摘要：近年来，新奥法（ＮＡＴＭ）在我国公路隧道中得到广泛应用，并赢得了工程技术人员的广泛认可。新奥法采用柔性支护形成拱效应，充分利用了围岩的自承能力，它对隧道支护结构的受力和围岩变形有严格的限制。因此，新奥法要求对掌子面前方围岩地质情况进行超前预报并实时监控隧道净空断面的变化情况，为下一步施工提供依据。特别在隧道浅埋段，监控量测和超前地质预报显得尤为重要。超前地质预报能够探测隧道前方的地质情况，弥补设计时对实际地质情况的误判；监控量测能够监测隧道围岩的变化情况，当变形过大时及时预警并帮助施工方提前采取措施，避免塌方、冒顶等灾害事故的发生，确保整个支护结构体系的安全合理。
关键词：隧道；浅埋段 ；超前地质预报 ；监控测量
新奥法是我国公路隧道工程施工当中的主要工法，并且该项施工技术所取得的工程施工效果非常明显，受到了工程施工单位的广泛应用和认可。新奥法使用的是柔性支护形成一种拱形效应，有效运用了隧道周围的围岩结构支撑能力，对隧道支护结构的受力围岩的状况进行了有效的限制，大大提高了隧道工程结构的稳定性。新奥法要求对隧道的掌子面前方的围岩地质情况进行超前预报，并且在监控隧道的断面变化信息条件下，对后续的隧道工程施工打下良好的基础，尤其在隧道浅埋段的监控测量以及超前地质预报工作当中表现出的优势非常明显。超前地质预报工作可以有效探测出隧道前方的具体地质条件状况，对后续的工程施工环境进行有效的分析和模拟，并且对施工过程中可能存在的突发性情况进行事先预防，采取必要的应急解决措施来保证工程的顺利开展，最大限度上提高工程施工的安全性，实现良好的工程施工效益。
引言
1工程概况
某公路隧道为分离式隧道，左幅起点里程ZK16+330、止点里程 ZK19+016，全长 2686m，最小埋深 5.9m；右幅起点里程 K16+335、止点里程 K19+005，全长 2670m，最小埋深 6.8m。区域上处于垅状起伏低山丘陵地貌及波状起伏缓丘洼地地貌区，隧道区地形较为陡峻，冲沟较发育，地表植被发育良好，多为松木、杂木覆盖。根据前期地质调查和物探成果综合分析，隧道围岩由泥质粉砂岩、泥岩及长石石英砂岩组成，多呈全～强风化，节理裂隙极发育、岩体极破碎，呈土状散体结构或碎石土状散体结构，岩体基本无自稳能力，开挖时不及时支护或支护处理不当易产生较大规模的坍塌。
2超前地质预报工作分析
地质雷达使用的是高频电磁波，探测隧道结构掌子面的岩体结构特性，对隧道掌子面的地质含水状况进行研究，使用GSSI公司生产的SIR-20地质探测雷达，对该区域的地质条件进行有效的勘测。隧道工程掌子面的桩号为ZK16+440，如图1所示，该区域主要是以粉质黏土碎石土以及全风化岩石等作为主要的地质条件构成形式，岩体的外观颜色主要是以黄褐色和黑褐色为主，整个岩石的质地相对较软、分散状况明显、稳定性较差并且存在裂隙发育等问题，部分区域存在铁质浸染，岩体表面相对比较湿润。
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依照地质雷达探测数据分析，可以看出，在本次的隧道浅埋段的有效探测距离为20 m，由于受到地下水位因素的干扰，在探测工作当中两条探测波形曲线之间的差异比较明显，但是两个雷达反射波的反射效率相对较高，振幅较大，波体的峰值相对较大，并且同向轴出现间断和交叉现象。因此，推测该区域的围岩结构和掌子面的围岩结构基本相似，主要是以粉质黏土碎石土以及全风化岩石条件作为主要的地质构成形式，岩石结构整体呈现出散状结构稳定性相对较差，但是由于地下水含水量相对较高，等级综合判定为V级围岩结构，围岩结构的侧壁很容易出现局部坍塌问题，顶部可能出现大面积坍塌，因此，在掘进工作过程中需要对施工尺寸的大小进行严格的控制，并且及时做好仰拱施工。因为隧道埋深较浅并且存在裂隙发育状况，地下水受到降雨的影响非常明显，因此在具体的工程施工过程中，必须要做好相应的排水工作，可以采用超前锚杆注浆加固的方法，有效预防雨水渗透到隧道内部。
3浅埋段监控量测
在新奥法施工过程中监控量测是必不可少的项目，通过监测获得隧道周边收敛、拱顶下沉和地表沉降量，根据拱顶下沉和周边收敛的变形速度和变形加速度判断隧道围岩应力状态和围岩的稳定程度，指导浅埋段初支和二衬的支护时机，验证设计与施工的合理性。
3.1测点布置
拱顶下沉量测与净空收敛量测点布置在同一断面，在每个量测断面的拱顶中心和拱腰埋设监测点，用作测量时的监控点；在地表布置 6 个沉降监测点，对隧道施工可能引起的周边边坡的稳定性进行监测，监测点布置如图 2 所示。
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3.2围岩变形预警判断依据
根据《公路隧道设计规范》JTG D70-2004 锚喷衬砌和复合式衬砌初期支护的允许洞周水平相对收敛值及拱顶下沉控制值主要参考见表 1。
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3.3监控量测位移分析
通过对隧道 ZK18+658 浅埋段进行为期 28 天的监测，拱顶累计位移 246mm，最大速率达到 25mm/d；周边累计收敛 142.45mm，最大速率达到 13.46mm/d，地表1-6#观测点最大累计下沉为 168mm，最大速率达到26mm/d。位移-时间曲线如图 3。
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拱顶下沉-时间、周边收敛-时间、地表下沉-时间拟合方程分别为：
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根据监测数据和位移-时间曲线可以看出，隧道开挖至浅埋段初期时，围岩急剧变形，拱顶下沉、周边收敛、地表下沉量都比较大，都已超过控制值。随着初次支护与二次衬砌的施作，对围岩形成反作用支撑力，围岩变形量得到有效控制，变形速率降低，地表下沉已经趋于稳定，拱顶和周边有继续变形位移的趋势，尚未稳定。对监控量测数据进行拟合回归分析得出拟合公式，可以看出隧道过浅埋段监控量测数据拟合残差较小，变形位移数据离散较小，拟合程度较高，在实际掌子面开挖过程中可以根据拟合残差分布和拟合公式对浅埋断面未开挖部分附近围岩变形进行预测，进而采取针对性措施达到提前预防沉降量过大的目的。
3.4监测结果
隧道浅埋段因为埋深相对较浅，在承受能力上相对较低，并且浅埋段易受地下水环境的影响。在隧道工程的浅埋段施工过程中，必须要有效提高超前地质预报和相关的监控测量工作，对为因结构的形变异常情况进行有效的分析，对其中存在的大形变问题需要及时做出应急处理工作方案。通过对隧道围岩净空断面的形变量监测和分析，可以有效对比出隧道内部上下台阶开挖的具体进度以及拱顶沉降曲线状况，从中可以得出浅埋段的围岩结构，形变速率受到开挖施工的影响相对比较明显。在隧道浅埋段区域钢拱架的内力和围岩结构的压力大小会随着围岩结构的形变量增大而增大，隧道浅埋段的软弱围岩结构受地下水的影响相对较大，当监测数据产生突变或者是加速形变时，必须要对浅埋段隧道围岩结构的形变状况进行有效的监测，对比分析围岩结构的形变量和初期支护受力情况之间的差异，对于存在较大形变的问题及时做出相应的预警工作。
结束语
在隧道浅埋段工程施工过程中，需要及时提出大变形预警工作方案，为工程施工人员提供出良好的工程施工和指导，充分保证工程出人员的人身安全，对实现工程施工单位的良好经济效益和社会效益有着重要的保障。
参考文献
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