公路隧道监控测量

公路隧道监控测量,工程测量,工程测量规范,工程测量技术, 随着高等级公路建设在我国的不断深入发展，我国的公路建设市场进一步扩大，山岭区修建的高速公路也越来越多。隧道做为公路穿山越岭的主要构造物，也得到了长足发展。其中，新奥法隧道设计与施工技术在公路隧道中得到了广泛的应用。现场监控量测是新奥法隧道施工的三大支柱之一，是隧道施工技术信息的来源,是隧道安全施工的前提条件。本文结合310国道宝天公路坪头隧道施工现场监控量测工作，对隧道施工现场监控量测做简要介绍。
1 现场监控量测目的
认真做好隧道施工现场监控量测工作，不仅能够指导施工，预报险情，确保安全，而且还可以通过隧道施工现场监控量测获得围岩动态，为支护和衬砌提供信息，还能为隧道工程设计与施工积累技术资料，为今后隧道工程设计与施工提供类比法依据。
2 现场监控量测组织机构
坪头隧道全长190m，采用新奥法施工技术，全断面掘进。开工伊始，项目经理部按照设计要求，成立了以项目总工程师为组长，项目测量工程师为副组长的现场监控量测小组，长期固定专职测量技术员进行各项监控量测工作，采集原始数据，及时汇总分析，并整理上报。
3 现场监控量测项目及方法
坪头隧道穿越地层为花岗岩，岩性单一，构造简单，且工程地质、水文地质条件良好。围岩类别分别为Ⅲ、Ⅳ类，其中Ⅲ类围岩进口长15m，出口长20m，占隧道总长的18.4%；Ⅳ类围岩长155m，占隧道总长的81.6%。因此，我们根据设计文件的要求及技术规范的规定，经监理工程师批准，确定了坪头隧道现场监控量测的项目及方法，并明确了测点布置及测试时间，如表1所示。
表1              现场监控量测项目及要求
序
号 项目名称 方法及工具 测点布置 测试时间
    1-15天 16天-1个月 1-3个月 3个月
以上
1 地质及支护
状态观察 岩性、结构面产状及支护裂缝，观察和描述，地质罗盘  每次爆破后及初期支护后
2 周边位移 SWJ-81型收敛计，15m带孔钢尺，30mm大量程百分表读数 20米一个断面，每断面2-3个测点 1-2次/天 1次/天 1-2次/周 1-3次/月
3 拱顶下沉 尼康AS-2型精密水准仪、水准尺，铟钢尺，15m带孔钢尺 20米一个断面，每断面2-3对测点 1-2次/天 1次/天 1-2次/周 1-3次/月
4 地表下沉 尼康AS-2型精密水准仪、水准尺 洞室中心线上，并与洞轴线正交平面成45度范围内布设7-9个测点 1次/2天
5 围岩内部位移 MY-40位移计，MD-384型位移测定仪 Ⅲ类围岩进口1个断面，出口2个断面，每断面2个测点；Ⅳ类围岩3个断面，每断面2个测点 1-2次/天 1次/天 1-2次/周 1-3次/月
6 锚杆轴力 ML-20锚杆拉力仪 类围岩进口1个断面，出口2个断面，每断面5个测点；类围岩3个断面，每断面3个测点 1-2次/天 1次/天 1-2次/周 1-3次/月
4 现场监控量测项目的测线和测点布置
4．1  量测断面布置示意图
4．1．1 坪头隧道采用全断面开挖，周边位移及拱顶下沉量测断面布置示意图如图1所示。图中除F为拱顶下沉量测点外，其余为周边位移量测点。
 
4．1．2 地表下沉量测断面布置示意图如图2所示。
 


4．1．3 围岩内部位移和锚杆轴力量测断面布置示意图如图3所示。
 
4．2  洞内测点布设原则
4．2．1 量测点安设应保证初读在爆破后24小时和下一循环爆破前完成，并读取初读数。
4．2．2 测点安设在距开挖面2m范围内，且不大于一个循环进尺。
4．2．3 各项位移量测的测点，须布置在同一断面内，测点测设结果能相互印证，协同分析与应用。
4．2．4 锚杆轴力量测在局部加强锚杆地段，要在有代表性位置设置量测锚杆。
4．2．5 应精心保护测点，不受施工及爆破影响。
4．3  洞外地表下沉测点布设原则
4．3．1 不动点为基准测点，应确保不受扰动、破坏，可以参照水准点的布设方法。
4．3．2 各测点须布设在同一断面上，使测设结果能相互对照，避免人为误差的影响。
4．3．3 由于受地形限制，各测点布设应遵循施测迅速方便的原则。
4．3．4 及时布设测点，读取初读数。
5 现场监控量测的频率
5．1  周边位移、拱顶下沉及围岩内部位移的量测频率，除按表1测设时间执行外，在施工中，还应参照表2的频率执行，并根据量测成果不断的修改量测频率。
表2                       量测频率
位移速度 距工作面距离 量测频率
10mm/日以上 0-12m 1-2次/日
10-5mm/日 12-24m 1次/日
5-1mm/日 24-60m 1次/日
1mm/日以下 60m以上 1次/周
5．2 地表下沉量测按表1进行，其量测区间参照示意图4实施。
 
6 现场监控量测数据整理与应用
6．1  整理写出围岩岩性、结构面产状、裂缝、地下水情况及支护裂缝检查报告。
6．2  对监控量测数据做好记录，及时绘制各种相关曲线和图表。
6．2．1 根据周边位移和拱顶下沉监测数据，整理绘制出位移-时间和位移-距开挖面距离的关系曲线。
6．2．2 根据地表下沉监测数据，整理绘制出地表下沉位移-时间和位移-距开挖面距离的关系曲线。
6．2．3根据围岩内部位移监测数据，整理绘制出孔内各测点-时间和不同时间-深度的关系曲线。
6．2．4根据锚杆轴力监测数据，整理绘制出各测点轴力（应力）-时间和不同时间锚杆轴力（应力）-深度的关系曲线。
6.3  及时分析研究量测数据,根据观测所掌握的地面和围岩运动情况,采取相应措施,指导施工及设计。
6．3．1 根据曲线变化情况与趋势，判定围岩的稳定性，及时预报险情，确定施工时应采取的措施，为设计单位修改设计参数提供依据。
6．3．2 当初期支护表面任何部位的实测收敛值达到规范规定的70%，且其速率无明显下降时，应及时根据实测值找出回归方程，绘出回归曲线，预测位移终值。若终值接近或超过规范要求的允许相对位移值时，应及时采取补强措施，并改变支护设计参数。
6．3．3 当周边位移及围岩内部位移收敛的速率明显下降，收敛量已达总收敛量的80%以上，且水平收敛速度或拱顶位移速度小于0.1mm/天时，即认为围岩基本达到稳定状态，可以进行二次衬砌施工。
    坪头隧道施工实践说明，现场监控量测能够获得围岩在开挖和衬砌后的动态，为调整施工方案（爆破技术参数、支护时间、支护方法及衬砌形式等）、预报险情提供信息，同时也为隧道设计与施工积累了第一手资料。
    总之，现场监控量测的效果是显著的，已得到广大施工设计人员的首肯，它将广泛应用于公路、铁路（地铁）、水利、煤矿等工程建设领域。

参考文献:
[1]   中华人民共和国交通部.公路隧道设计规范(JTJ026-90).人民交通出版社.1990
[2]   中华人民共和国交通部.公路隧道施工技术规范(JTJ042-94).人民交通出版社.1995 
[3]   <<公路隧道>>.人民交通出版社.1998 工程测量