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，特別是在現今隧道施工多樣化發(fā)展的情況下，加快技術引進與技術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，出現了數量眾多的特長隧道施工和復雜地質環(huán)境中的隧道施工，在施工中加強監(jiān)測與控制是隧道工程施工中的重點內容，通過對圍巖變化進行及時的預測和應對，為工程的順利進行奠定基礎。
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行，因此具體的施工操作往往受到巖層結構以及巖土情況的影響。此外在進行施工時，機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行嚴格的監(jiān)控與上報，以便做出針對性的方案，保證工程質量。
二、隧道工程施工變形監(jiān)測技術
根據隧道特征和巖石的性質應該選用不用的技術或方法對施工中的變形情況進行監(jiān)測，先進的科學技術以及理論成果和技術成果為隧道變形監(jiān)測提供了新的技術、設備和理念，目前在工程中主要應用的監(jiān)測技術有以下幾種。
（一）隧道收斂監(jiān)測技術
隧道收斂監(jiān)測技術的優(yōu)點是適合于大斷面隧道施工的監(jiān)測，缺點也較為明顯，就是進行監(jiān)測時需要大型設備的支持，并且技術較為復雜。根據測量使用的原理可以將收斂監(jiān)測技術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生反光效應；以此基點為準，選取30m遠的位置安裝全站儀；運用坐標測量技術測出基點的三維坐標，通過將數據與全站儀內存中的坐標系相結合可以精確地計算出相對位置。
絕對三維位移監(jiān)測法內容為：將測量儀器安裝到坐標系明確的監(jiān)測點，這樣能夠對監(jiān)測點的變化情況進行準確全面的測量。這種測量方式具有設備簡便，易于操作的優(yōu)點。
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受到巖石性質以及施工的影響，在隧道施工過程中可能會出現地表下沉位移或者隧道周邊位移現象，對兩種位移進行監(jiān)測的技術方法如下。
對地表下沉位移進行監(jiān)測的具體實施內容：首先要設置監(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；設置三個水準基點，對這三個基點的數據進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置測量點位和水準點，以便監(jiān)測隧道周邊整體斷面的變形情況。
（三）拱頂下沉監(jiān)測
可以分別使用三角高程測量技術和水準精密度測量技術。三角高程測量技術需要在隧道的縱斷面上安裝錨桿，通過錨桿頂端產生的反射效應，綜合利用水準尺、反光片以及棱鏡的反射對軸心距離進行測量。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。在進行隧道施工時，水準作業(yè)通常會受到拱頂的影響，運用水準精密度測量方法可以得到基準點與點位的高程，進而為水準作業(yè)奠定基礎。在運用水準精密度測量時要注意將所有基準點設置在隧道的基巖上，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，在進行實際的測量時，使用水準儀讀取基準點的數據以及鋼尺的度數，經過計算得出高程。
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隧道開挖過程中，對開挖面進行爆破必然會影響到巖層的穩(wěn)定性，甚至會造成坍塌事故的發(fā)生，進而對施工進度和施工人員的安全產生不利影響。為了消除或者減低爆破造成的影響，需要對隧道進行支護處理。對震動爆破進行監(jiān)測可將監(jiān)測點選擇在支護設施周圍，通過對震動速度進行測量和分析，判斷出爆破所造成的影響，并對后期的變形情況做出預測，從而選擇有效的支護形式和施工措施。
三、隧道施工變形監(jiān)測數據處理
對隧道的變形情況進行監(jiān)測是初步階段，還需要運用一定的方式對監(jiān)測到的數據進行分析，從而為接下來的施工設計提供依據。還可以通過對長期的監(jiān)測分析案例進行總結，從而在整體上提升隧道施工技術水平。
目前對監(jiān)測數據進行分析的主要程序為：首先進行回歸分析，將變形監(jiān)測的相關理論引入到數據的分析上并作為指導，對多個監(jiān)測點得出的變量值進行計算，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；然后是將數據運用表格的形式進行匯總備案，以便總結和以后的參考；通過對監(jiān)測點的數據信息分析結果進行判斷，由專業(yè)的技術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
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采用小導管超前注漿措施可以對圍巖進行進一步的加固，促成小導管—圍巖結構體系的形成，這種管棚設施能夠在很大程度上應對相當大的圍巖壓力，從而降低了圍巖的變動性能。在進行注漿時，一是要把握好注漿質量，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、材料組分等都要進行嚴格的控制。
?。ǘ┎捎煤侠淼囊r砌支護形式
在進行隧道施工時通常會遇到性質不穩(wěn)定的巖層或者上覆土薄弱狀況，這些現象的出現會加大施工中的變形率，因此在進行預支護措施和加固底層的基礎上，還可以在開挖后對支護結構進行強化，使其能夠承受較大的圍巖應力，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。在對支護設施進行設置時通常有三種形式：第一是初期支護具有實際功能，提供全部的抗力，二次襯砌僅僅是為了加強結構的美觀效果；第二是初期支護和二次襯砌都具有承擔負載的作用；第三是將二次襯砌作為主要的承力設施，初期支護僅發(fā)揮時作用。在實際的施工中，要對施工方法、圍巖特征、支護措施進行綜合的考慮，從而選取適合施工進行的襯砌—支護形式。
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在前期的監(jiān)測中，要對結果進行全面的分析，并根據數據對施工設計進行改進和完善。在施工階段，及時有效的測量是對地表穩(wěn)定性進行參數設計和評價的主要依據，目前我國的工程施工規(guī)范已經將工程監(jiān)控量測納入到了工程預算中。施工全過程的監(jiān)測要求運用各種資源包括人力、設備、技術等對圍巖性質和地表變化進行測量，觀察支護的結構力學變化，并通過科學的計算和分析方式將結果反饋到施工管理中，以便對施工程序和方法進行及時的調整。
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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、支護等都造成了不利影響。應根據是具體的施工情況采取相應的措施。首先要對初期支護時可以運用防水混凝土進行防水處理，同時為了加強防水性能，還要積極研制新型的防水混凝土，并對噴射技術進行改進。還可采用鋪設引水盲管的方式將滲漏水引流到出去。
結論：
工程施工是影響到我國經濟建設和社會發(fā)展的重要內容，必須加強工程的安全管理和質量控制。隧道施工是目前建設工程的難點，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障礙的主要問題。為了保證施工的安全進行，提升施工質量，需要運用先進的技術和方式對隧道變性進行客觀準確的監(jiān)測和控制，進而為優(yōu)化隧道施工設計方案，保質保量完成工程項目奠定堅實的基礎。
