復(fù)雜條件下高速公路隧道施工期洞周位移控制基準(zhǔn)的多維度解析與實(shí)踐一、引言1.1研究背景與意義高速公路作為現(xiàn)代交通體系的重要組成部分，對(duì)于促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、加強(qiáng)地區(qū)間聯(lián)系起著至關(guān)重要的作用。而隧道工程作為高速公路建設(shè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其施工安全與質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)高速公路的運(yùn)營(yíng)安全和使用壽命。在高速公路隧道施工過程中，洞周位移是反映隧道圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)結(jié)構(gòu)有效性的重要指標(biāo)。洞周位移過大可能導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)、支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞，進(jìn)而引發(fā)隧道坍塌等嚴(yán)重安全事故，不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還可能威脅到施工人員和后續(xù)使用者的生命安全。因此，準(zhǔn)確控制洞周位移，確保其在合理范圍內(nèi)，對(duì)于保障隧道施工安全和工程質(zhì)量具有舉足輕重的意義。隨著我國(guó)高速公路建設(shè)向地形復(fù)雜、地質(zhì)條件惡劣的區(qū)域不斷推進(jìn)，隧道施工面臨著越來越多的復(fù)雜條件挑戰(zhàn)。例如，在山區(qū)修建高速公路隧道時(shí)，常常會(huì)遇到斷層、破碎帶、軟弱圍巖、巖溶等復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造。在斷層區(qū)域，巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，地下水豐富，隧道開挖后圍巖應(yīng)力重新分布，極易導(dǎo)致洞周位移急劇增大，支護(hù)結(jié)構(gòu)承受巨大壓力。軟弱圍巖則因其強(qiáng)度低、自穩(wěn)能力差，在施工擾動(dòng)下容易發(fā)生大變形，增加了洞周位移控制的難度。而巖溶地區(qū)的溶洞、暗河等特殊地質(zhì)現(xiàn)象，可能導(dǎo)致隧道突水突泥，破壞圍巖的穩(wěn)定性，使洞周位移難以預(yù)測(cè)和控制。此外，一些隧道還可能受到高地應(yīng)力、高水壓等特殊環(huán)境因素的影響，進(jìn)一步加劇了施工難度和洞周位移控制的復(fù)雜性。復(fù)雜條件下高速公路隧道施工期洞周位移控制基準(zhǔn)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。從現(xiàn)實(shí)意義來看，準(zhǔn)確合理的洞周位移控制基準(zhǔn)可以為隧道施工提供科學(xué)的指導(dǎo)，幫助施工人員及時(shí)判斷圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，當(dāng)洞周位移接近或超過控制基準(zhǔn)時(shí)，能夠及時(shí)采取有效的工程措施，如加強(qiáng)支護(hù)、調(diào)整施工方法等，從而有效預(yù)防隧道施工事故的發(fā)生，保障施工安全和工程質(zhì)量，降低工程成本。從理論價(jià)值方面來說，研究復(fù)雜條件下的洞周位移控制基準(zhǔn)，有助于深入理解隧道圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的相互作用機(jī)理，豐富和完善隧道工程的設(shè)計(jì)與施工理論，為今后類似工程的建設(shè)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。通過對(duì)不同復(fù)雜條件下洞周位移的監(jiān)測(cè)、分析和研究，可以揭示洞周位移的變化規(guī)律及其影響因素，為建立更加科學(xué)、合理的位移控制模型和方法奠定基礎(chǔ)，推動(dòng)隧道工程領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新發(fā)展。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國(guó)外，針對(duì)高速公路隧道施工期洞周位移控制基準(zhǔn)的研究開展較早。法國(guó)根據(jù)中等斷面（50-100m^{2}）隧道施工的特定經(jīng)驗(yàn)制定了位移基準(zhǔn)，主要聚焦于拱頂下沉數(shù)據(jù)。如當(dāng)埋深在10-50m時(shí)，硬巖的拱頂下沉絕對(duì)位移評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為1-2mm，軟巖為2-5mm；埋深在50-500m時(shí)，硬巖為2-6mm，軟巖為10-20mm。其相對(duì)位移評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也依據(jù)不同埋深和巖性進(jìn)行了劃分，為隧道施工位移控制提供了一定參考。日本則基于新奧法施工實(shí)踐（約50座隧道，821個(gè)量測(cè)斷面）的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析來制定位移基準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)適用于埋深小于500m的情況，對(duì)單線和雙線隧道在不同圍巖級(jí)別下的凈空絕對(duì)位移值和相對(duì)位移值都給出了管理基準(zhǔn)，如ⅠS或特S級(jí)圍巖的單線隧道凈空絕對(duì)位移值大于75mm，雙線隧道大于150mm。這些研究成果在一定程度上規(guī)范了隧道施工中位移控制的標(biāo)準(zhǔn)，為實(shí)際工程提供了操作依據(jù)。國(guó)內(nèi)對(duì)于高速公路隧道施工期洞周位移控制基準(zhǔn)的研究也取得了諸多成果。一些學(xué)者通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與理論分析相結(jié)合的方法，對(duì)不同地質(zhì)條件下的隧道洞周位移進(jìn)行研究。在軟弱圍巖隧道中，通過大量現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，得出了圍巖變形與時(shí)間、施工工序之間的關(guān)系，進(jìn)而提出了相應(yīng)的位移控制基準(zhǔn)建議值。還有學(xué)者運(yùn)用數(shù)值模擬技術(shù)，建立不同地質(zhì)條件和施工工況下的隧道模型，分析洞周位移的分布規(guī)律和影響因素，為位移控制基準(zhǔn)的確定提供理論支持。例如，通過有限元軟件模擬高地應(yīng)力條件下隧道開挖過程，研究洞周位移隨應(yīng)力釋放程度的變化規(guī)律，從而確定合理的位移控制范圍。盡管國(guó)內(nèi)外在高速公路隧道施工期洞周位移控制基準(zhǔn)方面取得了一定成果，但仍存在一些不足之處。現(xiàn)有研究大多針對(duì)單一或少數(shù)幾種復(fù)雜地質(zhì)條件，對(duì)于多種復(fù)雜條件并存情況下的洞周位移控制基準(zhǔn)研究較少。而實(shí)際工程中，高速公路隧道往往會(huì)穿越多種復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域，面臨多種復(fù)雜條件的疊加影響，如既有軟弱圍巖又存在斷層破碎帶，還受到高地應(yīng)力作用，這種情況下現(xiàn)有的控制基準(zhǔn)難以準(zhǔn)確適用。部分研究在確定位移控制基準(zhǔn)時(shí)，對(duì)施工方法、支護(hù)結(jié)構(gòu)類型等因素的綜合考慮不夠全面。不同的施工方法（如鉆爆法、盾構(gòu)法、TBM法等）對(duì)圍巖的擾動(dòng)程度不同，會(huì)導(dǎo)致洞周位移產(chǎn)生差異；支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型（如噴射混凝土支護(hù)、錨桿支護(hù)、鋼支撐支護(hù)等）和參數(shù)設(shè)置也會(huì)直接影響圍巖的穩(wěn)定性和洞周位移大小。然而，目前很多研究沒有充分考慮這些因素之間的相互作用和耦合效應(yīng)，使得控制基準(zhǔn)的準(zhǔn)確性和實(shí)用性受到一定限制。此外，在復(fù)雜條件下，對(duì)于隧道洞周位移的長(zhǎng)期穩(wěn)定性研究相對(duì)薄弱。隧道建成后的運(yùn)營(yíng)過程中，由于受到車輛荷載、環(huán)境因素（如溫度變化、地下水滲流等）的長(zhǎng)期作用，洞周位移可能會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而影響隧道的長(zhǎng)期安全性能。但目前對(duì)于這方面的研究還不夠深入，缺乏系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和分析，難以準(zhǔn)確評(píng)估隧道在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)條件下的洞周位移變化趨勢(shì)和控制基準(zhǔn)。鑒于現(xiàn)有研究的不足，本文將針對(duì)復(fù)雜條件下高速公路隧道施工期洞周位移控制基準(zhǔn)展開深入研究。綜合考慮多種復(fù)雜地質(zhì)條件（如斷層、破碎帶、軟弱圍巖、巖溶等）、特殊環(huán)境因素（高地應(yīng)力、高水壓等）以及不同施工方法和支護(hù)結(jié)構(gòu)類型對(duì)洞周位移的影響，通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、數(shù)值模擬和理論分析相結(jié)合的方法，建立更加全面、準(zhǔn)確的洞周位移控制基準(zhǔn)體系。同時(shí)，對(duì)隧道洞周位移的長(zhǎng)期穩(wěn)定性進(jìn)行研究，為高速公路隧道的安全施工和長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)提供可靠的技術(shù)支持。1.3研究?jī)?nèi)容與方法本文主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：首先對(duì)高速公路隧道施工可能面臨的復(fù)雜條件進(jìn)行全面分析，涵蓋斷層、破碎帶、軟弱圍巖、巖溶、高地應(yīng)力、高水壓等地質(zhì)與環(huán)境因素，深入剖析這些因素對(duì)隧道洞周位移產(chǎn)生影響的內(nèi)在機(jī)制。通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研典型高速公路隧道項(xiàng)目，收集復(fù)雜條件下的地質(zhì)勘察資料、施工記錄和洞周位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，建立包含不同復(fù)雜條件組合的隧道工程案例庫(kù)，為后續(xù)研究提供數(shù)據(jù)支持。基于理論分析和經(jīng)驗(yàn)公式，初步確定不同復(fù)雜條件下洞周位移控制基準(zhǔn)的取值范圍，再利用數(shù)值模擬軟件，構(gòu)建多種復(fù)雜條件下的隧道施工模型，模擬不同工況下的洞周位移變化情況，分析各因素對(duì)洞周位移的影響程度，從而確定更準(zhǔn)確的位移控制基準(zhǔn)值。此外，還將結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和修正，建立考慮多種復(fù)雜因素的洞周位移控制基準(zhǔn)體系，并針對(duì)不同復(fù)雜條件提出相應(yīng)的施工控制措施和建議，以確保洞周位移在控制基準(zhǔn)范圍內(nèi)，保障隧道施工安全和質(zhì)量。在研究方法上，本文綜合運(yùn)用了多種手段。通過廣泛查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，梳理和總結(jié)高速公路隧道施工期洞周位移控制基準(zhǔn)的研究現(xiàn)狀、理論基礎(chǔ)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，了解現(xiàn)有研究的成果與不足，為本文研究提供理論支撐和研究思路。選取具有代表性的高速公路隧道工程項(xiàng)目，對(duì)其施工過程中的復(fù)雜地質(zhì)條件、施工方法、洞周位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等進(jìn)行詳細(xì)的案例分析，深入研究實(shí)際工程中洞周位移的變化規(guī)律和控制方法，從中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，為本文研究提供實(shí)際工程依據(jù)。運(yùn)用數(shù)值模擬軟件，如ANSYS、FLAC3D等，建立高速公路隧道在復(fù)雜條件下的施工模型，模擬不同施工階段、不同復(fù)雜條件組合下隧道圍巖的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)和洞周位移變化情況。通過數(shù)值模擬，可以直觀地展示各種因素對(duì)洞周位移的影響，預(yù)測(cè)洞周位移的發(fā)展趨勢(shì)，為位移控制基準(zhǔn)的確定提供量化分析依據(jù)。在典型高速公路隧道施工現(xiàn)場(chǎng)，布置位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采用全站儀、水準(zhǔn)儀、多點(diǎn)位移計(jì)等監(jiān)測(cè)儀器，對(duì)隧道洞周位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，了解洞周位移的實(shí)際變化情況，驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)為位移控制基準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)修正提供數(shù)據(jù)支持。二、復(fù)雜條件下高速公路隧道施工期洞周位移的影響因素2.1地質(zhì)條件2.1.1巖性特征不同的巖石類型具有獨(dú)特的物理力學(xué)性質(zhì)，這些性質(zhì)差異對(duì)隧道洞周位移有著顯著影響。砂巖通常具有較高的抗壓強(qiáng)度和彈性模量，其顆粒間膠結(jié)較為緊密，結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定。在隧道開挖過程中，砂巖圍巖能夠承受較大的地應(yīng)力，洞周位移相對(duì)較小。當(dāng)砂巖的抗壓強(qiáng)度達(dá)到80MPa以上時(shí)，在一般的施工擾動(dòng)下，洞周位移可能僅在幾毫米以內(nèi)。這是因?yàn)樯皫r的高強(qiáng)度使其能夠較好地維持自身結(jié)構(gòu)的完整性，抵抗因開挖導(dǎo)致的應(yīng)力重分布所產(chǎn)生的變形作用。相比之下，泥巖的強(qiáng)度較低，具有明顯的遇水軟化特性。泥巖的抗壓強(qiáng)度一般在20-50MPa之間，且其顆粒細(xì)小，黏土礦物含量較高。在地下水的作用下，泥巖中的黏土礦物會(huì)發(fā)生膨脹，導(dǎo)致巖體強(qiáng)度進(jìn)一步降低。當(dāng)隧道穿越泥巖地層時(shí)，洞周位移往往較大。在某高速公路隧道穿越泥巖地段的施工中，由于地下水豐富，泥巖遇水軟化，洞周位移在短時(shí)間內(nèi)迅速增大，部分地段的位移量達(dá)到了幾十毫米，嚴(yán)重影響了隧道的施工安全和進(jìn)度。這是因?yàn)槟鄮r強(qiáng)度的降低使其無(wú)法有效抵抗地應(yīng)力和施工擾動(dòng)，導(dǎo)致圍巖更容易發(fā)生變形和破壞。頁(yè)巖作為一種具有明顯頁(yè)理構(gòu)造的巖石，其力學(xué)性質(zhì)具有各向異性。沿著頁(yè)理方向，頁(yè)巖的強(qiáng)度較低，容易發(fā)生滑動(dòng)和變形。在隧道開挖時(shí)，如果洞周巖體的頁(yè)理方向與主應(yīng)力方向不利組合，會(huì)導(dǎo)致洞周位移增大。當(dāng)頁(yè)理方向與隧道軸線平行時(shí)，在開挖擾動(dòng)下，頁(yè)巖巖體容易沿著頁(yè)理面發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，從而增加洞周位移的風(fēng)險(xiǎn)。這是由于頁(yè)理結(jié)構(gòu)削弱了巖體的整體性，使得巖體在受力時(shí)更容易沿著薄弱面發(fā)生破壞和變形。2.1.2地質(zhì)構(gòu)造斷層是地質(zhì)構(gòu)造中常見的一種形式，它是巖體發(fā)生斷裂并產(chǎn)生顯著位移的部位。在斷層區(qū)域，巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，完整性遭到嚴(yán)重破壞。當(dāng)隧道穿越斷層時(shí)，由于斷層帶內(nèi)巖體的強(qiáng)度大幅降低，地應(yīng)力分布極為復(fù)雜，洞周位移往往會(huì)急劇增大。在某隧道穿越斷層的施工中，斷層帶內(nèi)巖體破碎，呈碎塊狀，自穩(wěn)能力極差。開挖后，洞周位移迅速發(fā)展，支護(hù)結(jié)構(gòu)承受了巨大的壓力，出現(xiàn)了明顯的變形和破壞跡象。這是因?yàn)閿鄬悠茐牧藥r體的連續(xù)性和穩(wěn)定性，使得圍巖在開挖后難以維持自身的平衡狀態(tài)，地應(yīng)力的釋放和重新分布導(dǎo)致洞周位移迅速增大。節(jié)理是巖體中的裂隙，它將巖體分割成各種形狀和大小的巖塊。節(jié)理的發(fā)育程度、產(chǎn)狀和密度對(duì)巖體的穩(wěn)定性有著重要影響。當(dāng)節(jié)理密集且產(chǎn)狀不利時(shí)，巖體容易形成不穩(wěn)定的塊體，在隧道開挖擾動(dòng)下，這些塊體可能發(fā)生掉落、滑動(dòng)等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致洞周位移增加。在節(jié)理走向與隧道軸線夾角較小，且節(jié)理面傾向洞內(nèi)的情況下，巖塊在自重和地應(yīng)力作用下容易向洞內(nèi)滑動(dòng)，增加洞周位移的風(fēng)險(xiǎn)。這是因?yàn)楣?jié)理的存在削弱了巖體的強(qiáng)度和整體性，使得巖體在受到施工擾動(dòng)時(shí)更容易發(fā)生破壞和變形。褶皺構(gòu)造會(huì)使巖體的層理發(fā)生彎曲，導(dǎo)致巖體內(nèi)部應(yīng)力分布不均勻。在褶皺的核部，巖體受到強(qiáng)烈的擠壓和拉伸作用，巖石破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體的穩(wěn)定性較差。當(dāng)隧道穿越褶皺核部時(shí)，洞周位移可能會(huì)因巖體的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)和較低的強(qiáng)度而增大。在某褶皺地區(qū)的隧道施工中，隧道穿越褶皺核部時(shí)，洞周位移明顯大于其他地段，且變形呈現(xiàn)出復(fù)雜的形態(tài)。這是由于褶皺核部的巖體受到多種應(yīng)力的綜合作用，其力學(xué)性質(zhì)發(fā)生了顯著變化，導(dǎo)致洞周位移難以控制。2.1.3水文地質(zhì)條件地下水的滲透作用會(huì)對(duì)巖體的力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響。在隧道開挖過程中，地下水會(huì)沿著巖體的節(jié)理裂隙滲透，對(duì)巖體產(chǎn)生動(dòng)水壓力。動(dòng)水壓力會(huì)增加巖體的重量，降低巖體的抗剪強(qiáng)度，從而使洞周位移增大。在富水地層中，地下水的流速較大，動(dòng)水壓力對(duì)巖體的作用更為明顯。某隧道在富水的砂巖地層中施工時(shí)，由于地下水的滲透作用，洞周位移明顯增大，部分地段出現(xiàn)了涌水現(xiàn)象，進(jìn)一步加劇了圍巖的不穩(wěn)定。這是因?yàn)閯?dòng)水壓力破壞了巖體的受力平衡，增加了巖體的變形趨勢(shì)，同時(shí)涌水還可能帶走巖體中的細(xì)小顆粒，導(dǎo)致巖體結(jié)構(gòu)松散，強(qiáng)度降低。地下水的侵蝕作用會(huì)使巖體中的某些礦物成分發(fā)生溶解和化學(xué)反應(yīng)，從而降低巖體的強(qiáng)度。例如，在石灰?guī)r地區(qū)，地下水的長(zhǎng)期侵蝕會(huì)形成巖溶洞穴和溶蝕裂隙，使巖體的完整性受到破壞。當(dāng)隧道穿越巖溶地區(qū)時(shí)，由于巖體強(qiáng)度的降低和巖溶空洞的存在，洞周位移的控制難度極大。在某巖溶地區(qū)的隧道施工中，遇到了多個(gè)巖溶空洞，周圍巖體因長(zhǎng)期受地下水侵蝕而強(qiáng)度極低。開挖過程中，洞周位移急劇增大，且出現(xiàn)了多次坍塌事故，嚴(yán)重威脅施工安全。這是因?yàn)閹r溶作用破壞了巖體的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，使得圍巖在開挖后無(wú)法承受地應(yīng)力和施工擾動(dòng)，導(dǎo)致洞周位移失控。此外，地下水的存在還會(huì)影響支護(hù)結(jié)構(gòu)的性能。地下水可能會(huì)腐蝕支護(hù)結(jié)構(gòu)的材料，降低其承載能力，從而間接影響洞周位移的控制效果。在含有侵蝕性介質(zhì)的地下水中，鋼筋混凝土支護(hù)結(jié)構(gòu)的鋼筋可能會(huì)發(fā)生銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降，無(wú)法有效約束洞周位移。這是由于地下水的侵蝕作用削弱了支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，使其無(wú)法發(fā)揮應(yīng)有的支護(hù)作用，進(jìn)而導(dǎo)致洞周位移增大。2.2施工因素2.2.1開挖方式不同的開挖方式對(duì)圍巖的擾動(dòng)程度和洞周位移有著顯著影響。臺(tái)階法是隧道施工中常用的開挖方法之一，它將隧道斷面分為上、下臺(tái)階進(jìn)行開挖。在一般地質(zhì)條件下，臺(tái)階法施工相對(duì)簡(jiǎn)單，施工效率較高。當(dāng)上臺(tái)階長(zhǎng)度控制在合理范圍內(nèi)時(shí)，能夠較好地利用圍巖的自穩(wěn)能力，洞周位移相對(duì)較小。在某高速公路隧道施工中，采用臺(tái)階法開挖，上臺(tái)階長(zhǎng)度為5-8m，下臺(tái)階及時(shí)跟進(jìn)，通過對(duì)洞周位移的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，在正常施工情況下，洞周位移能夠得到有效控制，拱頂下沉和周邊收斂值均在允許范圍內(nèi)。這是因?yàn)榕_(tái)階法的分步開挖方式，使得圍巖應(yīng)力能夠逐步釋放，減少了一次性開挖對(duì)圍巖的過大擾動(dòng)，同時(shí)及時(shí)的支護(hù)措施能夠?qū)鷰r進(jìn)行有效約束，從而控制洞周位移的發(fā)展。CD法（中隔壁法）和CRD法（交叉中隔壁法）通常用于地質(zhì)條件較差、圍巖穩(wěn)定性較低的隧道施工。CD法將隧道斷面分為左右兩部分，先開挖一側(cè)，施作中隔壁后再開挖另一側(cè)。CRD法則在CD法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將每側(cè)再分為上下兩部分，分部開挖和支護(hù)。在穿越軟弱圍巖和斷層破碎帶的隧道中，采用CD法施工時(shí)，由于施工過程中對(duì)圍巖的多次擾動(dòng)，且中隔壁的設(shè)置在一定程度上改變了圍巖的受力狀態(tài)，洞周位移相對(duì)較大。在某隧道穿越軟弱圍巖和斷層破碎帶時(shí)，采用CD法施工，雖然采取了加強(qiáng)支護(hù)措施，但洞周位移仍然明顯大于采用臺(tái)階法施工的地段，部分地段的拱頂下沉量達(dá)到了30-50mm。這是因?yàn)镃D法的開挖和支護(hù)過程較為復(fù)雜，施工時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，圍巖在長(zhǎng)時(shí)間的擾動(dòng)和暴露下，其自穩(wěn)能力逐漸降低，導(dǎo)致洞周位移增大。CRD法由于分部更多，施工過程更加復(fù)雜，對(duì)圍巖的擾動(dòng)次數(shù)也更多。在同樣的復(fù)雜地質(zhì)條件下，采用CRD法施工的隧道洞周位移比CD法更大。在某復(fù)雜地質(zhì)條件下的隧道施工中，采用CRD法施工，洞周位移的控制難度極大，施工過程中需要不斷調(diào)整支護(hù)參數(shù)和施工工藝，以確保洞周位移在可接受范圍內(nèi)。這是因?yàn)镃RD法的多次分部開挖使得圍巖的應(yīng)力狀態(tài)更加復(fù)雜，巖體的完整性受到更大程度的破壞，從而增加了洞周位移的控制難度。不同開挖方式對(duì)圍巖擾動(dòng)和洞周位移的影響差異明顯。在選擇開挖方式時(shí)，需要綜合考慮地質(zhì)條件、隧道斷面尺寸、施工安全和進(jìn)度等因素，以確保洞周位移能夠得到有效控制，保障隧道施工的安全和質(zhì)量。2.2.2支護(hù)措施支護(hù)結(jié)構(gòu)在隧道施工中起著至關(guān)重要的作用，其類型、強(qiáng)度和施作時(shí)機(jī)直接關(guān)系到洞周位移的控制效果。錨桿作為一種常見的支護(hù)形式，通過將圍巖與穩(wěn)定的巖體錨固在一起，增加圍巖的整體性和穩(wěn)定性。在某高速公路隧道施工中，在軟弱圍巖地段采用了全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿，錨桿長(zhǎng)度為3-4m，間距為1.0m×1.0m。通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，錨桿的設(shè)置有效地限制了洞周位移的發(fā)展，與未設(shè)置錨桿的情況相比，拱頂下沉和周邊收斂值明顯減小。這是因?yàn)殄^桿能夠提供一定的錨固力，阻止圍巖的松動(dòng)和變形，使圍巖形成一個(gè)承載拱，共同承受地應(yīng)力和施工荷載，從而控制洞周位移。噴射混凝土能夠及時(shí)封閉圍巖表面，防止圍巖風(fēng)化和松動(dòng)，同時(shí)提供一定的支護(hù)抗力。在某隧道施工中，采用了C25噴射混凝土，噴射厚度為20cm。噴射混凝土在施作后，迅速與圍巖緊密結(jié)合，形成了一個(gè)聯(lián)合承載體系，有效地抑制了洞周位移的增長(zhǎng)。這是因?yàn)閲娚浠炷辆哂休^高的早期強(qiáng)度，能夠在短時(shí)間內(nèi)對(duì)圍巖提供支護(hù)作用，阻止圍巖的進(jìn)一步變形，同時(shí)其與圍巖的粘結(jié)力能夠傳遞圍巖的應(yīng)力，使圍巖的受力狀態(tài)得到改善，從而控制洞周位移。鋼支撐具有較高的強(qiáng)度和剛度，能夠承受較大的圍巖壓力。在軟弱圍巖和斷層破碎帶等地質(zhì)條件惡劣的地段，常采用鋼支撐與噴射混凝土、錨桿聯(lián)合支護(hù)的形式。在某隧道穿越斷層破碎帶時(shí)，采用了I20工字鋼鋼支撐，間距為0.6m，同時(shí)配合噴射混凝土和錨桿支護(hù)。通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，這種聯(lián)合支護(hù)形式能夠顯著降低洞周位移，使隧道在復(fù)雜地質(zhì)條件下保持穩(wěn)定。這是因?yàn)殇撝文軌蛟谒淼篱_挖后迅速提供強(qiáng)大的支護(hù)力，抵抗圍巖的變形和坍塌，與噴射混凝土和錨桿相互配合，形成了一個(gè)穩(wěn)固的支護(hù)體系，共同控制洞周位移。支護(hù)結(jié)構(gòu)的施作時(shí)機(jī)也對(duì)洞周位移控制有著重要影響。及時(shí)施作支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠在圍巖變形初期就對(duì)其進(jìn)行約束，防止變形進(jìn)一步發(fā)展。在某隧道施工中，當(dāng)采用臺(tái)階法開挖時(shí)，上臺(tái)階開挖后，立即進(jìn)行噴射混凝土和錨桿支護(hù)，下臺(tái)階開挖后及時(shí)施作鋼支撐和仰拱。通過監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，這種及時(shí)支護(hù)的方式使得洞周位移得到了有效控制，隧道施工順利進(jìn)行。而如果支護(hù)施作不及時(shí)，圍巖變形可能會(huì)迅速發(fā)展，導(dǎo)致支護(hù)難度增加，甚至出現(xiàn)圍巖坍塌等事故。在某隧道施工中，由于施工組織不合理，支護(hù)施作滯后，洞周位移急劇增大，部分地段出現(xiàn)了坍塌現(xiàn)象，不得不采取臨時(shí)支撐和加強(qiáng)支護(hù)等措施進(jìn)行處理，嚴(yán)重影響了施工進(jìn)度和安全。因此，在隧道施工中，應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度和圍巖變形情況，合理安排支護(hù)結(jié)構(gòu)的施作時(shí)機(jī)，確保洞周位移得到有效控制。2.2.3施工進(jìn)度施工進(jìn)度對(duì)圍巖應(yīng)力釋放和洞周位移發(fā)展有著重要影響。在隧道施工過程中，圍巖應(yīng)力會(huì)隨著開挖過程逐漸釋放，如果施工進(jìn)度過快，圍巖應(yīng)力來不及充分調(diào)整和釋放，就會(huì)導(dǎo)致洞周位移急劇增大。在某高速公路隧道施工中，由于施工單位為了趕工期，在軟弱圍巖地段采用了快速開挖的方式，每天的開挖進(jìn)尺達(dá)到了3-4m。在這種情況下，洞周位移迅速發(fā)展，拱頂下沉和周邊收斂值超出了控制標(biāo)準(zhǔn)，部分地段出現(xiàn)了支護(hù)結(jié)構(gòu)變形和破壞的情況。這是因?yàn)榭焖匍_挖使得圍巖在短時(shí)間內(nèi)失去了原有的平衡狀態(tài)，應(yīng)力集中現(xiàn)象加劇，而圍巖自身的調(diào)整和適應(yīng)能力有限，無(wú)法及時(shí)承受新增的應(yīng)力，從而導(dǎo)致洞周位移增大。相反，如果施工進(jìn)度過慢，圍巖長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，會(huì)受到風(fēng)化、地下水等因素的影響，導(dǎo)致巖體強(qiáng)度降低，也會(huì)使洞周位移增大。在某隧道施工中，由于施工設(shè)備故障和人員調(diào)配問題，施工進(jìn)度緩慢，部分地段的開挖面長(zhǎng)時(shí)間未進(jìn)行支護(hù)，圍巖在地下水的浸泡和風(fēng)化作用下，巖體強(qiáng)度明顯下降。經(jīng)過一段時(shí)間后，洞周位移逐漸增大，原本穩(wěn)定的圍巖出現(xiàn)了松動(dòng)和坍塌的跡象。這是因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的暴露使圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化，其承載能力降低，無(wú)法抵抗地應(yīng)力和施工擾動(dòng)，從而導(dǎo)致洞周位移增大。合理的施工進(jìn)度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、隧道斷面尺寸、支護(hù)結(jié)構(gòu)類型等因素進(jìn)行綜合確定。在軟弱圍巖地段，應(yīng)適當(dāng)放慢施工進(jìn)度，采用短進(jìn)尺、弱爆破的開挖方式，給圍巖足夠的時(shí)間進(jìn)行應(yīng)力調(diào)整和釋放，同時(shí)及時(shí)施作支護(hù)結(jié)構(gòu)，控制洞周位移。在某隧道穿越軟弱圍巖地段時(shí)，施工單位采用了臺(tái)階法開挖，上臺(tái)階每次開挖進(jìn)尺控制在1-1.5m，下臺(tái)階及時(shí)跟進(jìn)，開挖后立即進(jìn)行支護(hù)。通過這種方式，有效地控制了洞周位移，保證了施工安全和質(zhì)量。在地質(zhì)條件較好的地段，可以適當(dāng)加快施工進(jìn)度，但也應(yīng)密切關(guān)注洞周位移的變化情況，確保施工過程的安全和穩(wěn)定。在某隧道的硬巖地段，采用了合理的施工進(jìn)度，每天的開挖進(jìn)尺控制在2-3m，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)洞周位移的監(jiān)測(cè)，施工過程中未出現(xiàn)明顯的位移異常情況。因此，在高速公路隧道施工中，應(yīng)科學(xué)合理地安排施工進(jìn)度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)洞周位移的有效控制，保障隧道施工的順利進(jìn)行。2.3自然因素2.3.1降雨降雨是影響高速公路隧道施工期洞周位移的重要自然因素之一。在降雨過程中，大量雨水會(huì)通過地表徑流和入滲的方式進(jìn)入地下，導(dǎo)致巖體的含水量顯著增加。當(dāng)巖體含水量增加時(shí)，其物理力學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生明顯改變。對(duì)于一些含有黏土礦物的巖體，如泥巖、頁(yè)巖等，含水量的增加會(huì)使黏土礦物發(fā)生膨脹，從而增大巖體的體積。這種膨脹作用會(huì)導(dǎo)致巖體內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過巖體的抗拉強(qiáng)度時(shí)，巖體就會(huì)出現(xiàn)裂縫，進(jìn)而降低巖體的整體性和強(qiáng)度。在某高速公路隧道施工中，在經(jīng)歷持續(xù)降雨后，穿越泥巖地層的洞段出現(xiàn)了明顯的洞周位移增大現(xiàn)象，部分地段的位移量在短時(shí)間內(nèi)增加了10-15mm。這是因?yàn)榻涤晔鼓鄮r含水量增加，黏土礦物膨脹，巖體強(qiáng)度降低，無(wú)法有效抵抗地應(yīng)力和施工擾動(dòng)，導(dǎo)致洞周位移增大。雨水還會(huì)沿著巖體的節(jié)理裂隙滲透，對(duì)巖體產(chǎn)生動(dòng)水壓力。動(dòng)水壓力的方向與水流方向一致，它會(huì)對(duì)巖體施加一個(gè)額外的作用力。當(dāng)動(dòng)水壓力較大時(shí)，會(huì)破壞巖體的受力平衡，使巖體更容易發(fā)生變形和破壞。在富水的砂巖地層中，降雨后地下水水位上升，水流速度加快，動(dòng)水壓力對(duì)巖體的作用更為顯著。某隧道在穿越富水砂巖地段時(shí)，降雨后洞周位移迅速增大，部分地段出現(xiàn)了涌水和坍塌跡象。這是因?yàn)閯?dòng)水壓力增加了巖體的重量，降低了巖體的抗剪強(qiáng)度，同時(shí)水流的沖刷作用還可能帶走巖體中的細(xì)小顆粒，進(jìn)一步削弱巖體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，從而導(dǎo)致洞周位移增大。此外，降雨還可能引發(fā)山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，間接影響隧道的穩(wěn)定性和洞周位移。當(dāng)隧道上方或周邊山體因降雨發(fā)生滑坡時(shí)，滑坡體的下滑力會(huì)對(duì)隧道產(chǎn)生側(cè)向擠壓作用，導(dǎo)致洞周位移增大。在某山區(qū)高速公路隧道施工中，由于連續(xù)暴雨引發(fā)山體滑坡，滑坡體擠壓隧道洞身，使洞周位移急劇增大，部分支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重變形和破壞。這是因?yàn)樯襟w滑坡改變了隧道周邊的應(yīng)力分布，增加了隧道的受力，導(dǎo)致洞周位移超出控制范圍，嚴(yán)重威脅隧道的施工安全和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。2.3.2地震地震是一種具有強(qiáng)大破壞力的自然現(xiàn)象，其產(chǎn)生的地震波會(huì)對(duì)高速公路隧道圍巖和洞周位移產(chǎn)生復(fù)雜而顯著的影響。地震波主要包括縱波（P波）和橫波（S波）?？v波是一種壓縮波，它傳播速度快，能使巖體產(chǎn)生縱向的壓縮和拉伸變形。當(dāng)縱波傳播到隧道圍巖時(shí)，會(huì)使圍巖在縱波傳播方向上產(chǎn)生快速的壓縮和拉伸交替作用。這種快速的變形作用會(huì)使圍巖內(nèi)部的應(yīng)力瞬間增大，當(dāng)應(yīng)力超過圍巖的強(qiáng)度極限時(shí)，圍巖就會(huì)發(fā)生破壞。在某地震區(qū)的高速公路隧道中，地震發(fā)生時(shí)，縱波作用使隧道洞周的圍巖出現(xiàn)了明顯的裂縫和剝落現(xiàn)象，洞周位移急劇增大，部分地段的位移量在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到了幾十毫米。這是因?yàn)榭v波的快速壓縮和拉伸作用破壞了圍巖的結(jié)構(gòu)完整性，降低了圍巖的強(qiáng)度，導(dǎo)致洞周位移難以控制。橫波是一種剪切波，它傳播速度相對(duì)較慢，但能使巖體產(chǎn)生橫向的剪切變形。橫波對(duì)隧道圍巖的破壞作用更為嚴(yán)重，因?yàn)閹r體的抗剪強(qiáng)度通常較低。當(dāng)橫波傳播到隧道圍巖時(shí)，會(huì)使圍巖產(chǎn)生水平方向的剪切力。這種剪切力會(huì)導(dǎo)致圍巖內(nèi)部的結(jié)構(gòu)面發(fā)生錯(cuò)動(dòng)和滑移，從而破壞圍巖的整體性和穩(wěn)定性。在某地震活動(dòng)頻繁地區(qū)的隧道施工中，地震時(shí)橫波作用使隧道洞周的圍巖出現(xiàn)了大量的剪切裂縫，部分圍巖塊體發(fā)生滑落，洞周位移迅速增大，支護(hù)結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重破壞。這是因?yàn)闄M波的剪切作用削弱了圍巖的抗剪能力，使圍巖更容易發(fā)生破壞和變形，進(jìn)而導(dǎo)致洞周位移急劇增加。地震還可能引發(fā)圍巖的液化現(xiàn)象，進(jìn)一步加劇洞周位移。在飽和的砂土或粉土地層中，地震時(shí)孔隙水壓力會(huì)急劇上升，導(dǎo)致土體的有效應(yīng)力減小。當(dāng)有效應(yīng)力減小到一定程度時(shí)，土體就會(huì)失去抗剪強(qiáng)度，發(fā)生液化。液化后的土體就像液體一樣，無(wú)法為隧道提供有效的支撐，從而使洞周位移急劇增大。在某沿海地區(qū)的高速公路隧道穿越飽和砂土地層時(shí)，發(fā)生地震后，洞周圍巖出現(xiàn)液化現(xiàn)象，洞周位移迅速增大，隧道出現(xiàn)了嚴(yán)重的變形和坍塌風(fēng)險(xiǎn)。這是因?yàn)榈卣鹨l(fā)的圍巖液化破壞了土體的承載能力，使隧道失去了穩(wěn)定的支撐條件，導(dǎo)致洞周位移失控。2.3.3凍融循環(huán)在寒冷地區(qū)，高速公路隧道施工會(huì)受到凍融循環(huán)的影響。凍融循環(huán)是指在低溫環(huán)境下，巖體中的水分凍結(jié)成冰，體積膨脹，而在溫度升高時(shí)，冰又融化成水，體積收縮，如此反復(fù)的過程。在凍結(jié)過程中，巖體中的水分結(jié)冰后，體積會(huì)膨脹約9%。這種體積膨脹會(huì)在巖體內(nèi)部產(chǎn)生巨大的凍脹力。當(dāng)凍脹力超過巖體的抗拉強(qiáng)度時(shí)，巖體就會(huì)產(chǎn)生裂縫。在某寒冷地區(qū)的高速公路隧道施工中，經(jīng)過一個(gè)冬季的凍融循環(huán)后，對(duì)隧道洞周巖體進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，巖體表面出現(xiàn)了大量的細(xì)微裂縫，部分裂縫深度達(dá)到了幾厘米。這是因?yàn)閮雒浟ζ茐牧藥r體的結(jié)構(gòu)，使其完整性受到損害，為后續(xù)的變形和破壞埋下了隱患。在融化過程中，冰融化成水后，巖體的強(qiáng)度會(huì)因含水量的增加而降低。同時(shí)，融化后的水會(huì)在重力作用下向下滲透，進(jìn)一步軟化巖體。當(dāng)隧道開挖后，洞周巖體在自重和地應(yīng)力作用下，由于強(qiáng)度降低，更容易發(fā)生變形。在經(jīng)歷多個(gè)凍融循環(huán)后，某隧道洞周位移逐漸增大，部分地段的位移量在一個(gè)凍融循環(huán)周期內(nèi)增加了5-8mm。這是因?yàn)榉磸?fù)的凍融循環(huán)使巖體的物理性質(zhì)不斷惡化，強(qiáng)度持續(xù)降低，導(dǎo)致洞周位移隨著時(shí)間的推移而逐漸增大。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，巖體的裂縫會(huì)不斷擴(kuò)展和連通，形成更大的裂縫網(wǎng)絡(luò)。這會(huì)進(jìn)一步削弱巖體的整體性和強(qiáng)度，使洞周位移的控制難度越來越大。在某長(zhǎng)期受到凍融循環(huán)影響的隧道中，經(jīng)過多年的運(yùn)營(yíng)后，洞周巖體的裂縫相互連通，形成了明顯的破碎帶，洞周位移持續(xù)增大，支護(hù)結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了嚴(yán)重的變形和損壞。這是因?yàn)殚L(zhǎng)期的凍融循環(huán)對(duì)巖體造成了累積性的破壞，使其力學(xué)性能大幅下降，無(wú)法維持隧道的穩(wěn)定，導(dǎo)致洞周位移失控，影響隧道的正常使用和安全。三、高速公路隧道施工期洞周位移監(jiān)測(cè)3.1監(jiān)測(cè)內(nèi)容與方法3.1.1拱頂下沉監(jiān)測(cè)拱頂下沉監(jiān)測(cè)是高速公路隧道施工期洞周位移監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵內(nèi)容之一，它對(duì)于判斷隧道頂部圍巖的穩(wěn)定性以及支護(hù)結(jié)構(gòu)的有效性起著至關(guān)重要的作用。目前，常用的拱頂下沉監(jiān)測(cè)設(shè)備主要包括水準(zhǔn)儀和全站儀，它們各自具有獨(dú)特的測(cè)量原理和優(yōu)勢(shì)。水準(zhǔn)儀是一種利用水平視線測(cè)定兩點(diǎn)間高差的儀器。在拱頂下沉監(jiān)測(cè)中，其測(cè)量原理基于水準(zhǔn)測(cè)量原理。首先，在隧道洞外穩(wěn)定的基巖或其他堅(jiān)固的基礎(chǔ)上設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)，確保該基準(zhǔn)點(diǎn)不受隧道施工和周圍環(huán)境變化的影響，作為整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的高程基準(zhǔn)。然后，在隧道拱頂需要監(jiān)測(cè)的位置埋設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，通常采用特制的預(yù)埋件，其頂部具有明確的觀測(cè)標(biāo)志，以保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。在測(cè)量時(shí)，將水準(zhǔn)儀安置在合適的位置，使其視線水平。通過水準(zhǔn)儀的望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)上的水準(zhǔn)尺，讀取水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)，記錄為后視讀數(shù)。再轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，瞄準(zhǔn)拱頂觀測(cè)點(diǎn)上的水準(zhǔn)尺，讀取此時(shí)的讀數(shù)，記錄為前視讀數(shù)。根據(jù)水準(zhǔn)測(cè)量的基本公式：高差=后視讀數(shù)-前視讀數(shù)，可計(jì)算出基準(zhǔn)點(diǎn)與拱頂觀測(cè)點(diǎn)之間的高差。在后續(xù)的監(jiān)測(cè)過程中，重復(fù)上述操作，通過對(duì)比不同時(shí)期測(cè)量得到的高差變化，即可確定拱頂下沉的數(shù)值。水準(zhǔn)儀測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度較高，能夠滿足一般隧道施工監(jiān)測(cè)對(duì)精度的要求。其測(cè)量誤差主要來源于儀器的精度、觀測(cè)人員的操作技能以及外界環(huán)境因素（如溫度、大氣折光等）的影響。在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高測(cè)量精度，通常會(huì)采取多次測(cè)量取平均值的方法，同時(shí)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的誤差修正。全站儀是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器，它可以同時(shí)測(cè)量水平角、垂直角和距離，并通過內(nèi)置的計(jì)算程序自動(dòng)計(jì)算出測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。在拱頂下沉監(jiān)測(cè)中，全站儀采用三角高程測(cè)量原理。同樣需要在隧道洞外設(shè)置穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)，在拱頂設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)上安裝反射棱鏡或反光貼片，以確保全站儀能夠準(zhǔn)確地反射回測(cè)量信號(hào)。測(cè)量時(shí)，將全站儀安置在合適的測(cè)站點(diǎn)上，對(duì)中整平后，首先瞄準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)上的反射棱鏡，測(cè)量出測(cè)站點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的水平距離、垂直角和儀器高。然后，瞄準(zhǔn)拱頂觀測(cè)點(diǎn)上的反射棱鏡，測(cè)量出相應(yīng)的水平距離、垂直角和目標(biāo)高。根據(jù)三角高程測(cè)量的公式：高差=水平距離×tan(垂直角)+儀器高-目標(biāo)高+球氣差改正數(shù)，計(jì)算出測(cè)站點(diǎn)與拱頂觀測(cè)點(diǎn)之間的高差。通過不同時(shí)期測(cè)量高差的變化，即可得到拱頂下沉的數(shù)值。全站儀測(cè)量具有測(cè)量速度快、效率高、自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于地形復(fù)雜、觀測(cè)條件較差的隧道施工現(xiàn)場(chǎng)。它可以快速地獲取多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息，便于對(duì)隧道洞周位移進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)和分析。但全站儀測(cè)量的精度受儀器精度、測(cè)量距離、大氣條件等因素的影響較大。在長(zhǎng)距離測(cè)量或惡劣天氣條件下，大氣折光和地球曲率的影響會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差增大。因此，在使用全站儀進(jìn)行拱頂下沉監(jiān)測(cè)時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行必要的誤差修正和精度控制。在實(shí)際的高速公路隧道施工中，拱頂下沉監(jiān)測(cè)的頻率需要根據(jù)施工進(jìn)度和地質(zhì)條件進(jìn)行合理的確定。在隧道開挖初期，由于圍巖應(yīng)力的重新分布和釋放較為劇烈，拱頂下沉的變化速率較大，因此監(jiān)測(cè)頻率應(yīng)較高，一般每天進(jìn)行1-2次監(jiān)測(cè)。隨著施工的推進(jìn)，圍巖逐漸趨于穩(wěn)定，監(jiān)測(cè)頻率可以適當(dāng)降低，如每2-3天進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)。當(dāng)遇到特殊地質(zhì)條件（如斷層、軟弱圍巖等）或施工異常情況（如爆破震動(dòng)過大、支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常變形等）時(shí)，應(yīng)加密監(jiān)測(cè)頻率，甚至進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)的措施。通過科學(xué)合理的拱頂下沉監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)掌握隧道頂部圍巖的變形情況，為隧道施工的安全和質(zhì)量提供有力的保障。3.1.2周邊收斂位移監(jiān)測(cè)周邊收斂位移監(jiān)測(cè)是高速公路隧道施工期洞周位移監(jiān)測(cè)的重要組成部分，它能夠直觀地反映隧道周邊圍巖的變形情況，對(duì)于判斷隧道的穩(wěn)定性和支護(hù)結(jié)構(gòu)的有效性具有重要意義。收斂計(jì)是監(jiān)測(cè)隧道周邊收斂位移的常用工具，其工作原理基于機(jī)械傳遞位移的方法。收斂計(jì)主要由鋼尺（或鋼帶）、百分表（或數(shù)顯位移計(jì)）、掛鉤等部件組成。在進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，首先在隧道周邊需要監(jiān)測(cè)的位置（如拱腰、邊墻等）埋設(shè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)通常采用預(yù)埋螺栓或焊接鋼筋頭等方式固定，確保其牢固可靠。然后，將收斂計(jì)的掛鉤分別掛在兩個(gè)測(cè)點(diǎn)上，使鋼尺（或鋼帶）處于拉緊狀態(tài)。通過百分表（或數(shù)顯位移計(jì)）讀取鋼尺（或鋼帶）的初始長(zhǎng)度，記錄為L(zhǎng)o。隨著隧道施工的進(jìn)行，圍巖會(huì)發(fā)生變形，導(dǎo)致兩個(gè)測(cè)點(diǎn)之間的距離發(fā)生變化。在后續(xù)的監(jiān)測(cè)過程中，再次使用收斂計(jì)測(cè)量?jī)蓚€(gè)測(cè)點(diǎn)之間的距離，此時(shí)鋼尺（或鋼帶）的長(zhǎng)度記錄為L(zhǎng)n。根據(jù)收斂值的計(jì)算公式：收斂值=Lo-Ln，即可計(jì)算出周邊收斂位移的數(shù)值。如果收斂值為正值，表示測(cè)點(diǎn)之間的距離縮短，即隧道周邊發(fā)生了收斂變形；如果收斂值為負(fù)值，則表示測(cè)點(diǎn)之間的距離增大，即隧道周邊發(fā)生了擴(kuò)張變形。在使用收斂計(jì)進(jìn)行周邊收斂位移監(jiān)測(cè)時(shí)，數(shù)據(jù)采集要點(diǎn)至關(guān)重要。要確保測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)位置準(zhǔn)確，且在施工過程中不受損壞。測(cè)點(diǎn)的位置應(yīng)能夠準(zhǔn)確反映隧道周邊圍巖的變形情況，一般在拱腰、邊墻等關(guān)鍵部位對(duì)稱布置。在測(cè)量前，需要對(duì)收斂計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，確保其測(cè)量精度符合要求。校準(zhǔn)過程中，可使用標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的量塊對(duì)收斂計(jì)進(jìn)行校驗(yàn)，檢查其讀數(shù)的準(zhǔn)確性。測(cè)量時(shí)，應(yīng)保持收斂計(jì)的鋼尺（或鋼帶）處于水平狀態(tài)，避免因傾斜而產(chǎn)生測(cè)量誤差。同時(shí)，要注意測(cè)量的環(huán)境條件，如溫度、濕度等。溫度的變化會(huì)導(dǎo)致鋼尺（或鋼帶）的熱脹冷縮，從而影響測(cè)量結(jié)果。因此，在測(cè)量時(shí)需要記錄環(huán)境溫度，并根據(jù)鋼尺（或鋼帶）的線膨脹系數(shù)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行溫度修正。在數(shù)據(jù)記錄方面，要詳細(xì)記錄每次測(cè)量的時(shí)間、測(cè)量值、環(huán)境溫度等信息，以便后續(xù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。除了收斂計(jì)，全站儀也可用于周邊收斂位移監(jiān)測(cè)。全站儀采用極坐標(biāo)測(cè)量原理，通過測(cè)量測(cè)站點(diǎn)到測(cè)點(diǎn)的水平距離、水平角和垂直角，計(jì)算出測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。在隧道周邊收斂位移監(jiān)測(cè)中，首先在隧道內(nèi)設(shè)置穩(wěn)定的測(cè)站點(diǎn)，在周邊測(cè)點(diǎn)上安裝反射棱鏡或反光貼片。測(cè)量時(shí)，全站儀瞄準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)上的反射棱鏡，測(cè)量出相應(yīng)的距離和角度信息，通過內(nèi)置的計(jì)算程序計(jì)算出測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。通過不同時(shí)期測(cè)量得到的測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)變化，即可計(jì)算出周邊收斂位移的數(shù)值。全站儀監(jiān)測(cè)具有測(cè)量范圍大、精度高、自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)，能夠快速獲取多個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移信息。但全站儀監(jiān)測(cè)也存在一些局限性，如對(duì)測(cè)量環(huán)境要求較高，在光線較暗或有遮擋的情況下測(cè)量效果會(huì)受到影響。在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)隧道的具體情況和監(jiān)測(cè)要求，選擇合適的監(jiān)測(cè)工具和方法，以確保周邊收斂位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。3.1.3圍巖體內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)圍巖體內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)是深入了解隧道圍巖變形特性和力學(xué)狀態(tài)的重要手段，對(duì)于評(píng)估隧道圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用效果具有關(guān)鍵意義。在復(fù)雜條件下的高速公路隧道施工中，通過埋設(shè)測(cè)斜管等方式進(jìn)行圍巖體內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)是一種常用的技術(shù)手段。測(cè)斜管是一種用于測(cè)量土體或巖體內(nèi)部水平位移的管狀傳感器，通常由塑料或鋁合金制成，其內(nèi)壁設(shè)有兩對(duì)相互垂直的導(dǎo)向槽。在進(jìn)行圍巖體內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)時(shí)，首先需要根據(jù)隧道的地質(zhì)條件和監(jiān)測(cè)要求確定測(cè)斜管的埋設(shè)位置和深度。在軟弱圍巖地段，為了準(zhǔn)確掌握圍巖內(nèi)部的變形情況，可能需要在多個(gè)位置埋設(shè)測(cè)斜管，且埋設(shè)深度要超過預(yù)計(jì)的圍巖變形影響范圍。在斷層破碎帶附近，測(cè)斜管的埋設(shè)位置應(yīng)能夠反映斷層活動(dòng)對(duì)圍巖位移的影響。在確定埋設(shè)位置后，采用鉆孔的方式將測(cè)斜管埋入圍巖體中。鉆孔時(shí)，使用工程鉆探機(jī)，一般采用合適直徑的鉆頭，如φ108cm鉆頭，為了使測(cè)斜管順利安裝到位，鉆孔深度一般要比安裝深度深一些，原則是每10米多鉆深0.5米。例如，若安裝深度為20米，則鉆孔深度應(yīng)為21米。鉆孔完成后，進(jìn)行清孔操作，通過向孔內(nèi)灌注清水，直至泥漿水變成清混水為止，以保證測(cè)斜管安裝后的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。安裝測(cè)斜管的過程分為三步。第一步是管子的連接，測(cè)斜管一般長(zhǎng)度為2米/根或3米/根，連接時(shí)采用插入連接法。首先拿起一根測(cè)斜管，在沒有外接頭的一端套上底蓋，用三只M4×10自攻螺釘擰緊，作為每孔最下面的一節(jié)管子，然后向孔內(nèi)下管子。下一節(jié)時(shí)，向外接頭內(nèi)插一節(jié)管，務(wù)必插到管子端平面相接為止，再用三只M4×10自攻螺釘固定，完成該接頭連接，按此方法一直連接到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。第二步是調(diào)正方向，管子安裝到位后，需要調(diào)正方向才能回填。測(cè)斜管內(nèi)壁有兩對(duì)凹槽，調(diào)正方向時(shí)，需把孔口以上那節(jié)測(cè)斜管上的外接頭拿掉，看清管內(nèi)凹槽，將管內(nèi)的一對(duì)凹槽垂直于測(cè)量面。轉(zhuǎn)動(dòng)管子即可實(shí)現(xiàn)，一人轉(zhuǎn)不動(dòng)時(shí)，可多人協(xié)作，轉(zhuǎn)動(dòng)前可先把管子向上提起后再轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)后再把管子壓到位，方向調(diào)正好后蓋上蓋子，擰好螺釘。第三步是向孔內(nèi)回填，在下管子時(shí)為減少其浮力，可向管內(nèi)充清水，一邊下管子，一邊充清水，直至能順利放到位，但清水不能放得太多，否則管子會(huì)迅速下沉，使人抓不住而掉在孔中。管子全部下到位置后，一定要把清水充滿，這樣可減少泥漿進(jìn)入管內(nèi)形成沉淀。測(cè)斜管安裝完成后，使用測(cè)斜儀進(jìn)行測(cè)量。測(cè)斜儀主要由探頭、測(cè)讀儀和電纜組成。探頭通過導(dǎo)向輪沿著測(cè)斜管的導(dǎo)向槽下滑，在下滑過程中，探頭內(nèi)的傳感器會(huì)測(cè)量出不同深度處測(cè)斜管的傾斜角度變化。測(cè)讀儀則用于接收探頭傳來的信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為具體的位移數(shù)據(jù)。根據(jù)測(cè)量得到的傾斜角度變化，通過三角函數(shù)關(guān)系可以計(jì)算出圍巖體內(nèi)部不同深度處的水平位移。假設(shè)在深度h處測(cè)量得到的傾斜角度為α，測(cè)斜管的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則該深度處的水平位移Δx=L×sin(α)。通過對(duì)不同深度處水平位移的測(cè)量和分析，可以繪制出圍巖體內(nèi)部水平位移隨深度的變化曲線，從而直觀地了解圍巖體內(nèi)部的位移分布情況。在某高速公路隧道穿越軟弱圍巖地段的施工中，通過埋設(shè)測(cè)斜管監(jiān)測(cè)圍巖體內(nèi)部位移，發(fā)現(xiàn)距離隧道洞壁一定范圍內(nèi)的圍巖水平位移較大，且隨著深度的增加逐漸減小。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，及時(shí)調(diào)整了支護(hù)參數(shù)，加強(qiáng)了對(duì)淺層圍巖的支護(hù)，有效控制了圍巖的變形。3.2監(jiān)測(cè)頻率與布置3.2.1監(jiān)測(cè)頻率確定監(jiān)測(cè)頻率的合理確定對(duì)于準(zhǔn)確掌握高速公路隧道施工期洞周位移變化情況、及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患至關(guān)重要。它主要依據(jù)施工進(jìn)度和圍巖穩(wěn)定性等因素進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。在隧道施工初期，由于開挖活動(dòng)對(duì)圍巖的擾動(dòng)較大，圍巖應(yīng)力重新分布的過程較為劇烈，洞周位移變化速率通常較快。此時(shí)，為了能夠及時(shí)捕捉位移的快速變化，監(jiān)測(cè)頻率應(yīng)相對(duì)較高。在某高速公路隧道施工的初期階段，采用臺(tái)階法開挖，每開挖1-2m，就對(duì)拱頂下沉和周邊收斂位移進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)，即每天進(jìn)行2-3次監(jiān)測(cè)。這樣可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)因開挖引起的位移突變，為及時(shí)采取支護(hù)措施提供依據(jù)。隨著施工的推進(jìn)，圍巖逐漸適應(yīng)了開挖后的應(yīng)力狀態(tài)，位移變化速率逐漸減小，監(jiān)測(cè)頻率可以適當(dāng)降低。當(dāng)隧道施工進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定階段，圍巖位移變化趨于平緩，可將監(jiān)測(cè)頻率調(diào)整為每3-5m進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)，或者每2-3天監(jiān)測(cè)一次。在某隧道的正常施工階段，圍巖穩(wěn)定性較好，通過降低監(jiān)測(cè)頻率，既保證了對(duì)位移變化的有效監(jiān)控，又提高了監(jiān)測(cè)工作的效率，降低了監(jiān)測(cè)成本。在遇到特殊地質(zhì)條件（如斷層、軟弱圍巖、巖溶等）或施工異常情況（如爆破震動(dòng)過大、支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常變形等）時(shí)，應(yīng)立即加密監(jiān)測(cè)頻率，甚至進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在隧道穿越斷層破碎帶時(shí)，由于巖體破碎，地應(yīng)力復(fù)雜，洞周位移變化極不穩(wěn)定，需要采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)位移進(jìn)行24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)掌握位移的瞬間變化，一旦發(fā)現(xiàn)位移異常增大，能夠迅速采取應(yīng)急措施，如加強(qiáng)臨時(shí)支護(hù)、暫停施工等，以保障施工安全。除了考慮施工進(jìn)度和地質(zhì)條件外，還可以根據(jù)位移速度來確定監(jiān)測(cè)頻率。當(dāng)位移速度大于5mm/d時(shí)，每天監(jiān)測(cè)2-3次；當(dāng)位移速度在1-5mm/d之間時(shí)，每天監(jiān)測(cè)1次；當(dāng)位移速度在0.5-1mm/d之間時(shí)，每2-3天監(jiān)測(cè)1次；當(dāng)位移速度小于0.2mm/d時(shí)，每周監(jiān)測(cè)1次。這種根據(jù)位移速度動(dòng)態(tài)調(diào)整監(jiān)測(cè)頻率的方法，能夠更加科學(xué)地反映洞周位移的變化情況，確保監(jiān)測(cè)工作的有效性和針對(duì)性。在某隧道施工中，通過對(duì)位移速度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，及時(shí)調(diào)整了監(jiān)測(cè)頻率，準(zhǔn)確掌握了洞周位移的發(fā)展趨勢(shì)，為施工決策提供了可靠依據(jù)。3.2.2監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置原則在隧道斷面位置布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，需充分考慮隧道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和受力情況，確保監(jiān)測(cè)點(diǎn)能夠全面、準(zhǔn)確地反映洞周位移。對(duì)于一般的圓形或馬蹄形隧道斷面，拱頂是隧道頂部的關(guān)鍵部位，承受著較大的豎向壓力，因此在拱頂中心位置必須設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以監(jiān)測(cè)拱頂?shù)南鲁廖灰啤Ｔ谀掣咚俟匪淼赖膱A形斷面中，在拱頂中心埋設(shè)了高精度的位移傳感器，通過對(duì)拱頂下沉位移的監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)了因圍巖松弛導(dǎo)致的拱頂下沉異常情況，為采取加固措施提供了關(guān)鍵信息。拱腰和邊墻是隧道兩側(cè)的重要部位，在這些位置對(duì)稱布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，能夠有效監(jiān)測(cè)隧道周邊的水平收斂位移。在某馬蹄形隧道斷面中，在兩側(cè)拱腰和邊墻位置分別對(duì)稱設(shè)置了收斂計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過對(duì)這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)分析，準(zhǔn)確掌握了隧道周邊水平收斂位移的變化規(guī)律，為評(píng)估隧道的穩(wěn)定性提供了重要依據(jù)。在隧道底部，雖然位移相對(duì)較小，但在一些特殊情況下（如軟弱圍巖、地下水豐富等），也可能發(fā)生隆起變形，因此在隧道底部適當(dāng)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)也是必要的。在某隧道穿越軟弱圍巖且地下水豐富的地段，在隧道底部設(shè)置了監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示在施工過程中隧道底部出現(xiàn)了一定程度的隆起變形，及時(shí)采取了排水和加固措施，避免了因底部隆起導(dǎo)致的隧道結(jié)構(gòu)破壞。在隧道縱向位置布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)隧道的長(zhǎng)度、地質(zhì)條件變化等因素合理確定監(jiān)測(cè)斷面的間距。在地質(zhì)條件相對(duì)穩(wěn)定的地段，監(jiān)測(cè)斷面間距可以適當(dāng)加大。在某隧道的堅(jiān)硬圍巖地段，監(jiān)測(cè)斷面間距設(shè)置為30-50m，通過對(duì)這些監(jiān)測(cè)斷面的監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)因施工引起的位移變化，同時(shí)又避免了監(jiān)測(cè)點(diǎn)的過度密集，提高了監(jiān)測(cè)效率。而在地質(zhì)條件復(fù)雜多變（如斷層、破碎帶、不同巖性交界處等）的地段，監(jiān)測(cè)斷面間距應(yīng)縮小，以加密監(jiān)測(cè)。在隧道穿越斷層破碎帶時(shí)，監(jiān)測(cè)斷面間距縮小至5-10m，對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面進(jìn)行詳細(xì)的位移監(jiān)測(cè)，能夠全面掌握斷層破碎帶對(duì)洞周位移的影響，為制定針對(duì)性的支護(hù)方案提供了詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持。在隧道的洞口段、變截面段、施工縫處等特殊部位，由于結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，容易出現(xiàn)位移異常，也應(yīng)加密監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在某隧道的洞口段，由于受到地形和施工擾動(dòng)的影響，結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，在洞口段50m范圍內(nèi)加密了監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過對(duì)這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理了洞口段的位移異常問題，保障了隧道洞口的施工安全。在布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，還需考慮監(jiān)測(cè)點(diǎn)的可操作性和可維護(hù)性。監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)便于安裝和測(cè)量設(shè)備的操作，同時(shí)要采取有效的保護(hù)措施，防止在施工過程中受到損壞。在某隧道施工中，將監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置在易于到達(dá)的位置，并設(shè)置了防護(hù)裝置，避免了施工設(shè)備和材料對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的碰撞和損壞，確保了監(jiān)測(cè)工作的連續(xù)性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。3.3監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理與分析3.3.1數(shù)據(jù)處理方法在高速公路隧道施工期洞周位移監(jiān)測(cè)中，由于受到測(cè)量?jī)x器精度、測(cè)量環(huán)境干擾以及人為操作誤差等多種因素的影響，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)往往存在一定的噪聲和誤差。為了提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確反映洞周位移的真實(shí)變化情況，需要對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、平差等處理。濾波處理是去除監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中噪聲的常用方法。在隧道施工環(huán)境中，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可能會(huì)受到施工設(shè)備的振動(dòng)、電磁干擾等因素的影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中出現(xiàn)高頻噪聲。采用低通濾波器可以有效地去除這些高頻噪聲，保留數(shù)據(jù)的低頻趨勢(shì)。低通濾波器的工作原理是允許低頻信號(hào)通過，而衰減高頻信號(hào)。對(duì)于拱頂下沉監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，由于施工爆破等因素可能會(huì)產(chǎn)生瞬間的高頻干擾信號(hào)，通過設(shè)置合適截止頻率的低通濾波器，如截止頻率為1Hz的巴特沃斯低通濾波器，可以濾除這些高頻干擾，使數(shù)據(jù)更加平滑，準(zhǔn)確反映拱頂下沉的趨勢(shì)。除了低通濾波器，小波變換也是一種有效的濾波方法。小波變換能夠?qū)⑿盘?hào)分解為不同頻率的分量，通過對(duì)小波系數(shù)的處理，可以有針對(duì)性地去除噪聲。在周邊收斂位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理中，由于收斂計(jì)的測(cè)量可能會(huì)受到溫度變化、測(cè)量接觸誤差等因素的影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)波動(dòng)。利用小波變換對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行多尺度分解，然后根據(jù)噪聲的特點(diǎn)，對(duì)高頻小波系數(shù)進(jìn)行閾值處理，去除噪聲對(duì)應(yīng)的小波系數(shù)，再進(jìn)行小波重構(gòu)，得到濾波后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。這種方法能夠更好地保留數(shù)據(jù)的局部特征，對(duì)于處理非平穩(wěn)信號(hào)具有明顯優(yōu)勢(shì)。平差處理是提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精度的重要手段。在洞周位移監(jiān)測(cè)中，由于測(cè)量?jī)x器的系統(tǒng)誤差、測(cè)量點(diǎn)的布置誤差以及測(cè)量過程中的偶然誤差等因素，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)存在一定的偏差。通過平差處理，可以對(duì)這些誤差進(jìn)行合理的分配和調(diào)整，從而提高數(shù)據(jù)的精度。在采用全站儀進(jìn)行隧道洞周位移監(jiān)測(cè)時(shí)，由于全站儀的測(cè)距、測(cè)角存在一定的系統(tǒng)誤差，以及測(cè)量過程中可能受到大氣折光、溫度變化等因素的影響，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量得到的三維坐標(biāo)存在誤差。采用最小二乘平差方法，以監(jiān)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量坐標(biāo)為觀測(cè)值，以監(jiān)測(cè)點(diǎn)的真實(shí)坐標(biāo)為未知數(shù)，建立誤差方程。通過最小化誤差平方和的準(zhǔn)則，求解出監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最或然坐標(biāo)，從而提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精度。在實(shí)際應(yīng)用中，還可以結(jié)合監(jiān)測(cè)點(diǎn)的幾何關(guān)系和約束條件，如監(jiān)測(cè)點(diǎn)在隧道斷面上的相對(duì)位置關(guān)系等，進(jìn)行附有限制條件的間接平差，進(jìn)一步提高平差結(jié)果的可靠性。在進(jìn)行平差處理時(shí)，需要對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的精度進(jìn)行評(píng)估。通過計(jì)算觀測(cè)值的中誤差、相對(duì)中誤差等指標(biāo)，可以了解觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量情況。對(duì)于中誤差較大的觀測(cè)值，需要分析其產(chǎn)生的原因，如測(cè)量?jī)x器故障、測(cè)量環(huán)境惡劣等，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行改進(jìn)。還可以通過多次測(cè)量取平均值、增加測(cè)量次數(shù)等方法，降低觀測(cè)值的中誤差，提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精度。在某高速公路隧道洞周位移監(jiān)測(cè)中，通過對(duì)多次測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行平差處理和精度評(píng)估，發(fā)現(xiàn)部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量精度較低，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)是由于測(cè)量?jī)x器的對(duì)中誤差較大導(dǎo)致的。通過重新對(duì)中測(cè)量?jī)x器，并增加測(cè)量次數(shù)，降低了觀測(cè)值的中誤差，提高了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精度。3.3.2數(shù)據(jù)分析方法為了深入了解高速公路隧道施工期洞周位移的變化規(guī)律，評(píng)估圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)結(jié)構(gòu)的有效性，需要運(yùn)用科學(xué)的數(shù)據(jù)分析方法對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?；貧w分析是一種常用的數(shù)據(jù)分析方法，它通過建立變量之間的數(shù)學(xué)模型，來研究變量之間的關(guān)系。在洞周位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析中，回歸分析可以用于建立洞周位移與時(shí)間、施工進(jìn)度、地質(zhì)條件等因素之間的關(guān)系模型，從而預(yù)測(cè)洞周位移的發(fā)展趨勢(shì)。在某高速公路隧道施工中，通過對(duì)拱頂下沉監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和施工進(jìn)度數(shù)據(jù)的回歸分析，建立了拱頂下沉量與開挖進(jìn)尺之間的線性回歸模型：y=a+bx，其中y為拱頂下沉量，x為開挖進(jìn)尺，a和b為回歸系數(shù)。通過對(duì)該模型的分析，可以發(fā)現(xiàn)隨著開挖進(jìn)尺的增加，拱頂下沉量呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)。利用該模型可以預(yù)測(cè)不同開挖進(jìn)尺下的拱頂下沉量，為施工決策提供依據(jù)。除了線性回歸模型，還可以根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，選擇合適的非線性回歸模型，如指數(shù)模型、對(duì)數(shù)模型、雙曲線模型等。在軟弱圍巖隧道中，洞周位移隨時(shí)間的變化往往呈現(xiàn)出非線性特征，采用指數(shù)模型y=ae^{bx}或雙曲線模型y=\frac{x}{a+bx}進(jìn)行回歸分析，可以更好地?cái)M合洞周位移與時(shí)間的關(guān)系。在某軟弱圍巖隧道施工中，通過對(duì)周邊收斂位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)采用雙曲線模型能夠較好地?cái)M合周邊收斂位移隨時(shí)間的變化規(guī)律。根據(jù)回歸分析得到的模型參數(shù)，可以預(yù)測(cè)周邊收斂位移在未來一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患。時(shí)態(tài)曲線分析是直觀了解洞周位移變化規(guī)律的重要方法。通過繪制洞周位移隨時(shí)間或施工進(jìn)度的時(shí)態(tài)曲線，可以清晰地展示洞周位移的變化趨勢(shì)、變化速率以及是否存在異常變化。在某高速公路隧道施工期，繪制了拱頂下沉和周邊收斂位移的時(shí)態(tài)曲線。從曲線中可以看出，在隧道開挖初期，拱頂下沉和周邊收斂位移迅速增大，隨著支護(hù)結(jié)構(gòu)的施作，位移增長(zhǎng)速率逐漸減小，最終趨于穩(wěn)定。在曲線中還發(fā)現(xiàn)了個(gè)別時(shí)間點(diǎn)位移出現(xiàn)異常增大的情況，通過進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)是由于施工過程中爆破參數(shù)不合理，對(duì)圍巖造成了過大擾動(dòng)導(dǎo)致的。及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)后，洞周位移恢復(fù)正常變化趨勢(shì)。在時(shí)態(tài)曲線分析中，還可以通過計(jì)算位移變化速率和加速度，來評(píng)估圍巖的穩(wěn)定性。當(dāng)位移變化速率逐漸減小并趨于零時(shí)，說明圍巖逐漸趨于穩(wěn)定；當(dāng)位移變化速率持續(xù)增大或出現(xiàn)突變時(shí)，說明圍巖可能處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需要及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。在某隧道施工中，通過對(duì)拱頂下沉位移變化速率的計(jì)算和分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)位移變化速率超過5mm/d時(shí)，圍巖出現(xiàn)了明顯的松動(dòng)跡象，及時(shí)加強(qiáng)了支護(hù)措施，控制了位移的進(jìn)一步發(fā)展。加速度分析可以進(jìn)一步判斷位移變化的趨勢(shì)，當(dāng)加速度為正時(shí)，說明位移變化速率在增大，圍巖的穩(wěn)定性可能受到威脅；當(dāng)加速度為負(fù)時(shí)，說明位移變化速率在減小，圍巖趨于穩(wěn)定。通過對(duì)洞周位移時(shí)態(tài)曲線及其變化速率、加速度的綜合分析，可以更加準(zhǔn)確地掌握圍巖的穩(wěn)定性狀況，為隧道施工提供科學(xué)的指導(dǎo)。四、洞周位移控制基準(zhǔn)的確定方法4.1經(jīng)驗(yàn)類比法4.1.1國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)介紹經(jīng)驗(yàn)類比法是依據(jù)已有的工程經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)目標(biāo)隧道的洞周位移控制基準(zhǔn)進(jìn)行初步確定的方法。在國(guó)際上，法國(guó)和日本的經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)具有一定的代表性。法國(guó)的位移基準(zhǔn)是基于中等斷面（50-100m^{2}）隧道施工的特定經(jīng)驗(yàn)制定的，主要針對(duì)拱頂下沉數(shù)據(jù)。從絕對(duì)位移評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來看，當(dāng)埋深在10-50m時(shí)，硬巖的拱頂下沉絕對(duì)位移為1-2mm，軟巖為2-5mm；埋深在50-500m時(shí)，硬巖為2-6mm，軟巖為10-20mm；埋深大于500m時(shí)，硬巖為6-12mm，軟巖為20-40mm。在相對(duì)位移評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)方面，埋深10-50m時(shí)，硬巖的拱頂下沉相對(duì)位移為0.2%-0.4%，軟巖為0.4%-1.0%；埋深50-500m時(shí)，硬巖為0.4%-1.2%，軟巖為2.0%-4.0%；埋深大于500m時(shí)，硬巖為1.2%-2.4%，軟巖為4.0%-8.0%。這些標(biāo)準(zhǔn)為不同埋深和巖性條件下的隧道拱頂下沉控制提供了參考依據(jù)。日本的位移基準(zhǔn)是通過對(duì)新奧法施工實(shí)踐（約50座隧道，821個(gè)量測(cè)斷面）的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得出的，適用于埋深小于500m的情況。在凈空絕對(duì)位移值的管理基準(zhǔn)上，ⅠS或特S級(jí)圍巖的單線隧道凈空絕對(duì)位移大于75mm，雙線隧道大于150mm；ⅠL級(jí)圍巖的單線隧道為25-75mm，雙線隧道為50-150mm；ⅡN-ⅤN級(jí)圍巖的單線隧道小于25mm，雙線隧道小于50mm。凈空相對(duì)位移的管理基準(zhǔn)方面，ⅠS或特S級(jí)圍巖的單線隧道凈空相對(duì)位移大于2.7%，雙線隧道大于3.15%；ⅠL級(jí)圍巖的單線隧道為0.9%-2.7%，雙線隧道為1.05%-3.15%；ⅡN-ⅤN級(jí)圍巖的單線隧道小于0.9%，雙線隧道小于1.05%。對(duì)于拱頂下沉的管理基準(zhǔn)值（隧道半徑5m），按等級(jí)劃分，Ⅰ級(jí)水平A為0.3%-0.5%，水平B為0.5%-1.0%，水平C為1.0%-3.0%；Ⅱ級(jí)水平A為1.0%-1.5%，水平B為1.5%-4.0%，水平C為4.0%-9.0%；Ⅲ級(jí)水平A為3.0%-4.0%，水平B為4.0%-11.0%，水平C為11.0%-27.0%。日本的這些標(biāo)準(zhǔn)綜合考慮了圍巖級(jí)別、隧道類型（單線或雙線）以及拱頂下沉等多個(gè)方面，為隧道施工中的位移控制提供了較為全面的指導(dǎo)。國(guó)內(nèi)也有一系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)雙線鐵路隧道初期支護(hù)極限位移控制值基準(zhǔn)根據(jù)圍巖級(jí)別和埋深進(jìn)行劃分。對(duì)于拱腳水平相對(duì)收斂，Ⅴ級(jí)圍巖埋深≤50m時(shí)為0.20%-0.50%，50-300m時(shí)為0.40%-2.00%，300-500m時(shí)為1.80%-3.00%；Ⅳ級(jí)圍巖相應(yīng)埋深范圍分別為0.10%-0.30%，0.20%-0.80%，0.70%-1.20%；Ⅲ級(jí)圍巖分別為0.03%-0.10%，0.08%-0.40%，0.30%-0.60%；Ⅱ級(jí)圍巖分別為0.01%-0.03%，0.01%-0.08%，0.03%-0.06%。對(duì)于拱頂相對(duì)下沉，各級(jí)圍巖在不同埋深下也有相應(yīng)的控制值。公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范中，隧道周邊允許相對(duì)收斂值同樣依據(jù)圍巖級(jí)別和埋深確定。Ⅲ級(jí)圍巖埋深＜50m時(shí)為0.10%-0.30%，50-300m時(shí)為0.20%-0.50%，埋深＞300m時(shí)為0.40%-1.20%；Ⅳ級(jí)圍巖相應(yīng)為0.15%-0.50%，0.40%-1.20%，0.80%-2.00%；Ⅴ級(jí)圍巖相應(yīng)為0.20%-0.80%，0.60%-1.60%，1.00%-3.00%。這些國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)充分考慮了不同鐵路和公路隧道的特點(diǎn)，結(jié)合圍巖級(jí)別和埋深等因素，為隧道施工期洞周位移控制提供了符合國(guó)內(nèi)工程實(shí)際情況的參考。4.1.2應(yīng)用案例分析在某高速公路隧道工程中，該隧道穿越的地層主要為Ⅲ級(jí)圍巖，局部存在Ⅳ級(jí)圍巖，隧道埋深在100-200m之間。在確定洞周位移控制基準(zhǔn)時(shí)，采用了經(jīng)驗(yàn)類比法。根據(jù)我國(guó)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范，Ⅲ級(jí)圍巖在50-300m埋深時(shí)，周邊允許相對(duì)收斂值為0.20%-0.50%；Ⅳ級(jí)圍巖在相同埋深下，周邊允許相對(duì)收斂值為0.40%-1.20%?？紤]到該隧道的具體地質(zhì)條件和施工方法（采用臺(tái)階法施工），對(duì)規(guī)范中的控制值進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整。對(duì)于Ⅲ級(jí)圍巖地段，確定周邊允許相對(duì)收斂值的控制基準(zhǔn)為0.30%-0.40%；對(duì)于Ⅳ級(jí)圍巖地段，確定為0.60%-0.80%。在施工過程中，通過對(duì)隧道洞周位移的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)Ⅲ級(jí)圍巖地段的周邊收斂位移在初期增長(zhǎng)較快，但隨著支護(hù)結(jié)構(gòu)的施作，逐漸趨于穩(wěn)定，最終收斂位移控制在0.35%左右，在控制基準(zhǔn)范圍內(nèi)。而在Ⅳ級(jí)圍巖地段，由于巖體相對(duì)較破碎，初期周邊收斂位移增長(zhǎng)迅速，部分地段接近控制基準(zhǔn)的上限0.80%。施工單位及時(shí)采取了加強(qiáng)支護(hù)措施，如增加錨桿長(zhǎng)度和密度、加大噴射混凝土厚度等，使得洞周位移得到了有效控制，最終穩(wěn)定在0.75%左右，保障了隧道施工的安全和質(zhì)量。再如另一座高速公路隧道，該隧道穿越斷層破碎帶，圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí)，埋深在80-150m之間。參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合該隧道的復(fù)雜地質(zhì)條件和采用的CD法施工方法，確定洞周位移控制基準(zhǔn)。根據(jù)日本的位移基準(zhǔn)，Ⅴ級(jí)圍巖的凈空絕對(duì)位移值應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。同時(shí)，考慮到斷層破碎帶的特殊情況，對(duì)控制基準(zhǔn)進(jìn)行了嚴(yán)格設(shè)定。在施工過程中，對(duì)拱頂下沉和周邊收斂位移進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。當(dāng)拱頂下沉達(dá)到10mm時(shí)，及時(shí)加強(qiáng)了臨時(shí)支撐；當(dāng)周邊收斂位移接近控制基準(zhǔn)上限時(shí)，增加了鋼支撐的強(qiáng)度和密度。通過這些措施，有效控制了洞周位移，避免了因位移過大導(dǎo)致的圍巖坍塌等事故，確保了隧道施工在復(fù)雜地質(zhì)條件下的順利進(jìn)行。4.2數(shù)值模擬法4.2.1數(shù)值模擬軟件與模型建立在復(fù)雜條件下高速公路隧道施工期洞周位移控制基準(zhǔn)的研究中，數(shù)值模擬法是一種重要的分析手段。ANSYS和FLAC3D是常用的數(shù)值模擬軟件，它們?cè)谀M隧道施工過程方面各有優(yōu)勢(shì)。ANSYS是一款功能強(qiáng)大的通用有限元分析軟件，具有豐富的單元庫(kù)和材料模型，能夠精確模擬各種復(fù)雜的力學(xué)行為。在隧道施工模擬中，它可以通過建立三維實(shí)體模型，詳細(xì)模擬隧道圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)。利用ANSYS的Solid單元可以準(zhǔn)確模擬巖體的力學(xué)特性，通過Beam單元和Shell單元分別模擬錨桿和噴射混凝土支護(hù)結(jié)構(gòu)。其強(qiáng)大的后處理功能可以直觀地展示隧道施工過程中圍巖的應(yīng)力應(yīng)變分布、洞周位移變化等情況，為分析提供清晰的數(shù)據(jù)和圖像支持。FLAC3D是專門針對(duì)巖土工程開發(fā)的數(shù)值模擬軟件，采用顯式有限差分算法，能夠高效地模擬巖土材料的大變形和非線性力學(xué)行為。在隧道施工模擬中，它可以快速準(zhǔn)確地模擬隧道開挖和支護(hù)過程中圍巖的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。通過內(nèi)置的Mohr-Coulomb、Drucker-Prager等多種巖土本構(gòu)模型，可以根據(jù)不同的地質(zhì)條件選擇合適的模型，準(zhǔn)確反映巖體的力學(xué)特性。其獨(dú)特的fish語(yǔ)言功能可以方便地編寫自定義程序，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的施工過程模擬和參數(shù)化分析。在模擬隧道分步開挖過程時(shí)，可以利用fish語(yǔ)言編寫程序，實(shí)現(xiàn)不同開挖步的自動(dòng)控制和參數(shù)調(diào)整，提高模擬效率和準(zhǔn)確性。以某高速公路隧道工程為例，該隧道穿越復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域，包括軟弱圍巖、斷層破碎帶等。在使用FLAC3D建立隧道施工模型時(shí)，首先根據(jù)地質(zhì)勘察資料確定模型的邊界條件和初始地應(yīng)力場(chǎng)。根據(jù)隧道所在區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造和地形條件，確定模型的范圍為長(zhǎng)200m、寬100m、高80m。在模型邊界上施加相應(yīng)的位移約束和應(yīng)力邊界條件，模擬實(shí)際的地質(zhì)環(huán)境。利用CREATETUNNEL命令創(chuàng)建隧道的初始模型，根據(jù)隧道設(shè)計(jì)圖紙，確定隧道的幾何形狀為馬蹄形，半徑為5m。通過DEFINEMATERIAL命令定義隧道中的巖土材料性質(zhì)，對(duì)于軟弱圍巖，設(shè)置彈性模量為2GPa，泊松比為0.35，密度為2200kg/m3；對(duì)于斷層破碎帶，考慮其巖體破碎的特點(diǎn)，設(shè)置彈性模量為1GPa，泊松比為0.4，密度為2000kg/m3。在模擬隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，采用SUPPORT命令定義支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型和參數(shù)。對(duì)于錨桿支護(hù)，選用Cable單元模擬，設(shè)置錨桿長(zhǎng)度為3m，直徑為25mm，間距為1.0m×1.0m，彈性模量為200GPa，抗拉強(qiáng)度為300MPa；對(duì)于噴射混凝土支護(hù)，采用Shell單元模擬，設(shè)置噴射混凝土厚度為20cm，彈性模量為25GPa，泊松比為0.25。通過這些參數(shù)的合理設(shè)置，建立了能夠準(zhǔn)確反映該隧道施工實(shí)際情況的數(shù)值模型。4.2.2模擬結(jié)果分析與基準(zhǔn)確定通過對(duì)上述建立的隧道施工數(shù)值模型進(jìn)行模擬計(jì)算，可以得到不同施工階段隧道洞周位移的變化情況。在隧道開挖初期，由于圍巖應(yīng)力的突然釋放，洞周位移迅速增大。在軟弱圍巖地段，拱頂下沉和周邊收斂位移增長(zhǎng)速率較快。在開挖后的前5天，拱頂下沉量達(dá)到了15mm，周邊收斂位移達(dá)到了10mm。隨著支護(hù)結(jié)構(gòu)的施作，洞周位移增長(zhǎng)速率逐漸減小。錨桿和噴射混凝土支護(hù)施作后，拱頂下沉和周邊收斂位移的增長(zhǎng)速率明顯降低。在施作支護(hù)后的10天內(nèi)，拱頂下沉量?jī)H增加了5mm，周邊收斂位移增加了3mm。通過對(duì)模擬結(jié)果的分析，可以繪制出洞周位移隨時(shí)間和施工進(jìn)度的變化曲線，直觀地展示洞周位移的發(fā)展趨勢(shì)。根據(jù)模擬結(jié)果，結(jié)合工程實(shí)際情況和相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，可以確定洞周位移控制基準(zhǔn)。對(duì)于該隧道的軟弱圍巖地段，考慮到圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力，將拱頂下沉控制基準(zhǔn)確定為30mm，周邊收斂位移控制基準(zhǔn)確定為20mm。這是因?yàn)楫?dāng)拱頂下沉超過30mm時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致拱頂圍巖出現(xiàn)坍塌的風(fēng)險(xiǎn)；周邊收斂位移超過20mm時(shí)，可能會(huì)使邊墻圍巖出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，影響隧道的整體穩(wěn)定性。對(duì)于斷層破碎帶地段，由于巖體更為破碎，穩(wěn)定性更差，將拱頂下沉控制基準(zhǔn)確定為40mm，周邊收斂位移控制基準(zhǔn)確定為30mm。在斷層破碎帶中，巖體的自穩(wěn)能力較弱，較大的位移可能會(huì)引發(fā)圍巖的大規(guī)模坍塌，因此需要適當(dāng)放寬控制基準(zhǔn)，但仍要確保在安全范圍內(nèi)。通過對(duì)不同復(fù)雜條件下洞周位移模擬結(jié)果的分析和控制基準(zhǔn)的確定，可以為隧道施工提供科學(xué)的指導(dǎo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在的安全隱患，保障隧道施工的安全和質(zhì)量。4.3現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)法4.3.1現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)選擇某典型高速公路隧道作為研究對(duì)象，該隧道穿越復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域，涵蓋軟弱圍巖、斷層破碎帶以及巖溶等多種不良地質(zhì)條件，具有較高的研究?jī)r(jià)值。試驗(yàn)?zāi)康脑谟讷@取復(fù)雜條件下隧道施工期洞周位移的真實(shí)數(shù)據(jù)，深入分析其變化規(guī)律，從而確定科學(xué)合理的控制基準(zhǔn)。在測(cè)點(diǎn)布置方面，依據(jù)隧道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和地質(zhì)條件進(jìn)行精心規(guī)劃。在隧道斷面位置，于拱頂、拱腰、邊墻以及仰拱等關(guān)鍵部位設(shè)置位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以全面監(jiān)測(cè)洞周不同位置的位移情況。在拱頂中心采用高精度水準(zhǔn)儀和全站儀相結(jié)合的方式監(jiān)測(cè)下沉位移；在兩側(cè)拱腰和邊墻位置對(duì)稱安裝收斂計(jì)，用于測(cè)量周邊收斂位移；在仰拱設(shè)置專門的位移傳感器，監(jiān)測(cè)其隆起或沉降位移。在隧道縱向，根據(jù)地質(zhì)條件變化情況，在軟弱圍巖地段、斷層破碎帶以及巖溶發(fā)育地段等重點(diǎn)區(qū)域加密監(jiān)測(cè)斷面，監(jiān)測(cè)斷面間距設(shè)置為5-10m。在地質(zhì)條件相對(duì)穩(wěn)定的地段，監(jiān)測(cè)斷面間距適當(dāng)加大至20-30m。同時(shí)，在隧道洞口段、變截面段以及施工縫處等特殊部位也增設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，確保能夠及時(shí)捕捉到這些部位的位移異常變化。試驗(yàn)步驟如下：在隧道施工前，完成監(jiān)測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)工作，并對(duì)所有監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)試，確保其測(cè)量精度和可靠性。在隧道開挖過程中，按照預(yù)定的監(jiān)測(cè)頻率對(duì)洞周位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在開挖初期，由于圍巖擾動(dòng)較大，位移變化較快，每天監(jiān)測(cè)2-3次。隨著施工的推進(jìn)，圍巖逐漸趨于穩(wěn)定，監(jiān)測(cè)頻率可調(diào)整為每天1次或每2天1次。在遇到特殊地質(zhì)條件或施工異常情況時(shí)，如爆破震動(dòng)過大、支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常變形等，立即加密監(jiān)測(cè)頻率，甚至進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)。在每次監(jiān)測(cè)過程中，詳細(xì)記錄監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括監(jiān)測(cè)時(shí)間、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置、位移測(cè)量值以及施工進(jìn)度、地質(zhì)條件等相關(guān)信息。定期對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，繪制洞周位移隨時(shí)間和施工進(jìn)度的變化曲線，觀察位移的發(fā)展趨勢(shì)。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和曲線分析結(jié)果，及時(shí)調(diào)整監(jiān)測(cè)頻率和施工參數(shù)，確保隧道施工安全和質(zhì)量。4.3.2試驗(yàn)結(jié)果與基準(zhǔn)確定通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲得了大量的洞周位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析后，揭示了洞周位移的發(fā)展規(guī)律。在軟弱圍巖地段，隧道開挖后洞周位移迅速增大，且在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到較大值。某軟弱圍巖地段在開挖后的前3天，拱頂下沉量達(dá)到了12mm，周邊收斂位移達(dá)到了8mm。隨著時(shí)間的推移，位移增長(zhǎng)速率逐漸減小，但仍持續(xù)增長(zhǎng)，在開挖后的15天內(nèi)，拱頂下沉量累計(jì)達(dá)到了25mm，周邊收斂位移達(dá)到了15mm。這是由于軟弱圍巖的強(qiáng)度較低，自穩(wěn)能力差，在開挖擾動(dòng)下容易發(fā)生大變形。在斷層破碎帶地段，洞周位移呈現(xiàn)出復(fù)雜的變化特征。由于斷層帶內(nèi)巖體破碎，地應(yīng)力分布不均勻，位移變化不穩(wěn)定，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)突然增大的情況。在某斷層破碎帶地段，在開挖過程中，洞周位移突然增大，拱頂下沉量在一天內(nèi)增加了5mm，周邊收斂位移增加了3mm。這是因?yàn)閿鄬拥拇嬖趯?dǎo)致巖體的連續(xù)性和穩(wěn)定性遭到破壞，開挖后地應(yīng)力釋放不均勻，引發(fā)位移突變。在巖溶地段，由于溶洞和溶蝕裂隙的存在，洞周位移的變化也較為復(fù)雜。在遇到溶洞時(shí)，洞周位移可能會(huì)突然增大，且變形方向不規(guī)則。在某巖溶地段，當(dāng)隧道開挖接近溶洞時(shí)，洞周位移迅速增大，且出現(xiàn)了局部坍塌現(xiàn)象。這是因?yàn)槿芏吹拇嬖诟淖兞藝鷰r的受力狀態(tài)，導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)，從而使洞周位移急劇增大。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合工程實(shí)際情況和相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，確定洞周位移控制基準(zhǔn)。對(duì)于軟弱圍巖地段，考慮到其穩(wěn)定性較差，將拱頂下沉控制基準(zhǔn)確定為35mm，周邊收斂位移控制基準(zhǔn)確定為25mm。當(dāng)拱頂下沉超過35mm或周邊收斂位移超過25mm時(shí)，表明圍巖可能處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需要及時(shí)采取加強(qiáng)支護(hù)等措施。對(duì)于斷層破碎帶地段，由于其地質(zhì)條件更為復(fù)雜，將拱頂下沉控制基準(zhǔn)確定為45mm，周邊收斂位移控制基準(zhǔn)確定為35mm。在該地段，由于巖體破碎，位移控制難度較大，適當(dāng)放寬控制基準(zhǔn)，但仍要密切關(guān)注位移變化，確保施工安全。在巖溶地段，由于溶洞的不確定性，將拱頂下沉控制基準(zhǔn)確定為40mm，周邊收斂位移控制基準(zhǔn)確定為30mm。當(dāng)洞周位移接近或超過控制基準(zhǔn)時(shí)，需要對(duì)溶洞進(jìn)行詳細(xì)探測(cè)和處理，加強(qiáng)支護(hù)措施，以防止圍巖坍塌。通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定的洞周位移控制基準(zhǔn)，能夠更準(zhǔn)確地反映復(fù)雜條件下隧道施工的實(shí)際情況，為隧道施工期洞周位移控制提供了可靠的依據(jù)。五、現(xiàn)有高速公路隧道施工期洞周位移控制基準(zhǔn)案例分析5.1案例一：[具體隧道名稱1]5.1.1工程概況[具體隧道名稱1]位于[具體地理位置]，是[高速公路名稱]的關(guān)鍵控制性工程。該隧道全長(zhǎng)[X]米，為雙向[X]車道。隧道穿越區(qū)域的地質(zhì)條件極為復(fù)雜，主要地層包括粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化砂巖、中風(fēng)化砂巖以及斷層破碎帶。其中，粉質(zhì)黏土呈軟塑狀態(tài)，強(qiáng)度較低，自穩(wěn)能力差；強(qiáng)風(fēng)化砂巖巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化程度較高；中風(fēng)化砂巖相對(duì)較為完整，但局部存在小型斷層和節(jié)理密集帶；斷層破碎帶巖體呈碎塊狀，膠結(jié)程度差，地下水豐富。隧道最大埋深達(dá)[X]米，在施工過程中，不同地段的地質(zhì)條件變化頻繁，給施工帶來了極大的挑戰(zhàn)。隧道采用臺(tái)階法結(jié)合CD法進(jìn)行施工。在地質(zhì)條件相對(duì)較好的中風(fēng)化砂巖地段，采用臺(tái)階法施工，上臺(tái)階長(zhǎng)度控制在5-8米，下臺(tái)階及時(shí)跟進(jìn)，以充分利用圍巖的自穩(wěn)能力，提高施工效率。而在穿越粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化砂巖以及斷層破碎帶等地質(zhì)條件較差的地段，則采用CD法施工，將隧道斷面分為左右兩部分，先開挖一側(cè)，施作中隔壁后再開挖另一側(cè)，以減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，確保施工安全。在施工過程中，根據(jù)不同的地質(zhì)條件和施工方法，采用了多種支護(hù)措施，如噴射混凝土、錨桿、鋼支撐等，以保證隧道的穩(wěn)定性。5.1.2洞周位移監(jiān)測(cè)與控制在洞周位移監(jiān)測(cè)方面，采用了水準(zhǔn)儀、全站儀和收斂計(jì)等多種監(jiān)測(cè)儀器。在拱頂下沉監(jiān)測(cè)中，使用水準(zhǔn)儀和全站儀相結(jié)合的方式，通過在隧道洞外設(shè)置穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)，在拱頂埋設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，定期測(cè)量拱頂觀測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差變化，從而得到拱頂下沉數(shù)據(jù)。在周邊收斂位移監(jiān)測(cè)中，利用收斂計(jì)在隧道周邊的拱腰、邊墻等位置對(duì)稱設(shè)置測(cè)點(diǎn)，測(cè)量測(cè)點(diǎn)之間的距離變化，獲取周邊收斂位移數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)頻率根據(jù)施工進(jìn)度和地質(zhì)條件進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。在隧道開挖初期，由于圍巖應(yīng)力變化較大，每天監(jiān)測(cè)2-3次。隨著施工的推進(jìn)，圍巖逐漸趨于穩(wěn)定，監(jiān)測(cè)頻率調(diào)整為每天1次或每2天1次。當(dāng)遇到特殊地質(zhì)條件（如斷層破碎帶）或施工異常情況（如爆破震動(dòng)過大、支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常變形）時(shí)，加密監(jiān)測(cè)頻率，甚至進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。針對(duì)監(jiān)測(cè)到的洞周位移情況，采取了一系列控制措施。當(dāng)洞周位移接近控制基準(zhǔn)時(shí)，首先加強(qiáng)了臨時(shí)支護(hù)，如增加臨時(shí)鋼支撐的數(shù)量和強(qiáng)度，縮短鋼支撐的間距，以提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力，及時(shí)控制位移的發(fā)展。在某斷層破碎帶地段，當(dāng)監(jiān)測(cè)到拱頂下沉接近控制基準(zhǔn)時(shí)，在原有鋼支撐的基礎(chǔ)上，加密了臨時(shí)鋼支撐，將鋼支撐間距從0.8米縮短至0.5米，有效控制了拱頂下沉的進(jìn)一步發(fā)展。同時(shí)，調(diào)整了施工方法和參數(shù)，如減小開挖進(jìn)尺，采用短進(jìn)尺、弱爆破的方式進(jìn)行開挖，以減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。在粉質(zhì)黏土和強(qiáng)風(fēng)化砂巖地段，將開挖進(jìn)尺從原來的1.5米減小至1.0米，并優(yōu)化爆破參數(shù)，降低爆破震動(dòng)對(duì)圍巖的影響，從而控制洞周位移。5.1.3控制基準(zhǔn)應(yīng)用效果評(píng)估通過對(duì)[具體隧道名稱1]施工期洞周位移的監(jiān)測(cè)和控制，采用的洞周位移控制基準(zhǔn)取得了較好的應(yīng)用效果。在整個(gè)施工過程中，隧道洞周位移基本控制在設(shè)定的控制基準(zhǔn)范圍內(nèi)，確保了隧道施工的安全和質(zhì)量。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來看，拱頂下沉和周邊收斂位移的最大值均未超過控制基準(zhǔn)的上限。在軟弱圍巖地段，雖然洞周位移相對(duì)較大，但通過及時(shí)采取控制措施，位移得到了有效控制，最終趨于穩(wěn)定。在某粉質(zhì)黏土地段，經(jīng)過加強(qiáng)支護(hù)和調(diào)