0 引言

设计与施工的一体化是隧道工程的特征之一，设计要考虑施工中的“情报”或“动态信息”，施工要根据“情报”或“动态信息”进行再设计，再施工。因此，矿山法隧道设计、施工的基本原则之一是以“情报”或“动态信息”为基础，实现“情报化施工”或“动态施工”。本讲重点说明情报化施工中与“情报“有关的问题。

目前的隧道设计，是以施工前有限的情报为基础进行设计的。由于地质的复杂性和不确定性，事前很难掌握自然围岩的状态和性质。因此，施工图建议的设计参数和施工方法只能是推荐性的，需要在施工中予以验证、修正与完善。也就是说，在施工中要根据能够充分表现隧道开挖后围岩和支护构件动态的“动态情报”来进一步掌握围岩的特性，修正设计。这就是所谓的“设计变更”或情报化施工。

情报化施工必须以“施工中的情报”为基础，不断地完善设计与施工过程，才能构筑符合性能要求的隧道结构物。因此，首先要把“设计变更”作为情报化施工的重要组成部分，开展设计变更的基准和方法等内容的研究，是非常重要的； 其次是确立获得这些“情报”的可靠“方法”和技术，在这方面我国与国外有相当大的差距； 最后，在具备“情报”和“方法”的前提条件下，解决如何“处理情报”、“分析情报”、“评价情报”，进而“利用情报”的问题。其最终目标是建立一个为情报化施工服务的数据库。

1 实现真正的情报化施工的关键是“情报”

实现情报化施工的前提条件是要有能够充分表现隧道开挖后围岩和支护构件动态的“动态情报”。首先，要解决施工中需要什么样的情报(信息)的问题； 其次，应对各种“情报”提出“质”和“量”的要求。

1.1 获取什么样的情报

一般来说需要下列情报： 1)能够判定开挖面是否稳定； 2)掌子面前方围岩是否发生变化； 3)已支护地段变形是否收敛； 4)围岩分级是否合适等。

以量测中的位移量测为例，如图1所示，施工中必须通过量测，切实掌握下列数据(情报)： 1)初始值(初始位移速度)，指测点设置后第1 d量测的位移值，其值与测点设置的时间或距掌子面的距离有关。2)距掌子面一定距离(例如0.5D、1D、2D)的位移值。3)拱顶下沉位移与拱脚下沉位移的比值。4)最终收敛值。5)掌子面通过前的位移值。一般是根据围岩级别估计的，在一般围岩条件下，大约为总位移值的20%～30%； 在浅埋隧道中，位移值可以通过地表面量测得到，也可以根据事前的解析方法提供。

图1 隧道开挖后变形动态概念图Fig. 1 Dynamic concept map of deformation after tunnel excavation

在以上量测数据中最重要的是初始位移速度(测点设置后第1 d的位移值)。它对判定围岩好坏以及最终收敛值的大小，具有直接的重要意义。如果量测困难，也可以距掌子面0.5D的位移为基准。因此，在隧道情报化施工中，强调尽快、尽早地取得初始位移速度的量值，用以判定可能出现的最终收敛值的大小。《公路隧道观察、量测指南》(2009，日本)[1]中，明确规定应在开挖后3 h内(不得已时也应在6 h内)取得此数据。其他国家如挪威、美国等也有类似的规定，基本上要求在下一循环前获取此情报，否则就失去了量测的意义。

其次是最终收敛值，指隧道开挖后可能发生的总位移值。施工中大多数位移是量测不到的，量测值仅仅是其中的一部分(见图1)。而评价隧道是否稳定，基本上是以最终收敛值为基准的。一般来说，最终收敛值是以初始位移速度或支护后的收敛值，或距掌子面一定距离的位移值推定的。因此，确保初始位移速度或支护后的收敛值，或距掌子面一定距离的位移量测值的可靠性，是非常重要的。

1.2 情报的“量”是基础，“质”是关键

情报的“量”是分析问题的基础数据。从数量上看，我们量测的数据“量”可能是最多的，理所当然地应该从“量”上找出隧道开挖后围岩动态的规律性，为设计施工提供有针对性的指导建议。遗憾的是，我们目前还远远没有做到这一点。因此，还不能真正做到用观察、量测数据指导隧道的设计和施工。以日本的量测事例说明情报“量”的重要性。

日本NEXCO收集了大量的量测结果，使之数据库化，在对多数的隧道数据分析后，作为以后设计施工的基础资料。

矿山法数据库(以下称为DB)，收纳了双车道公路隧道施工的量测数据，其中包括1998—2010年共13年的数据，180座隧道，210个区间，断面数达10 388个。研究的断面数共有8 196个。从研究的围岩断面分布看，软质岩(层状)有2 880个断面，硬质岩(块状)有2 196个断面，中硬质岩、软质岩(块状)有2 080个断面，中硬质岩、软质岩(层状)有850个断面。没有采用钢支撑的B、CⅠ、CⅡ-a级围岩，块状占大部分。另外，B级中硬质岩(块状)、DⅡ级中软质岩(层状)占大部分。