监控量测在隧道施工中的应用.doc

1、1监控量测在隧道施工中的应用摘要：由于隧道工程的特殊性、复杂性和隧道围岩的不确定性，对隧道围岩及支护结构进行监控量测是保证隧道工程质量、安全的必不可少的手段。监测技术是近 10 多年来在我国逐渐涉及的技术难题。本文以合肥至福州铁路客运专线隧道工程监控量测为例，主要介绍了隧道工程监控量测项目、监控量测断面及测点布置原则、监控量测方法及监控量测的实施，为科学开展隧道工程监控量测提供依据。 关键词：隧道施工 监控量测 控制方法 1 概述 随着社会的发展和科技的进步，为确保地下工程的安全、质量，监控量测作为一个重要的控制手段在我国得到了突飞猛进的发展。目前每个地下工程施工过程必须结合现场监控量测的数值

2、，及时进行反馈，指导现场施工，以确保在可控的前提进行施工。国内外地铁施工中，因未进行监控量测或监控量测不到位而导致的重大安全施工时有发生。如2008 年 11 月 15 日杭州萧山湘湖段发生地铁施工因监控量测不到位，造成大面积塌方，致路面坍塌，正在路面行驶的约 11 辆车辆陷入深坑，造成重大人员伤亡和财产损失事故。因此，研究地铁施工监控量测的合理方法，确保施工安全和质量，具有重要的现实意义。 2 工程概况 合肥至福州铁路客运专线（闽赣段）标线路长 14.283 正线公里，2位于江西省婺源县溪头乡镜内，线路最大纵坡 2%，最小纵坡 0.4%。本段包括四座隧道，分别五城隧道（出口段）3094 延米

3、、方思山隧道 2802 延米、桃源隧道 4471 延米、金山顶隧道（进口段）2756 延米，合计 13131延米。其中级围岩 928 延米（含明洞） ，级围岩 1335 延米，级围岩 8597 延米，级围岩 2145 延米。 3 监控量测项目 监控量测项目分为必测项目和选测项目，必测项目是隧道工程应进行的日常监控量测项目。具体监控量测项目见表 1。 为了满足隧道设计与施工的特殊要求而进行的监控量测项目即选测项目，具体监控量测项目按照表 2 进行选择。 4 监控量测断面及测点布置原则 4.1 隧道开挖前应当布设浅埋隧道地表沉降点。应当在同一断面里程上布置地表沉降测点和隧道内测点。一般条件下应当按

4、照表 3 的要求布置地表沉降点纵向间距，按照图 1 布设隧道内测点。 4.2 地表沉降测点的横向间距为 25m，应适当加密隧道中线附近的测点，隧道中线两侧的量测范围不应当小于 Ho+B，应适当加宽地表有控制性建（构）筑物时量测范围，其测点布置如图 2 所示： 4.3 应当按照表 4 的要求布设监控量测断面，应在同一断面上布置拱顶下沉降点和净空变化测点。原则上拱顶下沉降点应设置在拱顶轴线附近，但是当隧道跨度较大时应当结合施工方法在拱部增设测点，参照图 3 布置。 5 监控量测方法 35.1 洞内、外观察 在施工过程中应当进行洞内、洞外观察。洞内观察可以分开挖工作面观察和已施工地段观察两个部分。

5、洞口段和洞身浅埋段是洞外观察的重点，除了主要记录地表变形、地表开裂、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等，同时还应观察地面建（构）筑物。 每次开挖后应当进行开挖工作面观察并且及时绘制开挖工作面地质素描图、数码成像，填写开挖工作面地质状况记录表，并与勘查资料进行对比。已施工地段观察，应记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形和二次衬砌等的工作状态。 5.2 变形监控量测 目前隧道净空变化量测可采用接触量测和非接触量测两种方法，其中接触量测主要用收敛计进行量测，非接触量测则主要用全站仪进行。用收敛计进行隧道净空变化量测方法相对比较简单，即通过布设于洞室周边上两固定点，每次测出两点的净长 L，求出两次量测的增

6、量（或减量）L，即为此处净空变化值。读数时应该读三次，然后取其平均值。 用全站仪进行隧道净空变化量测方法包括自由设站和固定设站两种。与传统的接触量测的主要区别在于，非接触量测的测点采用一种膜片式回复反射器作为测点靶标，以取代价格昂贵的圆棱镜反射器。通过对比不同时刻测点的三维坐标x（t） ，y（t） ，z（t），可获得该测点4在该时段的三维位移变化量（相对于某一初始状态） 。与传统接触式监控量测方法相比，该方法能够获取测点更全面的三维位移数据，有利于结合现行的数值计算方法进行监控量测信息的反馈，同时具有快速、省力、数据处理自动化程度高等特点。 拱顶下沉量测和位移变化量测都是隧道监控量测的必测项目

7、，都能够反映围岩和初期支护的工作状态。拱顶下沉监控量测测点的埋设，一般在隧道拱顶轴线处设 1 个带钩的测桩（为了保证量测精度，常常在左右各增加一个测点，即埋设三个测点） ，吊挂铟钢挂尺，用精密水准仪量测隧道拱顶绝对下沉量。测点的大小一定要适中，测点过小的话测量时就不容易找到，而测点过大的话爆破时测点容易受到破坏。为了保证数据不中断，在施工支护结构时一定要主要保护测点，一旦发现测点被埋就要重新设置测点。拱顶下沉量测示意图如图 4。拱顶下沉量的确定比较简单，即通过测点不同时刻相对标高 h，求出两次量测的差值h，即为该点的下沉值。读数时应该读三次，然后取其平均值。 一般采用水准仪和铟钢尺测量地表下沉

8、量测，其量测的精度一般为1mm，量测的结果能够反映浅埋隧道开挖过程中地表变形的全过程。地表下沉量测方法和拱顶下沉量测方法相似，即通过测点不同时刻标高h，求出两次量测的差值h，即为该点的下沉值。 一般采用精密水准仪和铟钢尺进行地表下沉量的测量，其测量的精度一般为1mm，其测量的结果能够反映浅埋隧道开挖过程中地表变形的全过程。 6 监控量测的实施 56.1 数据采集 数据采集用全站仪进行，首先根据隧道挖掘的方法：全断面开挖法和二次台阶法来确定埋点个数，全断面开挖法要在断面上埋设 7 个点，二次台阶法则需要埋设三个点，然后再埋设得点位上贴上反光贴片，采集数据时则需要将仪器架好然后将激光点打在反光贴片

9、的正中心点上，然后进行数据的采集，每次数据采集完成后要及时将数据导出、处理。 6.2 数据处理 对采集到的数据进行处理，将数据导入 excel，构成无接触式收敛的图表。见表 5 和图 5。 7 结语 监控量测作为一种施工过程中的控制手段，目前越来越广泛被应用于各类工程之中，在今后的施工中监控量测将会发挥越来越重要的作用。特别是在地下结构工程中监控量测作为一种通过数据分析工程实体，控制施工过程的有效方法，通过数据的分析动态对各种支护参数进行调整，确保施工安全，保证工程实体在成本可控的前提下保质、保量完成施工任务。因此，在今后的施工中，应严格按设计的点位、频率，进行监测，把好施工的每一关，从而保证

10、整个项目安全，做到万无一失。 参考文献： 1田迎华，张旭.隧道施工生产安全网络平台系统的技术研究J.中国安全生产科学技术，2010（05）. TIAN Ying-hua，ZHANG Xu.Study on network platform system technology of work safety in tunnel constructionJ. Journal of 6Safety Science and Technology，2010（05）. 2高令发.桐子窝隧道监控量测技术研究J.铁道标准设计，2005（08）. GAO lingfa.Tongziwo Tunnel monito

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