刍议如何做好隧道监控测量数据处理及在工程施工中的应用

刍议如何做好隧道监控测量数据处理及在工程施工中的应用

路元

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广东水电二局股份有限公司广东省广州市511340

摘要：监控测量在我国隧道施工中能够保证施工，同时也是整个隧道施工关键的组成部分，对监控测量数据的处理也是监控测量工作中的重要。本文主要简单介绍了隧道监控测量的目的以及规范要求等，同时就隧道监控测量数据的处理以及在施工过程中的具体应用和作用等方面进行深入地研究，从而保证隧道施工的安全进行，并为我国对到监控测量数据的处理提供参考的依据。

关键词：隧道监控；测量数据；工程施工

随着社会不断发展，人们的生活水平也得到了一定的提升，因此人们对于工程施工质量的要求越来越高，在道路施工中的隧道施工，是复杂且难度较大的一项工程，所以对质量的监控就变得尤为重要。此外，隧道在施工过程中，由于地层的损失及地下水的影响，尤其在隧道的进口和出口，岩体风化严重，地质条件复杂，如果不能及时掌握岩体的变化，施工过程中就会造成隧道的塌方、衬砌的开裂等安全事故。隧道的监控测量主要包括地质及支护状况观察、地表沉降测量、拱顶沉降测量、隧道围岩收敛测量等。

1隧道监控测量

1.1监控测量的概述

监控测量就是对于整个工程的监督和管理，无论是什么工程，都需要监控测量对于工程的进度、质量等方面进行监督和管理，这样可以有效的提高工程的效率并且避免一些意外事故的发生。监控测量对于浅埋隧道施工工程来讲是十分重要的存在，在进行浅埋隧道施工的时候一般会导致地面的移动，这样的移动可能会对周围的建筑和环境引起十分不好的反应。因此对于整个浅埋隧道施工工程的监控测量是十分重要的，这样就可以有效的减小地面的移动，将地面移动的对于周围建筑和环境的影响降到最低。因此，对于浅埋隧道施工的整个工程来讲，监控测量是十分重要的存在，它不仅仅可以对整个工程的进度有所提高，还可以对整个工程中的工作人员的安全和周围建筑和环境提供良好的保障，使得浅埋隧道施工可以更快更好的进行。

1.2隧道分类

隧道是一种利用地下空间的工程，它包括了交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道。隧道不光指地底下隧道也包括穿山隧道。隧道按照所处的地质条件可以分为土质隧道和石质隧道：按照隧道的长度又可以分为长隧道、短隧道、中长隧道和特长隧道：按照隧道埋置的深度可以分为浅埋隧道和深埋隧道：按照用途还可以分为交通隧道、水工隧道、市政隧道和矿山隧道。

1.3隧道监控测量的目的

隧道监控测量是为了实现隧道安全、通行安全，指导施工以及积累资料的目的。目前，我国在隧道施工的过程中，经常把先进的量测技术和观察技术以及方法应用到施工中，目的就在于在施工之前分析施工地的情况，了解山体或者地下结构，把了解和分析的结果整理出来，并应用于施工中，指导施工安全有效进行，这种方法通常被称为信息反馈法。隧道监控测量的目的主要表现在以下几个方面：（1）掌握山体或者地底的岩石结构及其变化规律；（2）掌握岩石结构和支护系统的稳定性和安全性；（3）可以对施工设计进行修改和完善；（4）能够预先知道施工过程中可能发生的情况，对事故的预防有帮助；（5）指导施工安全有效进行，对施工中出现的问题及时修正；（6）其监控测量数据具有法律及公证性，加盖了CMA公章的观测结果是具有公证效力，能够明确责任。

1.4隧道监控测量在施工中的规范要求

（1）监控测量工作进行的时间和范围有明确的规定，必须得在开挖、初期支护施工完成之后，按照先前设计好的要求布点监控测量，且测量情况要根据现场施工的情况及时调整或者完善，测量数据一定要及时分析处理，并且在第一时间内把结果反馈到施工过程中。

（2）隧道监控测量之前，要多次观察隧洞内外的情况，确认前期工作完成质量过关，能够安全进行测量，同时也不能忽视了未施工地段的观察。

（3）在隧道监控测量过程中，要每天观察工作面的情况，如果发现有施工条件恶化趋势，就要及时采取相对应的措施，以保证施工能够正常进行，观察后要把这些情况整理成图，把数据填入监控记录表，为隧道安全有效施工提供更为全面的信息。

2隧道监控测量数据的处理

隧道监控测量数据的处理通常是对观察检测的信息资料进行非线性回归分析，一般会用到关系函数。

对数函数：u=a?ln（1+t）或u=a+b/（1+t）

指数函数：u=a?e-b/t或u=a（1-e-b?t）

双曲线函数：u=t/（a+bt）或u=a[1-1/（a+bt）2]

隧道监控测量有主要分为拱顶下沉测量、净空收敛和地表沉降测量，测量方法中数据的处理从下面方向进行：

（1）拱顶下沉测量。拱顶下沉测量主要是利用水平仪观测，辅以水准测量法。拱顶下沉测量首先要将拱顶的初始高度值记录下来，然后再与施工后的某一时刻拱顶高度相对比，这两个数据之间的差值就是拱顶下沉的数据，用公式表示为：，其中U表示拱顶位置数据，Q，P表示拱顶高度值。拱顶下沉测量数据处理的方法与水平测量出的数据处理方法是一样的。

（2）净空收敛。净空收敛是指隧道侧壁之间的相对位移的变化，监测点的不设要尽量与拱顶下沉点处于同一断面，埋设要严格按照要求和规定时间进行，然后才能安装仪器完成测量工作。待测点强度达到要求以后，采用收敛计进行测量，当数据变化在连续测量三次后小于0.18mm后，才开始后续施工。在净空收敛测量的过程中，要把每次测量的数据做好详细记录，记录的内容要有记录和测量的日期、时间，还需要记录下测量的距离、环境温度、此次测量具体数据等，然后再根据记录的测量数据制作成曲线图。当曲线程度随着时间变化慢慢变得平直时，可以采用测量数据回归分析法来推算时间与距离变化的关系以及规律。这时的推算就需用到之前所说的函数关系。

（3）地表沉降测量。隧道的地表沉降是施工中不可忽视的问题。通过地表沉降观测，可及时掌握岩体的移动趋势及对隧道产生的影响。隧道进、出口埋深均较浅，地表以粉质粘土，全风化、强风化山岩为主与，节理裂隙很发育。其中及出口地形坡脚分别在30~100，50~100。监控测量中，左右洞进出口均设3个监控断面，每个断面设有5个监测点。在隧道开挖纵横3-4倍洞泾外的稳定处设观测基点2个，做相互检核，并采取DNA03水准仪进行观测。

地表下沉测量不仅仅针对进出口附近地表，结合实际地貌情况，还要外加浅埋区段。由于围岩属于连续介质，其变化是一个连续的过程，做好地表下沉测量亦可预测围岩变化趋势。在浅埋段地表设点时，根据实际情况，尽量与拱顶沉降和净空收敛处于同一断面，以便数据验证。根据记录的测量数据制作成曲线图。当曲线程度随着时间变化慢慢变得平直时，可以采用测量数据回归分析法来推算时间与距离变化的关系以及规律。

3隧道监控测量数据在工程施工中的应用

（1）绘制施工图。根据水平测量和拱顶下沉测量得出的数据分析，对隧道施工工程的设计图纸起到一个辅助的作用，使得隧道在施工过程中能够更加安全有效进行施工。

（2）判断隧道稳定性。测量所得的数据是隧道稳定性判断的重要依据，主要表现在以下几点①当管理位移处于U<U[1B/2B]/3时，说明一切都比较平稳，所以施工工作可以正常进行；②当管理位移处于U[1B/2B]/x137≤U≤2U[1B/2B]/3时，说明地质构造趋于失稳状态，此时就要坚强对施工的监测；③当管理位移处于U>2U[1B/2B]/3时，说明地质构造已经处于一种失稳状态，此时就要采取相应工程措施并且要加强对工程的监测；④当位移的速度大于1mm/d时，说明岩石等地质构造已经处于一种变形严重的阶段；⑤当位移的速度小于0.2mm/d<1时，说明岩石等地质构造已经处于一种极不稳定的阶段；

（3）隧道监控测量数据整理后反馈到施工中：①当次的测量数据要及时整理，绘制好曲线图和开挖面关系图后，要寻找到数据之间的规律，最后把数据反馈到隧道施工中，通过这些数据的分析可以使施工更符合隧道变形规律以及隧道施工地的各种状况，能提高施工效率；②对刚开始施工的数据整理出的曲线图进行回归分析，能够通过最终位移、变形速度的分析，把分析的结果反馈到施工中，可以有效规避风险；③当数据显示出不正常的变动时，反馈到施工中，可以根据具体的施工情况采取加厚、加固、加密或加长等措施，加强隧道施工的安全性，提高隧道施工的质量。

4结束语

通过对隧道施工过程中的各项监控结果分析，能够很好的预知地质岩石变形曲式、完善施工措施。对数据的处理能够提高施工的安全性及有效性，可以避免造成不必要的浪费或者经济损失，也能有效避免安全施工事故的发生。

参考文献：

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[2]马驰.樊屯隧道施工监控测量及数据模拟分析[J].公路工程，2014，04：212-215.

[3]鲜易成.浅埋隧道施工的监控测量研究[J].黑龙江交通科技，2014，（08）：135-136.