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摘要:

闡述了利用監(jiān)控量測(cè)技術(shù)開(kāi)展隧道施工的目的，結(jié)合具體案例，介紹了隧道工程中監(jiān)控量測(cè)的內(nèi)容，并從地表沉降觀測(cè)、噴射混凝土層及鋼拱架應(yīng)力量測(cè)等方面，說(shuō)明了監(jiān)控量測(cè)技術(shù)在隧道工程項(xiàng)目中的具體應(yīng)用，為隧道工程的順利施工提供了保障。

關(guān)鍵詞:

監(jiān)控量測(cè)技術(shù)，隧道，混凝土層，鋼拱架

由于隧道工程項(xiàng)目一般會(huì)涉及到隧道開(kāi)挖作業(yè)，這就使得隧道工程的危險(xiǎn)程度較高、技術(shù)復(fù)雜性較強(qiáng)，容易受到諸多不良因素的影響，常常會(huì)導(dǎo)致安全事故發(fā)生。所以為了保證隧道工程項(xiàng)目的施工安全，有必要將監(jiān)控量測(cè)技術(shù)應(yīng)用到隧道施工建設(shè)中，另外通過(guò)科學(xué)應(yīng)用監(jiān)控量測(cè)技術(shù)，還能夠幫助施工方及時(shí)了解隧道環(huán)境情況以及周圍巖層變化情況，從而保證隧道工程能夠保質(zhì)保量的完成，并避免隧道周圍的建筑物受到損壞。下面就監(jiān)控量測(cè)技術(shù)在隧道施工中應(yīng)用目的進(jìn)行檢驗(yàn)分析，并結(jié)合具體案例說(shuō)明監(jiān)控量測(cè)技術(shù)手段于隧道工程項(xiàng)目之中的具體應(yīng)用。

1通過(guò)監(jiān)控量測(cè)技術(shù)實(shí)施隧道施工的目的

1)掌握隧道內(nèi)部情況，降低隧道施工難度。通過(guò)隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù)，能夠幫助施工方掌握隧道內(nèi)部情況。這是由于在隧道施工過(guò)程中，隧道內(nèi)部的支護(hù)結(jié)構(gòu)以及地層會(huì)出現(xiàn)變動(dòng)，所以可通過(guò)監(jiān)控量測(cè)技術(shù)，使施工方了解隧道內(nèi)部所出現(xiàn)的情況，以及隧道的實(shí)時(shí)狀態(tài)，從而更深層次的判斷、了解圍巖是否穩(wěn)定，襯砌是否可靠以及支護(hù)是否穩(wěn)定等等，并基于此制定相應(yīng)的解決辦法，從而提升隧道施工的安全性以及隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。另外在進(jìn)行隧道施工之前，施工方需要對(duì)隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論分析，同時(shí)在施工階段通過(guò)合理使用隧道監(jiān)控測(cè)量手段得到大量的數(shù)據(jù)，并基于對(duì)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，修改以及補(bǔ)充先前所得出的理論分析，并基于檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行反饋，從而使得隧道施工建設(shè)獲得更多的指導(dǎo)意見(jiàn)。除此之外，還可以利用通過(guò)隧道監(jiān)控測(cè)量手段得出的數(shù)據(jù)，科學(xué)調(diào)整施工策略，比如說(shuō)通過(guò)對(duì)圍巖級(jí)別進(jìn)行調(diào)整或者是對(duì)支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化，可以增強(qiáng)隧道施工建設(shè)的質(zhì)量以及工程進(jìn)度。2)對(duì)隧道內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)監(jiān)控量測(cè)技術(shù)的合理使用，除了能夠全面監(jiān)測(cè)隧道項(xiàng)目的具體環(huán)境之外，還能夠監(jiān)控隧道項(xiàng)目的周邊環(huán)境，這樣就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定因素，從而降低周圍環(huán)境以及具體環(huán)境對(duì)隧道項(xiàng)目的不良影響，保證隧道工程項(xiàng)目的施工建設(shè)質(zhì)量。另外還可以利用監(jiān)控量測(cè)技術(shù)科學(xué)分析隧道內(nèi)部施工環(huán)境，從而得到具體的數(shù)據(jù)以及可靠的觀測(cè)結(jié)果，隧道施工方可利用這些數(shù)據(jù)以及結(jié)果及時(shí)地掌握隧道項(xiàng)目的施工特點(diǎn)以及規(guī)律，從而使得隧道施工建設(shè)獲取更多的良好意見(jiàn)，減少施工意外的發(fā)生。

2工程實(shí)例

喬莊隧道屬于濟(jì)邵高速公路的一部分，喬莊隧道上部主要是由黃土狀亞粘土構(gòu)成，局部區(qū)域包括粉砂質(zhì)泥巖以及結(jié)礫巖。喬莊隧道屬于雙車道隧道，右線全長(zhǎng)經(jīng)測(cè)量為1920m，同時(shí)Ⅳ級(jí)圍巖大約為1540m，左線全長(zhǎng)長(zhǎng)度總共為1970m，Ⅳ級(jí)圍巖大約為1660m，本隧道的凈高經(jīng)測(cè)量為5m，凈寬經(jīng)測(cè)量為10．25m。

2．1監(jiān)控量測(cè)內(nèi)容與其斷面布置形式相關(guān)規(guī)定中要求對(duì)地表下沉量，拱頂下沉量以及水平收斂量，支護(hù)狀況情況以及地質(zhì)情況進(jìn)行測(cè)量、觀察，為了保證喬莊隧道的施工建設(shè)質(zhì)量，除了要對(duì)上述規(guī)定內(nèi)容進(jìn)行測(cè)量之外，還選取劃定了兩個(gè)典型斷面，即為ZK42+665以及ZK42+798，并在初期支護(hù)對(duì)該兩處典型斷面實(shí)施了混凝土層應(yīng)力噴射作業(yè)以及鋼拱架應(yīng)力量測(cè)作業(yè)。另外還在隧道洞口淺埋區(qū)域?qū)嵤┝说乇沓两盗繙y(cè)作業(yè)。圖1為各個(gè)測(cè)量點(diǎn)布置情況，與各個(gè)量測(cè)元件的具體布置。

2．2數(shù)據(jù)的采集以及分析1)對(duì)地表沉降情況進(jìn)行觀測(cè)。通過(guò)觀測(cè)之后發(fā)現(xiàn)，喬莊隧道入口區(qū)域?qū)儆赩級(jí)圍巖，同時(shí)圍巖的穩(wěn)定性相對(duì)較差，隧道埋設(shè)深度相對(duì)較淺，由此在隧道入口區(qū)域的地下需要埋設(shè)7個(gè)沉降點(diǎn)，同時(shí)對(duì)測(cè)點(diǎn)間距進(jìn)行控制，確保其不超過(guò)5m。之后通過(guò)塔尺以及水平儀設(shè)備觀測(cè)檢查地表下沉情況，本項(xiàng)目通過(guò)65d的觀測(cè)獲取了大量樣測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)樣測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，其最大值為2mm，再考慮到測(cè)量可能會(huì)存在誤差情況，可以斷定地面并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的下沉情況，洞室附近建筑物不會(huì)受到地表沉降的不良影響。2)噴射混凝土層以及鋼拱架應(yīng)力量測(cè)作業(yè)。本工程主要是通過(guò)混凝土應(yīng)變計(jì)完成混凝土層的噴射作業(yè)，通過(guò)鋼板應(yīng)變計(jì)完成鋼拱架應(yīng)力測(cè)量作業(yè)。在開(kāi)展初期支護(hù)作業(yè)時(shí)，需要首先于噴射混凝土層結(jié)構(gòu)的左右兩側(cè)安裝使用混凝土應(yīng)變計(jì)，之后需于測(cè)試鋼骨架結(jié)構(gòu)的上下翼緣區(qū)域通過(guò)焊接的方式焊接鋼板應(yīng)變計(jì)。在結(jié)束初期支護(hù)作業(yè)之后，需要通過(guò)振弦頻率檢測(cè)設(shè)備，實(shí)施量測(cè)作業(yè)。然后通過(guò)虎克定律以及所收集到的應(yīng)變數(shù)據(jù)，得出測(cè)量點(diǎn)區(qū)域的應(yīng)力情況，同時(shí)通過(guò)假設(shè)界面應(yīng)力情況根據(jù)線性分布，從而以截面應(yīng)力分布情況得到初期支護(hù)結(jié)構(gòu)所具有的實(shí)際內(nèi)力。為了得到鋼拱架應(yīng)力變化情況以及噴射混凝土層結(jié)構(gòu)的變化情況，本工程在斷面ZK42+665區(qū)域的初期支護(hù)作業(yè)結(jié)束之后，對(duì)其施以50d的應(yīng)力側(cè)壓，從而獲取了鋼拱架應(yīng)力以及噴射混凝土層結(jié)構(gòu)的變動(dòng)曲線，具體可見(jiàn)圖3，圖4。由于噴射混凝土層結(jié)構(gòu)主要受到的應(yīng)力為壓應(yīng)力，再加上噴射混凝土層結(jié)構(gòu)的應(yīng)力在前期階段增長(zhǎng)速度相對(duì)較快，所以該結(jié)構(gòu)在7d之內(nèi)即已經(jīng)達(dá)到7．36MPa，在達(dá)到該應(yīng)力之后，噴射混凝土層結(jié)構(gòu)的應(yīng)力增長(zhǎng)速度逐漸放緩，大約15d之后，其應(yīng)力大小達(dá)到了基本穩(wěn)定。在噴射混凝土層結(jié)構(gòu)的應(yīng)力已經(jīng)達(dá)到基本穩(wěn)定之后，需要對(duì)該結(jié)構(gòu)的左側(cè)拱腰區(qū)域的應(yīng)力、右側(cè)拱腳區(qū)域的應(yīng)力以及拱頂區(qū)域的應(yīng)力進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)測(cè)量之后上述各區(qū)域的應(yīng)力值分別是7．77MPa，7．39MPa以及5．97MPa。由此可以得知噴射混凝土技術(shù)能夠有效地加固圍巖，從而保證圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及安全性。鋼拱架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力同樣在前期增長(zhǎng)速度相對(duì)較快，并于7d之內(nèi)即達(dá)到了112．86MPa，所以可以得知鋼拱架結(jié)構(gòu)于初期支護(hù)時(shí)期所承受了大部分的圍巖區(qū)域所釋放初始?jí)毫ΑＲ虼虽摴凹芙Y(jié)構(gòu)在整個(gè)初期支護(hù)時(shí)期具有非常重要的作用。本工程于30d作業(yè)鋼骨架結(jié)構(gòu)式的應(yīng)力情況逐步穩(wěn)定下來(lái)之后，對(duì)其拱腰區(qū)域的受力情況、拱腳區(qū)域的受力情況以及頂部結(jié)構(gòu)的受力情況進(jìn)行量測(cè)之后發(fā)現(xiàn)，前兩者的受力情況相對(duì)較大，后者的受力情況相對(duì)較小。所以為了使得鋼支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)得到優(yōu)化，需要在鋼支護(hù)結(jié)構(gòu)中加裝使用鎖腳錨桿。另外鋼拱架所承受到的壓力主要來(lái)自于軸向壓力，同時(shí)其所受到的彎矩量值相對(duì)較小，由此可以判定鋼拱架結(jié)構(gòu)為隧道的承壓構(gòu)件。

2．3工程結(jié)論在進(jìn)行喬莊隧道作業(yè)過(guò)程時(shí)，由于隧道洞口區(qū)域布設(shè)有多個(gè)地表沉降點(diǎn)，通過(guò)觀測(cè)這些沉降點(diǎn)之后發(fā)現(xiàn)，沉降點(diǎn)基本沒(méi)有出現(xiàn)沉降情況，這說(shuō)明通過(guò)管棚注漿手段對(duì)隧道洞口區(qū)域的淺埋段進(jìn)行處理作業(yè)是較為合適的，這可以保證淺埋段區(qū)域的軟弱巖石結(jié)構(gòu)得到有效加固，確保隧道施工得以順利完成。通過(guò)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)可以得知，在結(jié)束隧道開(kāi)挖作業(yè)與初期支護(hù)作業(yè)之后的30d內(nèi)，隧道的圍巖結(jié)構(gòu)已經(jīng)達(dá)到了基本穩(wěn)定狀態(tài)，可以開(kāi)始二次襯砌作業(yè)。

3結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，隧道工程數(shù)量正在不斷攀升。通過(guò)監(jiān)控量測(cè)手段能夠準(zhǔn)確量測(cè)地表沉降情況，圍巖以及支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力情況等等，為隧道施工提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

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作者：張曉強(qiáng) 單位：山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司