部分。

    随着对地下工程的受力特点及其复杂性认识的加深,自20世纪50年代以来,国际上就开始通过对地下工程的现场量测来监控围岩和支护的稳定性,并应用现场量测结果修正设计和指导施工。

    近年来,现场量测又与工程地质、力学分析紧密配合,正逐渐形成一套监控设计(也称信息设计)的原理和方法,较好地反映和适应了地下工程的动态变化规律。尽管这种方法目前还很不完善,但无疑是今后发展的方向。随着岩体力学和测试技术的研究和发展,以及电算工具的广泛应用,将会进一步促进地下工程监控设计方法的完善监控设计的原理是通过现场量测获得围岩力学动态和支护工作状态的有关数据(信息),再通过对这些数据(信息)的数理统计和力学分析,来判断围岩和支护结构体系的稳定性及工作状态,从而选择和修正支护参数以及指导施工监控设计通常包括两个阶段:初始设计阶段和修正设计阶段。

    初始设计一般应用工程类比法与数理初步分析法进行;修正设计则是根据现场量测所得数据进行数值分析和理论解析,做出更为接近工程实际的判断,以此来修正支护参数和指导施工由此可见,量测除在初始设计阶段进行地质初勘和各项静态测试外,更重要的是在施工阶段进行地质详勘和各项动态测试。因此,可以理解修正设计是贯穿在整个施工过程中与施工同时进行,它是对初始设计的完善和修正,也是对施工的指导和调整。监控设计充分体现了地下工程中设计和施工一体化思想,这也是区别于地上工程设计与施工相对分离的一个重要特征。

    因此它要求设计和施工在人员、技术、组织、资金等方面进行更为广泛密切的合作。

    量测是监视设计、施工是否正确的眼睛,是监视围岩是否安全稳定的手段,它始终伴随着施工的全过程,是新奥法构筑隧道非常重要的一个环节。实践证明,通过工程类比法和量测手段获得有关参数进行设计可以得到满意的效果。

一 、隧道监控量测的一般规定

1.隧道监控量测的一般规定

   近年来,我国公路隧道的设计越来越多地采用复合式衬砌型式。复合式衬砌一般由喷锚支护和模筑混凝土衬砌两部分组成。为了掌握施工中围岩稳定程度与支护受力、变形的力学动态或信息,以掌握设计、施工的安全和经济,必须将现场监控量测项目列入施工组织计划,并在施工中认真实施。

    为了使监控量测充分发挥技术经济效益,要求设计、施工单位编制切实可行的量测计划,并在施工中认真组织实施通过对围岩与支护的观察和动态量测,以达到合理安排施工程序、确保施工安全、修正设计参数、进行日常的施工管理与积累资料的目的。

2.隧道现场量测目的和任务

新奥法现场量测的目的

(1)提供监控设计的依据和信息。掌握围岩力学形态的变化和规律。掌握支护的工作状态信息,并及时反馈,以便指导施工作业

(2)指导施工,预报险情。

    1)作出工程预报,确定施工对策和措施,防患于未然。

    2)监视险情,量测数据经分析处理与必要的计算判断后,可进行预测和反馈,以确保施工安全。

(3)校核工程理论计算结果,完善工程类比方法。

    1)为理论解析、数值分析提供计算数据与对比指标

    2)为工程类比提供参考指标。

    3)为地下工程设计与施工积累经验资料

(4)工程运营期间的监控手段。

    1)掌握工程运营中的安全状况。

    2)隧道运营阶段能及时发现衬砌结构的险情,以便及早采取相应的补救措施。

3.隧道现场量测的任务

 (1)通过对围岩与支护的观察和动态量测,以达到合理安排隧道施工程序、日常施工管理、确保施工安全、修改设计参数和积累资料。

(2)通过对围岩和支护的应变、应力量测,掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈,修改支护系统设计,指导施工作业和管理等。

(3)经量测数据的分析处理与必要的计算和判断后,进行预测和反馈,以保证施工安全和隧道围岩及支护衬砌结构的稳定。

(4)对已有隧道工程的量测结果,可以分析和应用到其他类似工程中,作为指导复合式衬砌设计和施工的重要依据。复合式衬砌的设计,通常以工程类比法为主,并以现场监控量。

    测进行工程实际检验和修正。因此施工、设计单位必须紧密配合,共同研究,才能保质保量地完成设计与施工的全过程。

施工信息包括施工观察、现场地质调査和现场监控量测等内容。施工信息是隧道开挖后围岩稳定性的动态反映,也是修正设计的重要依据,必须对反馈的信息作全面分析,最后才能确认或修改复合式衬砌设计参数。

简而言之,量测是监控的手段,监控是量测的目的。

监控过程可分为:现场量测→数据处理→信息反馈。