隧道工程中監控量測技術分析范文

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摘要:

闡述了利用監控量測技術開展隧道施工的目的，結合具體案例，介紹了隧道工程中監控量測的內容，并從地表沉降觀測、噴射混凝土層及鋼拱架應力量測等方面，說明了監控量測技術在隧道工程項目中的具體應用，為隧道工程的順利施工提供了保障。

關鍵詞:

監控量測技術，隧道，混凝土層，鋼拱架

由于隧道工程項目一般會涉及到隧道開挖作業，這就使得隧道工程的危險程度較高、技術復雜性較強，容易受到諸多不良因素的影響，常常會導致安全事故發生。所以為了保證隧道工程項目的施工安全，有必要將監控量測技術應用到隧道施工建設中，另外通過科學應用監控量測技術，還能夠幫助施工方及時了解隧道環境情況以及周圍巖層變化情況，從而保證隧道工程能夠保質保量的完成，并避免隧道周圍的建筑物受到損壞。下面就監控量測技術在隧道施工中應用目的進行檢驗分析，并結合具體案例說明監控量測技術手段于隧道工程項目之中的具體應用。

1通過監控量測技術實施隧道施工的目的

1)掌握隧道內部情況，降低隧道施工難度。通過隧道監控量測技術，能夠幫助施工方掌握隧道內部情況。這是由于在隧道施工過程中，隧道內部的支護結構以及地層會出現變動，所以可通過監控量測技術，使施工方了解隧道內部所出現的情況，以及隧道的實時狀態，從而更深層次的判斷、了解圍巖是否穩定，襯砌是否可靠以及支護是否穩定等等，并基于此制定相應的解決辦法，從而提升隧道施工的安全性以及隧道結構的穩定性。另外在進行隧道施工之前，施工方需要對隧道結構進行理論分析，同時在施工階段通過合理使用隧道監控測量手段得到大量的數據，并基于對數據的分析結果，修改以及補充先前所得出的理論分析，并基于檢測結果進行反饋，從而使得隧道施工建設獲得更多的指導意見。除此之外，還可以利用通過隧道監控測量手段得出的數據，科學調整施工策略，比如說通過對圍巖級別進行調整或者是對支護設計參數進行科學優化，可以增強隧道施工建設的質量以及工程進度。2)對隧道內部環境進行嚴密監測。通過對監控量測技術的合理使用，除了能夠全面監測隧道項目的具體環境之外，還能夠監控隧道項目的周邊環境，這樣就可以及時發現不穩定因素，從而降低周圍環境以及具體環境對隧道項目的不良影響，保證隧道工程項目的施工建設質量。另外還可以利用監控量測技術科學分析隧道內部施工環境，從而得到具體的數據以及可靠的觀測結果，隧道施工方可利用這些數據以及結果及時地掌握隧道項目的施工特點以及規律，從而使得隧道施工建設獲取更多的良好意見，減少施工意外的發生。

2工程實例

喬莊隧道屬于濟邵高速公路的一部分，喬莊隧道上部主要是由黃土狀亞粘土構成，局部區域包括粉砂質泥巖以及結礫巖。喬莊隧道屬于雙車道隧道，右線全長經測量為1920m，同時Ⅳ級圍巖大約為1540m，左線全長長度總共為1970m，Ⅳ級圍巖大約為1660m，本隧道的凈高經測量為5m，凈寬經測量為10．25m。

2．1監控量測內容與其斷面布置形式相關規定中要求對地表下沉量，拱頂下沉量以及水平收斂量，支護狀況情況以及地質情況進行測量、觀察，為了保證喬莊隧道的施工建設質量，除了要對上述規定內容進行測量之外，還選取劃定了兩個典型斷面，即為ZK42+665以及ZK42+798，并在初期支護對該兩處典型斷面實施了混凝土層應力噴射作業以及鋼拱架應力量測作業。另外還在隧道洞口淺埋區域實施了地表沉降量測作業。圖1為各個測量點布置情況，與各個量測元件的具體布置。

2．2數據的采集以及分析1)對地表沉降情況進行觀測。通過觀測之后發現，喬莊隧道入口區域屬于V級圍巖，同時圍巖的穩定性相對較差，隧道埋設深度相對較淺，由此在隧道入口區域的地下需要埋設7個沉降點，同時對測點間距進行控制，確保其不超過5m。之后通過塔尺以及水平儀設備觀測檢查地表下沉情況，本項目通過65d的觀測獲取了大量樣測數據，通過對樣測數據進行分析后發現，其最大值為2mm，再考慮到測量可能會存在誤差情況，可以斷定地面并沒有出現明顯的下沉情況，洞室附近建筑物不會受到地表沉降的不良影響。2)噴射混凝土層以及鋼拱架應力量測作業。本工程主要是通過混凝土應變計完成混凝土層的噴射作業，通過鋼板應變計完成鋼拱架應力測量作業。在開展初期支護作業時，需要首先于噴射混凝土層結構的左右兩側安裝使用混凝土應變計，之后需于測試鋼骨架結構的上下翼緣區域通過焊接的方式焊接鋼板應變計。在結束初期支護作業之后，需要通過振弦頻率檢測設備，實施量測作業。然后通過虎克定律以及所收集到的應變數據，得出測量點區域的應力情況，同時通過假設界面應力情況根據線性分布，從而以截面應力分布情況得到初期支護結構所具有的實際內力。為了得到鋼拱架應力變化情況以及噴射混凝土層結構的變化情況，本工程在斷面ZK42+665區域的初期支護作業結束之后，對其施以50d的應力側壓，從而獲取了鋼拱架應力以及噴射混凝土層結構的變動曲線，具體可見圖3，圖4。由于噴射混凝土層結構主要受到的應力為壓應力，再加上噴射混凝土層結構的應力在前期階段增長速度相對較快，所以該結構在7d之內即已經達到7．36MPa，在達到該應力之后，噴射混凝土層結構的應力增長速度逐漸放緩，大約15d之后，其應力大小達到了基本穩定。在噴射混凝土層結構的應力已經達到基本穩定之后，需要對該結構的左側拱腰區域的應力、右側拱腳區域的應力以及拱頂區域的應力進行測量，通過測量之后上述各區域的應力值分別是7．77MPa，7．39MPa以及5．97MPa。由此可以得知噴射混凝土技術能夠有效地加固圍巖，從而保證圍巖結構的穩定性以及安全性。鋼拱架結構的應力同樣在前期增長速度相對較快，并于7d之內即達到了112．86MPa，所以可以得知鋼拱架結構于初期支護時期所承受了大部分的圍巖區域所釋放初始壓力。因此鋼拱架結構在整個初期支護時期具有非常重要的作用。本工程于30d作業鋼骨架結構式的應力情況逐步穩定下來之后，對其拱腰區域的受力情況、拱腳區域的受力情況以及頂部結構的受力情況進行量測之后發現，前兩者的受力情況相對較大，后者的受力情況相對較小。所以為了使得鋼支護結構的受力狀態得到優化，需要在鋼支護結構中加裝使用鎖腳錨桿。另外鋼拱架所承受到的壓力主要來自于軸向壓力，同時其所受到的彎矩量值相對較小，由此可以判定鋼拱架結構為隧道的承壓構件。

2．3工程結論在進行喬莊隧道作業過程時，由于隧道洞口區域布設有多個地表沉降點，通過觀測這些沉降點之后發現，沉降點基本沒有出現沉降情況，這說明通過管棚注漿手段對隧道洞口區域的淺埋段進行處理作業是較為合適的，這可以保證淺埋段區域的軟弱巖石結構得到有效加固，確保隧道施工得以順利完成。通過監控量測數據可以得知，在結束隧道開挖作業與初期支護作業之后的30d內，隧道的圍巖結構已經達到了基本穩定狀態，可以開始二次襯砌作業。

3結語

隨著科學技術的不斷進步，隧道工程數量正在不斷攀升。通過監控量測手段能夠準確量測地表沉降情況，圍巖以及支護結構的應力情況等等，為隧道施工提供可靠的數據依據。

參考文獻:

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作者：張曉強 單位：山西省晉中路橋建設集團有限公司