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【摘要】在隧道施工期间运用变形监测技术，是确保施工期间隧道稳定、安全的重要手段。本文基于变形监测技术的特点与方法，结合隧道施工工程的实际特征，对在隧道施工期间的变形监测技术的运用做出探讨。
【关键词】隧道施工；变形监测；监测技术
隧道在使用与运营过程中都会产生变形，如拱顶下沉，拱腰收敛等。了解隧道变形，研究其产生的根源、特征及其随空间与时间的变化规律，加强变形监测和预测、预报工作，避免或尽可能减少损失，是变形观测的主要任务，也是隧道安全管理的重要内容。
1、隧道施工期变形监测的精度、观测仪器和观测周期
1.1 变形监测精度
变形观测目的、观测体级别及预计变形量精度对于测量等级及精度具有决定性作用。在隧道施工过程中，监测拱顶下沉的精度（相对于水准工作基点）应达到1mm，收敛监测精度（一對监测点的相对精度）达到2mm。为确保测量体系的稳定性，整个监测过程中尽量不要对观测员及主要仪器设备进行更换，每次观测顺序及路线也应保持一致。
1.2 测量仪器设备
选择的测量仪器设备应基于达到精度要求，具有先进性、实用性及经济性，尽量采取高效快捷的测量方法。针对隧道施工实际，可采用精密水准仪监测拱顶下沉，采用全站仪三角高程观测的方法监测拱顶下沉，采用收敛量测仪量测或观测三维位移的方法监测隧道收敛。
1.3 变形观测周期
变形观测周期的确定方法是对可变形体变形过程的观测进行系统反应，并详细监测记录变化时刻，从而结合单位时间内的变形量及其产生影响和所受的外界因素进行综合考虑确定。若发现存在异常变形时，就要对观测次数及时增加。根据有关要求与施工实际，根据业主、施工企业及监理部门的意见，在稳定区域，初次观测应将观测点设在放炮后距掌子面25m位置；得到基础数据后隔天在25～50m位置再进行一次监测，每周监测一次距掌子面50m位置，持续监测一个月，之后改为每月监测一次。明挖区域第一周监测2～3次，再持续一个月每周监测一次，之后每月监测一次。在具有较小位移量、变形较为稳定时，可适当加大观测时间间隔，在发生较大变形值或产生异常数据时，应将观测频率增大，并及时报告监理工程师及业主。
2、隧道内监测基准点、工作基点和监测点的建立
拱顶下沉监测点和收敛监测的基准点应尽量利用控制点，但由于隧道的本身条件的限制，隧道开挖过程中工作面是逐步向前推进的，导线也是逐步向前延伸的。隧道贯通前，导线控制网采用复测支导线的形式布设，按规范要求进行作业。隧道开挖过程中所做导线点容易破坏，复测支导线每周进行一次重测和延伸。
可根据分布的监测点在观测断面附近选择工作基点和水准基点，基准点应定期与洞外的水准控制点联测。由于施工期的变形监测更重视相对变形，联测成果仅作为检查工作基点位置是否变化的参考。
洞内监测基准点、工作基点应设定在岩体稳定、方便测量而且受交通影响小的区域，同时注意避开爆破影响区域。洞内观测基准点和工作基点采用特制托架，强制对中。
由于拱顶较高，测量时不便于放置棱镜，监测点应事先用锚杆打入岩体，锚杆端部焊一小钢板，把反光片贴在小钢板上，以便于全站仪测距；为便于利用水准仪作业，方便悬挂钢尺，锚杆端部还应事先设计吊钩。两种标志可分别布设。为了反映纵向和横向不同部位的位移变化情况，沿隧道横向布置多个监测断面，用其观测隧道围岩在施工中的位移变化状况。每个横断面监测点数根据需要而定，可以是1～7个不等。
各种测量点的安装埋设，必须按设计要求精心施工，确保质量，现场测量点应严格保护，一旦发生损坏或失效现象，应及时恢复。
3、对隧道施工期间进行变形监测的技术方法
3.1 摄影测量技术
摄影测量技术主要针对大面积的变形监测，例如隧道施工平面的大型特殊测量。利用数字近景摄影测量技术与激光扫描的形态对隧道地面进行精准的剖析测量与智能技术化分析，综合地统计隧道施工期间地面的变形情况。
3.2 隧道收敛监测法
（1）相对位移观察监测法。在监控测量的横断面上设置端部是平面且有反光片的监测锚杆；在距离此监控测量基点的30m以外的稳定地段设置全站仪； 然后通过坐标测量法，测量出监控测量基点的三维坐标，再结合全站仪内存的定义任意坐标系，计算出横断面一组观点的相对的距离值，此方法可以降低监测误差。
（2）绝对三维位移观察监测法。将设备仪器架设到已知监测点位或者将设备通过之前埋设的点位，联合基准点一起进行测量；这样可以全面且客观地展现出监控测量基点的变形状态，反映变形情况，由于此方法只需一套设备仪器就可以完成，所以十分节省资源，降低监测成本。
3.3 拱顶下沉监控测量方法
（1）三角高程测量。此方法通过在监控测量隧道段的纵断面上设置锚杆，其原理与相对位移观察监测法一样，只是操作方法较为复杂，通过锚杆端部的反射片，分别利用反光片和水准尺、棱镜的反射进行距离与轴心的监测。
（2）水准精密度测量。隧道施工时，隧道内的拱顶对水准作业带来了极大的限制；在采用此方法进行监测时，将此方法下的所有监测基准点全部埋设到基岩上去，拱顶也安置监控测量点位，将读数的钢尺倒挂于点位；在监测时，利用水准仪对钢尺和基准点进行数据的读取，结合变形监测技术中的水准监测原理，可以得到监控测量基准点与点位的相对、绝对高程。
3.4 隧道位移的变形监测
（1）地表下沉位移监测。在隧道的洞口地段埋设监控测量点位，用于观察施工期间地表发生下陷的变形情况，一般设置三个左右的水准基点，综合几个点位的监测数据进行分析，计算出地表的下陷量。
（2）隧道周边位移。一般将监控测量点位与水准基点设置于隧道的两侧壁上，监测整个隧道周边的坑道断面的收敛情况。
在监测过程中，测量人员承担的责任是“及时发现不正常的变形，及时报警”。而一旦测量结果超过允许值，就必须果断地采取一切措施来抑制该工程进一步的形变，避免出现塌方和安全隐患，从而最大限度地保障人民生命安全。
参考文献：
[1]渠守尚，马勇.测量机器人在小浪底大坝外部监测中的应用[J].测绘通报，2014（8）.
[2]高永国.浅析隧道施工中的变形监测技术[J].道路桥梁，2015（04）.
【关键词】隧道施工；变形监测；监测技术
隧道在使用与运营过程中都会产生变形，如拱顶下沉，拱腰收敛等。了解隧道变形，研究其产生的根源、特征及其随空间与时间的变化规律，加强变形监测和预测、预报工作，避免或尽可能减少损失，是变形观测的主要任务，也是隧道安全管理的重要内容。
1、隧道施工期变形监测的精度、观测仪器和观测周期
1.1 变形监测精度
变形观测目的、观测体级别及预计变形量精度对于测量等级及精度具有决定性作用。在隧道施工过程中，监测拱顶下沉的精度（相对于水准工作基点）应达到1mm，收敛监测精度（一對监测点的相对精度）达到2mm。为确保测量体系的稳定性，整个监测过程中尽量不要对观测员及主要仪器设备进行更换，每次观测顺序及路线也应保持一致。
1.2 测量仪器设备
选择的测量仪器设备应基于达到精度要求，具有先进性、实用性及经济性，尽量采取高效快捷的测量方法。针对隧道施工实际，可采用精密水准仪监测拱顶下沉，采用全站仪三角高程观测的方法监测拱顶下沉，采用收敛量测仪量测或观测三维位移的方法监测隧道收敛。
1.3 变形观测周期
变形观测周期的确定方法是对可变形体变形过程的观测进行系统反应，并详细监测记录变化时刻，从而结合单位时间内的变形量及其产生影响和所受的外界因素进行综合考虑确定。若发现存在异常变形时，就要对观测次数及时增加。根据有关要求与施工实际，根据业主、施工企业及监理部门的意见，在稳定区域，初次观测应将观测点设在放炮后距掌子面25m位置；得到基础数据后隔天在25～50m位置再进行一次监测，每周监测一次距掌子面50m位置，持续监测一个月，之后改为每月监测一次。明挖区域第一周监测2～3次，再持续一个月每周监测一次，之后每月监测一次。在具有较小位移量、变形较为稳定时，可适当加大观测时间间隔，在发生较大变形值或产生异常数据时，应将观测频率增大，并及时报告监理工程师及业主。
2、隧道内监测基准点、工作基点和监测点的建立
拱顶下沉监测点和收敛监测的基准点应尽量利用控制点，但由于隧道的本身条件的限制，隧道开挖过程中工作面是逐步向前推进的，导线也是逐步向前延伸的。隧道贯通前，导线控制网采用复测支导线的形式布设，按规范要求进行作业。隧道开挖过程中所做导线点容易破坏，复测支导线每周进行一次重测和延伸。
可根据分布的监测点在观测断面附近选择工作基点和水准基点，基准点应定期与洞外的水准控制点联测。由于施工期的变形监测更重视相对变形，联测成果仅作为检查工作基点位置是否变化的参考。
洞内监测基准点、工作基点应设定在岩体稳定、方便测量而且受交通影响小的区域，同时注意避开爆破影响区域。洞内观测基准点和工作基点采用特制托架，强制对中。
由于拱顶较高，测量时不便于放置棱镜，监测点应事先用锚杆打入岩体，锚杆端部焊一小钢板，把反光片贴在小钢板上，以便于全站仪测距；为便于利用水准仪作业，方便悬挂钢尺，锚杆端部还应事先设计吊钩。两种标志可分别布设。为了反映纵向和横向不同部位的位移变化情况，沿隧道横向布置多个监测断面，用其观测隧道围岩在施工中的位移变化状况。每个横断面监测点数根据需要而定，可以是1～7个不等。
各种测量点的安装埋设，必须按设计要求精心施工，确保质量，现场测量点应严格保护，一旦发生损坏或失效现象，应及时恢复。
3、对隧道施工期间进行变形监测的技术方法
3.1 摄影测量技术
摄影测量技术主要针对大面积的变形监测，例如隧道施工平面的大型特殊测量。利用数字近景摄影测量技术与激光扫描的形态对隧道地面进行精准的剖析测量与智能技术化分析，综合地统计隧道施工期间地面的变形情况。
3.2 隧道收敛监测法
（1）相对位移观察监测法。在监控测量的横断面上设置端部是平面且有反光片的监测锚杆；在距离此监控测量基点的30m以外的稳定地段设置全站仪； 然后通过坐标测量法，测量出监控测量基点的三维坐标，再结合全站仪内存的定义任意坐标系，计算出横断面一组观点的相对的距离值，此方法可以降低监测误差。
（2）绝对三维位移观察监测法。将设备仪器架设到已知监测点位或者将设备通过之前埋设的点位，联合基准点一起进行测量；这样可以全面且客观地展现出监控测量基点的变形状态，反映变形情况，由于此方法只需一套设备仪器就可以完成，所以十分节省资源，降低监测成本。
3.3 拱顶下沉监控测量方法
（1）三角高程测量。此方法通过在监控测量隧道段的纵断面上设置锚杆，其原理与相对位移观察监测法一样，只是操作方法较为复杂，通过锚杆端部的反射片，分别利用反光片和水准尺、棱镜的反射进行距离与轴心的监测。
（2）水准精密度测量。隧道施工时，隧道内的拱顶对水准作业带来了极大的限制；在采用此方法进行监测时，将此方法下的所有监测基准点全部埋设到基岩上去，拱顶也安置监控测量点位，将读数的钢尺倒挂于点位；在监测时，利用水准仪对钢尺和基准点进行数据的读取，结合变形监测技术中的水准监测原理，可以得到监控测量基准点与点位的相对、绝对高程。
3.4 隧道位移的变形监测
（1）地表下沉位移监测。在隧道的洞口地段埋设监控测量点位，用于观察施工期间地表发生下陷的变形情况，一般设置三个左右的水准基点，综合几个点位的监测数据进行分析，计算出地表的下陷量。
（2）隧道周边位移。一般将监控测量点位与水准基点设置于隧道的两侧壁上，监测整个隧道周边的坑道断面的收敛情况。
在监测过程中，测量人员承担的责任是“及时发现不正常的变形，及时报警”。而一旦测量结果超过允许值，就必须果断地采取一切措施来抑制该工程进一步的形变，避免出现塌方和安全隐患，从而最大限度地保障人民生命安全。
参考文献：
[1]渠守尚，马勇.测量机器人在小浪底大坝外部监测中的应用[J].测绘通报，2014（8）.
[2]高永国.浅析隧道施工中的变形监测技术[J].道路桥梁，2015（04）.