淺議隧道施工變形監(jiān)控量測的重要性

1、淺議隧道施工變形監(jiān)控量測的重要性郭小軍中鐵二十五局集團第三工程有限公司，湖南長沙，410001摘要：隨著國內(nèi)鐵路、公路建設的不斷發(fā)展，為了縮短里程以及提高運行速度，隧道工程呈現(xiàn)逐年增加的趨勢。傳統(tǒng)的隧道施工不重視隧道施工變形監(jiān)測、導致出現(xiàn)了不少坍塌等安全事故以及因超欠挖問題而引發(fā)的質量事故或返工事故。本文就長株潭城際鐵路綜合標苦竹坳隧道的現(xiàn)場施工中項目部認真進行隧道變形監(jiān)控量測，將之納入隧道施工軟工序，良好的控制了隧道安全質量成本工期為例，來淺要分析隧道變形監(jiān)控量測的重要性。關鍵詞：監(jiān)控量測 動態(tài)調整 超欠挖控制 成本節(jié)約隧道變形監(jiān)控量測是隧道新奧法施工的一項重要施工軟工序，是判別圍巖支護穩(wěn)定

2、與否的重要依據(jù)。是保證隧道施工安全的一項重要措施。施工中現(xiàn)場技術及測量人員應嚴格按規(guī)定進行拱頂下沉和凈空收斂量測，量測數(shù)據(jù)及分析結果應及時反饋施工，動態(tài)調整開挖預留沉降量以達到超欠挖控制的目的。并可以對圍巖穩(wěn)定性作出評價，評價支護結構的合理性及其安全性，并對設計和施工的合理性進行評估和信息反饋，以確保施工安全。工程概況苦竹坳隧道位于湖南省株洲市石峰區(qū)，時代大道距離洞口約1900米，有鄉(xiāng)村道路連接，交通便利。隧道進口里程DK38+086，出口里程DK38+444，隧道洞身全長358m；隧道最大埋深約70m。隧道縱坡單面上坡坡度為9，隧道內(nèi)DK38+086DK38+092.5段內(nèi)設置豎曲線，變坡點

3、為DK37+950，豎曲線半徑為15000m，豎曲線E-0.677m。隧址區(qū)為丘陵區(qū)，海拔標高80150m，自然高差約70m，丘陵自然坡度約2030，地形起伏較大。丘坡區(qū)表層被低矮灌木及松樹林覆蓋，植被發(fā)育。表層為第四系粉質黏土，褐黃色，硬塑；碎石土，黃褐色，潮濕，中密，碎石成分板巖碎塊，直徑25cm以及塊石土，紅褐色、乳白色，潮濕，含方解石，巖芯呈短柱狀及柱狀，節(jié)長1020cm。DK38+086DK38+300下伏基巖為泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組石英砂巖，DK38+300DK38+444下伏基巖主要為元古界冷家溪群板巖，其中在DK38+275.505+300附近存在不整合斷層，巖芯較為破碎。主要施工

4、風險為坍塌及冒頂。全隧由、V級軟弱圍巖組成，采用三臺階七步流水法施工。隧道施工變形監(jiān)測2.1 監(jiān)控量測的目的監(jiān)控量測是隧道施工過程中，對圍巖和支護系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)進行監(jiān)測，為初期支護和二次襯砌的參數(shù)調整提供依據(jù)，把量測的數(shù)據(jù)經(jīng)整理和分析得到的信息及時反饋到設計和施工中，進一步優(yōu)化設計和施工方案，以達到安全、經(jīng)濟、快速的目的，圍巖量測是施工管理中的一個重要環(huán)節(jié)，同時也是施工安全和質量的保障。2.2 監(jiān)控量測的作用2.2.1通過監(jiān)控量測可以了解圍巖、支護變形情況，以便及時調整和修正支護參數(shù)，保證圍巖穩(wěn)定和施工安全；2.2.2提供判斷圍巖和支護系統(tǒng)基本穩(wěn)定的依據(jù)，確定二次襯砌的施作時間；2.2.3依據(jù)

5、量測資料采取相應措施，在保證施工安全的前提下加快施工進度；2.2.4積累量測數(shù)據(jù)資料，提高施工技術水平。2.3苦竹坳隧道監(jiān)控量測實施 2.3.1苦竹坳隧道全隧采用三臺階七步流水法施工，隧道內(nèi)監(jiān)控量測斷面間距按照V級圍巖按5米/斷面、級圍巖按10米/斷面布置。每個斷面設置拱頂沉降觀測點一個、水平收斂點六個，具體布置如下圖： 圖1：苦竹坳隧道監(jiān)控量測點斷面布置圖（圖中單位為厘米）2.3.2拱頂沉降觀測是指對隧道拱頂?shù)膶嶋H下沉位移值進行監(jiān)測，是相對于不動點的絕對位移；周邊收斂觀測是指監(jiān)測隧道內(nèi)壁兩點連線方向的相對位移或監(jiān)測點的絕對位移量?？嘀褊晁淼辣O(jiān)控量測點的布設是在開挖后12h內(nèi)完成，并在開挖后2

6、4h內(nèi)完成數(shù)據(jù)初次讀取，具體布設過程是開挖后噴錨前，采用鉆頭鉆孔的方法把長35cm的25螺紋鋼安裝在埋設點，在鋼筋頂端焊接鋼筋圓環(huán)并在拱架上焊接牢固，初噴混凝土完成后，對附著在監(jiān)測點上的混凝土進行清除，在面對進洞方向粘貼反射片。為防止機械碰測樁，測樁只能外露5cm左右，測樁頭需設保護罩。拱頂下沉數(shù)據(jù)采用電子水準儀配合反射片得出，周邊收斂數(shù)據(jù)采用全站儀配合反射片得出數(shù)據(jù)。2.3.3量測頻率及數(shù)據(jù)反饋：凈空水平收斂量測和拱頂下沉量測采用相同的量測頻率。量測頻率應根據(jù)測點距開挖面的距離及位移速度分別按表2-1及表2-2確定。實際量測頻率應從由位移速度決定的監(jiān)控量測頻率（表2-1）和由開挖面的距離決定

7、的監(jiān)控量測頻率（表2-2）之中選擇較高的一個量測頻率。當?shù)刭|條件復雜、下沉量大時，除量測拱頂下沉時，尚應量測拱腰下沉及基底隆起量。按距開挖面距離確定的監(jiān)控量測頻率（表2-1，B為隧道開挖跨度）量測斷面距開挖工作面距離（m） 量測頻率 (0-1)B 2次/d (1-2)B 1次/d (2-5)B 1次/23d 5B 1次/7d 按變形速度確定的監(jiān)控量測頻率（表2-2）變形速度（mm/d） 量測頻率 5 2次/d 15 1次/d 0.51 1次/23d 0.20.5 1次/3d 0.2 1次/3d案例分析3.1、苦竹坳隧道出口DK38+410-350段，設計預留變形量10cm,根據(jù)現(xiàn)場隧道變形監(jiān)控

8、量測數(shù)據(jù)信息收集處理反饋，累計變形量遠大于設計變形量，本著巖變我變的施工原則，我們的技術人員采取調大預留變形量的有效措施，避免了因變形過大而導致的二襯厚度不足乃至換拱的安全質量隱患，為公司守住信譽的同時節(jié)約了成本。3.2、苦竹坳隧道出口DK38+330-280段，由于地方土建工程項目在隧頂棄土四萬多方導致了隧道嚴重變形現(xiàn)象及洞內(nèi)初支開裂現(xiàn)象，這些現(xiàn)象在我方監(jiān)控量測數(shù)據(jù)中得到了很好的反饋，根據(jù)沉降觀測數(shù)據(jù)收集處理結果，我們采取了增大預留變形量防止二襯欠挖，同時面對可能坍塌的風險，我們采取了上臺階預留核心土后停止暫停掘進、中下臺階增設臨時仰拱，且把仰拱初支跟進至下臺階，按照新奧法早圈閉的原則有效的

9、控制了掌子面的嚴重變形，避免了當時客觀存在的坍塌風險，捍衛(wèi)了單位的鐵軍風范且完美展現(xiàn)了單位的施工突擊能力。3.3、苦竹坳隧道進口DK38+265-165段根據(jù)我方監(jiān)控量測數(shù)據(jù)反饋，變形量極小，我們及時調整了拱架尺寸及開挖參數(shù)，避免因預留變形量過大而造成開挖量大及二襯混凝土超方現(xiàn)象，在保證施工質量的前提下為單位節(jié)約了成本，做到了精細化管理。綜上可見，本著巖變我變的隧道施工原則，監(jiān)控量測可以在變形量較大的時候反饋施工，使我們動態(tài)調整支護參數(shù)采取有效措施遏制塌方等重大安全事故、二襯厚度不足的質量問題以及換拱等返工問題；在變形量較小的時候及時反饋，使我們可以及時動態(tài)調小預留變形量及拱架尺寸，在節(jié)約成本

10、的同時還可以節(jié)約出渣時間，更好的提高工效?？梢酝ㄟ^其及時數(shù)據(jù)收集處理反饋，動態(tài)調整，保證隧道施工的安全質量以及控制不必要的成本流失。結論隨著隧道在交通建設中所占比重的飛速增長，出于增加安全、節(jié)約成本及縮短工期的目的，隧道施工變形監(jiān)控量測變得越來越不可或缺，其必將成為隧道施工中一項重要的軟工序。在苦竹坳隧道的施工過程中，由于項目部高度重視隧道變形監(jiān)控量測工作，在嚴格執(zhí)行監(jiān)控量測實施細則的背景下，實測數(shù)據(jù)及時有效的反饋給我們的一線技術人員，使得我們及時有效的采取動態(tài)調整，以數(shù)據(jù)說話、堅持巖變我變原則，以合理的措施解決各種隱患，有效的避免了安全質量事故、有效的控制了超欠挖現(xiàn)象，在為企業(yè)樹立了良好形象

11、的同時，也為企業(yè)節(jié)約了成本，縮短了工期，得到了各級單位的一致好評，具有實際的經(jīng)濟意義及推廣意義。相信，在今后的隧道施工中變形監(jiān)控量測將會被納入施工工序，而隧道監(jiān)控量測這個課題也將在我們以后隧道施工中一直值得去探索的課題。參考文獻：1 淺談隧道監(jiān)控量測;2 王立忠,胡亞元,王百林,陳云敏; HYPERLINK /Article/CJFDTOTAL-YSLX200304020.htm%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20 t _blank 崩塌松散圍巖隧道施工穩(wěn)定分析與監(jiān)控J;巖石

12、力學與工程學報;2012年04期3 隧道監(jiān)控量測實施細則4 中鐵第四勘察設計院.新建長株潭城際鐵路施工圖CZTZH-3標段苦竹坳隧道設計圖.武漢,2010.11作者簡介： 姓名：郭小軍 工作單位：中鐵二十五局集團第三工程有限公司 電話電子郵箱： HYPERLINK mailto:308825304 308825304。附錄資料：不需要的可以自行刪除 試講機械基礎機械基礎 6-1平面連桿機構【課題】平面連桿機構（高等教育出版社機械基礎（機械類）（第二版）第6章第1節(jié)第1課時）【課時】1課時（40分鐘）【教材分析】機械基礎是中等職業(yè)學校機械專業(yè)的一門綜合性基礎課，在制造、

13、維修、使用常用的機械設備和工程結構時，必須具備力學、材料、機構與機械零件的相關知識；而常用機構是機器工作的基礎之一，在生活工作中都能發(fā)現(xiàn)它們的蹤跡，這為教學的情境創(chuàng)設提供了條件?！緦W情分析】 針對職高學生的特點，學習基礎相對較差，對理論學習普遍缺乏興趣，但善于觀察、喜歡動手操作，尤其是當課本上的知識與實際生活相聯(lián)系時，他們會產(chǎn)生很濃厚的興趣。故本堂課是以學生為本，貫穿啟發(fā)式教學方法和實例教學法，在生活實例與課本理論知識之間找到契合點，從而激發(fā)學生學習的興趣?！窘虒W目標】認知目標：1、了解平面連桿機構的概念；掌握鉸鏈四桿機構的基本形式和判斷方法。能力目標：通過對鉸鏈四桿機構各種類型的觀察，增強學

14、生觀察分析能力。情感目標：利用實例教學法，讓學生學會理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學生積極而嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L、獨立思考的科學態(tài)度；從而為學生進一步學習職業(yè)崗位技術、形成職業(yè)能力打下基礎。【重點難點】重點：鉸鏈四桿機構的組成、基本形式和機構類型的判別。難點：鉸鏈四桿機構的判別?！窘虒W平臺與資源】 平臺：教室； 資源：自制教具、教學模型?！窘虒W過程】新課引入當今時代，人們出行最常利用的交通工具是什么呢?公交車或小汽車公交車的車門是如何實現(xiàn)啟、閉的？小汽車又是如何實現(xiàn)轉向的呢？這些都與本節(jié)課的內(nèi)容相關！目標達成預測：用現(xiàn)代生活中的交通工具中的工作原理來吸引學生的注意力，點明本課程的主題。講授新課1.平面連桿機構：

15、平面連桿機構的各構件是用銷軸、滑道等方式連接起來的，各構件間的相對運動均在同一平面或相互平行的平面內(nèi)。結合模型說明平面連桿機構的組成，及平面連桿機構中“平面”的含義。2.鉸鏈四桿機構（1）組成 （簡圖） 連架桿中能繞其回轉中心作整周轉動的，稱為曲柄；連架桿中不能繞其回轉中心作整周轉動的，稱為搖桿。（2）鉸鏈四桿機構三種基本形式曲柄搖桿機構：一個曲柄，一個搖桿雙搖桿機構：兩個搖桿雙曲柄機構：兩個曲柄 （3）鉸鏈四桿機構三種基本類型的判別提問：用不同桿件作機架，會得到什么結果？如下圖。 結論：三種形式的根本區(qū)別在于連架桿是否為曲柄。而連架桿能否成為曲柄，取決于機構中各桿件的相對長度和最短桿所處的位置。目標達成預測：通過上述過程，激發(fā)學生學習的興趣。 判斷方法： 當時， a.若與最短桿相鄰的任一桿為機架，該機構為