隧道工程施工變形監(jiān)測及控制對策
2015-06-15
隧道施工技術(shù)是隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展而逐漸確立并完善的，特別是在現(xiàn)今隧道施工多樣化發(fā)展的情況下，加快技術(shù)引進(jìn)與技術(shù)更新才能滿足施工的要求和社會的快速發(fā)展。隨著地鐵、山區(qū)公路、地下交通等工程的開展，出現(xiàn)了數(shù)量眾多的特長隧道施工和復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中的隧道施工，在施工中加強(qiáng)監(jiān)測與控制是隧道工程施工中的重點內(nèi)容，通過對圍巖變化進(jìn)行及時的預(yù)測和應(yīng)對，為工程的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。
一、隧道施工變形監(jiān)測概述
隧道施工具有很多不同于地面施工的特點，由于施工多是在巖石條件下進(jìn)行，因此具體的施工操作往往受到巖層結(jié)構(gòu)以及巖土情況的影響。此外在進(jìn)行施工時，機(jī)械振動或者開挖爆破也會造成巖石的變化，從而對施工帶來影響。為了使工程安全順利的完成，必須對隧道的變化信息進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控與上報，以便做出針對性的方案，保證工程質(zhì)量。
二、隧道工程施工變形監(jiān)測技術(shù)
根據(jù)隧道特征和巖石的性質(zhì)應(yīng)該選用不用的技術(shù)或方法對施工中的變形情況進(jìn)行監(jiān)測，先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)以及理論成果和技術(shù)成果為隧道變形監(jiān)測提供了新的技術(shù)、設(shè)備和理念，目前在工程中主要應(yīng)用的監(jiān)測技術(shù)有以下幾種。
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隧道收斂監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)點是適合于大斷面隧道施工的監(jiān)測，缺點也較為明顯，就是進(jìn)行監(jiān)測時需要大型設(shè)備的支持，并且技術(shù)較為復(fù)雜。根據(jù)測量使用的原理可以將收斂監(jiān)測技術(shù)分為相對位移觀察監(jiān)測法和絕對三維位移觀察監(jiān)測法。
相對位移監(jiān)測法的具體操作流程如下：首先將監(jiān)測錨桿安裝到監(jiān)控斷面上，并且保證錨桿的端部較為平整并且能夠產(chǎn)生反光效應(yīng)；以此基點為準(zhǔn)，選取30m遠(yuǎn)的位置安裝全站儀；運用坐標(biāo)測量技術(shù)測出基點的三維坐標(biāo)，通過將數(shù)據(jù)與全站儀內(nèi)存中的坐標(biāo)系相結(jié)合可以精確地計算出相對位置。
絕對三維位移監(jiān)測法內(nèi)容為：將測量儀器安裝到坐標(biāo)系明確的監(jiān)測點，這樣能夠?qū)ΡO(jiān)測點的變化情況進(jìn)行準(zhǔn)確全面的測量。這種測量方式具有設(shè)備簡便，易于操作的優(yōu)點。
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受到巖石性質(zhì)以及施工的影響，在隧道施工過程中可能會出現(xiàn)地表下沉位移或者隧道周邊位移現(xiàn)象，對兩種位移進(jìn)行監(jiān)測的技術(shù)方法如下。
對地表下沉位移進(jìn)行監(jiān)測的具體實施內(nèi)容：首先要設(shè)置監(jiān)控位置，一般將監(jiān)測點選取在隧道洞口，安裝儀器用于測量地表下陷的程度；設(shè)置三個水準(zhǔn)基點，對這三個基點的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的分析計算出下陷量。
在監(jiān)測隧道周邊位移時，通常在隧道的兩壁上設(shè)置測量點位和水準(zhǔn)點，以便監(jiān)測隧道周邊整體斷面的變形情況。
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可以分別使用三角高程測量技術(shù)和水準(zhǔn)精密度測量技術(shù)。三角高程測量技術(shù)需要在隧道的縱斷面上安裝錨桿，通過錨桿頂端產(chǎn)生的反射效應(yīng)，綜合利用水準(zhǔn)尺、反光片以及棱鏡的反射對軸心距離進(jìn)行測量。這種測量方式的測量原理與相對位移監(jiān)測法相同，只是在操作過程中較為繁瑣。在進(jìn)行隧道施工時，水準(zhǔn)作業(yè)通常會受到拱頂?shù)挠绊懀\用水準(zhǔn)精密度測量方法可以得到基準(zhǔn)點與點位的高程，進(jìn)而為水準(zhǔn)作業(yè)奠定基礎(chǔ)。在運用水準(zhǔn)精密度測量時要注意將所有基準(zhǔn)點設(shè)置在隧道的基巖上，在拱頂位置也要安裝監(jiān)測點位，并且采用倒掛的方式將鋼尺固定在點位上，在進(jìn)行實際的測量時，使用水準(zhǔn)儀讀取基準(zhǔn)點的數(shù)據(jù)以及鋼尺的度數(shù)，經(jīng)過計算得出高程。
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隧道開挖過程中，對開挖面進(jìn)行爆破必然會影響到巖層的穩(wěn)定性，甚至?xí)斐商鹿实陌l(fā)生，進(jìn)而對施工進(jìn)度和施工人員的安全產(chǎn)生不利影響。為了消除或者減低爆破造成的影響，需要對隧道進(jìn)行支護(hù)處理。對震動爆破進(jìn)行監(jiān)測可將監(jiān)測點選擇在支護(hù)設(shè)施周圍，通過對震動速度進(jìn)行測量和分析，判斷出爆破所造成的影響，并對后期的變形情況做出預(yù)測，從而選擇有效的支護(hù)形式和施工措施。
三、隧道施工變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理
對隧道的變形情況進(jìn)行監(jiān)測是初步階段，還需要運用一定的方式對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而為接下來的施工設(shè)計提供依據(jù)。還可以通過對長期的監(jiān)測分析案例進(jìn)行總結(jié)，從而在整體上提升隧道施工技術(shù)水平。
目前對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的主要程序為：首先進(jìn)行回歸分析，將變形監(jiān)測的相關(guān)理論引入到數(shù)據(jù)的分析上并作為指導(dǎo)，對多個監(jiān)測點得出的變量值進(jìn)行計算，從而確定最終的位移距離，在對位移距離掌握的情況下可以很好地推理出變形程度；然后是將數(shù)據(jù)運用表格的形式進(jìn)行匯總備案，以便總結(jié)和以后的參考；通過對監(jiān)測點的數(shù)據(jù)信息分析結(jié)果進(jìn)行判斷，由專業(yè)的技術(shù)人員做出評價和說明，并最終形成監(jiān)測報告。
四、隧道施工變形的控制措施
（一）小導(dǎo)管超前注漿
采用小導(dǎo)管超前注漿措施可以對圍巖進(jìn)行進(jìn)一步的加固，促成小導(dǎo)管—圍巖結(jié)構(gòu)體系的形成，這種管棚設(shè)施能夠在很大程度上應(yīng)對相當(dāng)大的圍巖壓力，從而降低了圍巖的變動性能。在進(jìn)行注漿時，一是要把握好注漿質(zhì)量，在特定情況下可以運用深孔注漿方式。二是要注意注漿流程的合理，對注漿量、材料組分等都要進(jìn)行嚴(yán)格的控制。
（二）采用合理的襯砌支護(hù)形式
在進(jìn)行隧道施工時通常會遇到性質(zhì)不穩(wěn)定的巖層或者上覆土薄弱狀況，這些現(xiàn)象的出現(xiàn)會加大施工中的變形率，因此在進(jìn)行預(yù)支護(hù)措施和加固底層的基礎(chǔ)上，還可以在開挖后對支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)化，使其能夠承受較大的圍巖應(yīng)力，這些措施的使用對于施工過程中隧道和地表的穩(wěn)定性具有重要的影響。在對支護(hù)設(shè)施進(jìn)行設(shè)置時通常有三種形式：第一是初期支護(hù)具有實際功能，提供全部的抗力，二次襯砌僅僅是為了加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的美觀效果；第二是初期支護(hù)和二次襯砌都具有承擔(dān)負(fù)載的作用；第三是將二次襯砌作為主要的承力設(shè)施，初期支護(hù)僅發(fā)揮時作用。在實際的施工中，要對施工方法、圍巖特征、支護(hù)措施進(jìn)行綜合的考慮，從而選取適合施工進(jìn)行的襯砌—支護(hù)形式。
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在前期的監(jiān)測中，要對結(jié)果進(jìn)行全面的分析，并根據(jù)數(shù)據(jù)對施工設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)和完善。在施工階段，及時有效的測量是對地表穩(wěn)定性進(jìn)行參數(shù)設(shè)計和評價的主要依據(jù)，目前我國的工程施工規(guī)范已經(jīng)將工程監(jiān)控量測納入到了工程預(yù)算中。施工全過程的監(jiān)測要求運用各種資源包括人力、設(shè)備、技術(shù)等對圍巖性質(zhì)和地表變化進(jìn)行測量，觀察支護(hù)的結(jié)構(gòu)力學(xué)變化，并通過科學(xué)的計算和分析方式將結(jié)果反饋到施工管理中，以便對施工程序和方法進(jìn)行及時的調(diào)整。
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在隧道施工中會遇到富含水分的施工地層，對開挖、支護(hù)等都造成了不利影響。應(yīng)根據(jù)是具體的施工情況采取相應(yīng)的措施。首先要對初期支護(hù)時可以運用防水混凝土進(jìn)行防水處理，同時為了加強(qiáng)防水性能，還要積極研制新型的防水混凝土，并對噴射技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。還可采用鋪設(shè)引水盲管的方式將滲漏水引流到出去。
結(jié)論：
工程施工是影響到我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展的重要內(nèi)容，必須加強(qiáng)工程的安全管理和質(zhì)量控制。隧道施工是目前建設(shè)工程的難點，也是國際上研究的熱點話題，其中隧道變形又是引起隧道施工出現(xiàn)障礙的主要問題。為了保證施工的安全進(jìn)行，提升施工質(zhì)量，需要運用先進(jìn)的技術(shù)和方式對隧道變性進(jìn)行客觀準(zhǔn)確的監(jiān)測和控制，進(jìn)而為優(yōu)化隧道施工設(shè)計方案，保質(zhì)保量完成工程項目奠定堅實的基礎(chǔ)。
