隧道施工监控量测数据的分析及应用技术

崔守建

(山西路桥第一工程有限责任公司,山西太原 030006)

隧道施工监控量测数据的分析及应用技术

崔守建

(山西路桥第一工程有限责任公司,山西太原 030006)

隧道监控量测是隧道新奥法设计施工理论的核心内容之一,通过对监控量测数据进行合理的处理及分析,可以有效的消除监控量测数据的误差,并使分析后的数据达到监测隧道施工安全、指导施工生产、便利施工管理、修正设计的目的。

监控量测 数据处理分析 回归分析

1 引言

目前，隧道的设计施工主要存在两种理论方法：一种理论是二十世纪20年代提出的传统的“松弛荷载理论”；另一种理论是二十世纪50年代提出的现代支护理论，或称“岩承理论”。岩承理论的主要代表方法就是现代隧道中应用最广泛的新奥法，隧道监控量测是新奥法施工方法的核心组成部分，是实现隧道动态施工、确保施工安全、指导施工生产、便利施工管理、修正设计的重要手段，是实现信息化设计与施工不可缺少的一道工序，目前隧道监控量测中常用的监测项目为地质及支护状况观察、周边收敛、拱顶下沉、地表下沉四项必测内容。

2 监控量测数据的处理与分析技术

由于现场量测所得的原始数据，不可避免的具有一定的离散型，其中包含着测量误差甚至测量错误，不经过整理和数学处理的数据无法直接利用，通过相关的数据分析处理，可以对数据进行消除误差、或对同一量测断面的各种数据相互分析比较，从而确认量测结果的可靠性，以及探求围岩及支护系统变形随时间、空间的变化规律，判断围岩和支护体系的稳定状态。因隧道开挖后，围岩向内部的收敛位移是围岩动态的最显著表现，最能反映出围岩(或围岩加支护)的稳定性，是最直接、最有意义、最经济和最常用的量测项目，本文以左黎高速桐峪特长隧道某断面的周边收敛数据为例进行数据的分析处理。

2.1 量测断面的布设及数据处理

周边收敛断面埋设测点时，先在测点处用电锤开挖孔径为12～15mm，深约50mm的孔，在孔中插入收敛预埋件，采用JSS30A数显式收敛计(精度0．01mm)进行数据采集，两测点的连线称为测线。由于围岩条件、开挖方式的不同，测线位置、数量亦有所不同，本隧道主要采用测线布置方式如图1：

以图1中三测线布置方式的BC测线量测数据为例，此测线连续10天的实测数据如表1：

第二步需要依据表中的数据依次绘制累计位移值随时间变化图、位移速率随时间变化图、累计位移值的导数随时间变化的图，并依据Excel的功能使用对数函数对前2个曲线进行回归分析，求得回归曲线，绘制的3条曲线图见图2。

2.2 量测数据的分析

(1)从累计位移值随时间变化的曲线图(曲线1)可以看出，曲线为正常曲线，曲线的曲率变化逐渐趋向于缓和，结合累计位移值导数随时间变化(曲线3)及位移速率随时间变化(曲线2)的曲线图，可看出曲线1的曲率逐渐趋向于0，周边位移速率逐渐减少，表明隧道的围岩及支护变形逐渐趋向于稳定。

(2)通过曲线1及曲线2的回归方程，考虑此断面处初期支护完成时间至二次衬砌施作之前的时间为30天(依据隧道的实际施工进度估测)，可得出此断面BC测线二衬施作之前的最终变形为14．5mm，周边位移最终速率为0，依据隧道预留变形量为10cm及位移量测数据管理等级，最终位移小于三分之一的预留变形量，隧道初衬位移未超限，位移管理等级为III级，隧道可以正常施工，不需要采取施工管理控制及施工辅助措施。

图1 周边收敛断面测线布置方式

图2 周边收敛断面BC测线变形曲线图

表1 周边收敛量测断面BC测线实测数据表

(3)依据表1，第10天的周边收敛变形速率为0．2mm/d，可判断，围岩处于缓慢变形阶段，如连续7天周边收敛变形速率小于0．2mm/d (岩石隧道)，则可判定围岩已达到基本稳定，可以进行二次衬砌作业。

3 结语

通过对监控量测数据处理及分析应用，可以有效的消除监控量测数据的误差，并使分析后的数据达到监测隧道施工安全、指导施工生产、便利施工管理、修正设计的目的。

[1]《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009).北京:人民交通出版社,2009.

崔守建(1971—),男,山西临猗人,学历：本科,工作单位：山西路桥第一工程有限公司,工程师。