隧道施工監(jiān)控量測(cè)分析與應(yīng)用

摘要：目前，我國(guó)正在大規(guī)模建設(shè)各類(lèi)客運(yùn)貨運(yùn)專(zhuān)線，在地勢(shì)復(fù)雜、高山較多的地區(qū)，開(kāi)挖隧道是較常用的施工方法。采用開(kāi)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(zhǎng)度，而且對(duì)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(gè)合理的隧道施工檢測(cè)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(cè)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(cè)；分析

現(xiàn)階段人們?nèi)粘Ｉ钯|(zhì)量和水平不斷提升，人們對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的質(zhì)量和安全要求越來(lái)越高。隧道工程是建筑工程施工過(guò)程中非常重要的一部分，同時(shí)也是能夠直接對(duì)公路建設(shè)發(fā)展產(chǎn)生影響的重要因素之一。在進(jìn)行隧道施工時(shí)，為了保證施工質(zhì)量和安全性，需要意識(shí)到超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和監(jiān)測(cè)量測(cè)技術(shù)在其中的重要性。這樣不僅能夠保證施工進(jìn)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(xiàng)目

在針對(duì)隧道施工中超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和監(jiān)控量測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行深入研究時(shí)，將貴州省六盤(pán)水至盤(pán)縣高速公路扎營(yíng)山隧道作為分析對(duì)象進(jìn)行研究。扎營(yíng)山隧道為分離式長(zhǎng)隧道，隧道線間距進(jìn)口約為27m，中間段為40m，出口約為38m。左幅隧道起訖樁號(hào)為ZK68+220—ZK70+955，長(zhǎng)2735m，最大埋深307m；右幅隧道起訖樁號(hào)為YK68+215—YK70+973，長(zhǎng)2758m，最大埋深320m。隧道位于貴州西部盤(pán)縣雞場(chǎng)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(cè)技術(shù)分析與應(yīng)用

關(guān)于隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù)，國(guó)家有專(zhuān)門(mén)的技術(shù)規(guī)范，另外，各個(gè)工程項(xiàng)目的具體展開(kāi)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(cè)方法。

（一）監(jiān)測(cè)目的

在隧道工程中，開(kāi)展隧道施工監(jiān)測(cè)時(shí)，需要施工人員結(jié)合實(shí)際需要，采用相應(yīng)的測(cè)繪儀器和設(shè)施， 來(lái)對(duì)圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的應(yīng)力情況進(jìn)行測(cè)量工作。

在此過(guò)程中，要注重對(duì)有關(guān)圍巖和支護(hù)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(yù)見(jiàn)隧道工程施工中所存在的安全隱患問(wèn)題，進(jìn)行合理規(guī)避。在隧道施工中監(jiān)測(cè)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(cè)的主要目的體現(xiàn)在四個(gè)方面。全面了解與掌握圍巖情況，如圍巖和支護(hù)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(duì)圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的建設(shè)情況與穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估，對(duì)計(jì)算結(jié)果加以驗(yàn)證，確保其合理性與科學(xué)性。及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)信息，可以對(duì)隧道施工中的險(xiǎn)情進(jìn)行有效預(yù)測(cè)，施工單位并根據(jù)監(jiān)測(cè)信息內(nèi)容來(lái)確保隧道工程的順利實(shí)施。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，能夠更好的反饋出圍巖與支護(hù)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(jì)方案。在這之后，可將其作為的優(yōu)化整個(gè)隧道工程施工流程的重要參考依據(jù)，以此能夠?yàn)槭┕と藛T在進(jìn)行作業(yè)上，起到一定的指導(dǎo)作用。按照要求，對(duì)支護(hù)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(jìn)行深入驗(yàn)證，這樣做，主要是為了能夠更好的保障工程造價(jià)控制與管理工作的有序進(jìn)行。

（二）測(cè)點(diǎn)和斷面布置的基本原則

1）在測(cè)點(diǎn)和斷面布置時(shí)應(yīng)遵循其技術(shù)原則和標(biāo)準(zhǔn)，確保必測(cè)項(xiàng)目的測(cè)距保持在 20m～50m 左右，如淺埋段或是軟弱段應(yīng)保證測(cè)距在 20m 之內(nèi)，符合錨噴支護(hù)規(guī)定內(nèi)容。2）相關(guān)工作人員在進(jìn)行測(cè)距選擇這個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)，必須要結(jié)合實(shí)際情況，選擇適合的地段來(lái)對(duì)其進(jìn)行測(cè)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(wèn)題，施工單位必須要按照要求保保證其布點(diǎn)是處于密集狀態(tài)的。對(duì)此，施工人員在布置工程周邊位移測(cè)線和測(cè)點(diǎn)時(shí)，首先就要注重隧道所具有的形狀和施工規(guī)模情況。常見(jiàn)的有交叉形、十字形和三角形，選測(cè)項(xiàng)目應(yīng)對(duì)每一個(gè)斷面進(jìn)行多點(diǎn)位移計(jì)檢測(cè)，確保每個(gè)斷面上測(cè)點(diǎn)在 3～5 個(gè)點(diǎn)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(cè)的進(jìn)行，能夠保證3～7個(gè)斷面層上的測(cè)點(diǎn)。

（三）監(jiān)控量測(cè)管理

根據(jù)《鐵路隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，極限相對(duì)位移值（U0）是指極限位移與兩測(cè)點(diǎn)間的距離之比，具體來(lái)說(shuō)就是拱頂下沉的變化值的最大值相對(duì)隧道高度的百分比、或者凈空收斂的變化值的最大值相對(duì)隧道開(kāi)挖寬度的百分比。一般都是U為實(shí)測(cè)位移值，U0為允許相對(duì)位移值（也叫極限值）。就是絕對(duì)不能超過(guò)的值，與這個(gè)值相對(duì)應(yīng)的有三個(gè)管理等級(jí)，用來(lái)控制隧道的安全性及施工進(jìn)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(jí)別綜合確定。極限相對(duì)位移值是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值，主要用來(lái)結(jié)合變化速率去判斷監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性，確定初期支護(hù)的穩(wěn)定性，判斷監(jiān)控量測(cè)的結(jié)束時(shí)間等等。

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

（四）隧道施工變形

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理對(duì)隧道的變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)是初步階段，還需要運(yùn)用一定的方式對(duì)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而為接下來(lái)的施工設(shè)計(jì)提供依據(jù)。還可以通過(guò)對(duì)長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)分析案例進(jìn)行總結(jié)，從而在整體上提升隧道施工技術(shù)水平。目前對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的主要程序?yàn)椋菏紫冗M(jìn)行回歸分析，將變形監(jiān)測(cè)的相關(guān)理論引入到數(shù)據(jù)的分析上并作為指導(dǎo)，對(duì)多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)得出的變量值進(jìn)行計(jì)算，從而確定最終的位移距離，在對(duì)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(yùn)用表格的形式進(jìn)行匯總備案，以便總結(jié)和以后的參考。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息分析結(jié)果進(jìn)行判斷，由專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員做出評(píng)價(jià)和說(shuō)明，并最終形成監(jiān)測(cè)報(bào)告。

三、結(jié)語(yǔ)：

目前由于隧道施工的類(lèi)別不同，圍巖類(lèi)型錯(cuò)綜復(fù)雜，因此目前尚無(wú)統(tǒng)一的理論公式模型可以準(zhǔn)確計(jì)算隧道各部位所承受的壓力。因此監(jiān)控量測(cè)就顯得尤為必要。施工中的監(jiān)控量測(cè)是施工安全的保障，在施工過(guò)程中必須按要求進(jìn)行此項(xiàng)工作，并將結(jié)果做系統(tǒng)處理后及時(shí)反饋指導(dǎo)工作。因此實(shí)施隧道信息化動(dòng)態(tài)施工控制，既能達(dá)到安全快速施工，又能節(jié)省工程造價(jià)的目的。

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作者簡(jiǎn)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(xué)歷：本科，職稱(chēng)：助理工程師，研究方向：監(jiān)控量測(cè)