隧道工程中监控量测技术分析范文

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摘要:

阐述了利用监控量测技术开展隧道施工的目的，结合具体案例，介绍了隧道工程中监控量测的内容，并从地表沉降观测、喷射混凝土层及钢拱架应力量测等方面，说明了监控量测技术在隧道工程项目中的具体应用，为隧道工程的顺利施工提供了保障。

关键词:

监控量测技术，隧道，混凝土层，钢拱架

由于隧道工程项目一般会涉及到隧道开挖作业，这就使得隧道工程的危险程度较高、技术复杂性较强，容易受到诸多不良因素的影响，常常会导致安全事故发生。所以为了保证隧道工程项目的施工安全，有必要将监控量测技术应用到隧道施工建设中，另外通过科学应用监控量测技术，还能够帮助施工方及时了解隧道环境情况以及周围岩层变化情况，从而保证隧道工程能够保质保量的完成，并避免隧道周围的建筑物受到损坏。下面就监控量测技术在隧道施工中应用目的进行检验分析，并结合具体案例说明监控量测技术手段于隧道工程项目之中的具体应用。

1通过监控量测技术实施隧道施工的目的

1)掌握隧道内部情况，降低隧道施工难度。通过隧道监控量测技术，能够帮助施工方掌握隧道内部情况。这是由于在隧道施工过程中，隧道内部的支护结构以及地层会出现变动，所以可通过监控量测技术，使施工方了解隧道内部所出现的情况，以及隧道的实时状态，从而更深层次的判断、了解围岩是否稳定，衬砌是否可靠以及支护是否稳定等等，并基于此制定相应的解决办法，从而提升隧道施工的安全性以及隧道结构的稳定性。另外在进行隧道施工之前，施工方需要对隧道结构进行理论分析，同时在施工阶段通过合理使用隧道监控测量手段得到大量的数据，并基于对数据的分析结果，修改以及补充先前所得出的理论分析，并基于检测结果进行反馈，从而使得隧道施工建设获得更多的指导意见。除此之外，还可以利用通过隧道监控测量手段得出的数据，科学调整施工策略，比如说通过对围岩级别进行调整或者是对支护设计参数进行科学优化，可以增强隧道施工建设的质量以及工程进度。2)对隧道内部环境进行严密监测。通过对监控量测技术的合理使用，除了能够全面监测隧道项目的具体环境之外，还能够监控隧道项目的周边环境，这样就可以及时发现不稳定因素，从而降低周围环境以及具体环境对隧道项目的不良影响，保证隧道工程项目的施工建设质量。另外还可以利用监控量测技术科学分析隧道内部施工环境，从而得到具体的数据以及可靠的观测结果，隧道施工方可利用这些数据以及结果及时地掌握隧道项目的施工特点以及规律，从而使得隧道施工建设获取更多的良好意见，减少施工意外的发生。

2工程实例

乔庄隧道属于济邵高速公路的一部分，乔庄隧道上部主要是由黄土状亚粘土构成，局部区域包括粉砂质泥岩以及结砾岩。乔庄隧道属于双车道隧道，右线全长经测量为1920m，同时Ⅳ级围岩大约为1540m，左线全长长度总共为1970m，Ⅳ级围岩大约为1660m，本隧道的净高经测量为5m，净宽经测量为10．25m。

2．1监控量测内容与其断面布置形式相关规定中要求对地表下沉量，拱顶下沉量以及水平收敛量，支护状况情况以及地质情况进行测量、观察，为了保证乔庄隧道的施工建设质量，除了要对上述规定内容进行测量之外，还选取划定了两个典型断面，即为ZK42+665以及ZK42+798，并在初期支护对该两处典型断面实施了混凝土层应力喷射作业以及钢拱架应力量测作业。另外还在隧道洞口浅埋区域实施了地表沉降量测作业。图1为各个测量点布置情况，与各个量测元件的具体布置。

2．2数据的采集以及分析1)对地表沉降情况进行观测。通过观测之后发现，乔庄隧道入口区域属于V级围岩，同时围岩的稳定性相对较差，隧道埋设深度相对较浅，由此在隧道入口区域的地下需要埋设7个沉降点，同时对测点间距进行控制，确保其不超过5m。之后通过塔尺以及水平仪设备观测检查地表下沉情况，本项目通过65d的观测获取了大量样测数据，通过对样测数据进行分析后发现，其最大值为2mm，再考虑到测量可能会存在误差情况，可以断定地面并没有出现明显的下沉情况，洞室附近建筑物不会受到地表沉降的不良影响。2)喷射混凝土层以及钢拱架应力量测作业。本工程主要是通过混凝土应变计完成混凝土层的喷射作业，通过钢板应变计完成钢拱架应力测量作业。在开展初期支护作业时，需要首先于喷射混凝土层结构的左右两侧安装使用混凝土应变计，之后需于测试钢骨架结构的上下翼缘区域通过焊接的方式焊接钢板应变计。在结束初期支护作业之后，需要通过振弦频率检测设备，实施量测作业。然后通过虎克定律以及所收集到的应变数据，得出测量点区域的应力情况，同时通过假设界面应力情况根据线性分布，从而以截面应力分布情况得到初期支护结构所具有的实际内力。为了得到钢拱架应力变化情况以及喷射混凝土层结构的变化情况，本工程在断面ZK42+665区域的初期支护作业结束之后，对其施以50d的应力侧压，从而获取了钢拱架应力以及喷射混凝土层结构的变动曲线，具体可见图3，图4。由于喷射混凝土层结构主要受到的应力为压应力，再加上喷射混凝土层结构的应力在前期阶段增长速度相对较快，所以该结构在7d之内即已经达到7．36MPa，在达到该应力之后，喷射混凝土层结构的应力增长速度逐渐放缓，大约15d之后，其应力大小达到了基本稳定。在喷射混凝土层结构的应力已经达到基本稳定之后，需要对该结构的左侧拱腰区域的应力、右侧拱脚区域的应力以及拱顶区域的应力进行测量，通过测量之后上述各区域的应力值分别是7．77MPa，7．39MPa以及5．97MPa。由此可以得知喷射混凝土技术能够有效地加固围岩，从而保证围岩结构的稳定性以及安全性。钢拱架结构的应力同样在前期增长速度相对较快，并于7d之内即达到了112．86MPa，所以可以得知钢拱架结构于初期支护时期所承受了大部分的围岩区域所释放初始压力。因此钢拱架结构在整个初期支护时期具有非常重要的作用。本工程于30d作业钢骨架结构式的应力情况逐步稳定下来之后，对其拱腰区域的受力情况、拱脚区域的受力情况以及顶部结构的受力情况进行量测之后发现，前两者的受力情况相对较大，后者的受力情况相对较小。所以为了使得钢支护结构的受力状态得到优化，需要在钢支护结构中加装使用锁脚锚杆。另外钢拱架所承受到的压力主要来自于轴向压力，同时其所受到的弯矩量值相对较小，由此可以判定钢拱架结构为隧道的承压构件。

2．3工程结论在进行乔庄隧道作业过程时，由于隧道洞口区域布设有多个地表沉降点，通过观测这些沉降点之后发现，沉降点基本没有出现沉降情况，这说明通过管棚注浆手段对隧道洞口区域的浅埋段进行处理作业是较为合适的，这可以保证浅埋段区域的软弱岩石结构得到有效加固，确保隧道施工得以顺利完成。通过监控量测数据可以得知，在结束隧道开挖作业与初期支护作业之后的30d内，隧道的围岩结构已经达到了基本稳定状态，可以开始二次衬砌作业。

3结语

随着科学技术的不断进步，隧道工程数量正在不断攀升。通过监控量测手段能够准确量测地表沉降情况，围岩以及支护结构的应力情况等等，为隧道施工提供可靠的数据依据。

参考文献:

［1］张长亮．基于监控量测与数值分析的隧道围岩稳定性判定方法研究［D］．重庆:重庆交通大学，2008．

［2］谭龙金．监控量测技术在图云关隧道施工中的应用［D］．贵阳:贵州大学，2009．

［3］刘靖．高速公路隧道施工全过程风险动态分析与反馈设计方法研究［D］．西安:长安大学，2013．

［4］胡元鑫，刘新荣，李晓红，等．基于监控量测的山岭隧道工程风险管理分析［J］．岩土工程学报，2010(7):1135-1141．

［5］王生涛，李传富，蒲小平，等．SAA技术在成兰铁路隧道监控量测中的应用［J］．隧道建设，2015(6):584-588．

作者：张晓强 单位：山西省晋中路桥建设集团有限公司