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        淺談隧道監(jiān)控測(cè)量方法與數(shù)據(jù)處理

        2015-02-26 04:57:44田發(fā)全
        黑龍江交通科技 2015年8期
        關(guān)鍵詞:隧道工程測(cè)量方法數(shù)據(jù)處理

        田發(fā)全

        (貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司)

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        淺談隧道監(jiān)控測(cè)量方法與數(shù)據(jù)處理

        田發(fā)全

        (貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司)

        摘要:以貴州省隧道工程施工為例,對(duì)隧道施工監(jiān)控測(cè)量的方法進(jìn)行研究。

        關(guān)鍵詞:隧道工程;監(jiān)控;測(cè)量方法;數(shù)據(jù)處理

        1隧道施工監(jiān)控測(cè)量方法

        1.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置方法

        (1)地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)

        地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)是深埋隧道淺埋段的測(cè)量項(xiàng)目,隧道沉降的測(cè)點(diǎn)在橫向的間距一般是2~5 m。隧道中線上測(cè)點(diǎn)可以加密,使中線側(cè)地青的監(jiān)測(cè)范圍不小于隧道埋深和最大挖寬。如果地表存在控制性的建筑物,監(jiān)測(cè)的范圍就要加寬。而地表沉降的監(jiān)測(cè)點(diǎn)和隧道位移的監(jiān)測(cè)點(diǎn)也要布于同里程的斷面,每個(gè)洞監(jiān)測(cè)的斷面并不需要全布置地表測(cè)線,順著隧道的中線,確定地表沉降點(diǎn)縱向的間距,如表1所示。

        表1 地表沉降的橫向測(cè)點(diǎn)布置圖

        (2)洞內(nèi)位移的監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)

        洞內(nèi)位移的監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)包括拱頂下沉、拱腳下沉、凈空收斂幾處量測(cè)點(diǎn),應(yīng)該布置于隧道同里程的斷面之上,要在開挖12 h內(nèi)進(jìn)行埋設(shè),對(duì)初始值進(jìn)行采集。而且量測(cè)斷腸面在布置上要把間距按照施工方法與圍巖等級(jí)來(lái)確定,如表2所示。

        表2 洞內(nèi)監(jiān)控量的測(cè)斷面布置

        把拱頂?shù)南鲁亮繙y(cè)點(diǎn)布置于拱頂?shù)妮S線近處,而凈空收斂和拱腳下沉的量測(cè)點(diǎn)都要布置在隧道軸線的兩側(cè),表現(xiàn)為對(duì)稱狀態(tài)。而隧道淺埋段或跨度大時(shí),就要對(duì)觀測(cè)點(diǎn)加密處理,設(shè)置好斜基線, 對(duì)觀測(cè)點(diǎn)的布置要按照施工的方法與圍巖的情況確定,如表3所示。

        表3 測(cè)線的布置

        隧道工程中可以使用全儀完成非接觸的測(cè)量工作,所以,測(cè)點(diǎn)斷頭的粘貼可以為反光標(biāo)靶,方便數(shù)據(jù)采集。不同地質(zhì)結(jié)構(gòu),隧道施工的環(huán)境很復(fù)雜,光線差,標(biāo)靶不能選擇普通的標(biāo)識(shí),要選擇易光線反射隧道專用的反光貼。

        1.2 監(jiān)測(cè)的方法與精度

        (1)巡視檢查的方法與檢查的內(nèi)容

        隧道工程施工中需要做好洞內(nèi)的巡視檢查,而檢查的內(nèi)容有:支護(hù)和襯砌的結(jié)構(gòu)、地質(zhì)情況、環(huán)境和施工條件、監(jiān)測(cè)設(shè)施等。做好洞口與洞身淺埋段的觀察,對(duì)地青的開裂和變形及邊坡等狀都要及時(shí)記錄。同時(shí),要做好地面建筑物的觀察。

        巡視檢查的方法以目標(biāo)為主,配合錘、釬和量尺等工具,做好支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的檢查與記錄。及時(shí)整理好檢查記錄,和儀器配合進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,如有異常,一定要及時(shí)通知相關(guān)單位。

        (2)必測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)方法與精度

        隧道施工監(jiān)控量測(cè)重要一項(xiàng)就是必測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè),對(duì)拱頂沉降和凈空收斂等測(cè)點(diǎn)布設(shè)根據(jù)我國(guó)隧道監(jiān)控的技術(shù)規(guī)定,結(jié)合工程實(shí)際的情況才能確定。進(jìn)行必測(cè)項(xiàng)目測(cè)量。與其他測(cè)量的方式相比,使用非接觸量測(cè)具造成的施工干擾最小,而且測(cè)量速度最快,可以方便大跨度的隧道,更靈活的使用,沒(méi)有傳統(tǒng)接觸量測(cè)的缺點(diǎn),可以按照隧道的變化和位移進(jìn)行隧道三維位移量的量測(cè)。尤其是大跨度的隧道,一定要考慮好非接觸的量測(cè)。按照施工的方法與圍巖的等級(jí)等方面,確定全站儀的設(shè)站法,完成監(jiān)控量測(cè)方面的工作。而監(jiān)測(cè)點(diǎn)的反光標(biāo)靶,要大于三次觀測(cè)法才能提高觀測(cè)的精度。必測(cè)項(xiàng)目精度要符合一定的要求,如表4所示。

        表4 必測(cè)項(xiàng)目的精度要求

        2隧道施工監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)處理

        隧道施工監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)處理屬于隧道監(jiān)控量測(cè)重要的工作內(nèi)容。做好數(shù)據(jù)的處理和分析,才能更好的進(jìn)行隧道施工。數(shù)據(jù)處理前要做好外業(yè)數(shù)據(jù)的采集和校核,要排除儀器和讀數(shù)的錯(cuò)誤,去掉粗差,然后再進(jìn)行采集數(shù)據(jù)的處理。

        數(shù)據(jù)處理包括了沉降和收斂量在計(jì)算與圖表上的制作,變化量時(shí)間與空間的分布圖繪制,監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)還要進(jìn)行綜合的分析,以比較的方法、作圖的方法及數(shù)值計(jì)算的方法,進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)的分析,分析變化大小和規(guī)律及發(fā)展的趨勢(shì)。

        監(jiān)控量信息反饋指按照監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)分析,進(jìn)行隧道圍巖的穩(wěn)定及施工的安全等進(jìn)行評(píng)價(jià),以一定的對(duì)策確定

        隧道二次襯砌。通過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn),隧道二次襯砌時(shí)間會(huì)影響初期的支護(hù)結(jié)構(gòu),影響受力狀態(tài)與穩(wěn)定性。如果施工過(guò)早會(huì)承受過(guò)大圍巖的壓力,不能發(fā)揮出圍巖自承的作用與支護(hù)的效果。如果過(guò)晚進(jìn)行二次襯砌,不利初期支護(hù)穩(wěn)定性。所以,隧道施工的監(jiān)控量測(cè),一定要掌握隧道圍巖與支護(hù)結(jié)果變化和規(guī)律,確定二次襯砌時(shí)間,保證隧道結(jié)構(gòu)的安全。

        隧道進(jìn)行量測(cè)工作會(huì)受到多種因素影響,出現(xiàn)的誤差也會(huì)影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),按照實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行位移時(shí)間的繪制,對(duì)變化散點(diǎn)形成上下的波動(dòng),并不規(guī)則,很難分析,一定要通過(guò)數(shù)學(xué)的方法完成監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)分析找到位移變化規(guī)律,判定圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,從而,指導(dǎo)施工提供優(yōu)化的方案。

        按照施工中日常的監(jiān)控量測(cè)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集,進(jìn)行位移時(shí)態(tài)的曲線繪制,如果曲線上升,數(shù)據(jù)波動(dòng)大,證明圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定,要做好監(jiān)控量測(cè)。如果曲線平緩,沒(méi)有太大的數(shù)據(jù)波動(dòng),而且位移的總量未超出控制的基準(zhǔn),證明圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

        隧道施工中一定要做好監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)分析,包括實(shí)時(shí)分析與階段分析。一般實(shí)時(shí)分析指每日監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)處理分析,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患,防止安全事故發(fā)生。一般階段分析指以周、月進(jìn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和階段分析,對(duì)數(shù)據(jù)變化規(guī)律進(jìn)行總結(jié),對(duì)施工情況進(jìn)行總結(jié)評(píng)價(jià),形成階段分析的報(bào)告,可以正確指導(dǎo)后續(xù)的施工。

        數(shù)據(jù)量過(guò)大,觀測(cè)后一定要做好數(shù)據(jù)的計(jì)算和整理,對(duì)處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行散點(diǎn)曲線圖的繪制,再制作與打印監(jiān)控量測(cè)的報(bào)表。圖表相應(yīng)的位置要標(biāo)出階段施工的情況,可以利用數(shù)據(jù)的分析對(duì)時(shí)間與空間影響。

        隧道監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)分析要按照監(jiān)測(cè)的結(jié)果,進(jìn)行位移散點(diǎn)與移散點(diǎn)的繪制,按照散點(diǎn)數(shù)據(jù)的分布,確定數(shù)學(xué)函數(shù),從而完成回歸分析。對(duì)最終變形值進(jìn)行預(yù)測(cè),對(duì)預(yù)測(cè)值和點(diǎn)位位移的基準(zhǔn)值比較,綜合施工的情況進(jìn)行分析,判斷隧道圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。位移變形曲線若符合圍巖的變形特點(diǎn),證明圍巖穩(wěn)定,而初期的支護(hù)結(jié)構(gòu)十分有效而可靠,若位移曲線發(fā)生反向曲線,證明圍巖與支護(hù)不穩(wěn)定,需要采取一定的措施。

        進(jìn)行回歸分析可以選擇大一些回歸函數(shù)完成,正確的選擇回歸的函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)真正預(yù)測(cè),使測(cè)點(diǎn)達(dá)到可能的最終值,對(duì)圍巖結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全的評(píng)估,按照規(guī)定和要求,進(jìn)行隧道監(jiān)控的量測(cè)數(shù)據(jù)處理。

        參考文獻(xiàn):

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        作者簡(jiǎn)介:田發(fā)全(1982-),男,貴州印江人,助理工程師,主要從事質(zhì)量管理工作。

        收稿日期:2014-10-14

        中圖分類號(hào):U442

        文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C

        文章編號(hào):1008-3383(2015)08-0103-01

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