济晋高速公路隧道监测的组织与管理

济晋高速公路隧道监测的组织与管理

王玉文¹　邱自萍²　谢永利²　李宁军²

（1广东省公路勘察规划设计院有限公司　广州　510507；2长安大学公路学院　西安　710064）

摘　要　本文介绍在济晋高速隧道监控量测中建立的一套量测组织管理机制。该管理机制的实施，保证了济晋高速监控量测信息得到了及时分析与应用，为保障隧道结构与施工安全、指导施工、优化设计发挥了重要作用。

关键词　济晋高速隧道　监控量测　管理

现场监控量测是隧道新奥法施工的重要内容，是判断围岩和衬砌是否稳定、保证施工安全的重要措施，是优化结构、降低材料消耗的重要手段，同时也是实现隧道信息化施工不可缺少的环节。但是，目前公路隧道施工的监控量测相对于施工与设计还没有实现真正意义上的融合，存在监测信息分析滞后于施工以及监测信息的反馈应用不及时或得不到高度重视等问题，这造成量测难以发挥真正的作用。因此如何及时、快速地获取各类信息，如何综合分析信息以及快速地把监测信息反馈给其他各方，使信息得到切实有效的应用，成为当前隧道监测的一个重要问题。济晋高速的监控量测工作委托给具有专业化水平和队伍的监测单位来进行，在具体监测中，监测单位积极探讨了解决上述问题的方法，联合建设、施工、监理和设计等单位制订了一套切实有效的组织管理措施并加以实施，保证了监控量测信息得到及时分析与应用，为保障隧道施工安全、指导施工、优化设计发挥了重要作用。

1　工程概况

济晋高速公路是国家规划高速公路干线网“九纵”“十三横”中的第六纵，是太原至澳门国家重点公路的其中一段，是河南省路网规划“三横”“五纵”“四通道”的重要组成部分。线路起点位于河南与山西两省交界处的仙神庙，终点位于济洛高速公路起点，全长20．566 km。线路穿越太行山南麓陡峭山区，以桥隧相接，地形复杂，施工难度大，为河南省高速公路建设之最。全线共设隧道10座，总长8 671 m。隧道按山岭重丘高速公路标准设计，设计行车速度80 km/h。隧道建筑限界分离式：净宽10．25 m，净高7．10 m，建筑限界高5 m；双跨连拱：净宽10．25 m＋2．91 m＋10．25 m，净高7．10 m，建筑限界高5 m。隧道采用“新奥法”原理进行设计和施工。

2　隧道监测的组织与管理

2．1　建立专门量测协调机构

施工监控量测涉及面广，技术难度大，它不单是一项技术工作，也是结构施工安全、质量保证体系中非常重要的环节。作为地下工程的隧道在施工过程中力学性状是复杂多变的，必须进行严格的监测和施工管理，才能保证施工安全和质量。根据已完成的一些隧道监控量测工作来看，凡是单兵作战，协作配合不利，就会造成量测滞后，难取得很好的效果。监测工作只有与设计、监理、施工有机地结合在一起，才能充分发挥作用，从而有效地对施工进程和状态进行控制和预测，保证隧道施工的质量和安全。

在济晋高速隧道的监控量测中，成立了一个由业主牵头，由建设、设计、监理、监测和施工单位组成的总体协调技术化组，组织协调各方关系，负责监测过程中疑难问题的处理，并聘请经验丰富的资深专家任顾问。同时成立施工监测领导小组和施工监测工作小组，负责领导和实施日常监测工作。具体组织机构如图1所示。

图1　隧道监控量测组织机构图

施工监测领导小组由建设单位、设计单位、监理单位、施工单位和施工监控量测单位参加，包括各单位的领导或技术负责人，其中建设单位任组长，相互协调。

施工监控量测工作小组由监控量测单位、施工单位、监理单位、设计单位和建设单位参加，包括施工监控量测单位的现场负责人，施工单位的测量和现场施工负责人，监理单位的现场代表，设计单位的设计代表和建设单位的有关人员，其中施工监控量测单位的现场负责人任组长。通过工作小组使量测信息第一时间可以到达施工单位、监理单位、设计单位和业主单位。施工监控量测小组定期开会，讨论施工监控量测中存在的问题，并提出修正方案。如碰到重大施工问题，或需要修改设计，提交施工监测领导小组讨论。

2．2　制定合理的监测信息流程

济晋高速施工隧道周边位移量测与反馈流程如图2所示。

2．3　明确各单位责任

要实现好上述流程并取得监控量测的良好效果，不仅取决于施工监测单位，而且和业主、设计、监理、施工等单位的配合是分不开的，各单位应密切配合，及时沟通。济晋高速施工监控量测工作在总体协调组的统一协调下，明确了建设、施工、监理、设计单位等各方的责任，充分发挥设计、施工和监理的作用，保证了隧道结构施工的安全和质量。各方责任如下：

（1）建设单位

①协调隧道施工监控量测中各单位的工作，敦促各方面积极配合，包括敦促设计单位提供结构变更设计的资料，敦促施工单位协助施工监控量测小组安装测试元件、测点并采取保护措施等。

②在施工监控量测过程中领导施工监控量测小组分析出现问题的原因，分析有关技术问题。

③协调解决施工监控量测中遇到的其他问题。

图2　济晋高速施工隧道监控量测与信息反馈流程图

（2）施工单位

①提供详细的施工组织计划（应明确各季节的施工计划和组织方案）给监测单位，如有变化尽早通知监测单位。

②提供实际的施工步骤和进度安排计划，不同施工步骤、施工方法对隧道的安全性影响不同，监测方案也不同。

③能将监测分析结果和实际施工具体情况联系起来，根据监测结果优化施工方案。

④配合施工监控量测单位做好测点的布设和保护，并为施工控制量测单位测试人员的测试提供方便。

（3）监理单位

①对于施工监测单位提出的方案进行讨论，督促施工单位配合执行，对施工监控量测过程中出现的问题进行协调。

②提供施工中有关材料的物理、力学指标。

③对具体的监测工作进行监督和配合，对监测单位发现的施工质量问题进行处理。

（4）设计单位

提供施工设计图及施工中设计变更。设计单位及时提供设计图纸和有关必要的设计计算资料、信息给施工监控量测单位，尤其是开工后的设计变更图及施工步骤等。对不利的施工工况，危险阶段的应力状态等提供基本数据。

2．4　制订了更贴合工程实际的位移监测基准

在济晋高速隧道的位移监控量测中，结合对量测理论的分析和实际量测经验，制订的围岩稳定性判断准则和位移量测数据管理基准在传统方法的基础上有所突破和创新，提出使用位移变化率和地质信息相结合来判断围岩稳定性的方法，不再使用传统规范规定的最大位移值作为判据。主要是基于以下两个方面的考虑：

①传统的利用最大位移值以及回归分析的方法虽然对控制围岩最大变形量和对位移变化规律的研究都具有很好的指导作用，但是在工程实际中，无论是计算最大位移值还是进行回归分析，都要在监测一段时间后进行，而只有及时、快速正确地预测预报围岩—喷锚支护体系未来的稳定性情况，及时实施防治措施，才能避免施工人员伤亡和财产重大损失，总位移值的大小对支护早期稳定性的判断意义不大。

②围岩在将要开挖以前应力就发生了重分布，产生了变形。隧道工程的周边位移监测通常是在工作面开挖后安装测点然后进行量测，除在极少数情况下从地表或从另一平行导坑内预埋测点外，测点在开挖面到达前的位移量是无法测到的，在刚爆破以后极短的时间里也产生了变形，位移量测的损失是不可避免的。因此测量和预测出的最大变形量往往偏小，直接影响利用最大位移值指导施工的准确性。

在隧道开挖后支护初期，如何在复杂多变的地质、工程结构和施工条件下，根据现场的变形量测预报施工过程中围岩稳定位移与突发失稳时间，及时有效地判别围岩—支护系统的稳定性具有重要意义。在济晋高速的隧道监测中，根据量测实践提出使用位移速率d u/d t的大小作为济晋高速围岩稳定性的重要判据，同时不孤立地看待位移监测结果，充分利用一切能利用的地质信息，把位移监测的结果与地质信息相结合作为位移监测的管理基准，还结合具体工程和地质实际提出了一些位移变化率的定量判断基准。量测实践证明，这种围岩稳定性的判断方法比较有应用价值。

2．5　保证量测质量及时分析反馈数据

主要措施有：

①在开挖后的第一时间精心埋置测点，同时注意保护测点，对现场施工人员尤其民工队伍进行了培训，让他们充分认识监测工作的重要性，共同保护好监测点，配合好监测工作。

②量测由专业人员进行，严格按仪器使用说明进行操作，使用前检核仪器精度，定期进行保养。

③严格按照量测计划和相关规范要求的内容、数量进行量测，恪守统计理论和误差理论进行数据采集，保证监测数据的正确性、真实性和可靠性。

④采用计算机和专用软件对测量数据及时处理，绘制物理量随时间变化曲线和同一时间各物理量分布图，采用分析、校核、审核三级管理制度，以保证得到准确的分析结果。

⑤及时反馈量测信息，把隧道结构受力状态和支护的稳定性判断及时反馈到设计、施工中，优化设计，指导施工。为此将3 d汇总量测数据，5 d进行一次数据分析，并以书面形式上报业主，且并送至施工、监理和设计单位。如遇紧急情况，第一时间通过量测工作小组通知施工单位、监理单位，及时采取措施，再书面报告业主和设计单位。

2．6　量测单位直接参与设计和施工变更

在济晋高速隧道的监控量测中，量测单位作为第5方单位直接参与到施工变更工作，参加变更会议，使量测信息得到了及时有效的运用；在设计参数的修改，施工方法、工序的改变，围岩类别的重定，预留变形量的调整，辅助施工方法的采用等方面发挥了重要作用。

3　结束语

一套切实有效的监测组织管理机制对解决监测信息分析滞后于施工以及监测信息的反馈应用不及时等问题具有重要意义。在济晋高速的监控量测工作中，建立一套监测管理机制和基准并进行了很好的实施，保证了监控量测信息及时准确地获取、分析与反馈，保障了隧道结构和施工的安全，为施工方案变更和优化设计提供了依据，同时为济晋高速隧道的建设创造了很大的经济效益。本文的隧道监测组织管理机制对其他工程的监测工作也具有一定的参考价值和借鉴意义。

参考文献

［1］交通部重庆公路科学研究所．公路隧道施工技术规范（JTJ 042—94）［S］．北京：人民交通出版社，1995．

［2］蒋树屏．我国公路隧道工程技术的现状及展望［C］．中国公路学会2001年学术交流论文集．北京：人民交通出版社，2001．

［3］王玉文．公路隧道周边位移监测及其应用研究［D］．西安：长安大学，2007．

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［5］李晓红．隧道新奥法及其量测技术［M］北京：科学出版社，2002．

［6］李宁军，曹文贵，刘生，隧道设计与施工百问［M］．北京：人民交通出版社，2003．

［7］祝云华，刘占魁．野狐岭双连拱隧道施工监测与分析［J］．公路隧道，2007（3）．