淺談隧道監控測量方法與數據處理

田發全

(貴州橋梁建設集團有限責任公司)

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淺談隧道監控測量方法與數據處理

田發全

(貴州橋梁建設集團有限責任公司)

摘要：以貴州省隧道工程施工為例，對隧道施工監控測量的方法進行研究。

關鍵詞：隧道工程；監控；測量方法；數據處理

1隧道施工監控測量方法

1.1　監測點的布置方法

(1)地表監測點

地表監測點是深埋隧道淺埋段的測量項目，隧道沉降的測點在橫向的間距一般是2~5 m。隧道中線上測點可以加密，使中線側地青的監測范圍不小于隧道埋深和最大挖寬。如果地表存在控制性的建筑物，監測的范圍就要加寬。而地表沉降的監測點和隧道位移的監測點也要布于同里程的斷面，每個洞監測的斷面并不需要全布置地表測線，順著隧道的中線，確定地表沉降點縱向的間距，如表1所示。

表1　地表沉降的橫向測點布置圖

(2)洞內位移的監控量測點

洞內位移的監控量測點包括拱頂下沉、拱腳下沉、凈空收斂幾處量測點，應該布置于隧道同里程的斷面之上，要在開挖12 h內進行埋設，對初始值進行采集。而且量測斷腸面在布置上要把間距按照施工方法與圍巖等級來確定，如表2所示。

表2　洞內監控量的測斷面布置

把拱頂的下沉量測點布置于拱頂的軸線近處，而凈空收斂和拱腳下沉的量測點都要布置在隧道軸線的兩側，表現為對稱狀態。而隧道淺埋段或跨度大時，就要對觀測點加密處理，設置好斜基線， 對觀測點的布置要按照施工的方法與圍巖的情況確定，如表3所示。

表3　測線的布置

隧道工程中可以使用全儀完成非接觸的測量工作，所以，測點斷頭的粘貼可以為反光標靶，方便數據采集。不同地質結構，隧道施工的環境很復雜，光線差，標靶不能選擇普通的標識，要選擇易光線反射隧道專用的反光貼。

1.2　監測的方法與精度

(1)巡視檢查的方法與檢查的內容

隧道工程施工中需要做好洞內的巡視檢查，而檢查的內容有：支護和襯砌的結構、地質情況、環境和施工條件、監測設施等。做好洞口與洞身淺埋段的觀察，對地青的開裂和變形及邊坡等狀都要及時記錄。同時，要做好地面建筑物的觀察。

巡視檢查的方法以目標為主，配合錘、釬和量尺等工具，做好支護結構和周邊環境的檢查與記錄。及時整理好檢查記錄，和儀器配合進行數據分析，如有異常，一定要及時通知相關單位。

(2)必測項目的監測方法與精度

隧道施工監控量測重要一項就是必測項目監測，對拱頂沉降和凈空收斂等測點布設根據我國隧道監控的技術規定，結合工程實際的情況才能確定。進行必測項目測量。與其他測量的方式相比，使用非接觸量測具造成的施工干擾最小，而且測量速度最快，可以方便大跨度的隧道，更靈活的使用，沒有傳統接觸量測的缺點，可以按照隧道的變化和位移進行隧道三維位移量的量測。尤其是大跨度的隧道，一定要考慮好非接觸的量測。按照施工的方法與圍巖的等級等方面，確定全站儀的設站法，完成監控量測方面的工作。而監測點的反光標靶，要大于三次觀測法才能提高觀測的精度。必測項目精度要符合一定的要求，如表4所示。

表4　必測項目的精度要求

2隧道施工監控量測的數據處理

隧道施工監控量測的數據處理屬于隧道監控量測重要的工作內容。做好數據的處理和分析，才能更好的進行隧道施工。數據處理前要做好外業數據的采集和校核，要排除儀器和讀數的錯誤，去掉粗差，然后再進行采集數據的處理。

數據處理包括了沉降和收斂量在計算與圖表上的制作，變化量時間與空間的分布圖繪制，監控量測的數據還要進行綜合的分析，以比較的方法、作圖的方法及數值計算的方法，進行監控量測的分析，分析變化大小和規律及發展的趨勢。

監控量信息反饋指按照監控量測的數據分析，進行隧道圍巖的穩定及施工的安全等進行評價，以一定的對策確定

隧道二次襯砌。通過分析可以發現，隧道二次襯砌時間會影響初期的支護結構，影響受力狀態與穩定性。如果施工過早會承受過大圍巖的壓力，不能發揮出圍巖自承的作用與支護的效果。如果過晚進行二次襯砌，不利初期支護穩定性。所以，隧道施工的監控量測，一定要掌握隧道圍巖與支護結果變化和規律，確定二次襯砌時間，保證隧道結構的安全。

隧道進行量測工作會受到多種因素影響，出現的誤差也會影響監測數據，按照實測數據進行位移時間的繪制，對變化散點形成上下的波動，并不規則，很難分析，一定要通過數學的方法完成監控量測的數據分析找到位移變化規律，判定圍巖與支護結構穩定性，從而，指導施工提供優化的方案。

按照施工中日常的監控量測進行數據收集，進行位移時態的曲線繪制，如果曲線上升，數據波動大，證明圍巖和支護結構的不穩定，要做好監控量測。如果曲線平緩，沒有太大的數據波動，而且位移的總量未超出控制的基準，證明圍巖和支護結構的穩定。

隧道施工中一定要做好監控量測的數據分析，包括實時分析與階段分析。一般實時分析指每日監控量測的數據處理分析，可以及時發現存在的安全隱患，防止安全事故發生。一般階段分析指以周、月進行數據的監測和階段分析，對數據變化規律進行總結，對施工情況進行總結評價，形成階段分析的報告，可以正確指導后續的施工。

數據量過大，觀測后一定要做好數據的計算和整理，對處理后數據進行散點曲線圖的繪制，再制作與打印監控量測的報表。圖表相應的位置要標出階段施工的情況，可以利用數據的分析對時間與空間影響。

隧道監控量測的數據分析要按照監測的結果，進行位移散點與移散點的繪制，按照散點數據的分布，確定數學函數，從而完成回歸分析。對最終變形值進行預測，對預測值和點位位移的基準值比較，綜合施工的情況進行分析，判斷隧道圍巖與支護結構穩定。位移變形曲線若符合圍巖的變形特點，證明圍巖穩定，而初期的支護結構十分有效而可靠，若位移曲線發生反向曲線，證明圍巖與支護不穩定，需要采取一定的措施。

進行回歸分析可以選擇大一些回歸函數完成，正確的選擇回歸的函數可以實現真正預測，使測點達到可能的最終值，對圍巖結構進行安全的評估，按照規定和要求，進行隧道監控的量測數據處理。

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作者簡介：田發全(1982-)，男，貴州印江人，助理工程師，主要從事質量管理工作。

收稿日期：2014-10-14

中圖分類號：U442

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2015)08-0103-01