張懷遠(yuǎn)

(山西省第三地質(zhì)工程勘察院，山西晉中 030620)

作為工程測(cè)量學(xué)的重要體系與研究?jī)?nèi)容，變形監(jiān)測(cè)技術(shù)在整個(gè)建設(shè)施工過(guò)程中起著非常重要的作用。它通過(guò)對(duì)物體的監(jiān)督測(cè)量，分析物體的內(nèi)部構(gòu)造與空間位置如何隨時(shí)間的發(fā)展而變化，還可以確立物體的變化特征。隨著這一技術(shù)的不斷更新，幾乎所有的工程建筑都用其來(lái)對(duì)自己的整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便掌握建筑的變形情況，及時(shí)采取有效措施，保證整個(gè)施工過(guò)程的安全性。在隧道施工期間運(yùn)用變形監(jiān)測(cè)技術(shù)，是確保施工期間隧道穩(wěn)定、安全的重要手段。本文基于變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)與方法，結(jié)合隧道施工工程的實(shí)際特征，對(duì)在隧道施工期間的變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)用作出探討。

1 隧道施工采用變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的目的

1)隧道施工屬于山體內(nèi)部作業(yè)，危險(xiǎn)系數(shù)比一般的路面施工高出幾倍。采用變形檢測(cè)技術(shù)，可以隨時(shí)掌握隧道內(nèi)部圍巖與支護(hù)的變化情況，調(diào)整施工方案。

2)施工過(guò)程中，山體與巖石結(jié)構(gòu)以及巖層難免要受到一定的影響，使內(nèi)部發(fā)生變化。通過(guò)變形監(jiān)測(cè)技術(shù)及時(shí)反饋出的監(jiān)測(cè)結(jié)果，給施工人員提供了準(zhǔn)確的隧道內(nèi)部變化信息，確保了施工的安全性與穩(wěn)定性。

3)可以隨時(shí)修改與矯正施工的技術(shù)，完善施工不足，加強(qiáng)施工質(zhì)量。

2 隧道施工期間變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的基本要求

1)及時(shí)、迅速地設(shè)置監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)是監(jiān)控測(cè)量的基礎(chǔ)，所以在埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)的時(shí)候一定要仔細(xì)，盡量利用控制點(diǎn)逐步向前延伸;而且基準(zhǔn)點(diǎn)還必須定期地連同洞外的水準(zhǔn)點(diǎn)一起對(duì)隧道施工進(jìn)行變形測(cè)量。

2)及時(shí)埋設(shè)監(jiān)控測(cè)量點(diǎn)位，準(zhǔn)確設(shè)定工作基點(diǎn)。工作基點(diǎn)應(yīng)當(dāng)選擇巖體穩(wěn)定、少軟弱破碎圍巖的穩(wěn)定區(qū)域設(shè)置，要保證其能在監(jiān)測(cè)過(guò)程中準(zhǔn)確地反映監(jiān)測(cè)地點(diǎn)的變形情況。

3)及時(shí)對(duì)所選對(duì)象進(jìn)行觀察測(cè)量與監(jiān)控。

4)對(duì)監(jiān)測(cè)后得出的數(shù)據(jù)要進(jìn)行整理與記錄，及時(shí)分析數(shù)據(jù)。

5)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定變形監(jiān)測(cè)的周期。

不能理論性地確立變形監(jiān)測(cè)的周期，此處的監(jiān)測(cè)周期應(yīng)為流動(dòng)的、可更改的。監(jiān)測(cè)的對(duì)象隨時(shí)在發(fā)生內(nèi)部變化，變形監(jiān)測(cè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)對(duì)象的變形數(shù)量與速度以及外界環(huán)境因素的變化來(lái)確定或者修改周期的長(zhǎng)短。如果不能確立監(jiān)測(cè)對(duì)象的變化情況，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)對(duì)象變化異常，那么可以及時(shí)增加監(jiān)測(cè)次數(shù)，延長(zhǎng)監(jiān)測(cè)周期。

6)在隧道的洞內(nèi)外都必須要進(jìn)行觀察與測(cè)量。

a.每一個(gè)新的開(kāi)挖面工程啟動(dòng)的時(shí)候，都要綜合地質(zhì)工程師的此處地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，結(jié)合開(kāi)挖面的工作剖面圖，判定此處圍巖的級(jí)別;

b.進(jìn)行開(kāi)挖時(shí)，沒(méi)有被支護(hù)的圍巖要進(jìn)行高度監(jiān)測(cè);

c.每天定期觀察洞外、洞口的地表情況，監(jiān)測(cè)地表的沉陷度、水滲度，觀測(cè)邊坡的穩(wěn)定性。

7)變形監(jiān)測(cè)的時(shí)候一定要采用最新型最先進(jìn)的設(shè)備儀器，在保證準(zhǔn)確精度的同時(shí)也要注重設(shè)備的經(jīng)濟(jì)與實(shí)用。

8)監(jiān)測(cè)方法要密切配合隧道施工進(jìn)程與監(jiān)測(cè)儀器，做到快速、準(zhǔn)確、高效率。

3 對(duì)隧道施工期間進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法

變形監(jiān)測(cè)作為一種新型的高科技技術(shù)，有著不同的測(cè)量方法。本文根據(jù)隧道在山體內(nèi)部施工的特征，歸納總結(jié)了幾種適用于監(jiān)測(cè)隧道施工時(shí)的方法。

3.1 攝影測(cè)量技術(shù)

攝影測(cè)量技術(shù)主要針對(duì)大面積的變形監(jiān)測(cè)，例如隧道施工平面的大型特殊測(cè)量。利用數(shù)字近景攝影測(cè)量技術(shù)與激光掃描的形態(tài)對(duì)隧道地面進(jìn)行精準(zhǔn)的剖析測(cè)量與智能技術(shù)化分析，綜合地統(tǒng)計(jì)隧道施工期間地面的變形情況。

3.2 隧道收斂監(jiān)測(cè)法

此方法適用于大斷面的隧道的監(jiān)控測(cè)量，但由于需要的設(shè)備過(guò)大，例如平臺(tái)車等，使得技術(shù)復(fù)雜，操作不方便。

1)相對(duì)位移觀察監(jiān)測(cè)法。在監(jiān)控測(cè)量的橫斷面上設(shè)置端部是平面且有反光片的監(jiān)測(cè)錨桿;在距離此監(jiān)控測(cè)量基點(diǎn)的30 m以外的安全地段設(shè)置全站儀;然后通過(guò)坐標(biāo)測(cè)量法，測(cè)量出監(jiān)控測(cè)量基點(diǎn)的三維坐標(biāo)，再結(jié)合全站儀內(nèi)存的定義任意坐標(biāo)系，計(jì)算出相對(duì)的距離值，此方法可以降低監(jiān)測(cè)誤差。

2)絕對(duì)三維位移觀察監(jiān)測(cè)法。將設(shè)備儀器架設(shè)到已知監(jiān)測(cè)點(diǎn)位或者將設(shè)備通過(guò)之前埋設(shè)的點(diǎn)位，聯(lián)合基準(zhǔn)點(diǎn)一起進(jìn)行測(cè)量;這樣可以全面且客觀地展現(xiàn)出監(jiān)控測(cè)量基點(diǎn)的變形狀態(tài)，反映變形情況，由于此方法只需一套設(shè)備儀器就可以完成，所以十分節(jié)省資源，降低監(jiān)測(cè)成本。

3.3 拱頂下沉監(jiān)控測(cè)量方法

1)三角高程測(cè)量。此方法通過(guò)在監(jiān)控測(cè)量隧道段的縱斷面上設(shè)置錨桿，其原理與相對(duì)位移觀察監(jiān)測(cè)法一樣，只是操作方法較為復(fù)雜，通過(guò)錨桿端部的反射片，分別利用反光片和水準(zhǔn)尺、棱鏡的反射進(jìn)行距離與軸心的監(jiān)測(cè)。

2)水準(zhǔn)精密度測(cè)量。隧道施工時(shí)，隧道內(nèi)的拱頂對(duì)水準(zhǔn)作業(yè)帶來(lái)了極大的限制;在采用此方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，將此方法下的所有監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)全部埋設(shè)到基巖上去，拱頂也安置監(jiān)控測(cè)量點(diǎn)位，將讀數(shù)的鋼尺倒掛于點(diǎn)位;在監(jiān)測(cè)時(shí)，利用水準(zhǔn)儀對(duì)鋼尺和基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取，結(jié)合變形監(jiān)測(cè)技術(shù)中的水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)原理，可以得到監(jiān)控測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)與點(diǎn)位的相對(duì)、絕對(duì)高程。

3.4 隧道位移的變形監(jiān)測(cè)

在施工過(guò)程中，如果隧道發(fā)生位移，分為“地表下沉位移”與“隧道周邊位移”兩種情況。

1)地表下沉位移監(jiān)測(cè)。在隧道的洞口地段埋設(shè)監(jiān)控測(cè)量點(diǎn)位，用于觀察施工期間地表發(fā)生下陷的變形情況，一般設(shè)置三個(gè)左右的水準(zhǔn)基點(diǎn)，綜合幾個(gè)點(diǎn)位的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算出地表的下陷量。

2)隧道周邊位移。一般將監(jiān)控測(cè)量點(diǎn)位與水準(zhǔn)基點(diǎn)設(shè)置于隧道的兩側(cè)壁上，監(jiān)測(cè)整個(gè)隧道周邊的坑道斷面的收斂情況。

3.5 對(duì)隧道施工期間的震動(dòng)爆破情況監(jiān)測(cè)

在隧道進(jìn)行施工時(shí)，開(kāi)發(fā)新的挖掘面必然要利用爆破的形式對(duì)洞內(nèi)壁體的巖層產(chǎn)生一定的破壞與影響;為了避免隧道出現(xiàn)坍塌等事故，要對(duì)隧道進(jìn)行支護(hù)架設(shè);監(jiān)測(cè)點(diǎn)可水平設(shè)置在支護(hù)周圍，監(jiān)測(cè)爆破情況對(duì)巖體變形產(chǎn)生的影響，及時(shí)根據(jù)巖體變化調(diào)整支護(hù)情況，維護(hù)支護(hù)的穩(wěn)定性。

根據(jù)隧道爆破施工時(shí)測(cè)量的振動(dòng)速度，進(jìn)行分析與計(jì)算。根據(jù)分析數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)爆破對(duì)此工作面產(chǎn)生變形的影響以及日后的變形情況，架設(shè)支護(hù)。還可根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)爆破方案，將產(chǎn)生的變形影響降到最低。

4 對(duì)隧道施工期間變形監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)處理

1)對(duì)監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析。以變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的理論指導(dǎo)為基礎(chǔ)，處理與計(jì)算多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)反饋的數(shù)據(jù)的變量值，推算監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最終位移距離，了解變形規(guī)律并掌握變化情況。

2)繪制基準(zhǔn)點(diǎn)監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)表。將各個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量的數(shù)據(jù)統(tǒng)一繪制成表格的形式，定期對(duì)表格的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納總結(jié)，便于分析參考。

3)隧道各處變形的具體說(shuō)明。根據(jù)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)反饋的變形數(shù)據(jù)信息，統(tǒng)計(jì)隧道哪些地方發(fā)生了變形以及變形的數(shù)據(jù)與情況。

4)根據(jù)變形監(jiān)測(cè)的成果進(jìn)行分析。結(jié)合所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出變形監(jiān)測(cè)的成果，對(duì)此成果進(jìn)行分析，給出對(duì)本次隧道施工期間變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的意見(jiàn)，完善監(jiān)測(cè)技術(shù)的不足。

5 結(jié)語(yǔ)

正確有效地采用變形監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)隧道施工進(jìn)行監(jiān)控測(cè)量，不但保障了施工的安全，而且大大提升了施工的質(zhì)量，變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的成果數(shù)據(jù)還能反饋施工技術(shù)的不足與缺陷，使技術(shù)人員綜合數(shù)據(jù)，完善優(yōu)化施工方案，加快施工進(jìn)度，避免很多安全問(wèn)題的出現(xiàn)。

[1] 趙宏民.隧道施工期間的變形監(jiān)測(cè)技術(shù)探討[J].環(huán)球市場(chǎng)信息導(dǎo)報(bào)，2011(8):32.

[2] 王 剛.隧道施工期間的變形監(jiān)測(cè)[J].交通世界(建養(yǎng)機(jī)械)，2011(5):206-207.

[3] 劉 波，劉娟麗，鄧 軍，等.變形監(jiān)測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展綜述[J].山西建筑，2011，37(23):205-206.

[4] 李 剛.變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步[J].城市建設(shè)理論研究(電子版)，2011(19):3-5.

[5] 李 健，萬(wàn)幼川，江夢(mèng)華，等.基于地面激光技術(shù)的隧道變形監(jiān)測(cè)技術(shù)[J].地理空間信息，2012，10(1):14-17.