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【摘 要】 在洞室开挖过程中，其隧洞进、出口高边坡开挖面，由于应力释放及地下水等原因，会产生坍塌、滑坡，此外地下洞室内拱顶下沉、周边收敛、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定、地表水、渗透水等的影响，发生掉块、塌方，严重影响着施工安全和建筑物交付后的使用安全。本文通过安全裂缝观测、坡面观测、沉降观测和水平位移观测；二衬前初支净空量测；拱顶相对沉降量测；浅埋地段地表下沉量测；二衬净空量测；沉降缝两侧底板沉降量测等监测方法的介绍，着重介绍了地下洞室施工中安全監测的分类、方法及其监测的重要性。
【关键词】 高边坡、地下洞室；安全监测
一、高边坡开挖安全监测
1、监测内容
高边坡监测主要是指隧洞进、出口高边坡开挖面的监测，监测内容为人工巡视、裂缝观测、坡面观测、沉降观测和水平位移观测。
（1）人工巡视和裂缝观测：人工巡视是一项经常性的工作，我标将安排专人坚持每天进行巡视。当坡体表面发现裂缝时监测组及时在裂缝处埋设裂缝观测装置，通过观测裂缝的变化过程和变化规律来分析坡体的变形情况和破坏趋势。
（2）坡面观测：高边坡坡面的变形观测是指在平台上设置坡面变形观测点，利用精度为2″的全站仪进行观测，采用直角坐标法量测。通过数据处理分析，分析坡面几何外观的变化情况，绘制坡面各点在施工过程中的水平位移变化情况，从而了解边坡滑动范围和滑动情况，提供预警信息，它是一种简单，直接的宏观监测方法。
（3）沉降观测和水平位移观测：沉降观测主要通过埋设沉降板观测路基的沉降情况，通过数据分析指导施工；水平位移观测主要为地面水平位移，采用位移边桩观测。
2、监测实施流程
边坡监测工作与边坡施工需要反复交叉开展，为了使边坡监测工作与边坡施工作业协调一致，特制定如下作业流程：
3、监测技术要求
（1）人工巡视
巡视检查是边坡监测工作的主要内容，它不仅可以及时发现险情、状况，而且能系统地记录、描述边坡施工和周边环境变化过程，及时发现被揭露的不利地质状况。项目部将坚持每天安排专人进行巡视，巡视的主要内容包括：边坡地表有无新裂缝、坍塌发生，原有裂缝有无扩大、延伸；地表有无隆起或下陷，滑坡体后缘有无裂缝，前缘有无剪口出现，局部楔形体有无滑动现象；排水沟、截水沟是否畅通、排水孔是否正常；有无新的地下水露头，原有的渗水量和水质是否正常。
（2）裂缝监测
测点设置：裂缝一般产生在边坡平台和边坡体边缘，部分分布在边坡体上结构层，人工巡视中在发现裂缝的位置埋设裂缝监测点。如果边坡在开挖过程中坡面没有出现裂缝则此类测点无需布置。人工巡视发现裂缝后及时埋设（1-2天内完成），测点间沿裂缝的间距以20-30m为宜，其方向平行滑坡的主滑方向或边坡的位移方向（不一定垂直裂缝）；埋设要点：首先，在裂缝的两边稳定土体内开挖一个A4纸平面大小的洞约50cm深，之后用混凝土浇筑至地面高度，用两块长方形铁片分别埋设在裂缝两边的混凝土内，并使这两块铁片在裂缝处互相搭接约50cm长，在搭接处用红油漆涂色；测试要点：由于一般的裂缝变形是微小而且蠕变的，本工程选择游标卡尺对边坡的变形裂缝进行监测。如果裂缝变形增大，则在搭接处两块铁板的红油漆涂色处就会产生一个缝隙，用游标卡尺测出这条缝隙的宽度数据，该数据作为所测边坡裂缝增加的宽度。
（3）坡面观测
观测网采用方格形网络，边坡体上的观测点布置在各级边坡平台上，每级平台不少于5个，观测点间距为15～30m，对可能形成的滑动带、重点监测部位加深加密布点。当同一边坡上有深层位移观测点时，坡面上其中一条纵向观测线与深层位移观测点在同一直线上，以便观测数据的相互验证和对比分析。
监测点在挖除表土后开挖一0.5m×0.5m的孔约80cm深，用钢筋混凝土浇筑底盘至地面高度，在底盘中心埋设一根钢筋，钢筋头伸出底盘约0.5cm，钢筋顶端设标记作为监测基点。坡体上的监测点同样按照上述方法埋设。观测点埋设完毕后，稳定2-3天之后再进行初测。对石质边坡利用稳固石块作为观测标记代替观测桩。监测基点设置在稳定的区域并远离监测坡体，避免在松动的表层上设点。测点埋设在边坡开挖前完成。
（4）沉降观测和水平位移观测
沉降观测采用沉降板，沉降板底槽平整，其下铺设60cm×60cm的砂垫层，沉降板的金属测杆套管和接驳的垂直偏差率不大于1.5%，每断面按设计分左中右安置沉降板。水平位移观测采用位移边桩，位移边桩埋设在路堤两侧趾部，每侧2个。50～100米设置一监测断面，在潜在沉降和位移较大地段加密设置监测断面。
（5）监测频率：
测点埋设后即开始监测，监测过程持续到边坡加固工程完工后6个月或当年雨季结束后3个月无明显位移即可结束，监测频率按下表控制，变形量增大和变形速度加快时加大监测频率。
二、隧洞观测
1、监控量测目的
保证隧洞暗挖和明挖结构的稳定和施工安全；确保邻近建筑物、道路及地下管线等周边环境的正常使用；根据量测结果，分析可能发生危险的征兆，判断工程的安全状况，采取措施，遏止危险的趋势，确保施工及周边环境的安全；以施工量测的结果指导现场施工，进行信息化反馈优化设计，使设计更切合实际，安全合理，有利施工；将现场量测的结果与理论预测值相比较，修正设计参数，为优化设计提供依据。
2、监测人员设置及要求
针对本标段的工程规模及工程量测项目的特点工区设专业监控量测组，量测小组成员2～3人，量测小组由一名技术人员担任小组长，配置熟悉量测业务的量测人员。量测小组负责暗挖隧洞或明挖段量测点的布置、沉降收敛点埋设、量测数据的收集及初步整理工作。
为保证量测数据的真实可靠及连续性，制定以下各项措施： （1）量测设备、元器件等在使用前均已检校合格。（2）量测仪器由专人使用、专人保养、专人检校。（3）制定切实可行的量测实施方案和相应测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施工进度控制计划中。（4）量测数据均要经现场检查，室内两级复核后方可上报。（5）各量测项目从设备的管理、使用及资料的整理均设专人负责，确保数据资料的连续性。（6）量测数据的存储、计算、管理均采用计算机系统进行。（7）量测组与监理工程师密切配合工作，及时向监理工程师报告情况及问题，并提供有关切实可靠的数据记录。（8）各量测项目在量测过程中必须严格遵守相应的实施细则。
3、监控量测的分类
监控量测可分为必测项目和选测项目两类。
（1）必测项目包括下列项目：
1）洞内、外观察；2）二衬前初支净空量测；3）拱顶相对沉降量测；4）浅埋地段地表下沉量测；5）二衬净空量测；6）沉降缝两侧底板沉降量测。
（2）选测项目主要为围岩内部变形量测。
4、监控量测作业
（1）洞内外观察
洞内外观察分开挖工作面、已施工区段观察以及地表观察，开挖工作面观察应在每次开挖后进行一次，内容包括节理裂缝隙发育情况、工作面稳定状态、围岩变形等，观察后应绘制开挖工作面略图并作好地质素描，填写工作面状态记录及围岩级别判定卡。
对已施工区段的观察每天至少一次，观察内容包括拱顶下沉、周边收敛、喷射混凝土、锚杆、钢架的状况，以及施工质量是否符合规定的要求。洞外观察包括洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定、地表水、渗透的观察。在观察过程中如发现地质条件恶化，初期支护发生异常现象，立即通知施工负责人采取应急措施，并派专人进行不间断观察。
（2）拱顶下沉及水平相对净空变化量测
1）拱顶下沉及水平相对净空变化量测在同一断面进行，并采取相同的量测频率。如位移出现异常情况，则加大量测频率。2）净空变形量测断面的间距根据围岩级别、隧洞断面尺寸、埋置深度及工程重要性等确定，为5～30m，在围岩级别不好洞段适当加大测点间距。3）净空变形量测在每次开挖后尽早进行，初读数在开挖后12h内读取，最迟不得大于24h，而且在下一循环开挖前，必须完成初读数。4）测点牢固可靠，易于识别并妥为保护。拱顶量测，后视测点必须埋设在稳定的土层上，并和洞内的点联系起来。5）水平相对净空变化量测线的布置根据施工方法、地质条件、量测断面所在位置、隧洞埋置深度等条件确定。在地质条件良好，采用全断面开挖方式时，可设一条水平测线。6）拱顶下沉量测与水平相对净空量测在同一断面内进行，本标段采用水准仪等测定下沉量。当地条件复杂，下沉量。当地质条件复杂，下沉量大或偏压明显時，除量测拱顶下沉外，尚应量测拱腰下沉及基底隆起量。7）拱顶下沉量测与水平净空相对变化量测宜用相同的量测频率，从下表中根据变形速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率：
（3）地表下沉量测
1）地表下沉量测根据隧洞埋深、地质条件、地表有无建筑物、所采用的开挖方式等因素确定。地表下沉量测点与水平净空相对变化和拱顶下沉量测的测点布置在同一横断面，沿隧洞中线，地表下沉量测断面的间距可按表采用：
注：无地表建筑时取表内上限值；D表示隧洞开挖宽度。
2）横断面方向地表下沉量测的测点间隔取2～5m，在一个量测断面内应设7～11个测点。具体见下图：
3）地表下沉量测在开挖工作面前方H+h（隧洞埋置深度+隧洞高度）处开始，直到衬砌结构封闭、下沉基本停止为止。
4）地表下沉的量测频率和拱顶下沉及水平相对净空变化频率相对。
5、暗挖隧洞监控量测
（1）监控量测项目、方法与频率
监控量测项目、方法与频率见下表所示。
选取某处处Ⅴ类围岩洞断布置选测点。该断面为重点测试断面，成果直接为隧洞施工安全、施工技术服务，测试内容包括：
①隧洞围岩地质状况观察、断面收敛、拱顶下沉（引用必测项目结果）；②围岩内部位移的观测（地表设点）；③锚杆轴力量测、喷射混凝土与衬砌混凝土间接触压力量测、衬砌内力量测、钢支撑内力量测；④爆破震动监测；⑤隧洞三维变形监测。
监控量测具有很强的实践性，由于隧洞内地质条件环境复杂多变，量测的具体布置需根据现场施工情况调整。
三、施工量测与环保要求
为保证本标段暗挖隧洞施工符合环保要求，施工阶段必须对区间隧洞施工影响范围内的环境实施量测，并且施工量测前埋设元件、布设测点也要符合环保要求。为此，我们将遵照如下原则进行施工，保证达到环保要求。
（1）地面的沉降观测点要埋实，保证观测点稳定。沉降观测点若埋设在容易破坏的地方要设保护设施，必要时在观测点处设保护井。（2）对暗挖隧洞施工场地周围0.7～1倍隧洞跨度范围内建筑物都进行观测。（3）环境变形量测对象基本稳定的定量值为沉降量小于1mm/100d。
四、资料整理与成果提交
量测工作提交的成果，一般包括日量测报告、阶段性量测报告和最终量测报告三个部分。
日量测报告，对量测数据经计算机相应软件处理后，绘制成表格、变化曲线等形式，于当天提交报告。如果量测结果超过设计的警戒值当即提示。
阶段性量测报告每过一个施工阶段将以前所有的量测数据以表格和曲线的形式整理成阶段报告，以充分反应各量测点的数据变化规律。并结合施工工况提出专家建议。
五、结语
对地下洞室制定监测措施，进行安全、有效的监测，保证隧洞暗挖和明挖结构的稳定和施工安全；确保邻近建筑物、道路及地下管线等周边环境的正常使用；根据量测结果，分析可能发生危险的征兆，判断工程的安全状况，采取措施，遏止危险的趋势，确保施工及周边环境的安全；以施工量测的结果指导现场施工，进行信息化反馈优化设计，使设计更切合实际，安全合理，有利施工；将现场量测的结果与理论预测值相比较，修正设计参数，为优化设计提供依据。为安全施工提供依据。
【关键词】 高边坡、地下洞室；安全监测
一、高边坡开挖安全监测
1、监测内容
高边坡监测主要是指隧洞进、出口高边坡开挖面的监测，监测内容为人工巡视、裂缝观测、坡面观测、沉降观测和水平位移观测。
（1）人工巡视和裂缝观测：人工巡视是一项经常性的工作，我标将安排专人坚持每天进行巡视。当坡体表面发现裂缝时监测组及时在裂缝处埋设裂缝观测装置，通过观测裂缝的变化过程和变化规律来分析坡体的变形情况和破坏趋势。
（2）坡面观测：高边坡坡面的变形观测是指在平台上设置坡面变形观测点，利用精度为2″的全站仪进行观测，采用直角坐标法量测。通过数据处理分析，分析坡面几何外观的变化情况，绘制坡面各点在施工过程中的水平位移变化情况，从而了解边坡滑动范围和滑动情况，提供预警信息，它是一种简单，直接的宏观监测方法。
（3）沉降观测和水平位移观测：沉降观测主要通过埋设沉降板观测路基的沉降情况，通过数据分析指导施工；水平位移观测主要为地面水平位移，采用位移边桩观测。
2、监测实施流程
边坡监测工作与边坡施工需要反复交叉开展，为了使边坡监测工作与边坡施工作业协调一致，特制定如下作业流程：
3、监测技术要求
（1）人工巡视
巡视检查是边坡监测工作的主要内容，它不仅可以及时发现险情、状况，而且能系统地记录、描述边坡施工和周边环境变化过程，及时发现被揭露的不利地质状况。项目部将坚持每天安排专人进行巡视，巡视的主要内容包括：边坡地表有无新裂缝、坍塌发生，原有裂缝有无扩大、延伸；地表有无隆起或下陷，滑坡体后缘有无裂缝，前缘有无剪口出现，局部楔形体有无滑动现象；排水沟、截水沟是否畅通、排水孔是否正常；有无新的地下水露头，原有的渗水量和水质是否正常。
（2）裂缝监测
测点设置：裂缝一般产生在边坡平台和边坡体边缘，部分分布在边坡体上结构层，人工巡视中在发现裂缝的位置埋设裂缝监测点。如果边坡在开挖过程中坡面没有出现裂缝则此类测点无需布置。人工巡视发现裂缝后及时埋设（1-2天内完成），测点间沿裂缝的间距以20-30m为宜，其方向平行滑坡的主滑方向或边坡的位移方向（不一定垂直裂缝）；埋设要点：首先，在裂缝的两边稳定土体内开挖一个A4纸平面大小的洞约50cm深，之后用混凝土浇筑至地面高度，用两块长方形铁片分别埋设在裂缝两边的混凝土内，并使这两块铁片在裂缝处互相搭接约50cm长，在搭接处用红油漆涂色；测试要点：由于一般的裂缝变形是微小而且蠕变的，本工程选择游标卡尺对边坡的变形裂缝进行监测。如果裂缝变形增大，则在搭接处两块铁板的红油漆涂色处就会产生一个缝隙，用游标卡尺测出这条缝隙的宽度数据，该数据作为所测边坡裂缝增加的宽度。
（3）坡面观测
观测网采用方格形网络，边坡体上的观测点布置在各级边坡平台上，每级平台不少于5个，观测点间距为15～30m，对可能形成的滑动带、重点监测部位加深加密布点。当同一边坡上有深层位移观测点时，坡面上其中一条纵向观测线与深层位移观测点在同一直线上，以便观测数据的相互验证和对比分析。
监测点在挖除表土后开挖一0.5m×0.5m的孔约80cm深，用钢筋混凝土浇筑底盘至地面高度，在底盘中心埋设一根钢筋，钢筋头伸出底盘约0.5cm，钢筋顶端设标记作为监测基点。坡体上的监测点同样按照上述方法埋设。观测点埋设完毕后，稳定2-3天之后再进行初测。对石质边坡利用稳固石块作为观测标记代替观测桩。监测基点设置在稳定的区域并远离监测坡体，避免在松动的表层上设点。测点埋设在边坡开挖前完成。
（4）沉降观测和水平位移观测
沉降观测采用沉降板，沉降板底槽平整，其下铺设60cm×60cm的砂垫层，沉降板的金属测杆套管和接驳的垂直偏差率不大于1.5%，每断面按设计分左中右安置沉降板。水平位移观测采用位移边桩，位移边桩埋设在路堤两侧趾部，每侧2个。50～100米设置一监测断面，在潜在沉降和位移较大地段加密设置监测断面。
（5）监测频率：
测点埋设后即开始监测，监测过程持续到边坡加固工程完工后6个月或当年雨季结束后3个月无明显位移即可结束，监测频率按下表控制，变形量增大和变形速度加快时加大监测频率。
二、隧洞观测
1、监控量测目的
保证隧洞暗挖和明挖结构的稳定和施工安全；确保邻近建筑物、道路及地下管线等周边环境的正常使用；根据量测结果，分析可能发生危险的征兆，判断工程的安全状况，采取措施，遏止危险的趋势，确保施工及周边环境的安全；以施工量测的结果指导现场施工，进行信息化反馈优化设计，使设计更切合实际，安全合理，有利施工；将现场量测的结果与理论预测值相比较，修正设计参数，为优化设计提供依据。
2、监测人员设置及要求
针对本标段的工程规模及工程量测项目的特点工区设专业监控量测组，量测小组成员2～3人，量测小组由一名技术人员担任小组长，配置熟悉量测业务的量测人员。量测小组负责暗挖隧洞或明挖段量测点的布置、沉降收敛点埋设、量测数据的收集及初步整理工作。
为保证量测数据的真实可靠及连续性，制定以下各项措施： （1）量测设备、元器件等在使用前均已检校合格。（2）量测仪器由专人使用、专人保养、专人检校。（3）制定切实可行的量测实施方案和相应测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施工进度控制计划中。（4）量测数据均要经现场检查，室内两级复核后方可上报。（5）各量测项目从设备的管理、使用及资料的整理均设专人负责，确保数据资料的连续性。（6）量测数据的存储、计算、管理均采用计算机系统进行。（7）量测组与监理工程师密切配合工作，及时向监理工程师报告情况及问题，并提供有关切实可靠的数据记录。（8）各量测项目在量测过程中必须严格遵守相应的实施细则。
3、监控量测的分类
监控量测可分为必测项目和选测项目两类。
（1）必测项目包括下列项目：
1）洞内、外观察；2）二衬前初支净空量测；3）拱顶相对沉降量测；4）浅埋地段地表下沉量测；5）二衬净空量测；6）沉降缝两侧底板沉降量测。
（2）选测项目主要为围岩内部变形量测。
4、监控量测作业
（1）洞内外观察
洞内外观察分开挖工作面、已施工区段观察以及地表观察，开挖工作面观察应在每次开挖后进行一次，内容包括节理裂缝隙发育情况、工作面稳定状态、围岩变形等，观察后应绘制开挖工作面略图并作好地质素描，填写工作面状态记录及围岩级别判定卡。
对已施工区段的观察每天至少一次，观察内容包括拱顶下沉、周边收敛、喷射混凝土、锚杆、钢架的状况，以及施工质量是否符合规定的要求。洞外观察包括洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定、地表水、渗透的观察。在观察过程中如发现地质条件恶化，初期支护发生异常现象，立即通知施工负责人采取应急措施，并派专人进行不间断观察。
（2）拱顶下沉及水平相对净空变化量测
1）拱顶下沉及水平相对净空变化量测在同一断面进行，并采取相同的量测频率。如位移出现异常情况，则加大量测频率。2）净空变形量测断面的间距根据围岩级别、隧洞断面尺寸、埋置深度及工程重要性等确定，为5～30m，在围岩级别不好洞段适当加大测点间距。3）净空变形量测在每次开挖后尽早进行，初读数在开挖后12h内读取，最迟不得大于24h，而且在下一循环开挖前，必须完成初读数。4）测点牢固可靠，易于识别并妥为保护。拱顶量测，后视测点必须埋设在稳定的土层上，并和洞内的点联系起来。5）水平相对净空变化量测线的布置根据施工方法、地质条件、量测断面所在位置、隧洞埋置深度等条件确定。在地质条件良好，采用全断面开挖方式时，可设一条水平测线。6）拱顶下沉量测与水平相对净空量测在同一断面内进行，本标段采用水准仪等测定下沉量。当地条件复杂，下沉量。当地质条件复杂，下沉量大或偏压明显時，除量测拱顶下沉外，尚应量测拱腰下沉及基底隆起量。7）拱顶下沉量测与水平净空相对变化量测宜用相同的量测频率，从下表中根据变形速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率：
（3）地表下沉量测
1）地表下沉量测根据隧洞埋深、地质条件、地表有无建筑物、所采用的开挖方式等因素确定。地表下沉量测点与水平净空相对变化和拱顶下沉量测的测点布置在同一横断面，沿隧洞中线，地表下沉量测断面的间距可按表采用：
注：无地表建筑时取表内上限值；D表示隧洞开挖宽度。
2）横断面方向地表下沉量测的测点间隔取2～5m，在一个量测断面内应设7～11个测点。具体见下图：
3）地表下沉量测在开挖工作面前方H+h（隧洞埋置深度+隧洞高度）处开始，直到衬砌结构封闭、下沉基本停止为止。
4）地表下沉的量测频率和拱顶下沉及水平相对净空变化频率相对。
5、暗挖隧洞监控量测
（1）监控量测项目、方法与频率
监控量测项目、方法与频率见下表所示。
选取某处处Ⅴ类围岩洞断布置选测点。该断面为重点测试断面，成果直接为隧洞施工安全、施工技术服务，测试内容包括：
①隧洞围岩地质状况观察、断面收敛、拱顶下沉（引用必测项目结果）；②围岩内部位移的观测（地表设点）；③锚杆轴力量测、喷射混凝土与衬砌混凝土间接触压力量测、衬砌内力量测、钢支撑内力量测；④爆破震动监测；⑤隧洞三维变形监测。
监控量测具有很强的实践性，由于隧洞内地质条件环境复杂多变，量测的具体布置需根据现场施工情况调整。
三、施工量测与环保要求
为保证本标段暗挖隧洞施工符合环保要求，施工阶段必须对区间隧洞施工影响范围内的环境实施量测，并且施工量测前埋设元件、布设测点也要符合环保要求。为此，我们将遵照如下原则进行施工，保证达到环保要求。
（1）地面的沉降观测点要埋实，保证观测点稳定。沉降观测点若埋设在容易破坏的地方要设保护设施，必要时在观测点处设保护井。（2）对暗挖隧洞施工场地周围0.7～1倍隧洞跨度范围内建筑物都进行观测。（3）环境变形量测对象基本稳定的定量值为沉降量小于1mm/100d。
四、资料整理与成果提交
量测工作提交的成果，一般包括日量测报告、阶段性量测报告和最终量测报告三个部分。
日量测报告，对量测数据经计算机相应软件处理后，绘制成表格、变化曲线等形式，于当天提交报告。如果量测结果超过设计的警戒值当即提示。
阶段性量测报告每过一个施工阶段将以前所有的量测数据以表格和曲线的形式整理成阶段报告，以充分反应各量测点的数据变化规律。并结合施工工况提出专家建议。
五、结语
对地下洞室制定监测措施，进行安全、有效的监测，保证隧洞暗挖和明挖结构的稳定和施工安全；确保邻近建筑物、道路及地下管线等周边环境的正常使用；根据量测结果，分析可能发生危险的征兆，判断工程的安全状况，采取措施，遏止危险的趋势，确保施工及周边环境的安全；以施工量测的结果指导现场施工，进行信息化反馈优化设计，使设计更切合实际，安全合理，有利施工；将现场量测的结果与理论预测值相比较，修正设计参数，为优化设计提供依据。为安全施工提供依据。