崔守建
(山西路橋第一工程有限責(zé)任公司,山西太原 030006)
隧道施工監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的分析及應(yīng)用技術(shù)
崔守建
(山西路橋第一工程有限責(zé)任公司,山西太原 030006)
隧道監(jiān)控量測是隧道新奧法設(shè)計施工理論的核心內(nèi)容之一,通過對監(jiān)控量測數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的處理及分析,可以有效的消除監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的誤差,并使分析后的數(shù)據(jù)達(dá)到監(jiān)測隧道施工安全、指導(dǎo)施工生產(chǎn)、便利施工管理、修正設(shè)計的目的。
監(jiān)控量測 數(shù)據(jù)處理分析 回歸分析
目前,隧道的設(shè)計施工主要存在兩種理論方法:一種理論是二十世紀(jì)20年代提出的傳統(tǒng)的“松弛荷載理論”;另一種理論是二十世紀(jì)50年代提出的現(xiàn)代支護(hù)理論,或稱“巖承理論”。巖承理論的主要代表方法就是現(xiàn)代隧道中應(yīng)用最廣泛的新奧法,隧道監(jiān)控量測是新奧法施工方法的核心組成部分,是實現(xiàn)隧道動態(tài)施工、確保施工安全、指導(dǎo)施工生產(chǎn)、便利施工管理、修正設(shè)計的重要手段,是實現(xiàn)信息化設(shè)計與施工不可缺少的一道工序,目前隧道監(jiān)控量測中常用的監(jiān)測項目為地質(zhì)及支護(hù)狀況觀察、周邊收斂、拱頂下沉、地表下沉四項必測內(nèi)容。
由于現(xiàn)場量測所得的原始數(shù)據(jù),不可避免的具有一定的離散型,其中包含著測量誤差甚至測量錯誤,不經(jīng)過整理和數(shù)學(xué)處理的數(shù)據(jù)無法直接利用,通過相關(guān)的數(shù)據(jù)分析處理,可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行消除誤差、或?qū)ν涣繙y斷面的各種數(shù)據(jù)相互分析比較,從而確認(rèn)量測結(jié)果的可靠性,以及探求圍巖及支護(hù)系統(tǒng)變形隨時間、空間的變化規(guī)律,判斷圍巖和支護(hù)體系的穩(wěn)定狀態(tài)。因隧道開挖后,圍巖向內(nèi)部的收斂位移是圍巖動態(tài)的最顯著表現(xiàn),最能反映出圍巖(或圍巖加支護(hù))的穩(wěn)定性,是最直接、最有意義、最經(jīng)濟(jì)和最常用的量測項目,本文以左黎高速桐峪特長隧道某斷面的周邊收斂數(shù)據(jù)為例進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理。
2.1 量測斷面的布設(shè)及數(shù)據(jù)處理
周邊收斂斷面埋設(shè)測點(diǎn)時,先在測點(diǎn)處用電錘開挖孔徑為12~15mm,深約50mm的孔,在孔中插入收斂預(yù)埋件,采用JSS30A數(shù)顯式收斂計(精度0.01mm)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,兩測點(diǎn)的連線稱為測線。由于圍巖條件、開挖方式的不同,測線位置、數(shù)量亦有所不同,本隧道主要采用測線布置方式如圖1:
以圖1中三測線布置方式的BC測線量測數(shù)據(jù)為例,此測線連續(xù)10天的實測數(shù)據(jù)如表1:
第二步需要依據(jù)表中的數(shù)據(jù)依次繪制累計位移值隨時間變化圖、位移速率隨時間變化圖、累計位移值的導(dǎo)數(shù)隨時間變化的圖,并依據(jù)Excel的功能使用對數(shù)函數(shù)對前2個曲線進(jìn)行回歸分析,求得回歸曲線,繪制的3條曲線圖見圖2。
2.2 量測數(shù)據(jù)的分析
(1)從累計位移值隨時間變化的曲線圖(曲線1)可以看出,曲線為正常曲線,曲線的曲率變化逐漸趨向于緩和,結(jié)合累計位移值導(dǎo)數(shù)隨時間變化(曲線3)及位移速率隨時間變化(曲線2)的曲線圖,可看出曲線1的曲率逐漸趨向于0,周邊位移速率逐漸減少,表明隧道的圍巖及支護(hù)變形逐漸趨向于穩(wěn)定。
(2)通過曲線1及曲線2的回歸方程,考慮此斷面處初期支護(hù)完成時間至二次襯砌施作之前的時間為30天(依據(jù)隧道的實際施工進(jìn)度估測),可得出此斷面BC測線二襯施作之前的最終變形為14.5mm,周邊位移最終速率為0,依據(jù)隧道預(yù)留變形量為10cm及位移量測數(shù)據(jù)管理等級,最終位移小于三分之一的預(yù)留變形量,隧道初襯位移未超限,位移管理等級為III級,隧道可以正常施工,不需要采取施工管理控制及施工輔助措施。
圖1 周邊收斂斷面測線布置方式
圖2 周邊收斂斷面BC測線變形曲線圖
表1 周邊收斂量測斷面BC測線實測數(shù)據(jù)表
(3)依據(jù)表1,第10天的周邊收斂變形速率為0.2mm/d,可判斷,圍巖處于緩慢變形階段,如連續(xù)7天周邊收斂變形速率小于0.2mm/d (巖石隧道),則可判定圍巖已達(dá)到基本穩(wěn)定,可以進(jìn)行二次襯砌作業(yè)。
通過對監(jiān)控量測數(shù)據(jù)處理及分析應(yīng)用,可以有效的消除監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的誤差,并使分析后的數(shù)據(jù)達(dá)到監(jiān)測隧道施工安全、指導(dǎo)施工生產(chǎn)、便利施工管理、修正設(shè)計的目的。
[1]《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F60-2009).北京:人民交通出版社,2009.
崔守建(1971—),男,山西臨猗人,學(xué)歷:本科,工作單位:山西路橋第一工程有限公司,工程師。