摘要:本文對(duì)監(jiān)控量測(cè)技術(shù)在盾構(gòu)隧道工程中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹，對(duì)土體介質(zhì)、隧道變形、地表建筑物等多個(gè)方面的監(jiān)測(cè)方法做了闡述，并結(jié)合盾構(gòu)施工的特點(diǎn)淺析數(shù)據(jù)處理及反饋，希望對(duì)同類項(xiàng)目有所借鑒。
關(guān)鍵詞:盾構(gòu)隧道，監(jiān)控量測(cè)，數(shù)據(jù)分析
1、前言
在隧道施工中，實(shí)施監(jiān)控量測(cè)可以預(yù)測(cè)在施工過程中對(duì)地層的不同擾動(dòng)程度，地層中的應(yīng)力擾動(dòng)區(qū)延伸及擴(kuò)散，有可能引起地表、附近重要或高大建筑物產(chǎn)生沉降、隆起或傾斜，根據(jù)地表監(jiān)測(cè)成果及時(shí)反饋信息指導(dǎo)和控制施工。
盾構(gòu)掘進(jìn)施工會(huì)擾動(dòng)土體，反映到地面可能會(huì)引起引起地面建筑物開裂、沉降、隆起等狀況。為了及時(shí)準(zhǔn)確地掌握盾構(gòu)工程施工時(shí)周邊環(huán)境和建筑物的沉降、變形以及保證周邊環(huán)境的安全，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在的危險(xiǎn)并采用相應(yīng)措施，必須在施工中要對(duì)監(jiān)控量測(cè)加以重視。
2、盾構(gòu)隧道施工監(jiān)測(cè)
2.1、土體介質(zhì)的監(jiān)測(cè)
(1)地表沉降
地表沉降量是在沉降測(cè)量區(qū)域埋設(shè)地表樁，采取常規(guī)的水準(zhǔn)測(cè)量方法。地表樁設(shè)置沿盾構(gòu)隧道的軸線每隔2~5m設(shè)一測(cè)點(diǎn)，適當(dāng)布置幾排橫向地表樁，測(cè)量盾構(gòu)施工引起的橫向沉降槽的變化。
(2)土體沉降和位移
監(jiān)測(cè)盾構(gòu)施工引起的深層土體的沉降和位移量可了解土層被擾動(dòng)的范圍和影響程度，土體沉降量采用分層沉降儀，土體深層位移采用測(cè)斜儀，兩者可共用一個(gè)測(cè)孔和測(cè)管。
(3)土體應(yīng)力和孔隙水壓力
盾構(gòu)掘進(jìn)對(duì)土體的擠壓作用破壞了土體結(jié)構(gòu)，使土中應(yīng)力和孔隙水壓力增大，對(duì)土應(yīng)力和孔隙水壓力的量測(cè)，能了解盾構(gòu)的施工性能，對(duì)土層的擾動(dòng)程度及預(yù)測(cè)固結(jié)沉降量，量測(cè)數(shù)據(jù)的反饋后，可即使調(diào)整施工參數(shù)，減少對(duì)土層的擾動(dòng)，土應(yīng)力和孔隙水壓力量測(cè)元件的埋設(shè)采取鉆孔埋設(shè)法，測(cè)點(diǎn)埋設(shè)在隧道外圍。
2.2、隧道變形監(jiān)測(cè)
(1)隧道沉降及水平位移監(jiān)測(cè)
為了準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)到隧道的位置變形情況，比較先進(jìn)的測(cè)量方式一般采用自動(dòng)跟蹤全站儀與多個(gè)反射棱鏡布設(shè)，對(duì)已成型的管片環(huán)進(jìn)行自動(dòng)、定時(shí)的監(jiān)測(cè)，并通過電纜傳送至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)沉降量和水平位移的同步采集和分析。
(2)隧道斷面收斂監(jiān)測(cè)
采用收斂計(jì)進(jìn)行隧道收斂監(jiān)測(cè)，及時(shí)做出時(shí)間―收斂值及開挖面距離―位移散點(diǎn)圖，對(duì)各量測(cè)斷面內(nèi)的測(cè)線進(jìn)行回歸分析，并用收斂量測(cè)結(jié)果判斷隧道的穩(wěn)定性。如果收斂值過大，應(yīng)對(duì)周圍巖體或土體進(jìn)行加固處理；改變開挖方法或修改掘進(jìn)參數(shù)。
(3)管片應(yīng)力測(cè)量
量測(cè)的目的在于研究復(fù)雜工作條件下的地壓問題，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)、積累資料和指導(dǎo)施工。主要量測(cè)方法為鋼弦式傳感器，沿襯砌環(huán)斷面表面布設(shè)。
2.3、地表建筑物的監(jiān)測(cè)
(1)建筑物的沉降觀測(cè)
通常情況下觀測(cè)點(diǎn)布置在建筑物沉重構(gòu)件或基礎(chǔ)的角點(diǎn)上，長邊上可適當(dāng)加密測(cè)點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)可以用鋼筋、鉚釘或紅漆進(jìn)行標(biāo)定在建筑物外墻或者基礎(chǔ)。觀測(cè)的重點(diǎn)應(yīng)該放在沉降的速率，即隨時(shí)間沉降加大的速度要有明顯的反映。當(dāng)速率變化過大，應(yīng)當(dāng)及時(shí)預(yù)警，盡快撤離疏散人員。
(2)建筑物的傾斜觀測(cè)
建筑物傾斜量值是判斷建筑物是否安全的基本控制量，主要用經(jīng)緯儀或全站儀來測(cè)定建筑物的傾斜度。
(3)建筑物的裂縫觀測(cè)
建筑物的沉降和傾斜必然會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)力調(diào)整，有關(guān)裂縫開展?fàn)顩r的監(jiān)測(cè)通常作為開挖影響程度的重要依據(jù)。量測(cè)方法主要有直接量測(cè)與間接量測(cè)。直接量測(cè)通過裂縫觀測(cè)儀和鋼尺對(duì)裂縫寬度測(cè)讀，間接量測(cè)是通過石膏和鐵片標(biāo)志的定性化觀測(cè)方法。
(4)地下管線監(jiān)測(cè)
當(dāng)通過地下管線密集地段時(shí)，監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置根據(jù)地下管線與隧道的相對(duì)位置關(guān)系確定。一般情況下按照地下管線長度方向每5米布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)將布置在管線垂直正上方。針對(duì)較為特殊的管線根據(jù)設(shè)計(jì)及業(yè)主的要求進(jìn)行，條件允許的情況下可將管線挖出實(shí)施直接觀測(cè)，同時(shí)對(duì)較為危險(xiǎn)的管線實(shí)施提前加固處理觀測(cè)其變形規(guī)律。
2.4自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)
自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在我國隧道施工中發(fā)展較為快速，目前較多采用自動(dòng)全站儀以及相關(guān)軟件進(jìn)行自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)，具有自動(dòng)控制及變形數(shù)據(jù)分析功能，能夠自動(dòng)完成測(cè)量周期、實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)測(cè)量成果、實(shí)時(shí)顯示變形趨勢(shì)等智能化的功能，可以實(shí)現(xiàn)全天 24小時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，克服了傳統(tǒng)測(cè)量方法的不足，節(jié)約了大量的人力，建立高精度的基準(zhǔn)點(diǎn)，采用實(shí)時(shí)差分式測(cè)量方案，可以最大限度地消除或減弱多種誤差因素，從而大幅度地提高測(cè)量結(jié)果的精度。并實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、報(bào)表輸出及提供圖形等。提供遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警，并根據(jù)設(shè)計(jì)方案的要求作全方位的預(yù)報(bào)。
2.6、數(shù)據(jù)處理及反饋
在隧道工程中進(jìn)行量測(cè)不不是單純的為了獲取信息，而是作為施工管理的一個(gè)積極有效的手段。施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的整理分析要與盾構(gòu)的施工參數(shù)采集相結(jié)合，如開挖面平衡壓力、盾構(gòu)推力、盾構(gòu)姿態(tài)、出土量和盾尾注漿量等，根據(jù)監(jiān)測(cè)報(bào)表對(duì)繼后的盾構(gòu)推進(jìn)發(fā)出相關(guān)技術(shù)要求和指令，并傳遞給盾構(gòu)推進(jìn)工作面，使推進(jìn)工作面及時(shí)作相應(yīng)的調(diào)整。施工監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)同時(shí)要做為施工預(yù)警的報(bào)警指標(biāo)，根據(jù)相應(yīng)的警戒標(biāo)準(zhǔn)和警戒值，為工程的安全服務(wù)。
3、結(jié)語
監(jiān)控量測(cè)是盾構(gòu)隧道施工中重要的組成部分，保證了隧道施工處于可靠狀態(tài)，滿足設(shè)計(jì)及施工要求，使施工過程中的地表隆陷值以及建筑物的不均勻沉降小于或者滿足規(guī)范的要求，同時(shí)為盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中正確調(diào)整技術(shù)參數(shù)提供信息，優(yōu)化設(shè)計(jì)及施工參數(shù)，使隧道施工時(shí)達(dá)到優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)合理、施工快捷的目的。
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