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1、监控量测在隧道施工中的应用摘要：隧道是修筑在应力岩体中的特殊建筑物。为了 隧道围岩以及其支护结构的施工质量和施工安全，可以对其 进行监控量测达到其目的。本文主要简单的对隧道监测信息 化的运用进行深入的了解研究。关键词：监控量测 ;隧道施工1. 工程概况穗莞深城际轨道项目工程施工总承包SZH-2标段位于东莞市厚街镇和虎门镇，设计起点里程为 DK40+370,终点里程为DK50+485,本工程包括【沙田厚街站部分区间】、【厚街 站】、【厚街站虎门站区间】、【虎门站】、【虎门站虎门商 贸城部分区间】，为两站三区间线路形式，总长10.2km。本次监测对象为沙田厚街站部分区间、厚街站 -虎门站区间、 虎
2、门站-虎门商贸城区间矿山法暗挖区间隧道。【明挖段厚街站区间】进口段厚街站区间起始沙 厚区间明挖段，终点厚街站，全区间采用矿山法施工，右线 全长 1093.554m(DK40+761.846DK41+855.4、 ZDK40+762.483ZDK41+864.385)。2. 矿山法隧道工程引起的地表沉降规律分析 地表移动可以分为两个组成部分，即地表沉降和水平位 移;地表变形主要指不均匀地表沉降和不均匀水平位移所形 成的地表倾斜、水平变形以及地表的曲率变形。隧道施工地 表移动与变形的发生主要是由于施工引起的地层损失和施 工过程中隧道周围受扰动或者受剪切破坏的重塑土的再固 结所造成的。一方面，隧道周
3、围土体在弥补地层损失中，发 生地层移动，引起地表沉降。所谓地层损失，是指隧道施工 中实际开挖的土体的体积与竣工隧道体积之差，竣工隧道体 积还包括隧道周边的压入浆体体积。地层损失是由于多种因素作 用的结果，开挖面土体向隧道内移动，隧道施工断面产生收 敛，可以引起地层损失。另一方面，在含水地层中进行隧道 施工时，可能引起周围土体内部孔隙水压力的变化，使地层 发生排水固结引起地表沉降，而且土体的蠕变也可能导致地 表发生一定的沉降。因此，无论采取何种隧道施工方法，都 将不可避免地引起或多或少的地表移动和变形。影响地表移动和变形的因素很多，地表移动和变形的大 小不仅与隧道的埋深、 断面尺寸和施工方法、
4、支护方式有关， 而且受地层条件的影响。对于地表移动和变形预测采用了很 多方法，主要有现场实测、理论分析和模型试验方法等等。学者 Peck 认为， 在部分排水情况下， 隧道开挖所形成的地表沉降槽的体积应等于地层损失的体积。他假定地层损失 在整个隧道长度上均匀分布，隧道施工所产生的地表沉降横向分布近似为正态分布曲线（如图2.1），因此提出如下地表沉降分布的预测公式：S（X）= Smax exp（-X2/2i2）（1-1）式中S （X） 距离隧道中心轴线为X处地表沉降值Vi施工引起的隧道单位长度地层损失；Smax隧道中心线处地表最大沉降量；i 地表沉降槽宽度系数。公式（1-1 ）和（1-2）中，需要
5、确定 Vi和i两个参数。这些参数与隧道开挖深度、断面尺寸、地层条件和施工条件 密切相关， Peck、 Cording、Clough、 Schimidt 等许多学者对 参数的取值进行了大量研究，给出了许多经验取值。3. 地表移动和变形对建（构）筑物的影响分析 隧道施工中伴随着地层应力状态的改变，因而相应地引 起地层和地表位移与变形。这种位移和变形与土地自重以及 附加应力作用引起的土的固结沉降在沉降速度和空间分布 上有着不同的特点。通常，隧道施工可以在一段较短的时间 内引起较大的位移，而这种快速变形对于建筑物的危害可能 更大。隧道施工引起的地表沉降和变形对建筑物的影响因素 很多。除地层特征以外，建
6、筑物遭受损害的程度与建筑物的 基础与结构型式、建筑物所处的位置，以及地表的变形性质 和大小有关。隧道开挖引起的地表以及建筑设施的损害可以分为直 接开挖损害和间接开挖损害， 在开挖范围内的对象 （建筑物、 管线、道路等） 所受的损害称为直接开挖损害 ;但是在个别情 况下，在主要影响范围以外比较远的地方，也可发现开挖影 响的存在， 这种影响也与隧道开挖有关， 称为间接开挖损害， 如开挖引起的大范围的地下水的变化对环境的影响等。常见 的开挖损害可以下列形式表现出来。、地表沉降损害 地表的均匀沉降使建筑物产生整体下沉。一般说来，这 种均匀沉降对于建筑物的稳定性和使用条件并不会产生太 大的影响，但是过量
7、的地表下沉，即使是均匀的，也有可能 从另一个方面带来严重问题，如下沉量较大，地下水位又较 浅时，会造成地面积水，不但影响建造物的使用，而且使地 基土长期浸水，强度减低。、地表倾斜损害 虽然地层沉降本身对结构物不至于产生严重的损害，但 是地层不均匀的沉降所导致的地表倾斜改变了地面的原始 坡度，将可能对建筑物产生危害。地表倾斜对于高度大而底 面积小的高耸建筑物的均匀荷重将改变成非均匀荷重，导致 建造物结构内应力发生变化而引起破坏。对于普通楼房，即 使不丧失稳定性，过量倾斜会使建造物的使用条件恶化。某些大型精密设备在基础倾斜后，必须另行调平，以保 证设备正常使用。同时地表倾斜会改变排水系统和铁路的坡
8、 度，造成污水倒灌和影响铁路的运营。、地表曲率损害由于曲率使得地表形成曲面，地表曲率对建筑物有较大 的影响。在负曲率（地表相对下凹）的作用下，建筑物的中 央部分悬空，使墙体产生正八字裂缝和水平裂缝。如果建筑 物长度过大，则在中立作用下，建筑物的将会从底部断裂， 使建筑物破坏 ;在正曲率（地表相对上凸）的作用下，建筑物 的两端将会部分悬空，使建筑物墙体产生倒八字裂缝，严重 时会出现屋架或梁的端部从墙体或柱内抽出，造成建筑物倒 塌。建筑物因地表弯曲而导致的损害时一种常见的开挖损害形式，这种损害与地基本身的力学性质有关，更主 要的与开挖引起的地表变形有关。因地表弯曲又不同，不同 之处在于开挖引起的地
9、基地弯曲时在开挖影响下自行弯曲， 它是独立于上部结构所施加荷载的弯曲，在这种前提下，由 于叠加建筑物自重的影响，便构成了弯曲损害。、地表水平变形损害地表水平变形有拉伸和压缩两种，它对建筑物的破坏作 用很大，尤其是拉伸变形的影响，建筑物抵抗拉伸变形的能 力远小于抵抗压缩变形的能力，压缩变形使墙体产生水平裂 缝，并使纵墙褶曲，屋顶鼓起。由于建筑物对于地表拉伸变形非常敏感，位于地表拉伸 区的建筑物，其基础底面受有来自地基的外向摩擦力，基础 侧面受有来自地基的外向水平推力的作用，而一般的建筑物 抵抗拉伸作用的能力很小，不大的拉伸变形足以使建筑物开 裂（如下图 1-2.2- a）。4. 人员及仪器设备配
10、置5. 监控量测数据的采集与处理在进行量测前，下载工程信息。全站仪对隧道内监测点 进行坐标测量，监测手机利用全站仪自带或外置蓝牙接收监 测坐标数据，将坐标存入对应的点名中。数据采集完毕后， 在现场由监测手机将量测数据上传至业主专用服务器。服务器接收监测数据后，自动进行计算差值、累计值计 算、形成图表，并反馈至手机用户及网络平台。若有预警则 自动发送，平台中以警示符号闪烁提示预警，并以短信形式 将预警信息发送至相关管理者手机。将服务器处理后的本次、累计围岩变化值用计算机程序 语言进行代替转换后，整理输出至网络平台及手机用户，即 可查看围岩变化的数据列表及趋势图。6. 监控量测信息化管理的优点 通
11、过近一段时间的实践应用，隧道监控量测信息化管理 优点可以概括为以下几点：6.1 量测数据的准确、真实、可靠传统测量方法是人工采集、手工录入数据，容易出现差 错，甚至出现人为修改量测数据和结果的情况，测量数据的 真实性无法保证，监控量测数据失去了作为设计变更依据的 权威性。监控量测信息平台的应用完全杜绝了这种现象的发 生，由它获取的原始数据及时、可靠、真实、准确。6.2 数据信息传递及时 传统的测量方法想获得监控量测数据、了解隧道围岩变 形情况基本上以天为单位。而现在从现场数据采集到成果分 析却以分钟为单位， 数据采集上传到信息管理平台后， 业主、 设计、施工、监理单位均可在第一时间内浏览所有数
12、据。6.3 量测工作高效、成本低 监控量测信息化管理平台对采集的数据由系统服务器 自动分析处理，决策者可以通过终端设备获取相关信息。充 分利用既有设备和公共通讯系统等社会资源，通过软件平台 整合，达到微投入，降低了成本，提高了效率，从而使其性 价比高。同时，及时处理、规避隧道大变形、坍方等事故带 来的效益更加明显。7. 监控量测在隧道施工中的作用 隧道监控量测信息化管理实施以来，项目部的监控量测 工作水平得到了很大的提高。通过对不同围岩级别的监测数 据进行分析，总结出黄土隧道的围岩变化规律，为隧道围岩 预留沉降量的设置、安全步距的合理设置和支护参数的选择 提供了可靠的依据。8. 展望和优化 监
13、控量测信息化的建立，通过人机互动来对隧道安全施 工主管理。它将隧道的岩体变化状态赤裸裸呈现在我们面前， 通过管理者的界定、决策和引导，将隧道施工导向安全。参考文献：1 陈立华， 魏传健， 郑天和冯世伟， 叶江 .隧道施工监控量测信息桌面报警系统研究J.广西大学学报，2014, 10:1052-1059.2 任永强 .浅谈围岩判释和监控量测在隧道施工中的作用J.甘肃科技，2014, 06: 113-134.3 黄永峰 .监控量测在新建隧道下穿既有隧道施工中的应用J.中小企业管理与科技，2014 , 03: 117-119.4 杨仁强， 林广宇， 许贵满 .双城隧道施工中监控量测的应用J.兰州工业学院学报，2014，02： 40-56.