隧道施工監(jiān)測方案及應用淺析
2015-06-15
1隧道監(jiān)測的目的和意義
隧道施工中的監(jiān)控量測是保障工程建設的安全、質量、地面車輛以及沿線建筑和管線正常運行的重要手段。
監(jiān)測目的大致分為：
?。?）掌握監(jiān)測工程對周圍環(huán)境的影響，主要為地表沉降，地上建筑物沉陷等。
?。?）掌握圍巖在施工中的動態(tài)，控制圍巖變形，指導施工作業(yè)。
（3）確認支護參數(shù)和施工方法的合理性、準確性，為初期支護和二次襯砌設計參數(shù)的調整提供依據，驗證支護結構效果。以便及時確定施工對策和措施，以確保安全地施工。
?。?）校核地下工程理論計算結果，為理論解析、數(shù)值分析提供計算數(shù)據與對比指標；為優(yōu)化設計提供依據，保證隧道既穩(wěn)定又經濟。通過量測了解該工程條件下所表現(xiàn)、反映出來的一些地下工程規(guī)律和特點，為今后類似工程或工法本身發(fā)展提供借鑒、依據和指導作用。
2隧道監(jiān)測內容
隧道監(jiān)控量測的工作內容總體上有地層沉降監(jiān)測、水平位移監(jiān)測、支護結構變形監(jiān)測（包括支護體系的沉降、水平位移和撓曲變形）、支護結構的內力監(jiān)測（包括支撐桿件的軸力監(jiān)測和圍護結構的彎距監(jiān)測）、地下水土壓力和變形的監(jiān)測（包括土壓力監(jiān)測和孔隙水壓力監(jiān)測、地下水位監(jiān)測、深層土體位移監(jiān)測、基坑回彈監(jiān)測）、建筑物或橋梁的變形監(jiān)測（沉降監(jiān)測、水平位移監(jiān)測、傾斜監(jiān)測和裂縫監(jiān)測）、地下管線變形等監(jiān)測。
3工程實例
3.1工程概況
三叉嶺隧道位于既有西寧車站出站，進口端里程為DK192+160，出口端里程為DK197+860，全長5.7公里。隧道在進口端DK192+160-DK193+528段穿行于湟水河階地地表下，埋深約12～25m；自DK193+528左右進入北山山體，穿行于三叉嶺中。
3.2工程環(huán)境
三叉嶺隧道洞身穿越一低中山山體，地勢上隧道進、出口兩端低而洞身部位高，地形起伏大，相對高差可達100m以上。該山體脊部高程約2548.7m，進、出口段地面高程多在2260～2300m之間。
3.3 隧道圍巖分級
根據隧道洞身巖性特點及地下水發(fā)育情況對隧道巖體工程地質條件、圍巖級別劃分見表1。隧道總長5700m，其中Ⅵ級圍巖長1330m，占23.33%；Ⅴ級圍巖長1840m，占32.28%；Ⅳ級圍巖長2530m，占44.39%。
3.4 監(jiān)測項目
?。?）地表下沉量測；
（2）拱頂下沉量測；
?。?）水平相對凈空變化值的量測；
?。?）隧道圍巖變形量測、應力～應變量測、初期支護內力、二襯內力等為主、圍巖穩(wěn)定性和支護效果分析為選測項目。
3.5 地表下沉監(jiān)測
西寧隧道淺埋段埋深約20m，隧道開挖寬度約18m，故按《鐵路隧道監(jiān)控量測技術規(guī)程》每個斷面埋設約15個點。本次穿越高速公路計劃布設2-3個監(jiān)測斷面。但由于其下穿高速公路，而高速公路路基寬度約35m，此范圍內不允許埋樁，故只能在路肩及坡腳埋設估測標志。
在淺埋隧道段的重點部位選擇三個工點：（1）隧道進口段下穿高速公路處；（2）豎井部分；（3）地面有建筑物部分。
地表沉降測點橫向間距為2-5m，在隧道中線附近測點應適當加密，隧道中線兩測量測范圍不應小于H0+B（H0為隧道埋深，B為隧道開挖寬度）。
隧道淺埋段埋深約20m，隧道開挖寬度約18m，故按《鐵路隧道監(jiān)控量測技術規(guī)程》每個斷面埋設約15個點。本次穿越高速公路計劃布設2-3個監(jiān)測斷面。但由于其下穿高速公路，而高速公路路基寬度約35m，此范圍內不允許埋樁，故只能在路肩及坡腳埋設估測標志。
3.6隧道內必測項目監(jiān)測
3.6.1隧道拱頂下沉觀測
淺埋地段隧道地表下沉量測斷面布置宜與洞內水平凈空變化和拱頂下沉觀測點在同一橫斷面內，當?shù)乇碛薪ㄖY構物時，應在結構物周圍增設下沉觀測點。
觀測方法一：采用水準測量求出設在拱部的測量標志相對高程的變化，來確定隧道拱部下沉量；
觀測方法二：全站儀配合反光板，通過三角高程的方法測定標志的相對高程變化來確定隧道拱部下沉量。起始讀數(shù)宜在3-6小時內完成。測點應牢固可靠、易于識別，并注意保護，嚴防爆破損壞。
3.6.2隧道收斂觀測
由于本次采用雙側壁導坑法施工，用收斂儀器觀測有一定的不便，故采用全站儀配合反光板，通過兩次觀測結果來進行計算比較。
3.6.3監(jiān)測點的布置
監(jiān)測點的布置見圖1。
3.6.4量測斷面間距及頻率
凈空水平收斂量測和拱頂下沉量測采用相同的量測頻率。量測斷面間距和量測頻率見表1，2。
4監(jiān)測數(shù)據的處理及應用
以位移—時間曲線為基礎，當位移急劇增加，或位移-時間曲線出現(xiàn)反彎點時，應加強觀測，通知現(xiàn)場施工密切注意支護結構的變化。當位移—時間曲線趨于平緩時，進行回歸分析，推算最終位移值，并總結出圍巖位移變化的動態(tài)規(guī)律，指導設計和施工。主要從以下方面：判斷危險狀態(tài)、調整開挖作業(yè)程序、調整支護參數(shù)選擇經濟合理的最佳支護系統(tǒng)以及判定支護穩(wěn)定狀態(tài)確定防水層、砼襯砌最佳時間。
通過綜合分析、評價及時修正設計、調整支護參數(shù)，對施工及時提供建議和措施。
