隧道工程監(jiān)控量測技術(shù)應(yīng)用

1、<p>　　隧道工程監(jiān)控量測技術(shù)應(yīng)用</p><p>　　摘要：隨著我國交通建設(shè)的發(fā)展，公路隧道方案在山區(qū)和丘陵地區(qū)高等級公路建設(shè)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(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,超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，信息處理 </p><p>　　中圖分類號：K826.16 文獻(xiàn)標(biāo)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(yàn)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和施工中去，對初期支護(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(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，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(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，對圍巖穩(wěn)定性作出實(shí)際評價。 </p><p>　　3、確定支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，參數(shù)和支護(hù)時間，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(jì)算數(shù)據(jù)和對比指標(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，通常量測的項(xiàng)目為：地質(zhì)及支護(hù)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(xiàng)目。 </p><p><

6、b>　　2 量測方法 </b></p><p>　　2.1地質(zhì)及支護(hù)狀況觀察 </p><p>　　隧道各個工作面，重點(diǎn)在Ⅳ、Ⅲ類圍巖地段，每次爆破開挖、噴混凝土初期支護(hù)后，通過鐵錘錘擊檢查、肉眼觀察、地質(zhì)羅盤量測，對巖性、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(jìn)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(shí)際斷面與設(shè)計(jì)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(shè)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(shè)，并讀取初讀數(shù)。 </p><

8、p>　?。?）測樁應(yīng)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(diǎn)應(yīng)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(yàn)。 </p><p>　?。?）測樁埋設(shè)深度30 cm左右，鉆孔直徑同錨桿，采用早強(qiáng)錨固劑固定，測樁表面用保護(hù)罩防護(hù)。 </p><p>　?。?）凈空水平收斂兩測點(diǎn)應(yīng)在同一水平線上，采用SWJ-TV型收斂計(jì)

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(diǎn)布置在隧道的拱頂中軸線處，測點(diǎn)表面設(shè)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(bǔ)充，采用高精度的水準(zhǔn)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(shè)5個量測斷面，間距10

10、m，在選定的量測區(qū)域內(nèi)，設(shè)測量方便、牢固的基準(zhǔn)點(diǎn)，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(shí)，按順序編號并在附近打上大木樁便于尋找。測點(diǎn)沿地面布置在隧道軸線及其兩側(cè)5個點(diǎn)，測點(diǎn)間距2m-5m，中間間距小，兩邊間距大。用精密水準(zhǔn)儀測量。隧道開挖到距測點(diǎn)前后各10m-20m范圍內(nèi)進(jìn)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(shè)計(jì)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(yīng)斷面的測點(diǎn)進(jìn)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(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、一步判斷量測部位的圍巖自穩(wěn)性質(zhì)、初期支護(hù)的支護(hù)效果，對工作面前方未開挖部分的地質(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，及時進(jìn)行分析處理，在量測的當(dāng)天根據(jù)現(xiàn)場量測數(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挖工作面距離的關(guān)系圖。 </p><p>　?。?）拱頂下沉與距開挖工作面距離的關(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(diǎn)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(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>　?、?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，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(dǎo)數(shù)，，采用指數(shù)函數(shù)對實(shí)測關(guān)系曲線進(jìn)行回歸計(jì)算，從而求得最終位移值 </p><p><b>　?、蹏鷰r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(hù)時機(jī)控制:對觀測斷面各測線回歸方程進(jìn)行分析,由=＜0.2mm/d,通過數(shù)據(jù)分析及計(jì)算

16、二次支護(hù)的時間。 </p><p>　?、莨绊敵两导暗乇沓两盗繙y數(shù)據(jù)分析同水平收斂。 </p><p><b>　　4結(jié)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(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，可以認(rèn)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(shè)計(jì),應(yīng)根據(jù)量測結(jié)果確定二次襯砌施作的適當(dāng)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(hù)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(hù)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(hù)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(jìn)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(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(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)定趨勢時，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