隧道施工監(jiān)控量測分析與應(yīng)用

摘要：目前，我國正在大規(guī)模建設(shè)各類客運貨運專線，在地勢復雜、高山較多的地區(qū)，開挖隧道是較常用的施工方法。采用開挖隧道的施工技術(shù)，不僅能夠節(jié)約建設(shè)成本、縮短線路長度，而且對于施工區(qū)域的生態(tài)環(huán)境破壞也是極小。為了保證隧道施工正確貫通，一個合理的隧道施工檢測信息網(wǎng)絡(luò)的建立是極為重要的。本論文基于此，主要探討了隧道施工檢測信息化技術(shù)及其具體應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：隧道施工；監(jiān)控量測；分析

現(xiàn)階段人們?nèi)粘Ｉ钯|(zhì)量和水平不斷提升，人們對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的質(zhì)量和安全要求越來越高。隧道工程是建筑工程施工過程中非常重要的一部分，同時也是能夠直接對公路建設(shè)發(fā)展產(chǎn)生影響的重要因素之一。在進行隧道施工時，為了保證施工質(zhì)量和安全性，需要意識到超前地質(zhì)預報和監(jiān)測量測技術(shù)在其中的重要性。這樣不僅能夠保證施工進度，而且還能夠保證隧道施工的整體質(zhì)量，為公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展提供基礎(chǔ)保障。

一、隧道施工項目

在針對隧道施工中超前地質(zhì)預報和監(jiān)控量測技術(shù)的實際應(yīng)用情況進行深入研究時，將貴州省六盤水至盤縣高速公路扎營山隧道作為分析對象進行研究。扎營山隧道為分離式長隧道，隧道線間距進口約為27m，中間段為40m，出口約為38m。左幅隧道起訖樁號為ZK68+220—ZK70+955，長2735m，最大埋深307m；右幅隧道起訖樁號為YK68+215—YK70+973，長2758m，最大埋深320m。隧道位于貴州西部盤縣雞場坪鄉(xiāng)與滑石鄉(xiāng)交界處，坪子村至滴水巖組之間。

二、監(jiān)測技術(shù)分析與應(yīng)用

關(guān)于隧道監(jiān)控量測技術(shù)，國家有專門的技術(shù)規(guī)范，另外，各個工程項目的具體展開也有屬于自己的一套作業(yè)方法，主要是依托技術(shù)規(guī)范，根據(jù)施工工藝的不同，以及所處的施工地的地質(zhì)情況采取相應(yīng)的監(jiān)測方法。

（一）監(jiān)測目的

在隧道工程中，開展隧道施工監(jiān)測時，需要施工人員結(jié)合實際需要，采用相應(yīng)的測繪儀器和設(shè)施， 來對圍巖與支護結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的應(yīng)力情況進行測量工作。

在此過程中，要注重對有關(guān)圍巖和支護結(jié)構(gòu)相關(guān)內(nèi)容的觀察，只有這樣才能夠在最大程度上預見隧道工程施工中所存在的安全隱患問題，進行合理規(guī)避。在隧道施工中監(jiān)測工作十分重要，可以有效判斷圍巖穩(wěn)定性。隧道施工監(jiān)測的主要目的體現(xiàn)在四個方面。全面了解與掌握圍巖情況，如圍巖和支護結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律，受力大小等，并從定量分析和定性分析對圍巖和支護結(jié)構(gòu)的建設(shè)情況與穩(wěn)定性進行評估，對計算結(jié)果加以驗證，確保其合理性與科學性。及時反饋監(jiān)測信息，可以對隧道施工中的險情進行有效預測，施工單位并根據(jù)監(jiān)測信息內(nèi)容來確保隧道工程的順利實施。根據(jù)測量結(jié)果，能夠更好的反饋出圍巖與支護等具體參數(shù)，促使施工單位更好的完善和優(yōu)化現(xiàn)有的工程設(shè)計方案。在這之后，可將其作為的優(yōu)化整個隧道工程施工流程的重要參考依據(jù)，以此能夠為施工人員在進行作業(yè)上，起到一定的指導作用。按照要求，對支護結(jié)構(gòu)中的相關(guān)參數(shù)與工程施工技術(shù)是否合理進行深入驗證，這樣做，主要是為了能夠更好的保障工程造價控制與管理工作的有序進行。

（二）測點和斷面布置的基本原則

1）在測點和斷面布置時應(yīng)遵循其技術(shù)原則和標準，確保必測項目的測距保持在 20m～50m 左右，如淺埋段或是軟弱段應(yīng)保證測距在 20m 之內(nèi)，符合錨噴支護規(guī)定內(nèi)容。2）相關(guān)工作人員在進行測距選擇這個環(huán)節(jié)時，必須要結(jié)合實際情況，選擇適合的地段來對其進行測試。例如，在某區(qū)域工程中，如果該地質(zhì)環(huán)境存在一定的問題，施工單位必須要按照要求保保證其布點是處于密集狀態(tài)的。對此，施工人員在布置工程周邊位移測線和測點時，首先就要注重隧道所具有的形狀和施工規(guī)模情況。常見的有交叉形、十字形和三角形，選測項目應(yīng)對每一個斷面進行多點位移計檢測，確保每個斷面上測點在 3～5 個點之間。在通常情況下，使錨桿軸力與噴射混凝土應(yīng)力有效監(jiān)測的進行，能夠保證3～7個斷面層上的測點。

（三）監(jiān)控量測管理

根據(jù)《鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，極限相對位移值（U0）是指極限位移與兩測點間的距離之比，具體來說就是拱頂下沉的變化值的最大值相對隧道高度的百分比、或者凈空收斂的變化值的最大值相對隧道開挖寬度的百分比。一般都是U為實測位移值，U0為允許相對位移值（也叫極限值）。就是絕對不能超過的值，與這個值相對應(yīng)的有三個管理等級，用來控制隧道的安全性及施工進度，技術(shù)方案。U0的算法是根據(jù)隧道寬度，圍巖的脆塑性、及覆蓋層厚度、圍巖級別綜合確定。極限相對位移值是一個經(jīng)驗統(tǒng)計值，主要用來結(jié)合變化速率去判斷監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的可靠性，確定初期支護的穩(wěn)定性，判斷監(jiān)控量測的結(jié)束時間等等。

國外對三維激光掃描技術(shù)的基礎(chǔ)性研究有很大的進展，各種類型的掃描儀層出不窮。但是對數(shù)據(jù)處理以及具體應(yīng)用方面的研究內(nèi)容比較少。三維激光測量技術(shù)是最近10 年興起的一種高精度的測量方式，隨著科技的不斷進步，三維測量技術(shù)已逐步應(yīng)用到測繪、醫(yī)學、工程等領(lǐng)域中。國外的研究要早于國內(nèi)，技術(shù)也相對成熟。現(xiàn)在研究的重點正逐步集中到對數(shù)據(jù)處理方面的研究，以及城市Lidar 建模、大壩監(jiān)測、礦井三維掃描、地質(zhì)災害分析等等，都取得很多卓有成效的成果。同樣，這個技術(shù)在隧道施工中的引進，必將極大的豐富隧道測量手段，為隧道施工提供更科學和詳盡的數(shù)據(jù)。

（四）隧道施工變形

監(jiān)測數(shù)據(jù)處理對隧道的變形情況進行監(jiān)測是初步階段，還需要運用一定的方式對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行分析，從而為接下來的施工設(shè)計提供依據(jù)。還可以通過對長期的監(jiān)測分析案例進行總結(jié)，從而在整體上提升隧道施工技術(shù)水平。目前對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析的主要程序為：首先進行回歸分析，將變形監(jiān)測的相關(guān)理論引入到數(shù)據(jù)的分析上并作為指導，對多個監(jiān)測點得出的變量值進行計算，從而確定最終的位移距離，在對位移距離掌握的情況下可以很好的推理出變形程度 ；然后是將數(shù)據(jù)運用表格的形式進行匯總備案，以便總結(jié)和以后的參考。通過對監(jiān)測點數(shù)據(jù)信息分析結(jié)果進行判斷，由專業(yè)的技術(shù)人員做出評價和說明，并最終形成監(jiān)測報告。

三、結(jié)語：

目前由于隧道施工的類別不同，圍巖類型錯綜復雜，因此目前尚無統(tǒng)一的理論公式模型可以準確計算隧道各部位所承受的壓力。因此監(jiān)控量測就顯得尤為必要。施工中的監(jiān)控量測是施工安全的保障，在施工過程中必須按要求進行此項工作，并將結(jié)果做系統(tǒng)處理后及時反饋指導工作。因此實施隧道信息化動態(tài)施工控制，既能達到安全快速施工，又能節(jié)省工程造價的目的。

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作者簡介：姓名：尹力彭，出生年月：1990年01月22日，性別：男，民族：漢族，籍貫：河北省石家莊市，學歷：本科，職稱：助理工程師，研究方向：監(jiān)控量測