组合式测点法在隧道监控量测中的应用

组合式测点法在隧道监控量测中的应用

轩军旗

轩军旗

（河南省周口市西华县公路局，河南，周口，466600）

ApplicationofcombinedmeasuringpointmethodinthetunnelmonitoringmeasurementXuanJunqi(HighwayAdministrationBureauofXiHua，ZhouKou466000,China)

【摘要】本文以监控量测的目的为基础，分析了常见量测方法的不足，通过结合现今常用量测仪器的优点，提出了对隧道围岩变形监控采用组合式测点的方法。并对组合式监控量测的优缺点进行了分析

【关键词】监控量测；组合测点；非接触量测；

1．前言

施工中的监控量测是施工安全的保障，在施工过程中必须按要求进行此项工作，并将结果做系统处理后及时反馈指导工作。根据新奥法基本原理，在隧道施工中对围岩实时监控量测其目的在于掌握围岩的动态，对围岩稳定性作出评价；为确定支护的形式、支护参数和支护时间提供依据；因此实施隧道信息化动态施工控制，既能达到安全快速施工，又能节省工程造价的目的。目前常规的监测方法为全站仪配合反射膜片测试围岩变形和收敛计及精密水准仪分别测试水平收敛及拱顶下沉的测试方法。本文主要分析了此测试方法的主要不足，并提出了结合以上两方法的综合测点法，阐述了该方法的主要优势并对其缺点进行了陈述。

2．隧道监控量测常规方法

2.1拱顶下沉

岩土工程施工工程中进行沉降观测时通常采用水准方法进行施测。水准测量方法具有精度高、数据稳定的优点，但在某些施工环境中也存在效率低、易受干扰和不易操作的缺陷。在上述情况下，采用全站仪在规定精度内对隧道围岩变形进行非接触测量与水准方法比较具有效率高、测量结果受人为因素影响小、方便实用的优势，能较好地满足现代施工快速、高效及安全的要求。但该方法同样存在缺点：量测时，量测的数据受测站点的位置影响较大，因此测站点每次必须基本架设在同一地点受到施工的影响，在支护稳定之前，很难保证测站点在同一位置，这对量测数据的分析处理有一定的影响；易受到洞内环境的影响。当洞内进行喷浆、电焊等作业，以及汽车尾气较多时，反光测控贴片反光效果不好，无法准确量测；反光贴片易受到损坏，经常会因为被撞发生位移、破损。反光贴片上也易沾染灰尘、水泥浆等，使反光贴片的反光效果变差。

测点埋设:喷锚支护施作后，用电钻或钢钎打40mm,深200mm的孔，先用1：1水泥砂浆灌满后再插入测点固定杆，尽量使同基线两测点的固定方向在同直线上，等砂浆凝固后，即可进行量测工作，测点布置如图2所示。这两种方法缺点为:前者精度较低、成本高;后者不能测试预留核心土或者有竖向支撑时围岩的变形。

3．组合式测点的原理

3.1不同变形阶段的监测方法及精度隧道在施工过程中主要存在三个变形阶段:空间效应段、阻尼变形段、流变阶段。其中，前两个阶段由于隧道围岩初始应力受到破坏，围岩应力重分布，变形速率和累计变化量都非常大，在不良地质段围岩变形速率甚至达到10.0mm/d;流变阶段应力重分布逐渐达到平衡，围岩变形趋于稳定，速率逐渐变缓，最后达到规范要求0.2mm/d，即可进行二次衬砌的施工。

于是，针对不同变形阶段采取不同监测法。在前两阶段可采用全站仪配合挂式棱镜进行隧道围岩变形测试，该方法精度为1.00mm，后阶段采用收敛计测试隧道的水平收敛，用精密的水准仪配合型钢尺测试隧道的拱顶变形。

3.2不同变形阶段采取不同的监测方法由于隧道采用分步开挖法，采用“隧道位移变形监测专用多功能组合式测点装置”(图3)中的“挂式棱镜”配合全站仪可测试出隧道在预留核心土期问隧道的位移变形，在隧道开挖完核心土后变形逐渐变缓，需采用精度更高的精密水准仪和收敛计进行测试。

具体监测方法为:在隧道预留核心土施工时，在初期支护拱顶上预埋“隧道位移变形监测专用多功能组合式测点装置”中“挂钩”预埋件，挂钩可供挂式棱镜及伸缩杆同时使用;在侧壁埋设水平收敛装置，该装置为收敛计专用测点及挂钩固结，可供挂式棱镜及收敛计同时使用。

监测方法的特点:每次测试时将“挂式棱镜”挂在伸缩杆的挂钩上，然后利用伸缩杆(长度可伸长至12m的净空)将挂式棱镜挂上预埋在混凝土上的挂钩，伸缩杆及挂式棱镜自由下垂，使每次测试时都保持自由下垂。测试完毕后随伸缩杆一并取回，这样可反复测试，操作简便、快捷，且元件没有损坏和浪费，大大降低了监测成本。当隧道核心土开挖完时，在原混凝土预埋测点基础上采用精度更高的收敛计测试隧道水平收敛变形，用精密水准仪配合锢钢尺(或挂尺，仍然用伸缩杆将锢钢尺或挂尺挂上预埋测点)测试拱顶下沉，使整个测试数据连续且精度满足隧道施工规范对精度的要求，能更好地为施工提供可靠的变形信息。

4．组合式测点法的缺点

上述对现今常规的测量方法进行改进后，提出的组合式测点法很好的结合了水准仪及收敛计的优势，弥补了单独使用的劣势。但是仍然摆脱不了接触式量测收集数据的模式，笔者自己在监控量测现场采用上述方法测量时也亲身感觉到，一方面由于隧道施工环境的复杂，每次监控量测或者超前预报的进行过程中，测量难度和环境都处于一个非正常状态，与其说是读数，不如说很多情况下是估数。传统的方法所有的模式都是由人工在隧道开完断面上的监控点上量取。当隧道跨度大于15m时,由于钢尺的抖动、拉伸、温差、自重等因素及工作条件恶化使量测难以进行。即使是上述的组合式测点法也很难满足大跨隧道快速、安全施工的技术要求。

参考文献：

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