跨既有鐵路隧道施工監(jiān)控技術--

1、<p>　　上跨既有鐵路隧道施工監(jiān)控技術</p><p>　　中鐵十七局集團第一工程有限公司 高杰</p><p>　　摘要：以新中梁山隧道上跨既有鐵路隧道施工為背景，介紹對既有線隧道自動化監(jiān)控的原理及方法。具體分析監(jiān)控斷面及監(jiān)控點的布設，并總結監(jiān)控過程中遇到的問題的處理方案及建議，為隧道開挖及既有鐵路正常運營及行車安全提供重要保障。</p><p>　

2、　關鍵詞：上跨既有線 監(jiān)控 凈空收斂 水平收斂</p><p><b>　　1.工程概況</b></p><p>　　隧道左線全長4124 m，右線全長4119m，采用雙線雙洞分修，新中梁山左線隧道于D3K291+120處上跨既有襄渝鐵路隧道，兩線相交角度約34°，軌面相差12.95m，凈距2.81m左右；新中梁山右線隧道于YDK291+220處上跨既有襄

3、渝鐵路隧道，兩線相交角度約34°，軌面相差14.06m，凈距4.18m左右，下錨段凈距2.7m。兩隧道平面關系詳見圖1，立面關系相見圖2。交叉影響段新中梁山隧道工程地質概況相見表1。</p><p>　　表1新中梁山左右線隧道交叉段工程地質統(tǒng)計表</p><p>　　新中梁山左右線隧道D3K291+050～+190、YDK291+150～+290段的開挖支護及二次襯砌施工期間。對

4、既有襄渝線中梁山隧道進行自動化監(jiān)測和新中梁山左右線隧道開挖后的圍巖監(jiān)控量測。</p><p><b>　　2.監(jiān)控原理系統(tǒng)</b></p><p>　　2.1現(xiàn)場數(shù)據(jù)自動化采集</p><p>　　根據(jù)設計、現(xiàn)場條件要求和目前隧道及地下工程自動化監(jiān)測技術現(xiàn)狀，經(jīng)過比選，對拱頂沉降、洞周收斂等采用激光收斂計自動量測法進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)自動化采集。<

5、;/p><p>　　激光收斂計自動監(jiān)測系統(tǒng)采用全自動激光收斂計對隧道變形進行自動量測，數(shù)據(jù)直接反映隧道洞周收斂變形，影響因素大大降低，拱頂沉降可通過三角形基線變形關系進行換算，測試簡單、準確、直觀，具體示意圖見圖3。</p><p>　　圖3 激光收斂計自動監(jiān)測系統(tǒng)測試示意圖</p><p>　　2.2監(jiān)測數(shù)據(jù)處理及遠程監(jiān)控手段（監(jiān)測信息管理系統(tǒng)）</p>

6、<p>　　監(jiān)測信息系統(tǒng)是集監(jiān)測數(shù)據(jù)分析處理、報表制作和數(shù)據(jù)管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)。總體目標是搭建一套基于IP網(wǎng)絡的分布式遠程監(jiān)測和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)隧道安全監(jiān)測等信息的自動化或手動采集、網(wǎng)絡化傳輸、遠程控制和預警預報。促進隧道工程安全監(jiān)測的規(guī)范化、信息化和系統(tǒng)化，全面提升隧道安全監(jiān)測管理水平，為隧道建設或運營提供決策依據(jù)并積累經(jīng)驗。</p><p>　　軟件主要為監(jiān)測數(shù)據(jù)等建設信息展示和處理以

7、及預警信息發(fā)布，同時進行數(shù)據(jù)處理分析、報表制作等操作。其主要功能分別如下：</p><p>　　2.2.1 GIS信息展示</p><p>　　采用二維地理信息系統(tǒng)技術，將監(jiān)測數(shù)據(jù)等建設信息以圖文并茂的形式直觀、形象地展現(xiàn)給用戶，讓用戶無論身處何地都能及時查詢監(jiān)測等信息。</p><p>　　2.2.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)采集</p><p>　　人工

8、輸入或自動采集監(jiān)測數(shù)據(jù)（支持導入、合并數(shù)據(jù)）。</p><p>　　2.2.3數(shù)據(jù)分析處理</p><p>　　繪制數(shù)據(jù)趨勢曲線；自動進行回歸分析；監(jiān)測最大位移值；不同測點監(jiān)測數(shù)據(jù)的對比分析，水平收斂數(shù)據(jù)樣表見表2、拱頂下沉數(shù)據(jù)樣表見表3。</p><p>　　2.2.4 統(tǒng)計輸出</p><p>　　輸出規(guī)定報表、查詢歷史數(shù)據(jù)。</p

9、><p>　　2.2.5 預警預報及處理</p><p>　　對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行及時趨勢分析，并對圍巖穩(wěn)定性進行評判，依據(jù)預警標準，及時發(fā)出預警信息。讓用戶無論身處何地都能及時獲得預警信息，以便及時供決策參考。</p><p>　　表2：水平收斂數(shù)據(jù)分析樣表</p><p>　　表3：拱頂下沉數(shù)據(jù)分析樣表</p><p>　　

10、3、既有襄渝線中梁山隧道自動化監(jiān)測</p><p>　　3.1人工監(jiān)測期斷面布置及量測要求</p><p>　　在既有中梁山隧道立交影響段范圍內(nèi)每隔5米布設一個測量斷面，斷面測點布置如圖4。測試斷面及測點布置見表4。</p><p>　　新中梁山左線隧道立交影響段施工期間，K821+530～+580段監(jiān)測頻率2次/d；其余時間1次/1d。</p>&l

11、t;p>　　新中梁山右線隧道立交影響段施工期間，K821+643～+693段監(jiān)測頻率2次/d；其余時間1次/1d。</p><p>　　圖4 人工監(jiān)測期拱頂沉降、洞周收斂測點布置示意圖</p><p>　　表4 人工測試期測試斷面及測點布置表</p><p>　　3.2自動化監(jiān)測期斷面布置及量測要求</p><p>　　在既有中梁山隧

12、道K821+540～+570段（30m）、K821+653～+683段（30m）布置測量斷面，以新建線路中線為中點，分別向兩側間隔5m、15m處各設置1處，即在K821+540、K821+550、K821+555、K821+560、K821+570和K821+653、K821+663、K821+668、K821+673、K821+683斷面布設，采用三角基線法進行拱頂沉降測試，斷面測點布置如圖5。</p><p>

13、;　　圖5 自動監(jiān)測期拱頂沉降、洞周收斂測點布置示意圖</p><p>　　K821+540～+570和K821+653～+683段，監(jiān)測頻率為2次/1d。</p><p>　　自動監(jiān)測期測試斷面及測點數(shù)量統(tǒng)計見表5：</p><p>　　表5 自動監(jiān)測期測試斷面及測點布置表</p><p>　　3.3管理等級控制標準</p>

14、<p>　　為確保既有襄渝鐵路中梁山隧道運營安全，根據(jù)監(jiān)測信息劃分不同的施工風險等級和采用不同的應急預案,如圖表6。</p><p>　　表6監(jiān)測控制標準、風險等級及應急預案表</p><p>　　新中梁山隧道立交段施工過程中，要加強既有襄渝線中梁山隧道的監(jiān)控量測工作，監(jiān)控量測過程中，如監(jiān)測數(shù)值發(fā)生異常現(xiàn)象，應立即現(xiàn)場核實，并增加監(jiān)測頻率。</p><p&

15、gt;　　3.3.1當出現(xiàn)黃色預警時，需立即上報項目經(jīng)理部，組織人員對對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)現(xiàn)場施工情況判斷是否會引發(fā)安全事故。并立即施作并加強初期支護。</p><p>　　3.3.2當出現(xiàn)紅色預警時；則應立即上報重慶車站、重慶工務段做好準備，并停止新中梁山隧道內(nèi)的施工。同時制訂相應措施，上報監(jiān)理單位審批，將審批意見報公司備案，根據(jù)各方意見及現(xiàn)場情況決定是否調(diào)整施工方案。經(jīng)查明原因并確定新的施工方案之后方可施

16、工。</p><p>　　4、新中梁山隧道立交影響段監(jiān)控量測</p><p>　　4.1監(jiān)測斷面布置及量測要求</p><p>　　新中梁山左、右線隧道立交影響段施工期間，D3K291+100～+140、YDK291+200～240每間隔5m設置監(jiān)控量測斷面1處，斷面測點布置如圖6</p><p>　　圖6新中梁山隧道立交影響段拱頂沉降、洞周

17、收斂測點布置示意圖</p><p>　　凈空水平收斂量測和拱頂下沉量測采用相同的量測頻率。量測頻率見表7，實際量測頻率從表中根據(jù)變形速度和距開挖工作面距離選擇合適的量測頻率。</p><p><b>　　表7 量測頻率表</b></p><p>　　4.1.1拱頂下沉監(jiān)測點位置布設：隧道開挖以后,采用帶掛鉤的預埋件作為監(jiān)測點標志，測點掛鉤應做

18、成閉合三角形,保證牢固不變形。埋設前先用沖擊鉆在待測部位成孔，然后將監(jiān)測點標志放入，用快凝水泥或早強錨固劑固定，監(jiān)測點標志頭需設保護罩。監(jiān)測點必須在開挖12小時內(nèi)埋設完畢并取得初始監(jiān)測值，采用精密水準儀和鋼尺進行量測，測點讀數(shù)三次，三次讀數(shù)相差不大時取算術平均值作為觀測值。</p><p>　　4.1.2隧道凈空水平收斂監(jiān)測點布設：在預設點的斷面,隧道開挖以后,沿隧道周邊的拱頂、拱腰和邊墻部位分別埋設監(jiān)測點標志。

19、監(jiān)測點標志及其埋設方法和拱頂下沉監(jiān)測點標志相同。收斂監(jiān)測點與拱頂下沉監(jiān)測點布置在同一斷面上，以便進行數(shù)據(jù)分析。水平收斂采用收斂儀進行量測，測點讀數(shù)三次，三次讀數(shù)相差不大時取算術平均值作為觀測值。</p><p>　　4.2現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)及時整理，繪制量測數(shù)據(jù)與時間的關系曲線，進行數(shù)據(jù)處理或回歸分析，判斷有無異常值。</p><p>　　4.3當拱頂下沉、水平收斂速率達5mm/d或位移累計達1

20、OOmm時,應加大量測頻率，并暫停掘進,及時分析原因,采取處理措施。</p><p>　　4.4當隧道周邊變形速率明顯下降并趨于緩和或水平收斂小于0.2mm/d、拱頂下沉速度小于0.2mm/d，或施作二次襯砌前的累計位移值已達極限位移值的80%以上時，可認為變形穩(wěn)定，可以施作二次襯砌。</p><p><b>　　5、結論</b></p><p&g