隨著我國城市軌道交通建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展,隧道工程已然成為社會發(fā)展的重要助力。在隧道項目的施工中,開挖工程的安全性極其重要。隧道監(jiān)控量測作為掌握隧道圍巖動力穩(wěn)定性的重要手段之一,也是隧道工程設(shè)計和施工需要的重要依據(jù)。只有對隧道施工現(xiàn)場進行監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析,才能夠及時掌握隧道開挖情況和隧道周邊圍巖的力學(xué)變化及現(xiàn)場隧道開挖后圍巖的穩(wěn)定情況,最大限度地確保施工現(xiàn)場的安全。
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隧道監(jiān)控量測目的
隧道施工過程中使用各種類型的儀表和工具,對圍巖和支護、襯砌的力學(xué)行為以及它們之間的力學(xué)關(guān)系進行量測和觀察,并對其穩(wěn)定性進行評價,統(tǒng)稱為監(jiān)控量測。
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在隧道的施工作業(yè)中,通過對隧道的地質(zhì)狀態(tài)、拱頂沉降、地表沉降及周邊位移等進行實時的量測,通過對圍巖的受力和支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力量測,可以分析支護結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài),并對其做出科學(xué)合理的評價??梢酝ㄟ^對量測數(shù)據(jù)分析,及早發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)部及外部環(huán)境中可能存在的不穩(wěn)定性,減少外部環(huán)境對隧道的影響,提高隧道施工的安全性,避免發(fā)生塌方等事故。同時,也可以通過量測數(shù)據(jù)對結(jié)果進行全面分析,可以及時地對隧道的支護結(jié)構(gòu)設(shè)計作出修改和調(diào)整,實現(xiàn)信息化施工。
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隧道監(jiān)控量測的內(nèi)容及方法
鐵路隧道在開挖、支護、運營的過程中,始終都存在著受力狀態(tài)變化這一特性。按照規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求,采用新奧法施工的隧道,監(jiān)控量測是必要的工序之一。在隧道施工中,根據(jù)監(jiān)控量測項目的重要性、可操作性等因素,將鐵路隧道的施工監(jiān)控量測項目分為必測項目和選測項目兩類。
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必測項目是每個隧道工程監(jiān)控量測必須進行的項目,測得的數(shù)據(jù)將作為指導(dǎo)施工組織和設(shè)計,調(diào)整支護結(jié)構(gòu)的必要參數(shù)。
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選測項目量測的目的是通過其測得的數(shù)據(jù)為必測項目的數(shù)據(jù)提供驗證和補充,從而保證必測項目量測數(shù)據(jù)的實用性和準(zhǔn)確性。
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隧道監(jiān)控量測必測項目
(1)洞內(nèi)外觀察
洞內(nèi)外觀察在隧道每次開挖完成之后,應(yīng)觀察工作面狀態(tài)、圍巖變形、圍巖風(fēng)化情況,分析其完整性和穩(wěn)定性,判斷其與設(shè)計是否一致。
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在圍巖初噴混凝土之后,應(yīng)觀察是否存在裂隙和剝落,地表是否存在鼓起現(xiàn)象。
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隧道洞外觀察的重點,要放在洞口段及淺埋段,應(yīng)觀察地表是否出現(xiàn)裂縫、沉陷、邊坡和仰坡穩(wěn)定狀態(tài)等,通過判斷隧道的開挖是否影響到洞外,來分析隧道開挖及支護方法是否可靠。
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洞內(nèi)外觀察是最能直接反映出隧道開挖對洞內(nèi)外影響的一個項目,隧道施工過程中必須經(jīng)常性地進行洞內(nèi)外的觀察,如圍巖出現(xiàn)較大變形,應(yīng)及時停止施工,待查明原因,分析處理保證安全后進行施工。
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(2)拱頂沉降量測
拱頂沉降量測即測定隧道拱頂?shù)南陆滴灰浦?,這是隧道監(jiān)控量測的重要內(nèi)容。
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進行拱頂沉降觀測首先要尋找參考點。在拱頂打孔,埋入預(yù)埋件,懸掛收斂尺,選取標(biāo)準(zhǔn)高程點作為基準(zhǔn)點,并將鋼尺垂直放置在標(biāo)準(zhǔn)高程點上。在參考點及標(biāo)準(zhǔn)高程點之間放置水準(zhǔn)儀,使用水準(zhǔn)儀測量并計算出拱頂?shù)臉?biāo)高,兩次間隔內(nèi)測量的高差即為拱頂沉降值。
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測量后,應(yīng)對所得數(shù)據(jù)存檔并繪制拱頂下沉值隨時間變化的曲線圖,以方便進行分析,總結(jié)。
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(3)地表沉降監(jiān)測
通常情況下,在隧道開挖階段,由于出入口的覆蓋層較薄,成拱后其穩(wěn)定性較差,因此容易發(fā)生地表沉降。此時,若施工方法不合適,極有可能帶來塌方或者有害的地表下沉,對隧道施工安全造成威脅。
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地表沉降監(jiān)控量測的目的即量測地表下沉位移,總結(jié)地表下沉的規(guī)律,確保淺埋段的隧道施工順利完成。
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對地表沉降的監(jiān)測,也應(yīng)設(shè)置監(jiān)測參考點,使用精度較高的全站儀監(jiān)控,會得到較為精確的數(shù)據(jù)。在量測過程中,需保證“三不變”原則,即量測人員不變、量測位置不變、立尺位置不變。在設(shè)置監(jiān)測點時,相同的量測斷面應(yīng)取不少于10個監(jiān)測點,監(jiān)測點間距應(yīng)不小于3m。
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(4)周邊位移量測
周圍位移量測就是監(jiān)測隧道內(nèi)壁兩點的相對位移。量測的目的主要是判斷隧道空間的可靠性,根據(jù)變位的速度確定圍巖的穩(wěn)定性及支護結(jié)構(gòu)的安全性和合理性。
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具體的量測方法:在預(yù)設(shè)點的斷面,隧道開挖爆破并一次支護后,及早沿隧道周邊按設(shè)計要求鉆孔,埋測點。每個斷面可布置三個測點,分別布置在拱腰和拱頂。使用收斂儀進行測量,同一條基線應(yīng)進行兩次測量讀數(shù),當(dāng)兩次讀數(shù)之差符合精度要求時,取兩次讀數(shù)的平均值作為基線的長度。測量頻率根據(jù)時間長短確定,在1~15天內(nèi),應(yīng)每天進行兩次測量;在16天~1個月內(nèi),每隔一天進行一次測量;在1個月~3個月內(nèi),應(yīng)該保證每周測量兩次;3個月后應(yīng)保持每月測量一次。
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結(jié)語
我國規(guī)范明確規(guī)定,采用新奧法施工的隧道必須將監(jiān)控量測作為一個工序,但很多施工單位對監(jiān)控量測的重視度不夠,導(dǎo)致出現(xiàn)安全隱患。因此,在隧道施工中,必須提高對監(jiān)控量測的認識。隧道監(jiān)控量測是一個動態(tài)的過程,必須及時監(jiān)控,及時分析數(shù)據(jù)并反饋到施工作業(yè)上,只有這樣才能最大限度地發(fā)揮隧道監(jiān)控量測的作用,達到輔助施工的效果。工程技術(shù)人員應(yīng)該選用多種有效的監(jiān)控量測項目,及時采集及分析數(shù)據(jù),互相分析驗證,根據(jù)變化采取相應(yīng)措施,從而確保施工安全,保證工程的施工質(zhì)量。
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