隧道工程監(jiān)控量測技術應用

1、<p>　　隧道工程監(jiān)控量測技術應用</p><p>　　摘要：隨著我國交通建設的發(fā)展，公路隧道方案在山區(qū)和丘陵地區(qū)高等級公路建設中日益引起重視，不同長度、不同類型的山嶺隧道大量涌現(xiàn)。因此，及時總結和研究山嶺隧道監(jiān)控技術，深入探討隧道施工中各種不良現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，掌握已有隧道施工的成功經(jīng)驗和失敗教訓，才能為新建工程提供重要的參考資料和決策依據(jù)，對經(jīng)濟地、高質(zhì)量地建設公路隧道十分必要。 </p>

2、;<p>　　關鍵詞：隧道工程,監(jiān)控量測,超前地質(zhì)預報，信息處理 </p><p>　　中圖分類號：K826.16 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　現(xiàn)場監(jiān)控量測是監(jiān)視圍巖穩(wěn)定，檢驗設計與施工是否合理及安全的重要手段，把量測信息及時反饋到設計和施工中去，對初期支護，二次襯

3、砌的施工方法做出修正，可以達到安全、快速的施工目的。監(jiān)控量測也是施工管理中的一個重要環(huán)節(jié)，是施工安全和質(zhì)量的保障。 </p><p><b>　　1監(jiān)控量測目的 </b></p><p>　　現(xiàn)場監(jiān)控量測是新奧法復合式襯砌設計、施工的核心技術之一，其信息反饋資料是指導施工、動態(tài)設計的基礎。根據(jù)新奧法的基本原理和設計要求，在隧道實施監(jiān)控量測，其主要目的為： </p

4、><p>　　1、為了掌握圍巖在開挖過程中的動態(tài)和支護結構的穩(wěn)定狀態(tài)。 </p><p>　　2、掌握圍巖力學形態(tài)的變化和規(guī)律，對圍巖穩(wěn)定性作出實際評價。 </p><p>　　3、確定支護結構形式，參數(shù)和支護時間，掌握支護結構的工作狀態(tài)。 </p><p>　　4、作出工程預報，確定施工對策和開挖臺階長度。 </p><p&

5、gt;　　5、為理論解析、數(shù)據(jù)分析和工程類比提供計算數(shù)據(jù)和對比指標。 </p><p>　　6、監(jiān)視險情，確保施工安全。 </p><p>　　7、為隧道工程施工積累資料和經(jīng)驗。 </p><p>　　根據(jù)設計要求及規(guī)范，通常量測的項目為：地質(zhì)及支護狀況觀察、圍巖周邊位移量測、拱頂下沉量測和地表下沉量測共四個項目。 </p><p><

6、b>　　2 量測方法 </b></p><p>　　2.1地質(zhì)及支護狀況觀察 </p><p>　　隧道各個工作面，重點在Ⅳ、Ⅲ類圍巖地段，每次爆破開挖、噴混凝土初期支護后，通過鐵錘錘擊檢查、肉眼觀察、地質(zhì)羅盤量測，對巖性、結構面產(chǎn)狀、支護和巖層裂隙、溶洞、風化程度、巖層厚度和顏色、地下水等進行記錄和描述，判斷圍巖的穩(wěn)定性，核對圍巖級別、巖質(zhì)、斷層破碎帶、褶皺等，對重要或

7、特殊部位進行拍照存檔，測量地下水流量及其腐蝕性，同時通過斷面測量做實際斷面與設計斷面對比圖。 </p><p>　　2.2圍巖周邊位移量測 </p><p>　　隧道爆破開挖后，盡可能早的在隧道的拱頂、拱腰和邊墻部位分別埋設測樁； </p><p>　　(1）測樁要求在開挖爆破后24h內(nèi)與在下一循環(huán)爆破前完成全部埋設，并讀取初讀數(shù)。 </p><

8、p>　　（2）測樁應盡可能布置在同一斷面，Ⅱ類圍巖每10m-15m一個,Ⅲ類圍巖每15m-25m一個，測量點應盡可能選擇具有代表性的地方,以便測量數(shù)據(jù)的分析及為以后的工作提供經(jīng)驗。 </p><p>　　（3）測樁埋設深度30 cm左右，鉆孔直徑同錨桿，采用早強錨固劑固定，測樁表面用保護罩防護。 </p><p>　　（4）凈空水平收斂兩測點應在同一水平線上，采用SWJ-TV型收斂計

9、量測收斂變形。 </p><p>　　2.3拱頂下沉量測 </p><p>　　拱頂下沉量測點布置在隧道的拱頂中軸線處，測點表面設一個掛鉤，與周邊位移量測同一個斷面。作為圍巖周邊位移量測的補充，采用高精度的水準儀和鋼尺量測拱頂?shù)慕^對下沉量。 </p><p>　　2.4地表下沉量測 </p><p>　　在隧道出入口各設5個量測斷面，間距10

10、m，在選定的量測區(qū)域內(nèi)，設測量方便、牢固的基準點，在深40 cm 的土坑內(nèi)打入60cm長的φ22鋼筋，外露3cm-4 cm并用混凝土填實，按順序編號并在附近打上大木樁便于尋找。測點沿地面布置在隧道軸線及其兩側5個點，測點間距2m-5m，中間間距小，兩邊間距大。用精密水準儀測量。隧道開挖到距測點前后各10m-20m范圍內(nèi)進行量測，直到沉降穩(wěn)定以后停止測量。 </p><p>　　2.5數(shù)據(jù)采集頻率 </p&g

11、t;<p>　　根據(jù)施工開挖監(jiān)控量測設計圖的要求，同時為了滿足數(shù)據(jù)分析的需要，測量讀數(shù)的頻率不得小于規(guī)范的要求。 </p><p>　　3量測數(shù)據(jù)的整理與分析 </p><p>　　監(jiān)控量測小組對隧道相應斷面的測點進行凈空水平收斂量測及拱頂下沉的同步量測，根據(jù)現(xiàn)場量測記錄和采集數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行整理和回歸分析，并進行非線性回歸計算，可以得到相應圍巖的收斂速度及變形加速度等。為進

12、一步判斷量測部位的圍巖自穩(wěn)性質(zhì)、初期支護的支護效果，對工作面前方未開挖部分的地質(zhì)情況作出了預報，便于施工中采取事先有效的預防措施，提高工程的進度和工效。 </p><p>　　3.1繪制4種曲線 </p><p>　　數(shù)據(jù)采集后，及時進行分析處理，在量測的當天根據(jù)現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)和實際情況繪制以下曲線： </p><p>　?。?）凈空水平收斂時態(tài)曲線。 </p&

13、gt;<p>　?。?）拱頂下沉時態(tài)曲線。 </p><p>　?。?）凈空水平收斂與距開挖工作面距離的關系圖。 </p><p>　　（4）拱頂下沉與距開挖工作面距離的關系圖等。 </p><p><b>　　3.2.回歸分析 </b></p><p>　　在實際量測中，由于量測人員、條件等因素的限制，必

14、然產(chǎn)生偶然誤差，量測散點在圖中呈上下波動。由于監(jiān)控量測數(shù)據(jù)一般不具有線性關系，而是曲線關系，需進行一元非線性回歸分析，其步驟如下： </p><p>　　① 確定回歸方程：根據(jù)散點圖中的散點擬合曲線的分布特征、變化特性、收斂性等，從理論和以往經(jīng)驗選擇能代表兩變量之間內(nèi)在關系的函數(shù)類型。 </p><p>　?、?確定參數(shù)A和B：利用最小二乘法估計參數(shù)A和B時，有離差平方和，為了使S取最小值

15、，將上式分別對A及B求偏導數(shù)，，采用指數(shù)函數(shù)對實測關系曲線進行回歸計算，從而求得最終位移值 </p><p><b>　　③圍巖穩(wěn)定的判斷 </b></p><p>　　觀測斷面水平收斂:=＜0；圍巖趨于穩(wěn)定狀態(tài)，否則，不穩(wěn)定。 </p><p>　?、芏沃ёo時機控制:對觀測斷面各測線回歸方程進行分析,由=＜0.2mm/d,通過數(shù)據(jù)分析及計算

16、二次支護的時間。 </p><p>　　⑤拱頂沉降及地表沉降量測數(shù)據(jù)分析同水平收斂。 </p><p><b>　　4結語 </b></p><p>　　通過對隧道的監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析，可以得到以下主要結論： </p><p>　　1、當隧道水平位移收斂速度為0.1mm/d-0.2mm/d,拱頂下沉位移速度為0.1mm/d

17、時，可以認為圍巖已基本穩(wěn)定。對于Ⅳ、Ⅲ圍巖,二次襯砌按承受部分圍巖壓力設計,應根據(jù)量測結果確定二次襯砌施作的適當時間,施作過早可能使二次襯砌承受過大的荷載,施作過遲則可能使初期支護破壞。 </p><p>　　2、部分圍巖特性好的區(qū)域，在隧道上臺階開挖后、未施加初期支護的情況下，其水平變形和拱頂變形量比較小。說明上臺階開挖施作的初期支護發(fā)揮的作用有限，因此部分地段短臺階法開挖可調(diào)整為長臺階開挖，以加快施工進度。

18、</p><p>　　3、在監(jiān)測過程中,若發(fā)現(xiàn)凈空位移量過大或收斂速度無穩(wěn)定趨勢時,對結構應采取如下補強措施： </p><p>　　(1)增加噴混凝土厚度,或加長加密錨桿,或加掛更密更粗的鋼筋網(wǎng)； </p><p>　　(2)提前施作二次襯砌,要求通過反分析較核二次襯砌強度； </p><p>　　(3)提前施作仰拱。 </p>

19、<p>　　4、若發(fā)現(xiàn)凈空位移收斂速度具有穩(wěn)定趨勢時，應據(jù)此求出隧道結構初期支護及二次襯砌上的最終荷載，以便對結構的安全度作出正確的判斷。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　1.朱漢華.尚岳全等編著.公路隧道設計與施工新法[M].北京：人民交通出版社 </p><p>　　2.劉立,唐建新.高