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摘要：隧道工程是一种围岩相互作用结构。隧道开挖后，隧道周围的初始力学状态将被破坏，隧道及围岩的力学特性将发生改变，这主要受隧道开挖方式、支护形式、参数和时间等因素的影响。监测和测量已成为NAFA隧道设计和施工的重要组成部分。通过对隧道变形的现场监测，收集围岩和支护结构的变形信息，并对监测数据进行分析，为施工方法和参数的调整提供依据。
关键词：隧道工程；监控量测；三台阶预留核心土
本文以玉磨铁路新平隧道为背景，阐述了隧道监测测量的观点、监测测量点布置原则、数据采集方法、频率和数据分析方法。并通过拱顶沉降曲线分析了隧道的变形规律以及上、中、下台阶的收敛性随时间的变化规律。
1工程概况
在玉磨铁路前，3标总长26.78公里，包括四条隧道和三座桥梁。桥隧比高达95%。潭坪隧道是风险最高的隧道及控制工程之一。隧道总长度为14.835公里。属于单线隧道和双线铁路隧道，起点为D1K46 + 285 ~ D1K61 + 120。隧道设计为IV级和V级围岩，最大埋深578米。隧道体与主断层平行，主要穿过7条断层。围岩以强风化和弱风化板岩为主。
由于隧道围岩稳定性差，v形断面采用三级预留心土开挖方法。上一步的高度是4.5米,长度4-8米,中间步骤的高度是3.2米,长度是3×5 m,下台阶是4.5米的高度低,和较低的下台阶是30米的距离。为了及时掌握隧道施工中围岩的变形情况，对围岩的变形进行监测，并采取措施控制围岩的变形。
2隧道监控量测点的布设
2.1监控量测后视点布设
隧道拱顶沉降监测需要一个稳定的后视点，通常选择后视点作为主要控制点。因为主控制点位于远离掌面的位置，所以主控制点通常旋转到掌面。为了使后视镜能够长期使用，并获得准确的数据，后视镜被设置在隧道的后拱上，并用红色油漆标记。
2.2监控量测监测点布设
监测点由底座和反射光圈组成。底座由5厘米厚的钢板和16毫米的钢筋焊接而成。工作面开挖后，底座埋入围岩中，然后在55mm钢板表面贴上反光膜，以反映围岩变形情况。根据v级围岩预留三级心土的开挖方法，每5 m设监测段。监测断面由拱顶沉降监测点和周边三组收敛监测点组成。测量场地设置完毕后，应用红漆标出测量场地的位置。各部件左右设置标记，及时记录并显示相关信息。如果测点损坏，应将其埋设在损坏测点附近，并重新采集数据。如果测量点松动，应及时加强测量点，并重新读出初始读数。
3数据的采集与分析
3.1数据的采集方法
数据采集采用绝对高程。周向收敛测量采用自由分布站、自由分布站、自由分布站、调平测点中心、测量收敛水平线两端的相对坐标等方法（Xa、Ya、Za）和（Xb、Yb、Zb）。
全站仪使用时，测量点应采用膜片反射器作为测量对象，并将测量对象附着在预埋件上。测量员用手机测量客户端，将数据保存在客户端上传到服务器端，服务器端自动计算隧道围岩的变形量。
3.2监控量测的频率
以相同的频率测量围岩收敛和拱顶沉降。量测频率见表1、表2。
表1按与开挖面的距离确定的监控量测频率
3.3数据的分析
在沉降计算中，测量前后两个绝对高度之差为沉降值，绝对高度与初始绝对高度之差为累积沉降值。利用测点的三维坐标和两点之间的公式计算了收敛侧线的长度。
选取新平隧道D1K52 + 545、D1K52 + 560和D1K52 + 595三个断面的监测数据，分析隧道变形量和变形规律。3组断面的位移-时间关系如图2所示。
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（c）D1K52+595 （d）D1K52+635
图2拱顶下沉和周边收敛随时间变化曲线
从图2可以看出，拱顶沉降和周向收敛的规律随时间变化，但拱顶沉降和周向收敛的趋势是一致的。上一步收敛的累积值是最大的。中间台阶开挖10天后，上部台阶的收敛趋于稳定。上阶收敛日变化值小于5mm/d，但变形时间较长，变形累积值较大。低的融合步骤是至少和拱顶的解决,上一步的收敛,中间步骤的收敛和收敛下步20-30天后趋于稳定。拱顶下沉、上阶收敛和中阶收敛较小，而拱顶下沉、上阶收敛和中阶收敛较大。
以时间收敛曲线为例，将隧道开挖后断面变形分为加速变形阶段、过渡变形阶段和稳定变形阶段。
（1）加速变形阶段。隧道开挖25 d后，由于围岩以强风化和弱风化板岩为主，v级围岩发育，断裂结构发育。在开挖和扰动的影响下，围岩应力重新分布，围岩变形强，变形速率大，波动大。（2）过渡变形阶段隧道的开挖后26-76天，中下游步骤,最初支持封闭环,最初的支持能承受围岩荷载,围岩变形速度相对缓慢。（3）趋于稳定阶段。隧道开挖77天后，围岩未发生变形或变形率接近于零。这里没有统计数据。
一阶负指数拟合方程对上阶收敛变形的拟合程度较高，相关系数大于95%。结果表明，一阶负指数方程可以预测上阶段随时间的收敛变形。对于Dik52 + 545、Dik52 + 560、Dik52 + 595和Dik52 + 635截面上的步长收敛和变形的累积值和根据拟合方程得到的累积值，误差分别为3.4%、2.4%、3.4%和1.4%。结果表明，用一阶负指数拟合方程预测上阶收敛是可行的。
结语 （1）通过分析拱顶的沉降、上台阶的收敛、中台阶的收敛和下台阶的收敛，将围岩的变形规律分为加速变形、过度变形和稳定变形三个阶段，反映了围岩的动态变化。（2）利用现场监测数据指导下台阶的开挖，利用负指数方程合理预测上台阶的收敛变形。与实测值相比，该函数预测的最大位移小于4%，误差较小。结果表明，该函数用于隧道的最终变形预测是可行的。
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