摘要:随着城市化脚步的加快,城市交通建设的发展在不断地随之加快脚步,那么作为城市道路系统的重要部分——隧道的发展是现如今城市交通建设的重中之重。而隧道的建设离不开监控量测的技术。施工监控量测及信息反馈技术是“新奥法”修建隧道与地下工程的重要工序之一,是施工决策与管理的信息源,是现代隧道施工的重要组成部分,是监控围岩与结构稳定性的重要手段,它对于隧道及地下工程的安全施工是极其重要并且是不可或缺的。
关键词:隧道;监控量测;探讨
中图分类号:U45文献标识码:A 文章编号:
0引言
城市化脚步的加快,让城市中隧道的发展加快了建设的脚步。其中隧道的安全性是否到位,将直接影响着人们的生命财产安全,以及社会影响,所以在复杂多变的地层中实施某一工法,或者在同一地层中实施不同施工措施时,都将面临对实施效果的正确评价,经验固然是类比和参照的有效手段,但无法在定量控制工序环节时提供及时有效的经济方案,尤其是风险较大的工程。
一、隧道施工监控量测基本要求
上面也提到过,隧道施工监控量测及信息反馈技术是“新奥法”修建隧道与地下工程的重要工序之一。新奥法中量测工作是监视设计、施工是否合理、正确的明亮双眸,同时也是监视围岩是否安全稳定的最佳手段,始终伴随着施工的全过程。所以有如下几点要求:①能快速埋设测点;②每一次量测数据所需时间应尽可能短;③测试数据应准确可靠;④测试元件应具有良好的防震、防冲击波能力;⑤测试数据直观,不必复杂计算即可直接应用;⑥测试元件埋设能长期有效工作;⑦测试元件应有足够的精度。
二、监测项目以及实施的措施
监测的项目主要就是依据隧道工程在施工前期的环境条件、地质条件、施工方法以及支护类型等综合考虑确定。
2.1洞内外观察
首先就是实施监测目的:在地下工程中,开挖前的地质勘探工作很难提供非常准确的地质资料。所以,在施工过程中对前进的开挖面附近围岩的岩石性质、状态以及洞外地表是否开裂等现象进行目测、对支护结构进行目测,在新奥法量测项目中占有很重要的地位。
其次就是实施的措施:其中开挖后没有支护的围岩的目测内容包括:①岩质种类和分布状态,节理裂隙发育程度和方向性,节理裂隙的填充物的性质和状态等;②开挖工作面的稳定状态,顶板有无剥落现象;③是否有涌水,涌水量大小,涌水位置等;开挖后已支护段的内容包括:④有无锚杆被拉断或垫板陷入围岩内部的现象;⑤喷砼是否产生裂隙或剥离,要特别注意喷砼是否产生剪切破坏;⑥钢拱架有无被压屈现象;⑦是否有底鼓现象。
2.2地表沉降
首先就是实施监测目的:地下工程开挖后,地层中的应力扰动区延伸至地表,围岩力学形态的变化在很大程度上反映于地表沉降,且地表沉降可以反映隧道开挖过程中围岩变形的全过程。
其次就是监测仪器:DSZ2水准仪+测微器、塔尺。
最后就是实施的措施:①基点埋设:基点应埋设在沉降影响范围以外的稳定区域内;且尽量埋设在视野开阔的地方,以利于观测;②沉降点的埋设:在进行沉降测点的埋设时,先在地表钻孔,然后放入沉降测点,测点采用22mm,长200~300mm半圆头钢筋制成。测点四周用水泥砂浆填实。待测点完全稳定后,即可开始测量。与基点联测应不少于3次,求得平均值,确定沉降点的初始高程;③沉降值计算:量测时通过测得各测点与水准点(基点)的高程差ΔH,可得到各监测点的标准高程Δht,然后与上次测得高程进行比较,差值Δh即为该测点的沉降值。即:ΔHt(1,2)= Δht(2)-Δht(1);④数据分析与处理:将每次测到的地表沉降数据进行计算、整理和收集,并根据施工的具体情况,分阶段绘出沉降曲线,对由曲线所形成的地表沉降槽进行分析处理。
2.3拱顶下沉
首先就是实施监测目的:拱顶下沉量测值是反映隧道安全和稳定的重要数据,是围岩和支护系统力学形态变化的最直接、最明显的反映,易于实现量测信息的反馈。
其次就是监测仪器:隧道采用DSZ2水准仪+测微器,附加钢挂尺进行量测。
最后就是实施的措施:①测点埋设:测点直接焊接在隧道初支钢支撑上,即可进行量测,施工过程中要注意保护测点,尽使量测数据不中断;②沉降值计算:对同一测点而言:ΔUi=Ui-Ui-1式中:Ui———第i次高差;Ui-1———第i-1次测得与基点高差;ΔUi———第i次测得沉降值;③数据分析与处理:监测数据的填写、处理与地表下沉相同。如果拱顶下沉超限,可采取以下方法控制拱顶的下沉:改良拱顶岩体的稳定性;改善开挖方法以减小开挖对拱的扰动;加强支护等来进行综合处理。
2.4围岩压力
首先就是监测目的:了解作用于喷砼层与围岩之间的径向压力。
其次就是监测仪器:压力盒、电阻应变仪。
最后就是实施的措施:①测点埋设:把测点布设在具有代表性的隧道断面的关键部位上,并对各测点逐一进行编号。压力盒埋设,要使压力盒的受压面向着围岩。先用水泥砂浆将压力盒处的围岩抹平,再把压力盒固定在岩面上,并用喷砼覆盖,保证围岩与压力盒受压面密贴;②压力计算:根据每次所测得的各测点应变读数,可依据压力盒的应变—应力公式来直接得出相应的应力值;③数据处理与分析:根据压力值绘制压应力—时间曲线图,在隧道横断面图上按不同的施工阶段,以一定的比例把压力值点画在各压力盒分布位置,并以连线的形式将各点连接起来,成为隧道围岩压力分布形态图。
2.5钢支撑内力
首先就是监测目的:了解施工过程中初支钢支撑结构内力情况。
其次就是监测仪器:钢筋应变计、电阻应变仪。
最后就是实施的措施:①测点埋设:根据需要,将各测点焊接在初支钢架上,并对各测点逐一进行编号;②数据计算:根据每次所测得的各测点应变读数,可依据钢筋计的应变—应力公式来直接得出相应的应力值;③数据分析与处理:根据钢支撑应力值绘制钢支撑应力随时间的变化曲线。
2.6喷混凝土应变
首先就是监测目的:了解喷砼层内部的应变值分布情况。
其次就是监测仪器:混凝土应变计、电阻应变仪。
最后就是实施的措施:①测点埋设:把测点布设在具有代表性的隧道断面的关键部位上,并对各测点逐一进行编号。混凝土应变计的埋设,在钢支撑上焊长15cm的钢筋(外露10cm),然后将应变计绑扎在钢筋上,再喷射砼进行覆盖;②压变计算:根据每次所测得的各测点读数,即可得出喷砼层内部的应变值;③数据处理与分析:根据应变值绘制应变—时间曲线图,在隧道横断面图上按不同的施工阶段,以一定的比例把应变值点画在各混凝土应变计分布位置,并以连线的形式将各点连接起来,成为隧道喷混凝土层内部应变分布形态图。
三、监测频率以及监测数据处理和信息的反馈
3.1量测频率
做为施工人员的我们首先应该做的就是要尽快安装各测点,同时要较早获得靠近推进工作面的动态数据。地表下沉的量测在隧道开挖前进行,量测超前于隧道开挖工作面;拱顶下沉、水平收敛及隧底上鼓量测在开挖后及时进行,初始读数应在爆破开挖后12h内,并在下一循环开挖前取得,并要加强测点的保护。量测频率主要根据位移速率和测点距开挖面距离而定。若遇有异常变形情况时,应加密量测次数。
3.2监测数据处理及信息反馈
在取得监测数据后,要及时进行整理,绘制位移或应力的时态变化曲线图,即时态散点图,如图1所示。
图1位移时态曲线图
那么,当我们在取得足够的数据后,还应根据散点图的数据分布状况,选择合适的函数,对监测结果进行回归分析,以预测该测点可能出现的最大位移值或应力值,预测结构和建筑物的安全状况。此时为确保监测结果的质量,全部数据均由计算机管理,及时上报监测报表,每日提供日报表,如发现异常情况,应在2h内通知监理、设计单位,遇重大、紧急情况同时报总指,并按期向有关单位提交监测月报,对当月的施工进行评价并提出施工建议。
四、结束语
经过以上简单叙述,可以得知监控量测工作是一项具体而又复杂的工作,在我们实际操作的过程当中尚需不断积累经验和完善相关理论,并通过监控量测保证隧道安全,预防隧道塌方。也就是说整个监控量测均应围绕着安全、经济、快速这个中心来运行,其运行的状态与质量直接关系着工程的安全与质量,监控量没是为确保施工的安全进行,并将施工对周围环境的影响降到最小程度,取得较好的经济和社会效益。
参考文献:
[1] 赵春锋. 围岩监控量测在黄土隧道中的重要性[J]. 山西建筑,2011,37( 1) :138-139.
注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。