談隧道監控量測技術

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摘要：對隧道工程完工后的變形情況進行研究，利用監控量測技術對實際工程中的周邊位移、拱頂沉降及地表沉降進行監測。研究表明，隧道所處的圍巖級別越好，其變形量越小，且隧道的變形量變化更為均勻。

關鍵詞：公路隧道；監控量測；拱頂沉降；地表沉降；位移

引言

公路工程建設過程中經常會遇到很多不同的地質情況，因而需要根據實際情況設計不同形式的穿山隧道。由于地質情況的復雜程度不一，對隧道的安全較難保證，為此關寶樹[1]提出關于隧道動態施工的理論，這一理論的關鍵是對隧道進行動態的監控量測。對現場進行監測，得到實時的隧道圍巖應力與應變的信息及隧道支護結構的抵抗力等信息，對相關信息進行分析，判斷圍巖的狀態，以此確定下一步的施工方案。關于在隧道施工中的監控技術，研究學者們進行了大量的研究，其中，朱合華[2]通過相關研究提出關于工程施工模擬的正反計算分析軟件；徐立紅等人[3]通過激光量距技術，得到拱頂沉降和隧道周邊變形收斂的監測方法；RLindenbergh[4]利用3D激光掃描儀掃描隧道輪廓，提出一種可以有效獲取數據點變形的點云分割方法；GabrielWalton等人[5]使用固定的三維激光掃描儀獲得隧道剖面數據并通過橢圓擬合來擬合隧道剖面，以此對圓形隧道和豎井變形進行檢測。目前的研究對實際工程的信息化施工及監測量測的相關技術手段研究還存在不足，為此，本文對隧道工程完工后的變形情況進行研究，利用實際監控量測技術對實際工程中的周邊位移，拱頂沉降及地表沉降進行監測。

1監控量測技術方案

1.1監控量測的目的

公路隧道開挖后，對圍巖的位移和應力變化會進行重新分布。為保證施工安全，在施工過程中建立監控和量測體系至關重要。通過對圍巖的變形和位移變化規律進行動態跟蹤，可以得到位移的變形規律來指導施工，還可對隧道的設計和施工進行修正，并可作為工程資料，為以后隧道工程施工提供依據。

1.2監控量測的方案

本文對隧道周圍位移，隧道拱頂沉降及地表沉降的監控量測方案如表1所示。

2實際工程案例分析

2.1工程概況

某高速公路工程全長57km，公路設計為6車道，設計速度為100km/h。其中，隧道長3.2km，為分離式隧道，隧道左線的起訖里程為ZK25+705—ZK28+950，隧道右線的起訖里程為ZK25+725—ZK28+910，隧道所處的地形為丘陵地貌，地形起伏變化較大，最大埋深為330m，進出口自然坡度為15～30°；該區地表水系發育較好，并且在隧道的右側有水庫，地表水對隧道的施工存在一定影響，隧道的地下水位表層為殘坡積粉質黏土，在碎石中存在孔隙水，施工時需注意排水等相關工作。隧道所處的圍巖級別多為Ⅱ-Ⅴ級砂巖與花崗巖，巖體破碎，裂隙發育較好，圍巖的穩定性較差。本隧道中圍巖的占比如表2所示。

2.2監測方案

本工程監測包括隧道周邊位移、隧道拱頂沉降及地表沉降，具體的監測點布置如圖1所示，具體的監測頻率如表3、表4、表5所示。

2.3監測結果分析

2.3.1周邊位移變化情況根據上述的監測方案對監測點進行監測，收集監測數據，并對數據進行處理，具體結果如表6所示。由表6可知，Ⅱ級圍巖的平均值最小，說明圍巖的級別越好，隧道周邊的位移變化越小，從方差可以發現Ⅱ級的方差最小，說明圍巖級別越好，其變形分布越均勻，隧道的最大位移發生在Ⅴ級圍巖處。

2.3.2拱頂沉降變化情況根據上述方案對監測點進行監測，收集監測數據，并對數據進行處理，具體結果如表7所示。由表7可知，Ⅱ級圍巖的平均值最小，說明圍巖的級別越好，隧道拱頂沉降變化越小，從方差可以發現Ⅱ級的方差最小，說明圍巖級別越好，其變形的分布就更均勻，隧道的最大沉降發生在Ⅴ級圍巖處。

2.3.3地表沉降變化情況根據上述方案對監測點進行監測，收集監測數據，并對數據進行處理，具體結果見表8。由表8可知，Ⅱ級圍巖的平均值最小，說明圍巖的級別越好，地表沉降變化越小，從方差可以發現Ⅱ級的方差最小，說明圍巖級別越好，其變形的分布就更均勻，地表的最大沉降發生在Ⅴ級圍巖處。

3結語

本文分別對隧道的周邊位移、拱頂沉降及地表沉降情況與圍巖的關系進行分析，研究表明：隧道所處的圍巖級別越好，隧道的變形量越小，并且當圍巖的級別越好時，隧道的變形量變化更為均勻。

參考文獻：

[1]關寶樹.隧道工程施工要點集[M].北京：人民交通出版社，2003.[2]朱合華，丁文其.地下結構施工過程的動態仿真模擬分析[J].巖石力學與工程學報，1999（5）：558-558.

[3]徐立紅，樊友慶，孔禹.山嶺隧道施工期拱頂沉降和周邊收斂監測新方法[J].公路，2016（11）：266-268.

[6]密士文，龔書林.隧道監控量測的數據處理及分析[J].中國西部科技，2010，9（1）：32-33，50.

[7]黃永忠，顏炳杰.既有隧道間新建小凈距大斷面四車道隧道動態施監測技術[J].現代隧道技術，2010（1）：45-50.

[8]肖濤.高速公路隧道施工監控量測技術研究[D].廣州：華南理工大學，2014.

[9]伍毅敏.隧道位移實時監測系統開發及其數據應用技術研究[D].西安：長安大學，2004.

[10]陳賢杰.基于事件檢測的隧道安全預警系統的設計和應用[J].廣東公路交通，2017，43（4）：110-112.

作者：胡曉夏 單位：張家口通泰偉業地產投資集團股份有限公司