摘要：本文以三台顶隧道为依托，根据监控工作的实测资料，按照新奥法基本原理中岩体开挖的时间效应，应用数学的方法对量测所得的周边收敛数和拱顶下沉据进行回归分析，指出在隧道开挖过程中围岩变形的时间效应，为修改设计与指导施工提供理论依据。

关键词：隧道监控 新奥法 拱顶下沉 周边收敛 回归分析

　　1.前言

　　目前新奥法在隧道设计和施工中已得到广泛应用，新奥法构筑隧道的特点是借助现场监控量测对隧道围岩进行动态监控，并据此指导隧道开挖与支护结构的设计和施工。监控量测技术是现代隧道新奥法施工的重要组成部分，是监控围岩与结构稳定性的重要手段。当进行隧道施工时，尤其是对于Ⅳ级以上围岩隧道，采用新奥法施工时，施工监控量测是必不可少的，它是确保初期支护安全，合理确定二次衬砌施作时间的关键工序，并对洞内各施工工序衔接有重要的指导意义。通过监控量测和及时信息反馈来修正设计参数， 以达到设计合理、施工高效的目的。

　　2.工程概况

　　隧道位于广东省梅州市，隧址区大部受坡积土、全风化层覆盖，山体植被茂密。下白垩纪及中侏罗纪统碎屑沉积岩地层岩性多样，岩质软硬相间，总体较软的特点，其中以泥质胶结的粉砂岩。砂岩为软层，存在失水干裂、遇水软化的特点，以硅质胶结的砂岩、含砾砂岩为硬层。隧道浅埋偏压段围岩的稳定性应加强监控，密切注意。

　　3.监控量测的目的及测点布设

　　3.1 监控量测的目的

　　新奥法量测工作的目的是为了掌握围岩和支护结构的动态信息，利用量测结果修改设计和指导施工，预见事故和险情以便及时采取措施。量测数据经分析处理与必要的计算和判后，进行预测和反馈，以保证施工安全和隧道稳定。

　　3.2 量测点的布设及量测频率

　　3.2.1 测点布置

　　根据《公路隧道施工技术规范》（JTG F60—2009）10.2.3条和10.2.4 条规定，为了准确反映隧道围岩的变化情况，需要在隧道开挖、初次衬砌完成后的 24 小时内，立即对隧道布点，各类量测点应安设在距离开挖面 2m 的范围，并应保证爆破后24h 内或下一次开挖之前测读初读数。测点的布设以及代表性断面的选取，是监控量测的首要工作，根据《公路隧道施工技术规范》（JTG F60—2009。三台顶隧道设计中将间隔距离定为：Ⅴ级：10m，Ⅳ：30m，Ⅲ 级：40m。采用 3 点法进行量测，3 点分别设置于拱顶、拱腰两侧.

　　4.数据处理及实际应用

　　4.1 数据处理

　　对隧道进行每次收敛或下沉量测后，应对各量测断面内每条测线分别进行回归分析，求出各自回归精度最高的收敛—时间或下沉—时间回归方程和收敛—距开挖面距离或下沉—距开挖面 距离回归方程，以此推算最终位移，掌握变形规律。

　　数据处理主要分为以下几步：

　　（1）整理监控量测数据，求出相对位移值Ui，Ui=Ri-R0=第 1次观察值-初始观察值。

　　（2）画出时间t和相对收敛值u的散点图。

　　（3）进行回归曲线分析，确定极限收敛值，从而确定围岩是否稳定，围岩稳定的稳定态按以下条件判定：

　　a.隧道周边收敛或下沉速率有明显减缓趋势。

　　b.水平收敛（拱脚附近）速率小于 0.2mm/d，或拱顶下沉速率小于0.1mm/d。

　　c.施作二次衬砌前的收敛量或下沉量已达总收敛量或下沉量的 80%以上。

　　4.2 实际应用

　　4.2.1 量测断面及测线布置方式

　　现选取三台顶隧道 LK26+950 断面，围岩级别为Ⅳ级，覆盖层厚度为 135m。测线布置： 拱顶下沉测点设在拱顶中心线上，采用精密水准仪量测；周边收敛量测布置一条测线，位于 起拱线上 1m 处，用 JSS30A数显收敛计量测。

　　4.2.2确定回归方程及回归分析

　　由于测量偶然误差的存在，造成数据的离散性，根据数据实测数据绘制的曲线图总是上下波动、不规则，难以分析。因此必须用数学方法进行分析处理，才能得到合理的、典型的曲线，并以相应的数学表达式描述，找出个物理量与时间的变化规律。解决这一问题的方法就是回归分析。通过对比选择指数函数u=ae-b / t对该数据进行回归处理。

　　4.3 收敛程度分析

　　通过求极限预测最终位移：

　　同法可得出周边收敛数据回归方程：

　　隧道的周边收敛程度：

　　4.21/ 4.577 = 91.9%

　　周边收敛相对位移值：

　　由规范10.2.3 用回归分析推算的相对位移值小于规范规定的允许相对位移0.15%-0.50%；由规范10.2.4 结合该处覆盖层厚为 135m，该断面的位移量达到预计总位移量 的 80%～90%，周边收敛和拱顶下沉各项测试项目均明显收敛，围岩基本稳定，施工支护有效。

　　5. 结论

　　根据围岩收敛速率确定二次衬砌构筑时机隧道围岩收敛位移速率是隧道围岩应力状态 变化的最直观反映。因此，可以根据隧道收敛变形速率判断隧道围岩的稳定程度.按规范规定，安全临界速率 0.07-0.15mm/d（拱顶下沉）和 0.1-0.2mm/d（水平收敛）及围岩变形释放程 度达到 80%以上时，为二次支护提供合理的支护时机。根据三台顶隧道围岩收敛位移量测的结果，隧道一般在开挖后 20d 左右围岩变形即趋于收敛，围岩变形均达到最终变形的 80% 以上，可进行二次衬砌（即二衬的合理时机为开挖后 20d 左右），比一般工程经验中的 30d-50d 时间要短。因此通过非线性回归分析，可以为施工做出指导，从而加快了施工进度。

　　参考文献：

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　　[2]夏才初，潘国荣等.土木工程监测技术[R].2001

　　[3]李晓红，夏彬伟，康勇等。 通渝隧道围岩收敛位移量测实践[J]. 重庆大学学报：自然科版.2005，28（1）：131-134