梁钊
中冶轨道交通有限公司,河北省三河市 065201
摘要：近年来，隧道工程建设未来的发展方向呈现出大跨度、特长、深埋等特点，安全高效地穿越高应力软岩地区面临巨大挑战，特别是在高地应力软弱破碎地层，隧道大变形灾害尤为突出，严重制约隧道工程的建设和发展。本文对公路隧道施工过程变形监测及控制进行分析，以供参考。
关键词：公路隧道；变形监测；施工控制
引言
对于隧道设计和施工，合理地预测和评价隧道变形级别并进行分级管理，以避免大变形灾害的发生就显得尤为必要。对此，众多学者开展了隧道大变形分级预测的研究，试图确定各种指标以及相应的临界值，对隧道大变形进行预测。
1隧道常见病害
隧道在运营期间，由于隧道自身结构材质问题、施工质量以及周围的环境影响，会产生各种各样的结构病害。常用隧道衬砌类型主要有复合式衬砌和预制管片衬砌。复合式衬砌常用于铁路隧道和公路隧道，由于它是内外层先后施工，所以经常发生衬砌背后空洞、注浆不密实、衬砌厚度不足的病害。预制管片衬砌常用于修建盾构隧道，由于它是拼接管片而成，所以会发生管片错位、不均匀沉降的病害。除了上述几种病害，一般隧道还会发生诸如衬砌裂损及变形、渗漏水、衬砌材质劣化等病害。其中衬砌裂缝和渗漏水是隧道中最常见的2种病害，这2种病害深化后可能会造成其它病害的产生。这些结构病害的出现会影响隧道的结构安全，威胁隧道内的机电设备，对隧道的正常运营产生不利影响。
2隧道监测检测技术
2.1三维激光扫描技术
三维激光扫描技术的基本原理是激光测距原理，即根据激光往返的时间，结合激光的速度角度来判断测点被测点的矢量距离。详细的介绍了三维激光扫描与普通的测绘差距，它是对整体上各点的坐标进行扫描，而不是仅仅针对某一点位。这就意味着需要对测量单元进行整体全面的坐标测量与收集，即对目标进行从上到下或者从左到右的步进式扫描测量，从而得到测量目标的全面而连续的坐标数据，这些数据也称作“点云”。有了这些点云就可以描绘出目标的原形，进行对目标的三维重建，继而通过对重建的三维图像的处理来进行隧道的检测。
2.2冲击回波技术
冲击回波法原理是利用小钢球或者小锤敲击混凝土的表面，在混凝土的表面产生应力波，当应力波在混凝土的内部进行传播时，遇到内部缺陷会产生反射并且在结构的表面产生微小位移。使用安装在冲击点附近的传感器来接收应力波在混凝土内产生的响应并进行频谱分析。通过分析获取的频谱图便可以得到关于混凝土的材质、厚度、缺陷等较多信息。
3大变形模糊层次综合预测
岩层产状，包括结构面倾角及结构面走向与洞轴线夹角。公路隧道围岩岩性主要为质软的碳质千枚岩和质硬的钙硅质砂质板岩，两类岩石以互层状、不同比例和不同厚度组合分布，各向异性更加突出，岩层走向与隧道开挖方向的夹角多变，倾角也缓陡起伏，造成围岩不同程度和不同模式的变形和失稳。
4隧道大变形类型
从隧道大变形产生机理分析，隧道大变形可分为三类。一类是松散破碎型：围岩软弱破碎，在重力作用下，产生较大松散荷载，从而引起围岩较大变形。二类是高地应力挤压型：主要针对围岩强度应力比较低的隧道而言，隧道开挖后，围岩具有明显的挤出现象，产生较大的形变压力；研究表明，当强度应力比小于０．３～０．５时，即能产生比正常隧道开挖大一倍以上的变形。三类是膨胀型：主要发生于含膨胀性矿物的软岩，在一定条件下围岩产生膨胀，引起变形；其应力条件是径向围岩压力小于膨胀压力，而切向围岩压力大于膨胀压力。
5隧道大变形原因
5.1支护强度设计不足
在隧道设计过程中，由于地质勘查与实际地质状况不符或设计施工初期对软岩隧道认识不足，设计采用较弱的初期支护参数，初期支护不能有效地控制围岩变形，直接导致围岩变形发展快，造成变形超限，引发隧道大变形，甚至引起坍塌失稳。
5.2埋深
当隧道埋深较浅时，隧道成拱效应弱化，容易诱发塌方的大变形。如果隧道埋深较大时，围岩地应力也会相应变大，对于软弱围岩或是完整性较差的围岩，其围岩强度较低，强度应力比较小，围岩开挖引起的应力重分布容易超过岩体的屈服强度而使岩体发生塑性化，引发隧道大变形。
5.3支护时机滞后
根据统计资料，支护时机滞后是造成隧道大变形的重要因素。选择台阶法施工时，上下台阶施工步距太大，工序时间间隔太长，导致初期支护无法尽早封闭成环，围岩变形不能得到有效控制。上、下台阶开挖后不能及时有效地进行钢结构和喷射混凝土的连接，致使上、下台阶围岩释放应力不能平衡并自然衔接，应力释放不均匀而导致钢拱架与支撑变形、扭曲，初期支护严重变形，严重影响初期支护共同受力效果，而对继续移动的岩体无法抵抗而导致隧道不停被侵限。
6隧道施工变形控制的措施分析
6.1超前注浆加固
为了能够更好地控制好公路隧道施工变形问题的出现，鉴于超前注浆加固处理过程中，施工人员就必须从以下几个方面进行分析：第一，从疏松结构分析，施工人员应该想方设法将其变的均匀；第二，维持土体内部较少的水分，借助有效地手段排出多余水分，不断提高土体的固结度；第三，促使土体摩擦角不断地增强，在最小的渗透数据下，确保地层的特点进行合理的调整，降低坍塌问题的发生概率；第四，改善水土流失问题，营造良好的施工现场环境。在本地区开展的公路隧道施工项目当中，通过实际调查发现，有着较差的围岩结构，再加上有些路段含有较多的水分，要想能够保证整个施工过程更具安全性特点，那么施工人员就必须应用合理的加固形式，全面把控好施工变形现象的出现。从本施工项目下出发，最大的困难就在于较差的地层环境，鉴于会出现较大变形问题的地层，极大地增加的施工工作的难度。对此，在超前注浆加固处理过程中，施工人员可以借助Φ60mm，壁厚5mm的热轧无缝钢管的超前支护，控制管长为3m，应用的注浆超前小导管应该控制好环向的间距，最终应该保持在40cm。尤其是某些路段突出的不稳定特点，此时更需要施工人员及时地调整好加固的数值。
6.2设置锁脚锚杆
为了能够此时沉降量得以有效把控，那么施工人员必须适当地将锁脚锚杆进行合理的设置，在本地区的公路隧道项目当中，要想能够控制好拱顶下沉问题的出现，在施工人员进行操作当中，可以鉴于部分的开挖路段，融合锁脚锚杆加以处理。在施工人员埋放锁脚锚杆部分时，浅埋段可以借助Φ50mm无缝钢管，有着5mm的壁厚，总体长度在3m，将两根的锁脚锚杆合理的设置在每一处的拱脚部分下，其中对于深埋段的锁脚锚杆来讲，此时施工人员应用的是无缝钢管材料，型号为Φ42mm，选择3.5m的壁厚，控制长度为3.5m，从而对沉降量得以把控。
结束语
简而言之，公路工程施工行业作为推动我国经济持续发展的关键部分，鉴于公路隧道施工中经常出现的施工变形问题，文章提出了相关的举措，希望通过先进施工技术的优势下，降低公路隧道施工变形问题发生概率的同时，也能够促使我国公路隧道施工行业尽快实现可持续发展目标。
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