隧道的動態施工及監控量測

張臘梅 吳文杰

(重慶交通大學，重慶 400000)

隧道的動態施工及監控量測

張臘梅 吳文杰

(重慶交通大學，重慶 400000)

在山區，交通的發展，在整個交通運輸業的優勢隧道將變得越來越重要。在新奧法呈現以前的很長一段時間里，很多隧道都是依仗著以往施工的案例而動工。因為隧道工程的特殊性，動工情況在未挖的期間都是不能夠預見的，這就致使了此類工程僅憑以前動工的經驗策劃或動工必定有著一些盲目性。自從新奧法出現之后，其在現實使用中首要的一點便是及時監控，就是在隧道掘進的同時，將所收集的圍巖信息放入其一直不斷變動的設計和動工的范疇，和以前的動工方法相比有了本質的跨越。

隧道;新奧法;動態施工;動態信息化

1.1 選題的依據和研究意義

伴隨著國民生產總值的不息增長，經濟日益壯大，百姓的整體生活水平也在隨著國度的成長而不斷提升，我國是個山嶺占大陸總面積比例較大的國家，要完成山區經濟的發展，各省市實行“交通”的經濟發展戰略。第二十一個世紀以來，大力發展我國的一些省份山區交通基礎設施建設，取得了一定的成績，并在一定程度上改變了由于經濟和社會發展滯后造成的交通不便狀態。由于高速公路，鐵路高線性指標的要求，結合山區地形特點和地質地貌條件，通常需要有這樣一種方式的交通如隧道穿越山脈，從而達到縮短路程、改善道路線形、提高行車效率及保護自然環境的目的。隨著逐年增加的西部建設項目的開發，將有交通運輸領域中的一個隧道工程更巨大的優勢，克服山連接兩個天然屏障，在一個相對有限的空間在城市中更有效地利用城市地下空間。當前公路隧道不光是在山區和丘陵地區獲得器重，在都市、跨河跨海交通中，對隧道的使用也日趨引發重視。隧道施工技術正朝著設計施工一體化的方向發展。對于使用新奧法施工技術施工的隧道，現如今仍舊將隧道的計劃延伸到了動工階段，即借助于當代計算機技術舉行科學信息化設計。

1.2 隧道施工動態性

新奧法施工的機理是，當隧道圍巖在施工過程中失去了平衡，就會自動動態地達到新的平衡。

新奧法 (NATM)是隧道的一種常用的施工方案，這個施工方法的基本原理是運用各種施工方法 (開挖方式、支護方式、監控測量等)防止圍巖變形，發揮隧道圍巖自身的最大承載力，讓隧道施工更加安全、更加經濟，而隧道施工的經濟性與安全性就是用監控量測現場的圍巖、支護系統的應力和應變信息迅速反饋到隧道設計和施工中來完成的。新奧法施工的核心是監控量測，隧道施工中的實時測量也是隧道動態施工中信息化的反饋的重點。經過施工工地的監控量測在施工過程中，迅速的掌握圍巖在開挖中的施工動態和支護結構是否穩定，提供關于隧道施工的系統、全面信息以及資料，便于及時調整支護結構參數，并運用對量測反饋數據的分析、辨別，對圍巖的支護結構體系是否穩定進行監控和預報，通過制作相關的施工方案、來確保施工中隧道圍巖和相應支護的結構穩定性。

1.3 隧道動態施工中的監控量測

隧道的監控量測的項目分為必測的和選測的項目，其中必須要測的項目要使用水準儀和掛尺以及抑制計、萊卡機器人 (也就是全站儀)等舉行一定的測量，可是水準儀和掛尺以及收斂計因為它們的精度不是很高，在隧道施工中，它們更易受到影響，更會影響它們讀數的精度，與此同時，它們得出的數值需要保存、輸出以及分析，任務量非常的巨大，實際工程中比較麻煩。萊卡機器人 (全站儀)讀數精度高，操作方便、并且它讀出的數據存儲、傳輸、分析處理都比較方便，在安全的沒有敵意的電腦系統總，可以使數據的傳輸成為可能，而且可以使用計算機對這些數據進行分析、存儲。萊卡機器人 (全站儀)和計算機技術的迅猛發張讓隧道施工的監控量測工作到達了一個新的平臺和高度，而監控量測在隧道施工中的首要任務就是隨時隨地監控隧道圍巖的變形，對取得的數據進行剖析處理，當數據產生異常時，及時采取相關的措施進行預防。而我國現如今監控量測的工作還相對比較落后，主要表現在一下幾個方面:

1 )數據收集過程當中人工作用因素和動工影響方向點多，測量誤差大，數據真實性不可以獲得保管，不可以確切反應圍巖真實的情況。

2 )監控量測所使用的儀器比較傳統，信息化比較低，使得所測得的數據不猛如實反應隧道的變形。

3 )數據傳輸，信息存儲和信息技術管理不能滿足施工管理要求，不能及時指導工程信息化設計與施工。

4 )預警的預告事情滯后，不可以即時引導辦理工程的質量和安全的問題。

作為地下工程，隧道工程本身處于一個自然的巖體應力場中。隧道開挖后會改變巖體原來的力學狀態的平衡，隧道圍巖和它的支護結構都會形成一個新的平衡狀態。這就決定了隧道開挖過程中的動態性及不確定性，隧道監控也就顯得極為重要和必要了。

在隧道動態化施工中，其監控量測的方法以及需要監控量測的項目主要包括一下幾點:

現場觀察，主要含包隧道圍巖的穩定與否以及支護穩定與否，判定圍巖的分級，及屬于那種圍巖;

變形的測試，主要包含隧道的圍巖位置是否變化以及變化情況，周圍地表沉降和支撐結構是否變化;

隧道應力以及應變的狀況，主要包含其所處的圍巖的應力和應變，圍巖和它的支護之間的作用，以及支護的變化;

隧道中各項力學數據的檢查，主要包括泊松比、內摩擦角等;

隧道中的壓力的測試，主要包含隧道圍巖應力和其滲水的壓力。

隧道動態施工中的監控量測的任務:

(1)為監控的設計提供相應的信息參考

①能夠充分了解隧道圍巖的力學形態及規律;②能夠充分掌握隧道監控量測的信息;

(2)為隧道的動態施工預報可能出現的險情

①能夠提前預測即將出現的險情，并提供相關的措施參考;②出現險情的時候，能夠隨時監測險情。

(3)為隧道等相關地下工程的力學分析提供參考

①理論分析，數值分析提供了計算數據和比較指數;②為地下工程提供類比的參考信息;③為隧道等地下工程施工和設計提供相應的參考。

(1)經過對隧道圍巖和它的支護進行模擬、能夠對隧道施工和設計、和施工管理等進行經驗的積累和參考;

(2)經過對隧道圍巖和支護隨時隨地的觀察和監測，并將相關的數據反饋到隧道的動態施工和設計中，能夠對隧道的施工進行知道和設計進行知道參考;

(3)對隧道監測的數據進行處理分析研究，能夠隨時進行施工和設計反饋，能偶確保施工的安全進行;

(4)對一個現成的項目進行反饋，對以后其他相關的工程項目進行指導，量測和監控是相輔相成的，監控的程序是先監測、然后分析、最后進行反饋。