談隧道監(jiān)控量測技術(shù)

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摘要：對隧道工程完工后的變形情況進(jìn)行研究，利用監(jiān)控量測技術(shù)對實際工程中的周邊位移、拱頂沉降及地表沉降進(jìn)行監(jiān)測。研究表明，隧道所處的圍巖級別越好，其變形量越小，且隧道的變形量變化更為均勻。

關(guān)鍵詞：公路隧道；監(jiān)控量測；拱頂沉降；地表沉降；位移

引言

公路工程建設(shè)過程中經(jīng)常會遇到很多不同的地質(zhì)情況，因而需要根據(jù)實際情況設(shè)計不同形式的穿山隧道。由于地質(zhì)情況的復(fù)雜程度不一，對隧道的安全較難保證，為此關(guān)寶樹[1]提出關(guān)于隧道動態(tài)施工的理論，這一理論的關(guān)鍵是對隧道進(jìn)行動態(tài)的監(jiān)控量測。對現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)測，得到實時的隧道圍巖應(yīng)力與應(yīng)變的信息及隧道支護結(jié)構(gòu)的抵抗力等信息，對相關(guān)信息進(jìn)行分析，判斷圍巖的狀態(tài)，以此確定下一步的施工方案。關(guān)于在隧道施工中的監(jiān)控技術(shù)，研究學(xué)者們進(jìn)行了大量的研究，其中，朱合華[2]通過相關(guān)研究提出關(guān)于工程施工模擬的正反計算分析軟件；徐立紅等人[3]通過激光量距技術(shù)，得到拱頂沉降和隧道周邊變形收斂的監(jiān)測方法；RLindenbergh[4]利用3D激光掃描儀掃描隧道輪廓，提出一種可以有效獲取數(shù)據(jù)點變形的點云分割方法；GabrielWalton等人[5]使用固定的三維激光掃描儀獲得隧道剖面數(shù)據(jù)并通過橢圓擬合來擬合隧道剖面，以此對圓形隧道和豎井變形進(jìn)行檢測。目前的研究對實際工程的信息化施工及監(jiān)測量測的相關(guān)技術(shù)手段研究還存在不足，為此，本文對隧道工程完工后的變形情況進(jìn)行研究，利用實際監(jiān)控量測技術(shù)對實際工程中的周邊位移，拱頂沉降及地表沉降進(jìn)行監(jiān)測。

1監(jiān)控量測技術(shù)方案

1.1監(jiān)控量測的目的

公路隧道開挖后，對圍巖的位移和應(yīng)力變化會進(jìn)行重新分布。為保證施工安全，在施工過程中建立監(jiān)控和量測體系至關(guān)重要。通過對圍巖的變形和位移變化規(guī)律進(jìn)行動態(tài)跟蹤，可以得到位移的變形規(guī)律來指導(dǎo)施工，還可對隧道的設(shè)計和施工進(jìn)行修正，并可作為工程資料，為以后隧道工程施工提供依據(jù)。

1.2監(jiān)控量測的方案

本文對隧道周圍位移，隧道拱頂沉降及地表沉降的監(jiān)控量測方案如表1所示。

2實際工程案例分析

2.1工程概況

某高速公路工程全長57km，公路設(shè)計為6車道，設(shè)計速度為100km/h。其中，隧道長3.2km，為分離式隧道，隧道左線的起訖里程為ZK25+705—ZK28+950，隧道右線的起訖里程為ZK25+725—ZK28+910，隧道所處的地形為丘陵地貌，地形起伏變化較大，最大埋深為330m，進(jìn)出口自然坡度為15～30°；該區(qū)地表水系發(fā)育較好，并且在隧道的右側(cè)有水庫，地表水對隧道的施工存在一定影響，隧道的地下水位表層為殘坡積粉質(zhì)黏土，在碎石中存在孔隙水，施工時需注意排水等相關(guān)工作。隧道所處的圍巖級別多為Ⅱ-Ⅴ級砂巖與花崗巖，巖體破碎，裂隙發(fā)育較好，圍巖的穩(wěn)定性較差。本隧道中圍巖的占比如表2所示。

2.2監(jiān)測方案

本工程監(jiān)測包括隧道周邊位移、隧道拱頂沉降及地表沉降，具體的監(jiān)測點布置如圖1所示，具體的監(jiān)測頻率如表3、表4、表5所示。

2.3監(jiān)測結(jié)果分析

2.3.1周邊位移變化情況根據(jù)上述的監(jiān)測方案對監(jiān)測點進(jìn)行監(jiān)測，收集監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，具體結(jié)果如表6所示。由表6可知，Ⅱ級圍巖的平均值最小，說明圍巖的級別越好，隧道周邊的位移變化越小，從方差可以發(fā)現(xiàn)Ⅱ級的方差最小，說明圍巖級別越好，其變形分布越均勻，隧道的最大位移發(fā)生在Ⅴ級圍巖處。

2.3.2拱頂沉降變化情況根據(jù)上述方案對監(jiān)測點進(jìn)行監(jiān)測，收集監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，具體結(jié)果如表7所示。由表7可知，Ⅱ級圍巖的平均值最小，說明圍巖的級別越好，隧道拱頂沉降變化越小，從方差可以發(fā)現(xiàn)Ⅱ級的方差最小，說明圍巖級別越好，其變形的分布就更均勻，隧道的最大沉降發(fā)生在Ⅴ級圍巖處。

2.3.3地表沉降變化情況根據(jù)上述方案對監(jiān)測點進(jìn)行監(jiān)測，收集監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，具體結(jié)果見表8。由表8可知，Ⅱ級圍巖的平均值最小，說明圍巖的級別越好，地表沉降變化越小，從方差可以發(fā)現(xiàn)Ⅱ級的方差最小，說明圍巖級別越好，其變形的分布就更均勻，地表的最大沉降發(fā)生在Ⅴ級圍巖處。

3結(jié)語

本文分別對隧道的周邊位移、拱頂沉降及地表沉降情況與圍巖的關(guān)系進(jìn)行分析，研究表明：隧道所處的圍巖級別越好，隧道的變形量越小，并且當(dāng)圍巖的級別越好時，隧道的變形量變化更為均勻。

參考文獻(xiàn)：

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作者：胡曉夏 單位：張家口通泰偉業(yè)地產(chǎn)投資集團股份有限公司