1）监控量测信息的反馈方法

为保证多年冻土区隧道施工及运营安全，根据施工期现场监控量测数据，及时收集由于隧道开挖而对围岩温度及围岩、支护结构中所产生的位移和应力变化等信息，并根据一定的标准来判断是否需要预先设计的支护结构和施工流程的方法，称为信息反馈法。信息反馈法可归纳为理论反馈法和经验反馈法。

（1）理论反馈法

在对隧道支护结构进行设计计算的过程中，首先要根据结构物的具体情况选取力学模式，其次要确定计算参数。为了提高计算的正确性，除对所选取的力学模式做到尽量合理外，应采用现场量测信息进行反馈，求解计算参数，这种方法叫理论反馈法。它又分为直接反馈法和间接反馈法两种。

①直接反馈法，亦称正算法。以隧道周边位移计算为例，首先按工程类比法确定计算参数后，用理论计算的方法求解隧道周边的位移值，并与量测得到的隧道周边位移值进行比较。当两者有差异时，应修正原先假定的计算参数，重复计算直至两者之差符合计算精度要求时为止。最后所用计算参数即为同样条件下今后设计所采用的参数值。

②间接反馈法，亦称逆算法。它是根据施工中量测到的隧道周边位移值，用数值分析法来反算出主要的计算参数，并依此进行支护结构的设计计算。由于所需反算的主要参数不同，其采用的计算方法也不同。

（2）经验反馈法

经验反馈法是根据工程类比建立一些判断准则，然后利用量测到的信息与这些准则进行比较，依次来判断围岩的稳定性和支护结构的工作状态的方法。对于多年冻土区隧道的经验反馈法，一般采用以下准则进行判断：

①洞内气温。多年冻土区隧道施工中，既要保持较低的温度，防止新开挖掌子面围岩融化过快造成掉块、坍塌现象，以保障施工安全，又要防止温度过低，影响支护混凝土的施工及养护。

②冻融圈深度。在多年冻土区隧道施工过程中，通过对不同深度处围岩温度监测，计算围岩冻融圈深度，因此冻融圈深度受围岩温度控制。在围岩温度监测过程中，以0℃作为围岩冻结位置，进行冻融圈深度判断。

③围岩收敛变形及拱顶沉降值。围岩变形是指隧道施工的全过程中，在保证围岩不产生松动及拱顶不产生过大沉降条件下的最终位移值。在隧道开挖过程中所量测到的总位移值或根据时间—位移曲线求出的最终位移值大于允许位移值时，意味着围岩不稳定或支护系统工作状态不安全，需要加强。隧道周边位移量的大小受很多因素影响，如原始地应力、开挖方法、开挖速度、支护方式、支护时机等。

④围岩位移变化速率。当隧道开挖，原始地应力被重新分布后，在施工过程中隧道围岩会发生位移，且每天的位移变化速率不尽相同。根据围岩位移变化速率可以判断围岩的稳定程度及支护结构的合理性。

2）多年冻土隧道监测指标控制标准

（1）洞内气温

根据多年冻土区隧道施工经验，通常情况下，多年冻土区隧道掌子面附近洞内气温应控制在－5～5℃。

①当洞内气温在－5～5℃时，隧道可正常施工。

②当洞内气温超出正常范围20%以内，即在－6～－5℃或5～6℃时，应在施工同时加强气温观测，控制洞内温度。

③当洞内气温超出正常范围20%～50%，即在－7.5～－5℃或5～7.5℃时，应暂停施工，进行温度控制后继续施工。

④当洞内气温超出正常范围50%以上，即在－7.5℃以下或7.5℃以上时，应停止施工，进行洞内气温调节，待洞内温度稳定在－5～5℃后继续施工。

（2）冻融圈深度

在一次模筑混凝土浇筑前，过大的融化深度可能造成围岩变形过大，甚至超过规范允许值的情况。根据对依托工程姜路岭隧道典型断面的现场监测，当冻融圈深度小于3 m时，围岩收敛值及拱顶下沉值均趋于稳定（如ZK329＋800断面及ZK332＋505断面）；另一方面，冻融圈深度大于3 m时，可能出现隧道围岩收敛位移不收敛的情况，如YK329＋820断面，其最大收敛值达到220 mm，远远大于规范允许值。因此，对于多年冻土隧道，建议应将施工冻融圈深度控制在3 m以内。

①当围岩冻融圈深度＜3 m时，隧道可正常施工。

②当围岩冻融圈深度超出正常范围15%以内，即在3～3.5 m范围内时，应在施工同时控制混凝土水化热。(www.daowen.com)

③当围岩冻融圈深度超出正常范围30%以内，即在3～4 m范围内时，应暂停施工，待冻融圈深度控制后继续施工。

④当围岩冻融圈深度超出正常范围30%以上，即在4 m以上时，应停止施工，进行围岩降温处理，待冻融圈深度稳定在3 m以内后继续施工。

（3）围岩收敛变形及拱顶沉降

《公路隧道设计规范》（JTG D70—2004）对不同围岩级别条件下围岩位移值（预留变形量）的规定见表7—21，表中所列值可作为围岩允许变形值。

表7—21　不同条件下公路隧道预留变形量　（mm）

①当围岩实测变形值在允许值的50%以内时，隧道可正常施工。

②当围岩实测变形值在允许值的50%～80%时，应在施工同时加强监测，控制变形量。

③当围岩实测变形值在允许值的80%～100%时，应暂停施工，加强支护，必要时停止掘进。

④当围岩实测变形值超过允许值时，应停止施工，调整支护方案，待变形值稳定后继续施工。

（4）围岩位移变化速率

①当位移速率很快变小，时态曲线很快平缓，如图7—60a所示，表明围岩稳定性好，可适当减弱支护。

②当位移速率逐渐变小，即d2u/dt2＜0，时态曲线趋于平缓，如图7—60b所示，表明围岩变形趋于稳定，可正常施工。

③当位移速率不变，即d2u/dt2＝0，时态曲线直线上升，如图7—60c所示，表明围岩变形急剧增长，无稳定趋势，应及时加强支护，必要时暂停掘进。

④当位移速率逐步增大，即d2u/dt2＞0，时态曲线出现反弯点，如图7—60d所示，表明围岩已处于不稳定状态，应停止掘进，及时采取加固措施。

图7—60　围岩位移速率曲线示意图

3）基于动态信息的姜路岭隧道施工预警系统

在姜路岭隧道施工过程中，由于围岩工程地质条件复杂，影响围岩稳定性的因素很多，为保证施工期围岩的稳定，必须建立姜路岭隧道施工预警系统。姜路岭隧道信息反馈内容主要包括：洞内气温、冻融圈深度、围岩变形及围岩位移速率。根据各监测项目实测值与允许值的比较，将隧道预警系统分为黄色预警、橙色预警和红色预警三个级别，各监测指标的预警级别见表7—22。

表7—22　姜路岭隧道预警级别

根据多年冻土区隧道稳定性各影响因素的影响程度大小，将四个影响因素按照围岩变形量及位移速率、冻融圈深度、洞内气温的顺序进行判断，在以此进行判断的过程中，当某一指标达到预警值，则进行相应的施工措施调整。当某一指标达到黄色预警值时，应进行提示，并在施工过程中加强观测；当某一指标达到橙色预警值时，应进行报警，并暂停施工，待监测数据恢复正常范围后继续施工；当某一指标达到红色预警值时，应进行紧急报警，并立即停止施工，变更原设计并进行监测，待监测数据恢复正常范围后继续施工。