隧道工程監(jiān)控量測(cè)技術(shù)應(yīng)用

1、<p>　　隧道工程監(jiān)控量測(cè)技術(shù)應(yīng)用</p><p>　　摘要：隨著我國(guó)交通建設(shè)的發(fā)展，公路隧道方案在山區(qū)和丘陵地區(qū)高等級(jí)公路建設(shè)中日益引起重視，不同長(zhǎng)度、不同類(lèi)型的山嶺隧道大量涌現(xiàn)。因此，及時(shí)總結(jié)和研究山嶺隧道監(jiān)控技術(shù)，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(yàn)和失敗教訓(xùn)，才能為新建工程提供重要的參考資料和決策依據(jù)，對(duì)經(jīng)濟(jì)地、高質(zhì)量地建設(shè)公路隧道十分必要。 </p>

2、;<p>　　關(guān)鍵詞：隧道工程,監(jiān)控量測(cè),超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，信息處理 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：K826.16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)是監(jiān)視圍巖穩(wěn)定，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)與施工是否合理及安全的重要手段，把量測(cè)信息及時(shí)反饋到設(shè)計(jì)和施工中去，對(duì)初期支護(hù)，二次襯

3、砌的施工方法做出修正，可以達(dá)到安全、快速的施工目的。監(jiān)控量測(cè)也是施工管理中的一個(gè)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(cè)目的 </b></p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)是新奧法復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)、施工的核心技術(shù)之一，其信息反饋資料是指導(dǎo)施工、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。根據(jù)新奧法的基本原理和設(shè)計(jì)要求，在隧道實(shí)施監(jiān)控量測(cè)，其主要目的為： </p

4、><p>　　1、為了掌握圍巖在開(kāi)挖過(guò)程中的動(dòng)態(tài)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)。 </p><p>　　2、掌握圍巖力學(xué)形態(tài)的變化和規(guī)律，對(duì)圍巖穩(wěn)定性作出實(shí)際評(píng)價(jià)。 </p><p>　　3、確定支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，參數(shù)和支護(hù)時(shí)間，掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)。 </p><p>　　4、作出工程預(yù)報(bào)，確定施工對(duì)策和開(kāi)挖臺(tái)階長(zhǎng)度。 </p><p&

5、gt;　　5、為理論解析、數(shù)據(jù)分析和工程類(lèi)比提供計(jì)算數(shù)據(jù)和對(duì)比指標(biāo)。 </p><p>　　6、監(jiān)視險(xiǎn)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(yàn)。 </p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求及規(guī)范，通常量測(cè)的項(xiàng)目為：地質(zhì)及支護(hù)狀況觀察、圍巖周邊位移量測(cè)、拱頂下沉量測(cè)和地表下沉量測(cè)共四個(gè)項(xiàng)目。 </p><p><

6、b>　　2 量測(cè)方法 </b></p><p>　　2.1地質(zhì)及支護(hù)狀況觀察 </p><p>　　隧道各個(gè)工作面，重點(diǎn)在Ⅳ、Ⅲ類(lèi)圍巖地段，每次爆破開(kāi)挖、噴混凝土初期支護(hù)后，通過(guò)鐵錘錘擊檢查、肉眼觀察、地質(zhì)羅盤(pán)量測(cè)，對(duì)巖性、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、支護(hù)和巖層裂隙、溶洞、風(fēng)化程度、巖層厚度和顏色、地下水等進(jìn)行記錄和描述，判斷圍巖的穩(wěn)定性，核對(duì)圍巖級(jí)別、巖質(zhì)、斷層破碎帶、褶皺等，對(duì)重要或

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

8、p>　?。?）測(cè)樁應(yīng)盡可能布置在同一斷面，Ⅱ類(lèi)圍巖每10m-15m一個(gè),Ⅲ類(lèi)圍巖每15m-25m一個(gè)，測(cè)量點(diǎn)應(yīng)盡可能選擇具有代表性的地方,以便測(cè)量數(shù)據(jù)的分析及為以后的工作提供經(jīng)驗(yàn)。 </p><p>　?。?）測(cè)樁埋設(shè)深度30 cm左右，鉆孔直徑同錨桿，采用早強(qiáng)錨固劑固定，測(cè)樁表面用保護(hù)罩防護(hù)。 </p><p>　?。?）凈空水平收斂?jī)蓽y(cè)點(diǎn)應(yīng)在同一水平線上，采用SWJ-TV型收斂計(jì)

9、量測(cè)收斂變形。 </p><p>　　2.3拱頂下沉量測(cè) </p><p>　　拱頂下沉量測(cè)點(diǎn)布置在隧道的拱頂中軸線處，測(cè)點(diǎn)表面設(shè)一個(gè)掛鉤，與周邊位移量測(cè)同一個(gè)斷面。作為圍巖周邊位移量測(cè)的補(bǔ)充，采用高精度的水準(zhǔn)儀和鋼尺量測(cè)拱頂?shù)慕^對(duì)下沉量。 </p><p>　　2.4地表下沉量測(cè) </p><p>　　在隧道出入口各設(shè)5個(gè)量測(cè)斷面，間距10

10、m，在選定的量測(cè)區(qū)域內(nèi)，設(shè)測(cè)量方便、牢固的基準(zhǔn)點(diǎn)，在深40 cm 的土坑內(nèi)打入60cm長(zhǎng)的φ22鋼筋，外露3cm-4 cm并用混凝土填實(shí)，按順序編號(hào)并在附近打上大木樁便于尋找。測(cè)點(diǎn)沿地面布置在隧道軸線及其兩側(cè)5個(gè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間距2m-5m，中間間距小，兩邊間距大。用精密水準(zhǔn)儀測(cè)量。隧道開(kāi)挖到距測(cè)點(diǎn)前后各10m-20m范圍內(nèi)進(jìn)行量測(cè)，直到沉降穩(wěn)定以后停止測(cè)量。 </p><p>　　2.5數(shù)據(jù)采集頻率 </p&g

11、t;<p>　　根據(jù)施工開(kāi)挖監(jiān)控量測(cè)設(shè)計(jì)圖的要求，同時(shí)為了滿足數(shù)據(jù)分析的需要，測(cè)量讀數(shù)的頻率不得小于規(guī)范的要求。 </p><p>　　3量測(cè)數(shù)據(jù)的整理與分析 </p><p>　　監(jiān)控量測(cè)小組對(duì)隧道相應(yīng)斷面的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行凈空水平收斂量測(cè)及拱頂下沉的同步量測(cè)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)記錄和采集數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和回歸分析，并進(jìn)行非線性回歸計(jì)算，可以得到相應(yīng)圍巖的收斂速度及變形加速度等。為進(jìn)

12、一步判斷量測(cè)部位的圍巖自穩(wěn)性質(zhì)、初期支護(hù)的支護(hù)效果，對(duì)工作面前方未開(kāi)挖部分的地質(zhì)情況作出了預(yù)報(bào)，便于施工中采取事先有效的預(yù)防措施，提高工程的進(jìn)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(shí)進(jìn)行分析處理，在量測(cè)的當(dāng)天根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)際情況繪制以下曲線： </p><p>　?。?）凈空水平收斂時(shí)態(tài)曲線。 </p&

13、gt;<p>　?。?）拱頂下沉?xí)r態(tài)曲線。 </p><p>　?。?）凈空水平收斂與距開(kāi)挖工作面距離的關(guān)系圖。 </p><p>　?。?）拱頂下沉與距開(kāi)挖工作面距離的關(guān)系圖等。 </p><p><b>　　3.2.回歸分析 </b></p><p>　　在實(shí)際量測(cè)中，由于量測(cè)人員、條件等因素的限制，必

14、然產(chǎn)生偶然誤差，量測(cè)散點(diǎn)在圖中呈上下波動(dòng)。由于監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)一般不具有線性關(guān)系，而是曲線關(guān)系，需進(jìn)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(diǎn)圖中的散點(diǎn)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(yàn)選擇能代表兩變量之間內(nèi)在關(guān)系的函數(shù)類(lèi)型。 </p><p>　?、?確定參數(shù)A和B：利用最小二乘法估計(jì)參數(shù)A和B時(shí)，有離差平方和，為了使S取最小值

15、，將上式分別對(duì)A及B求偏導(dǎo)數(shù)，，采用指數(shù)函數(shù)對(duì)實(shí)測(cè)關(guān)系曲線進(jìn)行回歸計(jì)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(cè)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(hù)時(shí)機(jī)控制:對(duì)觀測(cè)斷面各測(cè)線回歸方程進(jìn)行分析,由=＜0.2mm/d,通過(guò)數(shù)據(jù)分析及計(jì)算

16、二次支護(hù)的時(shí)間。 </p><p>　　⑤拱頂沉降及地表沉降量測(cè)數(shù)據(jù)分析同水平收斂。 </p><p><b>　　4結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　通過(guò)對(duì)隧道的監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析，可以得到以下主要結(jié)論： </p><p>　　1、當(dāng)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(shí)，可以認(rèn)為圍巖已基本穩(wěn)定。對(duì)于Ⅳ、Ⅲ圍巖,二次襯砌按承受部分圍巖壓力設(shè)計(jì),應(yīng)根據(jù)量測(cè)結(jié)果確定二次襯砌施作的適當(dāng)時(shí)間,施作過(guò)早可能使二次襯砌承受過(guò)大的荷載,施作過(guò)遲則可能使初期支護(hù)破壞。 </p><p>　　2、部分圍巖特性好的區(qū)域，在隧道上臺(tái)階開(kāi)挖后、未施加初期支護(hù)的情況下，其水平變形和拱頂變形量比較小。說(shuō)明上臺(tái)階開(kāi)挖施作的初期支護(hù)發(fā)揮的作用有限，因此部分地段短臺(tái)階法開(kāi)挖可調(diào)整為長(zhǎng)臺(tái)階開(kāi)挖，以加快施工進(jìn)度。

18、</p><p>　　3、在監(jiān)測(cè)過(guò)程中,若發(fā)現(xiàn)凈空位移量過(guò)大或收斂速度無(wú)穩(wěn)定趨勢(shì)時(shí),對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)采取如下補(bǔ)強(qiáng)措施： </p><p>　　(1)增加噴混凝土厚度,或加長(zhǎng)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(guò)反分析較核二次襯砌強(qiáng)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(shì)時(shí)，應(yīng)據(jù)此求出隧道結(jié)構(gòu)初期支護(hù)及二次襯砌上的最終荷載，以便對(duì)結(jié)構(gòu)的安全度作出正確的判斷。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　1.朱漢華.尚岳全等編著.公路隧道設(shè)計(jì)與施工新法[M].北京：人民交通出版社 </p><p>　　2.劉立,唐建新.高