公路隧道施工变形监测精度要求探讨

公路隧道施工变形监测精度要求探讨

岳帆

重庆市市政设计研究院有限公司 重庆市400000

摘要：随着地铁线路的持续建设及发展，地铁隧道、车站、盾构之间的近距离施工情况也越来越多，进而导致相关施工难度持续加大。公路隧道的施工过程中，开挖的岩土体本身就具备物理力学性质，并且这种力学性质具有多样性的特点，同时，地下结构与岩土介质之间存在复杂性，因此极易出现突发的地质灾害和其他类型的安全事故。此外，在公路隧道施工过程以及竣工后正式运营期间，必须保证隧道整体的安全与稳定，这些都需要监测工作予以必要的保障。利用相应的监测技术可以获得隧道的相关数据，借此可获得隧道周围围岩和支护结构目前的状态，为信息化设计隧道工程的施工奠定坚实的数据基础。

关键词：公路隧道施工；变形监测；精度要求

引言

隧道是一种典型的位于地下的工程，这种工程的突出特性就在于复杂且隐蔽，并且与其他工程相比，隧道工程难以预测。在隧道施工的全过程中都存在信息化的监测工作，这项必要的监测工作可以将设计与信息化的施工，动态、实时地反馈至隧道工程的管理部门。

1监测目的及意义

（1）可以帮助相关部门了解隧道开挖的每一个阶段中围岩的变化情况；（2）了解当前支护结构的适应性；（3）当前这种施工的速度对隧道围岩产生多大影响；（4）可以帮助上级部门对可能发生的任何灾害进行提前预测，尽可能避免出现伤亡；（5）可以保证隧道整体在安全的环境下施工，也可以保证隧道结构始终处于稳定的状态之下。

2公路隧道施工变形监测精度要求

2.1隧道安全风险评估

隧道风险是一个抽象的概念，没有具体量化指标，因此可采用数学建模的方式对其进行描述，定量地评价隧道风险。隧道整体的风险源于施工过程中监测点的位移、沉降、变形等，监测点的安全状态一旦被破坏，整个隧道的风险指数随之升高，因此可先对监测点的安全状态作出初步评价，然后建立两者间的对应关系，进而评价隧道整体的安全状态。隧道风险指数按观测期数进行评价，对于每一期监测数据，具体可归纳如下:(1)确定监测点的风险评估指标，指标的数值能够直接反映监测点当前的安全状态。(2)设置阈值和预警级别，并根据评估指标与阈值间的数学关系设计预警级别。(3)根据给定的评估指标阈值，计算监测点的风险指数。(4)建立单一监测点和隧道整体风险指数的量化关系，计算隧道整体风险指数。(5)根据隧道整体风险指数评判隧道施工的安全状态。(6)若发生预警，则将预警信息发布给监测人员，进而做出相应处理。

2.2时间序列分析模型在地铁隧道沉降变形监测中的应用

随着现代科技的快速进步和国内经济的迅猛发展,国内各城市的地铁工程建设速度加快,工程建设领域对地铁工程的建设规模、精度等有了更高的要求,保证地铁工程建设安全实施的变形监测工作对于地铁建设工程就显得尤为重要,尤其是对于变形监测数据的分析处理,更是重中之重。目前,对于变形监测数据的处理主要集中在分析变形原因和预报未来变形两个方面,在观测数据有限的情况下想要预测未来的变形情况,存在很大不确定性,解决办法之一是选择有效合理的数学模型,根据实际工程监测数据的时序特点进行预报。对于一组时间序列数据,一般先分析该数据的概况,利用其系统性质的先验知识,根据相关分析来建立一个与该数据合适的模型。利用模型识别的基本工具相关分析,计算该时间序列数据的偏自相关函数和自相关函数,通过对该时间序列的拖尾性、截尾性、季节性的检验来选择模型。模型建立的步骤一般是分为四步,平稳性检验、差分化、相关分析、确定参数。

2.3ZHRS-HYB型振弦式混凝土应变计安装

混凝土应变计埋设时应特别注意受压板与混凝土之间的充分接触。应变计用以测量水平应变时，可用一支架将应变计固定在设计埋设点处，将除去8cm以上骨料的混凝土覆上，用小型捣振器振捣后，去掉支架即可。特别提醒：混凝土硬化前切勿使应变计受到任何冲击。如应变计用以观测垂直及倾斜方向时，须在混凝土硬化后进行应变计埋设。此种情况应变计的埋设方法如下：先在混凝土表面预留30cm×30cm×30cm的孔洞，24h后将埋设坑表面刷毛，在底部用砂浆铺平（厚度约5cm），待砂浆初凝后（约1.5h），再用80g水泥、120g细砂（料径≤0.6mm）和适量水拌成塑性砂浆，做成圆锥状几何体置于埋设孔洞中央，然后用应变计轻轻旋压使砂浆从应变计底盘边缘挤出，再用三脚架放在应变计表面，施加200N荷重，将除去8cm以上大骨料的同标号混凝土覆上，并用小型捣振器振捣，然后轻轻取出三脚架，并在埋设处插上标志即可。倾斜方向应变计的埋设可参考水平方向应变计的埋设方法。

2.4挤压断裂带施工技术

成功的施工技术可总结为：地下水封闭、预支护、分步开挖、超前先导隧道、短台阶、强支护、快速关闭、及时安装永久衬砌。预支撑包括管棚或双层先进小管道。采用直径为Φ50mm、厚度为5mm的5m长钢管作为先进的小管，周向间距为30cm，纵向间距为3.0m。管道的倾角分别为15°和40°。先进的小管道中的水泥浆是水泥和水玻璃的混合物。灌浆持续15分钟，最终应力为2.5MPa。为了控制高地应力的影响，采用了分步开挖法，即中心隔板（CD）法。断层带隧道段分三个台阶开挖，即顶部导坑、中间台阶和下部台阶。左导洞总是比右导洞超前15m以上，以便通过前导洞的变形释放围岩中的应力。每个台阶的单周期开挖长度为0.7m，隧道仰拱与顶部导坑开挖面之间的距离不超过25m。

2.5做好开挖前的综合地质预报

隧道的地质预测基于长距离隧道地震预测和短距离探地雷达探测以及水平预钻孔。工程地质分析基于地形、区域构造、补充地质调查和现有勘察设计数据。通过对地层层序、地层边界、构造边界、断层要素和隧道几何参数的对比分析，利用常规地质理论、地质填图和趋势分析，可以揭示隧道沿线可能的地质条件。在隧道开挖过程中，利用TSP可以实现整个隧道的长距离预开挖地质预报。在宏观层面上可以揭示开挖面前方大致的远距离地质条件。结合工程地质分析，可识别可疑不良地质段。对于TSP探测到的潜在不良地质剖面，使用探地雷达进行短距离探测。结合地质调查和地球物理解释，可以估计不良地质构造的性质、空间分布和位置。对于潜在的含水结构，进行了红外探测，以验证水量。对于短距离预测发现的潜在地质灾害的关键路段，钻水平预钻孔和更深的爆破孔，以准确估计不良地质结构的性质、大小和位置。对于断裂带、节理密集带、富水带和高地应力区内可能发生的构造坍塌、突然进水或泥浆流入、岩爆、大变形，将发出预警并采取相应措施。综合地质预报可准确探测断层带、强节理带、富水带等不良地质构造。该预测可以成功预测大多数断层的空间分布，并评估挖掘风险。

结语

总之，由于各种施工条件、地质条件的限制，采用现代测绘技术手段，改进与加强隧道变形监测工作，有助于评定隧道变形量的健康状况，合理优化隧道工程的施工环节，通过本项研究可为类似的隧道工程提供监测技术指导。

参考文献

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