隧道工程施工变形监测控制

`【摘 要】改革开放35年来,我国交通建设事业取得了长足的进步,我国隧道的里程也不断的增加,无论我国的地形多么复杂,地质条件多么恶劣,均产生了大量的隧道.隧道工程通常采用的是新奥法施工和设计,新奥法施工和设计的重要组成部分是现场监控量测.因长度,地质问题,加上支护和井挖交替进行,使得工程的困难度变得更加复杂,但是通过对工程的变形进行检测能够有效的监督、检测、控制、指导工程,确保隧道工程施工的顺利运作.

从隧道工程变形监测及控制网的建立、监测点的布设、位移测量的方法、监测频率等方面进行分析,对隧道工程施工变形监测及控制进行研究,提出了隧道在工程监测的布置方法以及位移的测量方法.

【关 键 词】隧道工程；施工变形；检测及控制

1.前言

测量是一切工作的开始,为此在进行隧道工程施工变形测量之前,首先要建立变形检测的控制网,该控制网主要包括高程控制网和平面控制网,隧道工程施工变形控制网具有精度高、独立性强的特点.它的组成网主要有：第一,变形点又叫观测点,多分布设于建筑物上；第二,基准点通常埋在变形的范围之外,尽可能的保证其位置的长期稳定；第三,工作点是观测点和基准点之间的联系点,工作点与观测点构成变形网,和基准点构成首级网.变形网的主要特点有：首先,变形网不需要计算数据,且布设自由；其次,变形网的长度较短,但是其精度高；再次,图形复杂,多余观测多；最后,稳定性要求高.

2.隧道工程施工监测控制网的特点

隧道工程施工变形监测的内容主要包括地下项目的监测和地面项目的监测,因此与之相对应的隧道工程施工变形监测控制网就分为地下和地面两部分.然而由于地下空间的有限,所以地下平面监测控制网多为导线形式,因此为自由网,即起算的数据可自由设定,无需从地面传递坐标.

2.1自由设站的站点位置

在自由设站体系中,由于每次站点的方位并不是完全相同的,因此测点的精度受到观测元素和测站两方面的影响.

2.2地下导线点位设计

站点的精度的确定与设站位置的设定有着至关重要的联系,但是站点位置是对洞内控制点的位置而讲的.在有限的地下空间的条件下,为了确保站点能够始终处于高精度的位置上,防止站点在不利位置,我们要以合理的方式对监测导线的控制点进行布置.如果把导线沿洞底板两侧交错布点,即折线法,则能够起到不错的效果.这样保证能够对掌子面的清晰观测的同时,又可以保证控制点的稳定.

对于沿洞壁侧的布点,不仅要考虑点的稳定性,还要考虑对掌子面观测的方便性,对于粉尘少、水汽少在地下、或者观测条件好的地点则可以采用此类布点方法.其最大的优点是便于施工设施的统一分配,可以预留空间.但是,该布点方法要求控制点尽可能的靠近掌子面,进而使得站点在有利的位置,这不利于点的保护和稳定.所以在选用这种方法时,要对工作的环境进行充分的考虑、权衡.

3.监测点布设的原则

监测点布设的原则主要有以下五点：

第一,应根据工程的性质、地质的条件、设计的要求、施工的工艺以及监测的费用等综合考虑来确定点的类型和数量.

第二,表面变形点的位置要有利于对测点的保护、还要反映监测的对象外在特征以及方便仪器观测.

第三,深埋的监测点不能破坏结构的正常受力,也不能削弱结构刚度和强度.

第四,设置的监测点应布置在最不利位置上.

第五,在进行多项目测试时,监测点的布置要在空间和时间上有机的统一,力求便找出内在的联系和变化.

4.质量安全控制措施

4.1质量控制措施

第一,制订详细的施工方案.

第二,测量人员必须持证工作,做到人、证一一对应.同时测量的过程需要进行详细的记录,不得任意更改.

第三,严格执行“三检”标准.

第四,特殊工种的操作人员更要持证上岗,对特定技术的人员可以现场进行考核.

第五,根据有关规范严格控制工序细节质量.

4.2安全控制措施

第一,安全技术操作规程应该在施工过程中严格贯彻,对于违章作业应该严格制止.

第二,对于进场作业的安全培训与教育工作要做好,在作业中,及时的开展安全技术会议.

第三,保证用电设备安全可靠.

第四,进场作业应该配备安全防护措施.

5.位移测量方法

应力、应变和位移是监控量测的三个主要内容,埋设电子元件,采用专用的仪表可以测量应力、应变,应力和应变是结构内部的受力的反映,隶属于测试学,在岩土、地质学科应用较广.洞周收敛、拱顶下沉和地表沉降是位移测量方法的主要内容,作为检测的重点,直观迅速的反映了围岩形变,对位移测量的要求是快捷、高效、准确.但是对于这种高精度的要求,当前的测量方法是不易满足的.目前精度较高的测量方法为全站仪位移测量方法.

全站仪的诞生到现在也有几十年,换代速度是2一3年.每次换型,都提高了测量的精度和可靠性,降低了人为的误差,实现了测绘工作的自动化、数字化和内外业一体化.当前0.5",1.5",4",10”是测量角度的精度.0.8mm+1ppm,3mm+2ppm,5mm+pm是测距的精度,侧程从1000米到几千米不等.这就满足了测绘工作的需要.

随着科技的进步,为新测量方法的开展提供了条件,Leica,SOHIA等为测量变形的主要仪器,该仪器具有高稳定性、高精度的优点,配合全站仪的反射片,可称为具有回复反射性能的反射膜片,丙烯酸脂是反射膜片的主要材质,背部为不干胶,厚约0.28mm,银灰色

在实际中,这些仪器的精度往往较标称精度高,采取有效的措施即可保证全站仪测量位移的实施.事实表明,自由设站测量模式下,一个测绘得到的位移测量精度普遍较低,但是如果采用双摆站观测模式,提高测绘次数,或者选择高精度全站仪,计算方法采用严密平差,则可提高全站仪自由设站方法位移量测精度,即达到0.5一1mm,对于隧道的检测要求即可满足了.

6.观测的周期和频率

观测的周期和频率与工程的进展情况有关.在支护或洞室开挖15天内,一天之内应保证观察1到2次；当掌子面到观测断面的距离不小于洞径的2倍或支护或洞室开挖15天至30天时,每隔一天观察1次；30天到90天时,一星期观察1次；90天之后则是每月观察2、3次.如果有特殊要求,则按要求进行.如果出现发事件,则应加强观测.洞周收敛位移的监测周期依据位移速度确定,因为不同的基线以及测点位移速度不同,所以要以最大位移者来确定监测是周期.

7.建议和展望

隧道工程施工变形的监测,涉及到方方面面,有测量、岩土、地质、计算机、应用数学、光电技术以及通信技术等诸多领域,是一项十分庞大而又复杂的工程项目.论文通过对隧道工程施工过程中的位移测量法和其有关的数据处理技术进行了简单的阐述,着重分析了施工控制网布设的相关问题.今后对隧道工程施工变形监测和控制应从如下几个方面进行研究：一是集合多种技术的隧道工程施工变形自动化系统；二是隧道工程不同类型的监测资料合作处理的理论.

8、结束语

总而言之,作为当今覆盖面较全、应用范围较广的建筑结构形式,控制网具有较强的承载能力,可以用 于跨度大的地方.然而在实际操作中,这个度很难掌握,一不小心就有可能引发施工质量.因此,要想对隧道工程变形进行监测以及更好的控制,必须要在锚栓的安装、网架杆件的制作等方面严格按照要求,领会施工中的每一个环节,如此才能保证施工的质量,发挥网架结构的特长,从而实现隧道工程变形进行监测及控制.