客運(yùn)專(zhuān)線大斷面隧道變形監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGEPAGE41第一章緒論第一節(jié)隧道變形監(jiān)測(cè)的概述一、隧道變形監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)隨著經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展和安全科學(xué)意識(shí)的不斷提升，變形監(jiān)測(cè)工作也得到越來(lái)越多的重視。觀測(cè)手段隨著相關(guān)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步越來(lái)越多樣化，從地上觀測(cè)到地下觀測(cè)，從地面觀測(cè)到空間觀測(cè)；位移監(jiān)測(cè)通過(guò)我國(guó)大量技術(shù)工作者的理論研究和實(shí)踐總結(jié)，已經(jīng)形成一整套的解決方案。采用了測(cè)量機(jī)器人型的全站儀、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS、高精度各種傳感器、三維激光掃描儀、近景攝影測(cè)量、數(shù)字化遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警系統(tǒng)等設(shè)備和技術(shù)，可以說(shuō)我國(guó)在位移監(jiān)測(cè)方面的技術(shù)是和國(guó)際同步的，甚至部分能領(lǐng)先國(guó)際水平。隧道變形監(jiān)測(cè)是隧道施工過(guò)程中非常重要的內(nèi)容，如何更精確地監(jiān)測(cè)大斷面隧道的變形已成為人們探討的熱點(diǎn)。隧道的施工破壞了圍巖的應(yīng)力平衡，造成隧道變形，變形貫穿于隧道開(kāi)挖至隧道支護(hù)后新的應(yīng)力平衡整個(gè)過(guò)程，為防止隧道破壞性變形的發(fā)生，工程要求總變形量很小，這就迫切需要為隧道的安全施工和有效支護(hù)提供及時(shí)和精確地變形數(shù)據(jù)。觀測(cè)精度需要控制在亞毫米級(jí)。隧道變形監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容是隧道頂部特征點(diǎn)的變化，為了確保變形監(jiān)測(cè)的精度，傳統(tǒng)的方法主要是通過(guò)多期水準(zhǔn)觀測(cè)，但是在大斷面隧道，利用水準(zhǔn)儀配合水準(zhǔn)尺的水準(zhǔn)觀測(cè)顯然無(wú)法實(shí)施，因此，隨著施工工藝的不斷提高和改進(jìn)，通過(guò)工程實(shí)踐加強(qiáng)了對(duì)施工的控制理論、控制手段、影響因素和預(yù)測(cè)和判斷等方面的研究，逐步建立起一套完善的施工控制系統(tǒng)。隧道變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是建立在以“新奧法”為指導(dǎo)思想的可行性施工過(guò)程中的。隧道監(jiān)控量測(cè)作為新奧法的三大核心之一,對(duì)評(píng)價(jià)隧道施工方法的可行性、設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性、了解隧道施工實(shí)際圍巖級(jí)別及其變形特性等能夠提供準(zhǔn)確、及時(shí)的依據(jù),對(duì)隧道二次襯砌的施作時(shí)間具有決定性意義;因此,它是保障隧道建設(shè)成功的重要手段。在隧道運(yùn)營(yíng)過(guò)程中,持續(xù)的隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)是隧道運(yùn)營(yíng)安全的重要保障。隨著隧道施工技術(shù)的發(fā)展,長(zhǎng)大隧道在目前隧道施工中越來(lái)越多,傳統(tǒng)的隧道變形監(jiān)測(cè)技術(shù)在目前應(yīng)用環(huán)境中存在各種問(wèn)題,研究新型隧道變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就成為當(dāng)務(wù)之急。二、隧道變形監(jiān)測(cè)的目的及其意義由于隧道處于千變?nèi)f化的巖體中,迄今為止,國(guó)內(nèi)外的學(xué)術(shù)界和工程界對(duì)隧道外荷體系的分布和量值還處于研究和假定階段,隧道設(shè)計(jì)仍以工程類(lèi)比法為主,理論計(jì)算也是在若干假定條件下進(jìn)行的,因此隧道現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)是十分重要和必不可少的,是解決隧道設(shè)計(jì)、施工系統(tǒng)問(wèn)題的一種重要手段和主要途徑。通過(guò)對(duì)隧道開(kāi)挖后圍巖和支護(hù)系統(tǒng)力學(xué)形態(tài)的變化的監(jiān)測(cè),并把施工監(jiān)測(cè)所獲得的信息加以處理,與工程類(lèi)比的經(jīng)驗(yàn)方法相結(jié)合,建立一些必要的判斷準(zhǔn)則,借以直接利用量測(cè)結(jié)果(經(jīng)處理)作為判斷圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)系統(tǒng)的可靠性的依據(jù),及時(shí)調(diào)整、確定支護(hù)參數(shù)或進(jìn)行施工決策。隧道現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)一般應(yīng)達(dá)到以下目的:a、通過(guò)對(duì)圍巖穩(wěn)定程度和支護(hù)受力的觀察及動(dòng)態(tài)量測(cè),檢驗(yàn)設(shè)計(jì)是否正確合理,及時(shí)調(diào)整和修正支護(hù)參數(shù),避免給在建工程留下隱患;b、通過(guò)施工中隨時(shí)的圍巖監(jiān)測(cè),進(jìn)行必要的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作,正確指導(dǎo)施工,以便采取相應(yīng)措施,確保隧道施工安全;c、根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行回歸分析,確定二次襯砌的合理時(shí)機(jī);d、收集歸納量測(cè)資料,進(jìn)行日常的施工組織管理,為同類(lèi)工程積累施工經(jīng)驗(yàn),不斷提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和施工技術(shù)水平。第二節(jié)大斷面隧道的施工程序與方法隧道施工方法必須符合安全、快速、質(zhì)量及環(huán)境的要求，同時(shí)應(yīng)考慮其適應(yīng)性，便于根據(jù)地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整轉(zhuǎn)換，選擇施工方法時(shí)需考慮的基本因素大體上可歸納為：a.施工條件：實(shí)踐證實(shí)，施工條件是決定施工方法的最基本因素，它包括一個(gè)施工隊(duì)伍所具備的施工能力、素質(zhì)以及管理水平。目前隧道施工隊(duì)伍的素質(zhì)和施工裝備水平，有高有低，參差不齊，因此，在選擇施工方法時(shí)，不能不考慮這個(gè)因素的影響。b.圍巖條件：也就是地質(zhì)條件，其中包括圍巖級(jí)別、地下水及不良地質(zhì)現(xiàn)象等。圍巖級(jí)別是對(duì)圍巖工程性質(zhì)的綜合判定，對(duì)施工方法的選擇起著重要的甚至決定性的作用。c.隧道斷面積：隧道尺寸和形狀，對(duì)施工方法選擇也有一定的影響。目前隧道斷面有向大斷面方向發(fā)展的趨勢(shì)，如公路隧道已開(kāi)始修建3車(chē)道甚至4車(chē)道的大斷面，水電工程中的大斷面洞室，更是屢見(jiàn)不鮮。在這種情況下，施工方法必須適應(yīng)其發(fā)展。在單線和雙線的鐵路隧道中，越來(lái)越多地采用了全斷面法及臺(tái)階法；而在更大斷面的隧道工程中，先采用各種方法修小斷面的導(dǎo)坑，再擴(kuò)大形成全斷面的施工方法極為盛行。d.埋深：隧道埋深與圍巖的初始應(yīng)力場(chǎng)及多種因素有關(guān)，通常將埋深分為淺埋和深埋兩類(lèi)，有時(shí)將淺埋又分為超淺埋和淺埋兩類(lèi)。在同樣地質(zhì)條件下，由于埋深的不同，施工方法也將有很大差異。e.工期：作為設(shè)計(jì)條件之一的施工工期，在一定程度上會(huì)影響基本施工方法的選擇。因?yàn)楣て跊Q定了在均衡生產(chǎn)的條件下，對(duì)開(kāi)挖、運(yùn)輸?shù)染C合生產(chǎn)能力的基本要求，即對(duì)施工均衡速度、機(jī)械化水平和管理模式的要求。f.環(huán)境條件：當(dāng)隧道施工對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生如爆破振動(dòng)、地表下沉、噪聲、地下水條件的變化等不良影響時(shí)，環(huán)境條件也應(yīng)成為選擇隧道施工方法的重要因素之一，在城市條件下，甚至?xí)蔀檫x擇施工方法的決定性因素?？傊?，如何正確選擇施工方法，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)文件、施工調(diào)研情況、地質(zhì)圍巖級(jí)別、結(jié)合隧道長(zhǎng)度、斷面大小、縱坡情況、襯砌方法、工期要求、裝備水平、隊(duì)伍素質(zhì)等綜合因素決定。但必須符合快速、安全、質(zhì)量及環(huán)境的要求，達(dá)到規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，加快施工進(jìn)度與節(jié)約投資的目的。一、全斷面法全斷面開(kāi)挖法就是按照設(shè)計(jì)輪廓一次爆破成形，然后修建襯砌的施工方法。全斷面法工序簡(jiǎn)單，能夠充分發(fā)揮大型機(jī)械設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，提高機(jī)械設(shè)備的施工效能，從而加快施工速度，因此成為堅(jiān)硬圍巖隧道中最常用的施工方法。全斷面法的優(yōu)點(diǎn)是：工序少，相互干擾少，便于組織施工和管理；工作空間大，便于組織大型機(jī)械化施工，因此，施工進(jìn)度高。采用全斷面法應(yīng)注意下列問(wèn)題：摸清開(kāi)挖面前方的地質(zhì)情況，隨時(shí)準(zhǔn)備好應(yīng)急措施（包括改變施工方法等），以確保施工安全；各種施工機(jī)械設(shè)備務(wù)求配套，以充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的效率；加強(qiáng)各項(xiàng)輔助作業(yè)，尤其加強(qiáng)施工通風(fēng)，保證工作面有足夠新鮮空氣；加強(qiáng)對(duì)施工人員的技術(shù)培訓(xùn)，實(shí)踐證明，施工人員對(duì)新奧法基本原理的了解程度和技術(shù)熟練狀況，直接關(guān)系到施工的效果。二、臺(tái)階法根據(jù)臺(tái)階長(zhǎng)度不同，劃分為長(zhǎng)臺(tái)階法、短臺(tái)階法和微臺(tái)階法三種，如圖2所示。施工中采用哪一種臺(tái)階法，要根據(jù)兩個(gè)條件來(lái)決定，第一是對(duì)初期支護(hù)形成閉合斷面的時(shí)間要求，圍巖越差，要求閉合時(shí)間越短，第二是對(duì)上部斷面施工所采用的開(kāi)挖、1212L12>(1~1.5)L(b)短臺(tái)階法(a)長(zhǎng)臺(tái)階法12>512L圖2臺(tái)階法類(lèi)型123~5m(c)微臺(tái)階法12L（一）長(zhǎng)臺(tái)階法這種方法是將斷面分成上半斷面和下半斷面兩部分進(jìn)行開(kāi)挖，上、下斷面相距較遠(yuǎn)，一段上臺(tái)階超前50m以上或大于5倍洞跨。施工時(shí)上下都可配屬同類(lèi)機(jī)械進(jìn)行平行作業(yè)，當(dāng)機(jī)械不足時(shí)也可用一套機(jī)械設(shè)備交替作業(yè)，即在上半斷面開(kāi)挖一個(gè)進(jìn)尺，然后再在下斷面開(kāi)挖一個(gè)進(jìn)尺。當(dāng)隧道長(zhǎng)度較短時(shí)，亦可先將上半斷面全部挖通后，再進(jìn)行下半斷面施工，即為半斷面法。長(zhǎng)臺(tái)階法的作業(yè)順序?yàn)椋海?）對(duì)于上半斷面。用兩臂鉆孔臺(tái)車(chē)鉆眼、裝藥爆破，地層較軟時(shí)亦可用挖掘機(jī)開(kāi)挖。安設(shè)錨桿和鋼筋網(wǎng)，必要時(shí)加設(shè)鋼支撐、噴射混凝土。用鏟斗為1．6m3的推鏟機(jī)將石碴推運(yùn)到臺(tái)階下，再由裝載機(jī)裝入車(chē)內(nèi)運(yùn)至洞外。根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)形成閉合斷面的時(shí)間要求，必要時(shí)在開(kāi)挖上半斷面后，可建筑臨時(shí)底拱，形成上半斷面的臨時(shí)閉合結(jié)構(gòu)，然后在開(kāi)挖下半斷時(shí)再將臨時(shí)底拱挖掉。但從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)來(lái)看，最好不這樣做，而改用短臺(tái)階法。（2）對(duì)于下半斷面。用兩臂鉆孔臺(tái)車(chē)鉆眼、裝藥爆破。裝碴直接運(yùn)至洞外。安設(shè)邊墻錨桿（必要時(shí)）和噴混凝土。用反鏟挖掘機(jī)開(kāi)挖水溝。噴底部混凝土。開(kāi)挖下半斷面時(shí)，其炮眼布置方式有兩種：平行隧道軸線的水平眼；由上臺(tái)階向下鉆進(jìn)的豎直眼，又稱(chēng)插眼，如圖3所示。前一種方式的炮眼主要布置在設(shè)計(jì)斷面輪廓線上，能有效地控制開(kāi)挖斷面。后一種方式的爆破效果較好，但爆破時(shí)石碴飛出較遠(yuǎn)，容易打壞機(jī)械設(shè)備。圖3臺(tái)階法下半斷面炮眼布置（3）待初期支護(hù)的變形穩(wěn)定后，或根據(jù)施工組織所規(guī)定的日期敷設(shè)防水層（必要時(shí)）和建造內(nèi)層襯砌。長(zhǎng)臺(tái)階法的縱向工序布置和機(jī)械配置如圖10.2.3所示。相對(duì)于全斷面法來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)臺(tái)階法一次開(kāi)挖的斷面和高度都比較小，只需配備中型鉆孔臺(tái)車(chē)即可施工，而且，對(duì)維持開(kāi)挖面的穩(wěn)定也十分有利。所以，它的適用范圍較全斷面法廣泛，凡是在全斷面法中開(kāi)挖面不能自穩(wěn)，但圍巖堅(jiān)硬不用底拱封閉斷面的情況，都可采用長(zhǎng)臺(tái)階法。（二）短臺(tái)階法這種方法也是分成上下兩個(gè)斷面進(jìn)行開(kāi)挖，只是兩個(gè)斷面相距較近，一般上臺(tái)階長(zhǎng)度小于5倍但大于1~1.5倍洞跨。上下斷面采用平行作業(yè)。短臺(tái)階法的作業(yè)順序和長(zhǎng)臺(tái)階相同。由于短臺(tái)階法可縮短支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合的時(shí)間，改善初期支護(hù)的受力條件，有利于控制隧道收斂速度和量值，所以適用范圍很廣，Ⅱ~Ⅵ類(lèi)圍巖都能采用，尤其適用于Ⅱ、Ⅲ類(lèi)圍巖，是新奧法施工中主要采用的方法之一。短臺(tái)階法的缺點(diǎn)是上臺(tái)階出碴時(shí)對(duì)下半斷面施工的干擾較大，不能全部平行作業(yè)。為解決這種干擾可采用長(zhǎng)皮帶機(jī)運(yùn)輸上臺(tái)階的石碴；或設(shè)置由上半斷面過(guò)渡到下半斷面的坡道，將上臺(tái)階的石碴直接裝車(chē)運(yùn)出。過(guò)渡坡道的位置可設(shè)在中間，亦可交替他設(shè)在兩側(cè)。過(guò)渡坡道法在斷面較大的三車(chē)道隧道中尤為適用。采用短臺(tái)階法時(shí)應(yīng)注意下列問(wèn)題：初期支護(hù)全斷面閉合要在距開(kāi)挖面30m以?xún)?nèi)，或距開(kāi)挖上半斷面開(kāi)始的30天內(nèi)完成。初期支護(hù)變形、下沉顯著時(shí)，要提前閉合，要研究在保證施工機(jī)械正常工作的前提下臺(tái)階的最小長(zhǎng)度。（三）微臺(tái)階法這種方法也是分成上下兩部分，但上臺(tái)階僅超前3~5m，只能采用交替作業(yè)。用一臺(tái)停在臺(tái)階下的長(zhǎng)臂挖掘機(jī)或單臂掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖上半斷面至一個(gè)進(jìn)尺。安設(shè)拱部描桿、鋼筋網(wǎng)或鋼支撐。噴拱部混凝土。用同一臺(tái)機(jī)械開(kāi)挖下半斷面至一個(gè)進(jìn)尺。安設(shè)邊墻錨桿、鋼筋網(wǎng)或接長(zhǎng)鋼支撐，噴邊墻混凝土（必要時(shí)加噴拱部混凝土）。開(kāi)挖水溝、安設(shè)底部鋼支撐，噴底拱混凝土。灌注內(nèi)層襯砌。如無(wú)大型機(jī)械也可采用小型機(jī)具交替地在上下部進(jìn)行開(kāi)挖，由于上半斷面施工作業(yè)場(chǎng)地狹小，常常需要配置移動(dòng)式施工臺(tái)架，以解決上半斷面施工機(jī)具的布置問(wèn)題。由于微臺(tái)階法初期支護(hù)全斷面閉合時(shí)間更短，更有利于控制圍巖變形。在城市隧道施工中，能更有效地控制地表沉陷。所以，微臺(tái)階法適用于膨脹性圍巖和土質(zhì)圍巖，要求及早閉合斷面的場(chǎng)合。當(dāng)然，也適用于機(jī)械化程度不高的各類(lèi)圍巖地段。微臺(tái)階法的缺點(diǎn)是上下斷面相距較近，機(jī)械設(shè)備集中，作業(yè)時(shí)相互干擾較大，生產(chǎn)效率較低，施工速度較慢。采用微臺(tái)階法施工時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：在軟弱圍巖中施工時(shí)，應(yīng)特別注意開(kāi)挖工作面的穩(wěn)定性，必要時(shí)可采用輔助施工措施，如向圍巖中注漿或打入超前水平小鋼管，對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行預(yù)加固或預(yù)支護(hù)。最后還應(yīng)指出，在所有臺(tái)階法施工中，開(kāi)挖下半斷面時(shí)要求做到以下幾點(diǎn)：（1）下半斷面的開(kāi)挖（又稱(chēng)落底）應(yīng)在上半斷面初期支護(hù)基本穩(wěn)定后進(jìn)行，或采用其它有效措施確保初期支護(hù)體系的穩(wěn)定性；采用單側(cè)落底或雙側(cè)交錯(cuò)落底，避免上部初期支護(hù)兩側(cè)同時(shí)懸空；又如，視圍巖狀況嚴(yán)格控制落底長(zhǎng)度，一般采用1~3m，并不得大于6m。（2）下部邊墻開(kāi)挖后必須立即噴射混凝土，并按規(guī)定做初期支護(hù)。（3）量測(cè)工作必須及時(shí)，以觀察拱頂、拱腳和邊墻中部位移值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)速率增大，應(yīng)立即進(jìn)行底（仰）拱封閉，或縮短進(jìn)尺，加強(qiáng)支護(hù)，分割掌子面等。三、下導(dǎo)洞超前后部擴(kuò)大鉆爆法下導(dǎo)洞超前后部擴(kuò)大鉆爆法開(kāi)挖斷面如下圖所示，下導(dǎo)洞可超前5-6m以爭(zhēng)取臨空面，為后部擴(kuò)大加快速度、節(jié)約炸藥、減少超欠挖、減少振速提供條件，導(dǎo)洞超前也可利用平導(dǎo)投入正洞只打?qū)Э佣辉鲈O(shè)工作面，反而施工速度更快。圖4下導(dǎo)洞超前法開(kāi)挖步驟圖下導(dǎo)洞超前后部擴(kuò)大鉆爆法可采用如下機(jī)械配套，以加快施工速度：下導(dǎo)洞采用二臂鑿巖臺(tái)車(chē)鉆眼，垂直楔形掏槽，全斷面一次光面爆破，ITC312裝碴機(jī)裝碴，8t自卸汽車(chē)運(yùn)輸。下導(dǎo)洞每循環(huán)進(jìn)尺2.5m，超前正洞5～10m。正洞采用RPJ-D型三臂鑿巖臺(tái)車(chē)鉆眼，全斷面一次光面爆破，ITC312裝碴機(jī)裝碴，20t自卸汽車(chē)運(yùn)輸。正洞全斷面每循環(huán)進(jìn)尺4.5m。為提高下導(dǎo)洞的開(kāi)挖速度，下導(dǎo)洞也可采用小直徑的TBM（3-4m）。四、雙側(cè)壁法雙側(cè)壁法支護(hù)封閉的意義主要體現(xiàn)在橫撐的架設(shè)上，當(dāng)其兩側(cè)導(dǎo)坑封閉后可提供較強(qiáng)的整體支護(hù)剛度。因此，雙側(cè)壁法開(kāi)挖階段對(duì)軟弱圍巖的擾動(dòng)程度小，控制偏壓地層變形能力強(qiáng)，尤其對(duì)地表沉降的控制效果顯著，在上述單層支護(hù)的工法試驗(yàn)中控制地表沉降的實(shí)際效果最好?？傮w上，在各種大斷面順序施工方法中，雙側(cè)壁法是一種具有優(yōu)異控制圍巖變形能力的施工方法。雙側(cè)壁法施工中需耗費(fèi)大量時(shí)間和材料用于架設(shè)和拆除臨時(shí)支撐，施工速度比較慢（一般鐵路雙線隧道平均為30m，鄭西高鐵大斷面軟弱圍巖隧道平均月進(jìn)尺15～25m），成本比較高。雙側(cè)壁施工空間分割比較狹小，在采用需要回轉(zhuǎn)空間的挖掘機(jī)開(kāi)挖時(shí)，不利于上橫撐的及時(shí)跟進(jìn)，施工中往往造成上橫撐架設(shè)滯后，帶來(lái)凈空位移控制不力的問(wèn)題。因此，在確保橫撐及時(shí)架設(shè)情況下，雙側(cè)壁法可適用于對(duì)地表沉降有嚴(yán)格控制要求的地層、埋深≤1.5倍隧道開(kāi)挖寬度的軟弱圍巖地層、顯著偏壓地層以及難以自穩(wěn)的飽和黃土地層。圖5.2雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖支護(hù)圖五、CRD法CRD法在先行導(dǎo)坑橫撐架設(shè)后同樣可提供較強(qiáng)的整體支護(hù)剛度，相對(duì)臺(tái)階法可有效控制淺埋軟弱圍巖中的拱部整體下沉。由于一側(cè)導(dǎo)坑先封閉，因此處理偏壓地層變形的能力同樣比較強(qiáng)。CRD法控制圍巖變形的效果不如雙側(cè)壁，但臨時(shí)支撐比雙側(cè)壁省，施工速度相對(duì)比較快（一般鐵路雙線隧道平均為40m，鄭西高鐵大斷面黃土隧道平均月進(jìn)尺可達(dá)到35m），成本相對(duì)較低。CRD法施工空間較雙側(cè)壁大，但受橫撐分割施工空間的高度仍比較受限，采用挖掘機(jī)開(kāi)挖時(shí)同樣存在上橫撐架設(shè)容易滯后的問(wèn)題。因此，在確保橫撐及時(shí)架設(shè)情況下，CRD法可適用于對(duì)地表沉降有控制要求的地層、埋深≤1.5倍隧道開(kāi)挖寬度的軟弱圍巖地層以及偏壓較顯著地層。圖5.4CRD法開(kāi)挖支護(hù)圖六、CD法相對(duì)臺(tái)階法，CD法多了一道中隔墻，斷面被劃分成兩半按先后導(dǎo)坑順序開(kāi)挖，對(duì)開(kāi)挖面的控制較臺(tái)階法斷面有利。由于CD法沒(méi)有橫撐，它只有在先行導(dǎo)坑仰拱封閉后才能形成較強(qiáng)的整體支護(hù)剛度。在此之前，CD中壁的穩(wěn)定性容易受開(kāi)挖影響，尤其是在承載力較弱的圍巖中。因此，CD法控制凈空位移的能力較雙側(cè)壁和CRD弱，尤其是在凈空高度比較大的高鐵160m2CD法臨時(shí)支撐較雙側(cè)壁和CRD省，而且由于沒(méi)有橫撐，施工空間較CRD更為寬裕，尤其是在施工空間高度上對(duì)挖掘機(jī)的使用不再受限。但在軟弱圍巖中施工，CD法先行導(dǎo)坑仰拱必須及時(shí)封閉。因此施工速度相對(duì)CRD提高并不明顯，據(jù)試驗(yàn)段推算平均月進(jìn)尺可在40m左右。因此，在先行導(dǎo)坑仰拱及時(shí)封閉情況下，CD法可適用于偏壓地層以及埋深＞1.5倍隧道開(kāi)挖寬度的軟弱圍巖地層。圖5.5CD法開(kāi)挖支護(hù)圖七、三臺(tái)階七步法鐵路大斷面隧道三臺(tái)階七步開(kāi)挖法是以弧形導(dǎo)坑開(kāi)挖為基本模式，分上、中、下三臺(tái)階留核心土和七個(gè)開(kāi)挖面，各部位的開(kāi)挖與支護(hù)沿隧道縱向錯(cuò)開(kāi)，平行推進(jìn)的隧道施工方法。三臺(tái)階七步開(kāi)挖法適用于開(kāi)挖斷面為100～180m2，具備一定自穩(wěn)條件的Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖地段隧道的施工。該法具有以下特點(diǎn)：（1）施工空間大，方便機(jī)械化施工，可以多作業(yè)面平行作業(yè)。部分軟巖或土質(zhì)地段可以采用挖掘機(jī)直接開(kāi)挖，工效較高。（2）在地質(zhì)條件發(fā)生變化時(shí)，便于靈活、及時(shí)地轉(zhuǎn)換施工工序，調(diào)整施工方法。（3）適應(yīng)不同跨度和多種斷面形式，初期支護(hù)工序操作便捷。（4）在臺(tái)階法開(kāi)挖的基礎(chǔ)上，預(yù)留核心土，左右錯(cuò)開(kāi)開(kāi)挖，利于開(kāi)挖工作面穩(wěn)定。（5）當(dāng)圍巖變形較大或突變時(shí),在保證安全和滿足凈空要求的前提下，可盡快調(diào)整閉合時(shí)間。圖5.6三臺(tái)階七步開(kāi)挖法第三節(jié)大斷面隧道施工監(jiān)控中的變形監(jiān)測(cè)技術(shù)一、大斷面隧道施工監(jiān)測(cè)中的測(cè)量技術(shù)應(yīng)用(一)隧道內(nèi)監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的建立施工期間變形監(jiān)測(cè)的基本要求是:及時(shí)埋設(shè)監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)、及時(shí)觀測(cè)、及時(shí)整理分析資料和及時(shí)反饋。拱頂監(jiān)測(cè)和隧道收斂監(jiān)測(cè)就是通過(guò)測(cè)量手段,來(lái)了解拱頂?shù)钠矫嫖灰坪凸绊斚鲁燎闆r;不僅為隧道掘進(jìn)提供重要的安全監(jiān)視手段,而且為調(diào)整支護(hù)設(shè)計(jì)和選定合理的支護(hù)時(shí)間及綜合評(píng)價(jià)圍巖穩(wěn)定性提供科學(xué)信息,是隧道施工測(cè)量中的重要環(huán)節(jié)。拱頂下沉監(jiān)測(cè)點(diǎn)和收斂監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)盡量利用控制點(diǎn)，但由于隧道的本身?xiàng)l件的限制，隧道開(kāi)挖過(guò)程中工作面是逐步向前推進(jìn)的，導(dǎo)線也是逐步向前延伸的。隧道貫通前，導(dǎo)線無(wú)法閉合或附和因而導(dǎo)線控制網(wǎng)采用復(fù)測(cè)支導(dǎo)線的形式布設(shè)，按規(guī)范要求進(jìn)行作業(yè)。隧道開(kāi)挖過(guò)程中所做導(dǎo)線點(diǎn)容易破壞，復(fù)測(cè)支導(dǎo)線每周進(jìn)行一次重測(cè)和延伸。水準(zhǔn)基點(diǎn)和工作基點(diǎn)應(yīng)按照監(jiān)測(cè)點(diǎn)的分布選在觀測(cè)斷面附近?；鶞?zhǔn)點(diǎn)應(yīng)定期與洞外的水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)。由于施工期間的變形監(jiān)測(cè)更重視相對(duì)變形，聯(lián)測(cè)成果僅作為檢查工作基點(diǎn)是否變形的參考。洞內(nèi)監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)應(yīng)設(shè)定在巖體穩(wěn)定、方便測(cè)量而且受交通影響小的區(qū)域。同時(shí)注意避開(kāi)爆破影響區(qū)域。洞內(nèi)觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)采用特制托架，強(qiáng)制對(duì)中。

（二）隧道施工過(guò)程中的測(cè)量工作1.控制測(cè)量（1）洞外控制測(cè)量隧道洞外控制測(cè)量包括洞外平面控制測(cè)量和洞外工程控制測(cè)量。建立洞外控制施工控制網(wǎng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)兩端洞口已確認(rèn)的平面控制樁以及高程控制網(wǎng)納入相應(yīng)的網(wǎng)中，按測(cè)量設(shè)計(jì)規(guī)定的方案和精度施測(cè)，確定這些控制樁間的相對(duì)位置，做為引測(cè)進(jìn)洞和測(cè)設(shè)洞內(nèi)中線及高程的依據(jù)，確保按照規(guī)定的精度貫通。導(dǎo)線網(wǎng)和三角網(wǎng)是隧道洞外平面控制的主要網(wǎng)形，進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)和布網(wǎng)時(shí)，應(yīng)注意一般的布網(wǎng)原則，還應(yīng)考慮隧道施工的特點(diǎn)和要求。（2）聯(lián)系測(cè)量在地下工程中，為了保證地下工程沿著設(shè)計(jì)方向掘進(jìn)，應(yīng)通過(guò)平峒、斜井及豎井將地面的平面坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)傳遞到地下，該項(xiàng)工作為聯(lián)系測(cè)量[8]。通過(guò)平峒和斜井的聯(lián)系測(cè)量可以通過(guò)導(dǎo)線測(cè)量、水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量等完成。豎井聯(lián)系測(cè)量的平面聯(lián)系測(cè)量分為幾何定向（包括一井定向和兩井定向）和陀螺定向，通過(guò)豎井導(dǎo)入高程的常用長(zhǎng)鋼尺法、光電測(cè)距儀鉛直測(cè)距法等。（3）洞內(nèi)控制測(cè)量洞內(nèi)導(dǎo)線測(cè)量的目的，是以必要的精度，按照地面控制測(cè)量的坐標(biāo)系統(tǒng)，建立洞內(nèi)的平面控制系統(tǒng)，根據(jù)洞內(nèi)導(dǎo)線的坐標(biāo)即可測(cè)設(shè)隧道中線、放樣隧道襯砌位置及其他附屬設(shè)施，定出開(kāi)挖方向，保證想向開(kāi)挖的隧道在規(guī)定的精度范圍內(nèi)貫通。洞內(nèi)的導(dǎo)線隨著隧道的掘進(jìn)而向前延伸，在隧道沒(méi)貫通之前，得依據(jù)導(dǎo)線測(cè)設(shè)隧道中線，進(jìn)行隧道施工放樣，所以要提高開(kāi)挖面跟前的導(dǎo)線點(diǎn)的點(diǎn)位精度，對(duì)于新設(shè)立的導(dǎo)線點(diǎn)，必須有可靠的檢核。凡是形成閉合圖形的導(dǎo)線環(huán)要進(jìn)行平差計(jì)算，算出導(dǎo)線點(diǎn)平差后的坐標(biāo)值，隧道貫通后，對(duì)洞內(nèi)導(dǎo)線網(wǎng)重新觀測(cè)和平差，用以最后確定隧道中線。施工前根據(jù)設(shè)計(jì)院和業(yè)主技術(shù)部門(mén)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行交接測(cè)量控制樁及辦理相關(guān)的手續(xù)，組織測(cè)量人員對(duì)交接的導(dǎo)線網(wǎng)點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核測(cè)量，復(fù)核導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)和水準(zhǔn)基點(diǎn)的高程的準(zhǔn)確性。隧道每掘進(jìn)1km后進(jìn)行洞內(nèi)外導(dǎo)線控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)一次。2.施工測(cè)量(1)洞口測(cè)量根據(jù)隧道洞口的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和洞口的地形標(biāo)高，計(jì)算出洞口邊仰坡開(kāi)挖邊線的坐標(biāo)和各中樁坐標(biāo)。利用附和導(dǎo)線與以上計(jì)算坐標(biāo)的相對(duì)關(guān)系，使用全站儀在地面上放出洞口邊仰坡開(kāi)挖輪廓線，十米樁中心坐標(biāo)點(diǎn)位，以放出的坐標(biāo)點(diǎn)為中心放出開(kāi)挖邊線樁，控制洞口邊仰坡的開(kāi)挖。(2)洞身測(cè)量隧道洞身施工測(cè)量師根據(jù)隧道設(shè)計(jì)文件，精確計(jì)算出線路百米樁坐標(biāo)及結(jié)構(gòu)的相關(guān)尺寸和標(biāo)高，并按照10m編制隧道的標(biāo)高表。利用洞內(nèi)測(cè)量控制點(diǎn)，及時(shí)向開(kāi)挖面?zhèn)鬟f中線和高程，用斷面儀測(cè)設(shè)隧道開(kāi)挖輪廓線、支護(hù)鋼架架立前后和二次襯砌立模前后輪廓尺寸，進(jìn)行復(fù)核，確認(rèn)準(zhǔn)確后方可進(jìn)行下道工序施工，并且對(duì)混凝土凈空斷面應(yīng)用激光隧道限界檢測(cè)儀檢查?？⒐y(cè)量每20m對(duì)已襯砌段隧道凈空采用激光限界檢測(cè)儀進(jìn)行洞身凈空檢查，隧道洞身開(kāi)挖貫通后，及時(shí)組織測(cè)量人員進(jìn)行貫通測(cè)量。依據(jù)鐵路客運(yùn)專(zhuān)線相關(guān)測(cè)量規(guī)范及測(cè)量結(jié)果，調(diào)整貫通誤差，并將測(cè)量結(jié)果及時(shí)上報(bào)。變形監(jiān)測(cè)技術(shù)在大斷面隧道施工中的意義變形監(jiān)測(cè)在工程施工中具有重要意義。隧道施工不僅要重視工程運(yùn)行期間的監(jiān)測(cè),也要重施工期的變形監(jiān)測(cè),同時(shí)還不能忽略臨時(shí)監(jiān)測(cè)的重要性和必要性。施工期間變形監(jiān)測(cè)目的之一是監(jiān)測(cè)永久建筑物和臨時(shí)建筑物在施工期間的安全。臨時(shí)監(jiān)測(cè)是為突發(fā)變形異常而提出的快速反應(yīng),是對(duì)施工期變形監(jiān)測(cè)的補(bǔ)充。由于受巖石結(jié)構(gòu)和巖土情況以及開(kāi)挖中放炮震動(dòng)帶來(lái)的影響,隧道在開(kāi)挖過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些變化。為了確保施工安全,為施工提供準(zhǔn)確及時(shí)的隧道變化信息，便于修正施工參數(shù)和施工技術(shù)工藝,確保工程質(zhì)量,隧道開(kāi)挖過(guò)程中必須進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。第二章大斷面隧道施工中幾何變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)要點(diǎn)第一節(jié)變形監(jiān)測(cè)對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的要求一、變形監(jiān)測(cè)對(duì)點(diǎn)位穩(wěn)定性的的要求監(jiān)測(cè)網(wǎng)的所謂穩(wěn)定性，是把監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)的目標(biāo)點(diǎn)局限在比較小的局部范圍內(nèi)，以工程使用的精度來(lái)衡量，可以把監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)與檢測(cè)目標(biāo)點(diǎn)所受地殼運(yùn)動(dòng)的影響視為相同的觀點(diǎn)上來(lái)談的。這種影響，在觀測(cè)精度的范圍內(nèi)，可以認(rèn)為不產(chǎn)生監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)與監(jiān)測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的相對(duì)位移（或認(rèn)為這樣的相對(duì)位移量遠(yuǎn)小于變形觀測(cè)的誤差），監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的穩(wěn)定性是指這樣的穩(wěn)定狀態(tài)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，單獨(dú)對(duì)目標(biāo)點(diǎn)起作用的、導(dǎo)致它的位移和變形的因素，以及它的變形量，就可以根據(jù)在監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)上對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)而被測(cè)定。所有監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)處于這種穩(wěn)定狀態(tài)，就意味著由所有監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的各期觀測(cè)值中不包含監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的位移量。其次是希望監(jiān)測(cè)網(wǎng)中至少能有兩三個(gè)點(diǎn)是處于穩(wěn)定的位置上，這樣有利于穩(wěn)定點(diǎn)之間彼此的監(jiān)測(cè)，也有利于處于變形體上的相對(duì)網(wǎng)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，更有利于測(cè)定目標(biāo)點(diǎn)的絕對(duì)位移。當(dāng)極端困難選到穩(wěn)定位置的時(shí)候，才把監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)至于相對(duì)穩(wěn)定的位置上，甚至于變形體上。這樣的網(wǎng)（相對(duì)網(wǎng)）主要是用來(lái)測(cè)定變形體的相對(duì)變形狀態(tài)，提供與參考系無(wú)關(guān)的變形參數(shù)值。二、變形監(jiān)測(cè)對(duì)觀測(cè)周期的要求為了保證變形觀測(cè)的正確性，監(jiān)測(cè)網(wǎng)在觀測(cè)周期上有它對(duì)應(yīng)的要求。對(duì)于相對(duì)網(wǎng)來(lái)說(shuō)，它的網(wǎng)點(diǎn)既然位于相對(duì)穩(wěn)定的位置上或位于變形體上，為了保證在同一期觀測(cè)中與變形體的變形同一尺度，并盡量使相對(duì)網(wǎng)的觀測(cè)與變形觀測(cè)受大致相同的系統(tǒng)性誤差（儀器的、自然環(huán)境的）的影響，以便在測(cè)定相對(duì)變形狀態(tài)和變形參數(shù)時(shí)，減弱這種系統(tǒng)誤差的影響量，應(yīng)使相對(duì)網(wǎng)與變形觀測(cè)同期進(jìn)行。三、變形監(jiān)測(cè)對(duì)精度上的要求變形監(jiān)測(cè)對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的精度要求，可以分為對(duì)變形參數(shù)估計(jì)的精度要求，和對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)本身的精度要求兩種表達(dá)方式。變形體上目標(biāo)點(diǎn)的觀測(cè)精度，隨變形監(jiān)測(cè)的目的、變形狀態(tài)、變形參數(shù)的估計(jì)精度要求的不同有很大的差別，顯然監(jiān)測(cè)網(wǎng)本身的精度要求也有很大差別。精度要求較低的監(jiān)測(cè)網(wǎng)，容易滿足其精度要求，甚至一般的施工控制網(wǎng)即可兼任變形監(jiān)測(cè)的任務(wù)。但是變形體的目標(biāo)點(diǎn)觀測(cè)精度比較高的情況下，監(jiān)測(cè)網(wǎng)本身的觀測(cè)精度甚至使一般高精度的觀測(cè)儀器都難滿足。在這種情況下，為了保證監(jiān)測(cè)網(wǎng)精度的可靠性，應(yīng)采用不同的儀器、不完全相同的觀測(cè)元素、不同的平差方法，取得相同點(diǎn)位的坐標(biāo)值，然后比較。分析這些坐標(biāo)值，并加利用（例如取權(quán)平均值）。最好能有外部的標(biāo)準(zhǔn)作為外部可靠性的檢驗(yàn)，例如以高精度的基線長(zhǎng)做檢驗(yàn)。在這種高精度的要求下，為了保證監(jiān)測(cè)網(wǎng)精度的可靠性，一定要嚴(yán)格按照數(shù)據(jù)處理步驟和處理方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，把病態(tài)數(shù)據(jù)、粗差和其他模型誤差盡可能剔除。四、變形監(jiān)測(cè)對(duì)可區(qū)分度和靈敏度的要求監(jiān)測(cè)網(wǎng)是據(jù)以監(jiān)測(cè)目標(biāo)體的變形，所以它首先必須保證參考網(wǎng)的穩(wěn)定性，和相對(duì)網(wǎng)本身具有很好的變形模型先驗(yàn)知識(shí)，及對(duì)變形傾向具有很高的靈敏度，否則這樣的相對(duì)網(wǎng)就不足以監(jiān)測(cè)變形體的變形，無(wú)法在一定的精度要求下，析出變形體的變形參數(shù)。監(jiān)測(cè)網(wǎng)的靈敏度是監(jiān)測(cè)網(wǎng)在給定概率下，可以發(fā)現(xiàn)變形向量的下限值。但靈敏度是有方向性的，如果在監(jiān)測(cè)網(wǎng)的設(shè)計(jì)階段，大致的變形方向不清楚，或變形體的變形模型不能確定，那么首先要解決的不是靈敏度和精度問(wèn)題，而是首先要有效地和足夠靈敏的區(qū)分幾種可能的變形模型的問(wèn)題，這時(shí)就牽扯到使用監(jiān)測(cè)網(wǎng)的可區(qū)分性上了。第二節(jié)隧道施工監(jiān)測(cè)網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)任何設(shè)計(jì)，不僅是測(cè)量控制網(wǎng)設(shè)計(jì)，都應(yīng)該做出兩套設(shè)計(jì)，一套是在已經(jīng)建立起來(lái)的理論基礎(chǔ)上，當(dāng)代最優(yōu)技術(shù)條件上作出的設(shè)計(jì)，或稱(chēng)為“最優(yōu)技術(shù)設(shè)計(jì)”;一套是在現(xiàn)有的具體條件下（實(shí)測(cè)人員的技術(shù)水平、具體的設(shè)備條件、經(jīng)濟(jì)力量可以達(dá)到的條件下）,可以實(shí)施的設(shè)計(jì)，稱(chēng)為“最優(yōu)可行設(shè)計(jì)”。兩套設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比分析，可以清楚地了解可行的“最優(yōu)”設(shè)計(jì)是什么含義？式（2.1）監(jiān)測(cè)網(wǎng)的優(yōu)化都是建立在控制網(wǎng)的參數(shù)平差理論的基礎(chǔ)上的，控制網(wǎng)的參數(shù)平差模型為：式（2.1）式（2.2） 式（2.2）式（2.4）式（2.5）式（2.3）有法方程：式（2.4）式（2.5）式（2.3）式（2.6）或式（2.6）式中，為設(shè)計(jì)矩陣，或稱(chēng)為圖形矩陣，它與網(wǎng)形有關(guān)；為觀測(cè)值的權(quán)陣，它與觀測(cè)精度有關(guān)；為參數(shù)估值的協(xié)方差矩陣，他表示了的精度。，為的協(xié)因數(shù)矩陣。在控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，關(guān)心的是，，，等參數(shù)的合理選擇。為了便于設(shè)計(jì)，在控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，可按下表分類(lèi)，如表2.1。設(shè)計(jì)類(lèi)別固定參數(shù)待定參數(shù)零類(lèi)設(shè)計(jì)，，一類(lèi)設(shè)計(jì)，二類(lèi)設(shè)計(jì)，三類(lèi)設(shè)計(jì)，部分、部分，零類(lèi)設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)，是依據(jù)網(wǎng)形與觀測(cè)精度一定的情況下，坐標(biāo)系和基準(zhǔn)（已知點(diǎn)、已知方位角）的選取和確定問(wèn)題。坐標(biāo)向量協(xié)因數(shù)陣與網(wǎng)的基準(zhǔn)有關(guān)。一類(lèi)設(shè)計(jì)為圖形設(shè)計(jì)，是在觀測(cè)精度和坐標(biāo)向量協(xié)因數(shù)陣一定的情況下，調(diào)整網(wǎng)點(diǎn)的位置。二類(lèi)設(shè)計(jì)為觀測(cè)精度設(shè)計(jì)，是網(wǎng)形和坐標(biāo)向量協(xié)因數(shù)陣一定的情況下，改變觀測(cè)精度。三類(lèi)設(shè)計(jì)是對(duì)已有網(wǎng)的改進(jìn)。一、監(jiān)測(cè)網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀現(xiàn)代運(yùn)籌學(xué)理論和方法，使用在測(cè)量控制網(wǎng)的最優(yōu)化問(wèn)題上大致起源于60和70年代，像H.Pelzer和E.Grafarend，J.E.Alberda，V.Ashkenazi，W.Baarda，C.W.Greve，G..Schmift等一些著名的測(cè)量學(xué)家，對(duì)測(cè)量控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)理論都做出過(guò)不少貢獻(xiàn)，他們大量的工作一般都是針對(duì)大地或工程控制網(wǎng)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。自80年代開(kāi)始至今，監(jiān)測(cè)網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)逐漸被重視起來(lái)，在國(guó)內(nèi)、外開(kāi)展了不少理論研究工作，比如研究監(jiān)測(cè)網(wǎng)要不要與一般測(cè)量控制網(wǎng)一樣，按零類(lèi)設(shè)計(jì)、一類(lèi)設(shè)計(jì)、二類(lèi)設(shè)計(jì)、三類(lèi)設(shè)計(jì)四個(gè)設(shè)計(jì)階段來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作？在零類(lèi)設(shè)計(jì)階段中，參考系的確定起什么作用？在一類(lèi)設(shè)計(jì)階段中，網(wǎng)形設(shè)計(jì)應(yīng)遵循什么質(zhì)量原則？在二類(lèi)設(shè)計(jì)階段中，精度、可靠性、可區(qū)分度、靈敏度等技術(shù)準(zhǔn)則的相互關(guān)系的研究，以及如何安排他們的設(shè)計(jì)步驟？在三類(lèi)設(shè)計(jì)階段中，當(dāng)變形體的范圍、變形狀態(tài)、監(jiān)測(cè)方法和儀器產(chǎn)生變化，需要改進(jìn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)時(shí)，應(yīng)該怎樣進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)？二、監(jiān)測(cè)網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的質(zhì)量準(zhǔn)則監(jiān)測(cè)網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的質(zhì)量基準(zhǔn)包括以下幾方面：（1）精度基準(zhǔn)：按要求不同，又分為整體精度和局部精度，常有以下幾種集中表現(xiàn)方式：標(biāo)準(zhǔn)：取控制網(wǎng)協(xié)因數(shù)陣或協(xié)方差陣的跡最小，即式（2.8）式（2.7）式（2.8）式（2.7）或標(biāo)準(zhǔn)：控制網(wǎng)協(xié)因數(shù)陣或協(xié)方差陣行列式的值最小，即式（2.10）式（2.9）式（2.10）式（2.9）或標(biāo)準(zhǔn)：他表示控制網(wǎng)協(xié)因數(shù)陣的最大特征值，可以用對(duì)進(jìn)行譜分解的方法或其它線性代數(shù)方法求得。標(biāo)準(zhǔn)：它要求控制網(wǎng)協(xié)因數(shù)陣的最大最小特征值之差為最下，即：式（2.11）式（2.11）標(biāo)準(zhǔn)：即要求坐標(biāo)向量的任意線性函數(shù)的權(quán)倒數(shù)，這時(shí)，的形式根據(jù)具體要求來(lái)確定。和標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)了控制網(wǎng)的整體精度準(zhǔn)則、和標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)了控制網(wǎng)的局部精度準(zhǔn)則。標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)體現(xiàn)了對(duì)控制網(wǎng)精度要求的均勻的準(zhǔn)則，在大地控制網(wǎng)中采用此準(zhǔn)則。在工程控制網(wǎng)設(shè)計(jì)中，很多情況下，要求控制點(diǎn)相對(duì)位置的精度，或特定方向的精度要求，這時(shí)，可以采用標(biāo)準(zhǔn)。（2）可靠性準(zhǔn)則：它體現(xiàn)了控制網(wǎng)他側(cè)觀測(cè)值中存在粗差和抵抗觀測(cè)數(shù)據(jù)中殘存粗差對(duì)平差成果影響的能力。通常分為內(nèi)部可靠性和外部可靠性，鑒于兩者具有一致性，在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，通?？捎脙?nèi)部可靠性度量，即：式（2.12）式（2.12）式（2.13）式中，式（2.13）由上式可知，的大小取決于陣和陣。因此可以很容易地在優(yōu)化設(shè)計(jì)中求出，并作為評(píng)定網(wǎng)精度的可靠性依據(jù)。（3）靈敏度準(zhǔn)則：它體現(xiàn)了給定顯著水平和檢驗(yàn)功效的情況下，發(fā)現(xiàn)變形向量的能力，因此要求的最大特征值。式（2.14）式（2.14）式（2.15）在觀測(cè)方案和網(wǎng)形不變的情況下，式（2.15）故的與的是等價(jià)的，因此，靈敏度準(zhǔn)則與精度準(zhǔn)則橋是相同的但是含義有差別。（4）費(fèi)用準(zhǔn)則：費(fèi)用準(zhǔn)則目前還處于研究階段，由于它受到多種不定因素的影響，很難用一個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式表達(dá)。目前，有觀點(diǎn)認(rèn)為，可以為準(zhǔn)則。實(shí)際上，上式反映了觀測(cè)工作量的費(fèi)用。第三節(jié)變形監(jiān)測(cè)中需監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目及相應(yīng)實(shí)施措施監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要根據(jù)隧道工程的環(huán)境條件、地質(zhì)條件、施工方法和支護(hù)類(lèi)型等綜考慮確定。在地下工程中進(jìn)行量測(cè)，應(yīng)及時(shí)獲取資料，并把它作為施工管理的一個(gè)積極有效的手段，因此量測(cè)信息應(yīng)能滿足作為設(shè)計(jì)變更的重要信息和各項(xiàng)要求，如提供設(shè)計(jì)、施工所需的重要參數(shù)（初始位移速度、作用荷載等）同時(shí)，監(jiān)測(cè)信息應(yīng)該能確切地預(yù)報(bào)隧道結(jié)構(gòu)的破壞和變形等未來(lái)動(dòng)態(tài)，對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)和施工流程加以監(jiān)控，以便及時(shí)掌握圍巖動(dòng)態(tài)而采取適當(dāng)?shù)拇胧ㄈ珙A(yù)估最終位移值、根據(jù)監(jiān)控基準(zhǔn)調(diào)整、修改開(kāi)挖和支護(hù)的順序和時(shí)機(jī)等）。一、洞內(nèi)外觀察（一）監(jiān)測(cè)目的：在地下工程中，開(kāi)挖前的地質(zhì)勘探工作很難提供非常準(zhǔn)確的地質(zhì)資料。所以，在施工過(guò)程中對(duì)前進(jìn)的開(kāi)挖面附近圍巖的巖石性質(zhì)，狀態(tài)以及洞外地表是否開(kāi)裂等現(xiàn)象進(jìn)行目測(cè)，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行目測(cè)，在新奧法量測(cè)項(xiàng)目中占有很重要的地位。（二）實(shí)施措施：其中開(kāi)挖后沒(méi)有支護(hù)的圍巖的目測(cè)內(nèi)容包括：1.巖質(zhì)種類(lèi)和分布狀態(tài),節(jié)理裂隙發(fā)育程度和方向性,節(jié)理裂隙的填充物的性質(zhì)和狀態(tài)等；2.開(kāi)挖工作面的穩(wěn)定狀態(tài)，頂板有無(wú)剝落現(xiàn)象；3.是否有涌水，涌水量大小，涌水位置等；開(kāi)挖后已支護(hù)段的內(nèi)容包括：1.有無(wú)錨桿被拉斷或墊板陷入圍巖內(nèi)部的現(xiàn)象；2.噴砼是否產(chǎn)生裂隙或剝離，要特別注意噴砼是否產(chǎn)生剪切破壞；3.鋼拱架有無(wú)被壓屈現(xiàn)象；4.是否有底鼓現(xiàn)象；觀察中，如果發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，要詳細(xì)記錄發(fā)現(xiàn)時(shí)間距開(kāi)挖工作面的距離以及附近量測(cè)點(diǎn)的各項(xiàng)量測(cè)數(shù)據(jù)并及時(shí)上報(bào)施工負(fù)責(zé)人。洞外觀察包括地表裂紋情況，邊坡及仰坡的穩(wěn)定地表水的滲透等，洞內(nèi)外觀察的頻率均采用１次/d。二、地表沉降（一）監(jiān)測(cè)目的：地下工程開(kāi)挖后，地層中的應(yīng)力擾動(dòng)區(qū)延伸至地表，圍巖力學(xué)形態(tài)的變化在很大程度上反映于地表沉降，且地表沉降可以反映隧道開(kāi)挖過(guò)程中圍巖變形的全過(guò)程。為了解和掌握隧道淺埋段上方地層的沉降量與變化規(guī)律及其對(duì)環(huán)境的影響，必須對(duì)地表沉降情況進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)和控制。（二）實(shí)施措施：1.基點(diǎn)埋設(shè)：基點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在沉降影響范圍以外的穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，且盡量埋設(shè)在視野開(kāi)闊的地方，以利于觀測(cè)基點(diǎn)的埋設(shè)要牢固可靠。同時(shí)應(yīng)至少埋設(shè)兩個(gè)基點(diǎn)以便互相校核，基點(diǎn)應(yīng)和附近原始水準(zhǔn)點(diǎn)多次聯(lián)測(cè)，確定原始高程。2.沉降點(diǎn)的埋設(shè)在進(jìn)行沉降測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)時(shí)，先在地表鉆孔，然后放入沉降測(cè)點(diǎn)測(cè)點(diǎn)采用半圓頭鋼筋制成。測(cè)點(diǎn)四周用水泥砂漿填實(shí)，待測(cè)點(diǎn)完全穩(wěn)定后，即可開(kāi)始測(cè)量。與基點(diǎn)聯(lián)測(cè)應(yīng)不少于3次，求得平均值，確定沉降點(diǎn)的初始高程。3.沉降值計(jì)算：量測(cè)時(shí)通過(guò)測(cè)得各測(cè)點(diǎn)與水準(zhǔn)點(diǎn)（基點(diǎn)）的高程差ΔH,可得到各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)高程然后與上次測(cè)得高程進(jìn)行比較，差值Δh即為該測(cè)點(diǎn)的沉降值。4.數(shù)據(jù)分析與處理：將每次測(cè)到的地表沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，整理和收集，并根據(jù)施工的具體情況，分階段繪出沉降曲線，對(duì)由曲線所形成的地表沉降槽進(jìn)行分析處理。三、拱頂下沉（一）監(jiān)測(cè)目的：拱頂下沉量測(cè)值是反映隧道安全和穩(wěn)定的重要數(shù)據(jù)，是圍巖和支護(hù)系統(tǒng)力學(xué)形態(tài)變化的最直接、最明顯的反映，易于實(shí)現(xiàn)量測(cè)信息的反饋。（二）實(shí)施措施：1.測(cè)點(diǎn)埋設(shè)：測(cè)點(diǎn)直接焊接在隧道初支鋼支撐上即可進(jìn)行量測(cè)，施工過(guò)程中要注意保護(hù)測(cè)點(diǎn)，盡量使量測(cè)數(shù)據(jù)不中斷。2.沉降值計(jì)算：對(duì)同一測(cè)點(diǎn)而言：式中第i次高差第i-1次測(cè)得與基點(diǎn)高差第i次測(cè)得沉降值3.數(shù)據(jù)分析與處理：監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的填寫(xiě)，處理與地表下沉相同,如果拱頂下沉超限可采取以下方法控制拱頂?shù)南鲁粒焊牧脊绊攷r（土）體的穩(wěn)定性；改善開(kāi)挖方法以減小開(kāi)挖對(duì)拱頂?shù)臄_動(dòng)；加強(qiáng)支護(hù)等來(lái)進(jìn)行綜合處理。四、凈空收斂（一）監(jiān)測(cè)目的：隧道開(kāi)挖后，周邊點(diǎn)的位移是圍巖和支護(hù)力學(xué)形態(tài)變化的最直接最明顯的反映，凈空的變化(收縮和擴(kuò)張)是圍巖變形最明顯的體現(xiàn)，是監(jiān)視隧道安全施工的重要手段。（二）實(shí)施措施：1.測(cè)點(diǎn)埋設(shè)：測(cè)點(diǎn)直接焊接在初支鋼支撐上，埋設(shè)后要及時(shí)進(jìn)行量測(cè)；2.按下式計(jì)算凈空變化值：式中第n次量測(cè)的凈空變形值第n次量測(cè)時(shí)的觀測(cè)值第n-1次量測(cè)時(shí)的觀測(cè)值2.數(shù)據(jù)的分析與處理：首先繪制時(shí)間/位移曲線圖和距離/位移曲線圖；其次，當(dāng)位移/時(shí)間曲線趨于平緩時(shí)，可選取合適的函數(shù)形式進(jìn)行回歸分析。第四節(jié)監(jiān)控量測(cè)的頻率監(jiān)測(cè)中應(yīng)盡快安裝各測(cè)點(diǎn)，及早獲得靠近推進(jìn)工作面的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，地表下沉的量測(cè)在隧道開(kāi)挖前進(jìn)行，量測(cè)超前于隧道開(kāi)挖工作面；拱頂下沉、水平收斂量測(cè)在開(kāi)挖后及時(shí)進(jìn)行，初始讀數(shù)應(yīng)在爆破開(kāi)挖后12h內(nèi)，并在下一循環(huán)開(kāi)挖前取得，并要加強(qiáng)測(cè)點(diǎn)的保護(hù)。量測(cè)頻率主要根據(jù)位移速率和測(cè)點(diǎn)距開(kāi)挖面距離而定（量測(cè)頻率見(jiàn)表2.2），若遇有異常變形情況時(shí)，應(yīng)加密量測(cè)次數(shù)。表2.2量測(cè)頻率表位移速度（mm/d）量測(cè)斷面距開(kāi)挖面距離（m）量測(cè)頻率5（0-1）b2次/d1-5（1-2）b1次/d0.5-1（2-5）b1次/（2-3）d0.2-0.5（2-5）b1次/3d<0.2>5b1次/7d注：b表示隧道開(kāi)挖寬度。當(dāng)圍巖收斂速度<0.2mm/d，達(dá)到基本穩(wěn)定后，以1次/3d的頻率量測(cè)2周，若無(wú)明顯變形，則可結(jié)束量測(cè)。對(duì)淺埋段、山間洼地、破碎帶、巖溶漏斗區(qū)域、軟弱圍巖和高應(yīng)力段隧道則延長(zhǎng)至3-4周，地表下沉監(jiān)控量測(cè)時(shí)間一直持續(xù)到地表下沉長(zhǎng)期穩(wěn)定，隧道襯砌施作完畢后停止。第三章大斷面隧道施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理與信息反饋在大斷面隧道施工過(guò)程中，根據(jù)隧道工程的地質(zhì)條件和施工工藝的復(fù)雜性，開(kāi)挖導(dǎo)致隧道圍巖的變形隨著時(shí)間的變化，在初始階段施工工藝呈波動(dòng)變化，然后趨于穩(wěn)定狀態(tài)。因而要對(duì)隧道進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且要對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)處理，以反映隧道支護(hù)的工作狀態(tài)。在取得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后，要及時(shí)進(jìn)行整理，繪制位移或應(yīng)力的時(shí)態(tài)變化曲線圖，即時(shí)態(tài)散點(diǎn)圖。如圖3.1。在取得足夠的數(shù)據(jù)后，還應(yīng)根據(jù)散點(diǎn)圖的數(shù)據(jù)分布狀況，選擇合適的函數(shù)，對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行回歸分析，以預(yù)測(cè)該測(cè)點(diǎn)可能出現(xiàn)的最大位移值或應(yīng)力值，預(yù)測(cè)隧道施工中的安全狀況。為確保監(jiān)測(cè)結(jié)果的質(zhì)量，全部數(shù)據(jù)均由計(jì)算機(jī)管理，及時(shí)上報(bào)監(jiān)測(cè)報(bào)表，每日提供日?qǐng)?bào)表，如發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)在2h上報(bào)并進(jìn)行評(píng)價(jià)和提出施工建議。由于反映圍巖變形的各種因素之間的關(guān)系是相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)有可能受到不可預(yù)計(jì)的因素的干擾，存在著誤差，使得變量之間的因果關(guān)系呈現(xiàn)出復(fù)雜的關(guān)系，此時(shí)我們需要根據(jù)不同情況利用不同的回歸分析模型建立變量之間的關(guān)系，來(lái)推算最終值和變化規(guī)律。以便更好、更深入的了解圍巖的松動(dòng)范圍、穩(wěn)定狀態(tài)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的效果。第一節(jié)大斷面隧道施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法一、變形監(jiān)測(cè)分析數(shù)學(xué)模型變形監(jiān)測(cè)資料僅僅通過(guò)初步的數(shù)據(jù)整理及繪制相應(yīng)的圖表，還遠(yuǎn)不能滿足變形監(jiān)測(cè)分析工作的要求，因?yàn)檫@些圖表只能用于初步判斷，而對(duì)建筑物或構(gòu)筑物的產(chǎn)生的變形值是否異常、變形與各種因素之間的關(guān)系，對(duì)于未來(lái)變形值得預(yù)報(bào)和判斷構(gòu)筑物的安全情況等并不能反映出來(lái)。變形分析工作是根據(jù)一定精度的觀測(cè)資料，經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)上的合理處理，從而尋找到建筑物變形的空間分布情況以及在時(shí)間上的發(fā)展規(guī)律，掌握變形量與各種內(nèi)外因素的關(guān)系，確定建筑物變形的正常和異常的范圍。此外，變形監(jiān)測(cè)的目的在于驗(yàn)證建筑物設(shè)計(jì)的合理性以及相關(guān)參數(shù)的驗(yàn)證。為此，變形監(jiān)測(cè)資料合理而又準(zhǔn)確的處理是相當(dāng)重要的工作。一般來(lái)說(shuō)，引起變形的諸多因素對(duì)變形體變形的影響是極其復(fù)雜的，很難用某種數(shù)學(xué)表達(dá)式精確地進(jìn)行表示。而且，通過(guò)變形觀測(cè)所采集的數(shù)據(jù)是諸多因素共同聯(lián)合作用的結(jié)果，很難將這些變形因素一一分開(kāi)，在變形監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，還不可避免的存在誤差。所以這些，致使無(wú)法又嚴(yán)密公式來(lái)表述變形量與變形因素之間的關(guān)系。這就需要采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的分析方法，通過(guò)大量的數(shù)據(jù)處理和分析，尋找隱含在它們之間的關(guān)系，即統(tǒng)計(jì)規(guī)律。常用的方法是數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的回歸分析法。變形量和變形因子之間的關(guān)系除了可以由回歸分析法處理外，還可以通過(guò)變形體或建筑物的結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)各種荷載的組合情況、建筑材料的無(wú)聊特性及邊界條件等因素計(jì)算出應(yīng)力與變形之間的關(guān)系，從而建立變形體得確定性模型進(jìn)行分析。這種處理變形分析的方法，能比較深刻地揭示建筑物的工作狀態(tài)，對(duì)進(jìn)一步的分析變形有很大作用。除了以上幾種模型，近幾年又發(fā)展了灰色系統(tǒng)模型、時(shí)間序列分析模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，這些模型在建筑物變形監(jiān)測(cè)中都已經(jīng)得到較好的應(yīng)用。（一）、回歸分析法回歸分析法，又稱(chēng)為相關(guān)系數(shù)法，是數(shù)理統(tǒng)計(jì)中研究并處理變量之間關(guān)系的一種常用方法。在變形監(jiān)測(cè)中，由于偶然因素的綜合作用，知識(shí)變形量的變形因素之間存在一定得不確定關(guān)系。但是他們之間還存在一定得關(guān)系，即存在某中客觀規(guī)律。在隧道變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，我們通常采用回歸分析法。在大多數(shù)變形監(jiān)測(cè)中，影響變形的因素往往是多方面的，即變形體得變形值通常是多個(gè)變形因素的函數(shù)（線性或非線性的）。解決此類(lèi)問(wèn)題的方法是多元回歸分析。多元線性回歸分析的數(shù)學(xué)模型可表達(dá)如下：式（3.1）式中a0，a1，…，ax1，x2，xy—變形值。經(jīng)過(guò)N次觀測(cè)，根據(jù)最小二乘原理，利用間接平差的方法列出方程式，并求出待定系數(shù)：NA+W=0式（3.2）A=-N-1W從而求得回歸方程式（3.4）可用下式進(jìn)行回歸方程的精度估計(jì)式（3.5）多元線性回歸要進(jìn)行回歸方程的回歸效果檢驗(yàn)，亦稱(chēng)相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗(yàn)，應(yīng)根據(jù)相關(guān)系數(shù)R來(lái)進(jìn)行判斷。式（3.6）此外，以未知參數(shù)個(gè)數(shù)以及自由度n-（k+1）和置信水平α，查的相關(guān)系數(shù)表得R0之值。若R大于R多元線性回歸中，通常遇到各變量的相互關(guān)系并不是線性的。為了把非線性的回歸方程線性化，可進(jìn)行變量代理變換處理。回歸曲線方程通常有對(duì)數(shù)型、指數(shù)型和雙曲線型等。（一）對(duì)數(shù)函數(shù)：式（3.7）式（3.8）（二）指數(shù)函數(shù)：u=ac-h/tu=a（1-e（三）雙曲線函數(shù)：式（3.11）式（3.12）式中a、b—回歸常數(shù)t—初始值讀數(shù)后的時(shí)間（d）u—位移值（mm）（二）、其他分析模型1.灰色系統(tǒng)分析模型灰色系統(tǒng)理論是用來(lái)解決信息不完備系統(tǒng)的數(shù)學(xué)方法，它把控制論的觀點(diǎn)和方法延伸到大系統(tǒng)中，將自動(dòng)控制與運(yùn)籌學(xué)的數(shù)學(xué)方法相結(jié)合，研究廣泛存在于客觀世界中具有灰色性的問(wèn)題?；疑到y(tǒng)理論研究是貧信息建模，它提供了貧信息情況下解決系統(tǒng)問(wèn)題的新途徑。它把一切隨機(jī)過(guò)程看作是在一定范圍內(nèi)變化、與時(shí)間有關(guān)的灰色過(guò)程，對(duì)灰色量不是從尋找統(tǒng)計(jì)規(guī)律的角度，通過(guò)大樣本進(jìn)行研究，而是用數(shù)據(jù)生成的方法，將雜亂無(wú)章的原始數(shù)據(jù)整理成規(guī)律性較強(qiáng)的生成數(shù)列后再做研究?；疑碚撜J(rèn)為系統(tǒng)的行為現(xiàn)象盡管是朦朧的、數(shù)據(jù)是雜亂無(wú)章的，它畢竟是有序的、有整體的功能，在雜亂無(wú)章的數(shù)據(jù)后面，必然潛藏著某種規(guī)律，灰數(shù)的生成，是從雜亂無(wú)章的原始數(shù)據(jù)中去開(kāi)拓、發(fā)現(xiàn)、尋找這種內(nèi)在的規(guī)律。2.時(shí)間序列分析模型無(wú)論是按時(shí)間順序還是空間順序排列的觀測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)之間都存在或多或少的統(tǒng)計(jì)自相關(guān)現(xiàn)象。長(zhǎng)期以來(lái)，變形數(shù)據(jù)分析與處理的方法都是建立在假設(shè)觀測(cè)數(shù)據(jù)是統(tǒng)計(jì)上獨(dú)立或互不相關(guān)的，如回歸分析法。這種方法是一種靜態(tài)在數(shù)據(jù)處理方法。時(shí)間序列分析是20世紀(jì)20年代后期開(kāi)始出現(xiàn)的一種現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理方法，是系統(tǒng)識(shí)別與系統(tǒng)分析的重要方法之一，是一種動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)處理方法。時(shí)間序列分析的特點(diǎn)在于：逐次得觀測(cè)值通常不是獨(dú)立的，并且分析必須考慮到觀測(cè)資料得時(shí)間順序，當(dāng)逐次觀測(cè)值相關(guān)時(shí)，未來(lái)數(shù)值可以由過(guò)去的觀測(cè)資料來(lái)預(yù)測(cè)，可以利用觀測(cè)數(shù)據(jù)直接的自相關(guān)性建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述客觀現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)特征。3.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ArtificialNeuralNetworks,簡(jiǎn)寫(xiě)為ANNS）也稱(chēng)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NNs）或稱(chēng)作連接模型（ConnectionistModel），它是一種模范動(dòng)物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)行為特征，進(jìn)行分布式并行信息處理的算法數(shù)學(xué)模型。這種網(wǎng)絡(luò)依靠系統(tǒng)的復(fù)雜程度，通過(guò)調(diào)整內(nèi)部大量節(jié)點(diǎn)之，從而達(dá)到處理信息的目的。4.馬爾柯夫模型馬爾柯夫模型概率矩陣預(yù)測(cè)的研究對(duì)象是一個(gè)隨機(jī)變化的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，它是根據(jù)狀態(tài)之間轉(zhuǎn)移的概率來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)系統(tǒng)發(fā)展的，它要求時(shí)間序列既有馬爾柯夫鏈的特點(diǎn)，又具有平穩(wěn)過(guò)程等特點(diǎn)。馬爾柯夫鏈?zhǔn)且环N隨機(jī)時(shí)間序列，它表示若已知系統(tǒng)的現(xiàn)在狀態(tài)，則系統(tǒng)未來(lái)狀態(tài)的規(guī)律就可確定，而不管系統(tǒng)是如何過(guò)渡到現(xiàn)在狀態(tài)的。馬爾柯夫預(yù)測(cè)模型是建立在對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計(jì)之上的，因此，歷史數(shù)據(jù)越多，預(yù)測(cè)精度越高，預(yù)測(cè)結(jié)果越可靠，但預(yù)測(cè)結(jié)果正確與否，與狀態(tài)劃分有較大關(guān)系。狀態(tài)劃分和狀態(tài)數(shù)目的確定無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，需要根據(jù)資料或各題目的要求而定。二、變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理與分析根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)繪制位移與時(shí)間的關(guān)系曲線，可以較直觀地看出圍巖位移變化的情況，并初步判斷圍巖是否趨于穩(wěn)定或出現(xiàn)異常情況。在隧道施工中量測(cè)得到的數(shù)據(jù)中存在環(huán)境影響、人為因素等偶然誤差，使數(shù)據(jù)具有一定的離散性，故所繪制的變形隨時(shí)間變化的散點(diǎn)圖會(huì)出現(xiàn)上下波動(dòng)，規(guī)律不明顯，難以進(jìn)行分析判斷。所以應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，以便探尋變形發(fā)展規(guī)律，指導(dǎo)施工和安全生產(chǎn)。目前主要采用指數(shù)、對(duì)數(shù)和雙曲線三種曲線函數(shù)進(jìn)行線性回歸計(jì)算。三種函數(shù)均可轉(zhuǎn)換為線性方程進(jìn)行回歸分析。對(duì)曲線函數(shù)進(jìn)行回歸分析后，求曲線方程的相關(guān)系數(shù)r，取r最趨近于1的曲線方程代表所分析測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的變化情況，一般情況下所選擇曲線函數(shù)的相關(guān)系數(shù)r的絕對(duì)值應(yīng)大于0.9。將量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，繪制時(shí)間一位移曲線。隧道穩(wěn)定性的判別依據(jù)主要有以下幾點(diǎn)：①時(shí)態(tài)曲線位移速率逐漸變小，時(shí)態(tài)曲線趨于平緩，表明圍巖變形趨于穩(wěn)定，可正常施工。②時(shí)態(tài)曲線位移速率不變，時(shí)態(tài)曲線直線上升，表明圍巖變形急劇增長(zhǎng)，趨于失穩(wěn)狀態(tài)。③時(shí)態(tài)曲線位移速率逐漸增大，時(shí)態(tài)曲線出現(xiàn)反彎點(diǎn)，表明圍巖已處于失穩(wěn)狀態(tài)。④當(dāng)日位移速率大于1mm/d時(shí)，表明圍巖處于急劇變形階段。⑤當(dāng)日位移速率在0.2～1mm/d時(shí)，表明圍巖處于緩慢變形階段。⑥當(dāng)日位移速率小于0.2mm/d<1時(shí)，表明圍巖處不穩(wěn)定階段。第二節(jié)大斷面隧道施工監(jiān)測(cè)信息反饋機(jī)制監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)反饋對(duì)于隧道工程設(shè)計(jì)施工極為重要，一方面掌握圍巖動(dòng)態(tài)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，利用測(cè)量結(jié)果修改設(shè)計(jì)指導(dǎo)施工，并預(yù)見(jiàn)事故險(xiǎn)情以便及時(shí)采取措施，另一方面是積累資料為以后設(shè)計(jì)提供類(lèi)比依據(jù)。下圖為施工監(jiān)控流程圖?，F(xiàn)場(chǎng)施工現(xiàn)場(chǎng)施工調(diào)研監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)監(jiān)控量測(cè)調(diào)研監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)監(jiān)控量測(cè)量測(cè)結(jié)果處理量測(cè)結(jié)果處理信息綜合處理與分析信息綜合處理與分析量測(cè)結(jié)果綜合評(píng)價(jià)量測(cè)結(jié)果綜合評(píng)價(jià)量測(cè)結(jié)果形象化、直觀化報(bào)送設(shè)計(jì)、監(jiān)理經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比量測(cè)結(jié)果形象化、直觀化報(bào)送設(shè)計(jì)、監(jiān)理經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性判斷設(shè)計(jì)要求支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性判斷設(shè)計(jì)要求現(xiàn)狀分析說(shuō)明、修正設(shè)計(jì)、施工建議現(xiàn)狀分析說(shuō)明、修正設(shè)計(jì)、施工建議反饋現(xiàn)場(chǎng)施工反饋現(xiàn)場(chǎng)施工是否改變?cè)O(shè)計(jì)施工是否改變?cè)O(shè)計(jì)施工調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)、改變施工方法或輔助支護(hù)新施工方法調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)、改變施工方法或輔助支護(hù)新施工方法圖3.6施工監(jiān)控信息分析反饋表3.8位移管理等級(jí)管理等級(jí)距開(kāi)挖面1B距開(kāi)挖面2BⅢⅡⅠ注：U為實(shí)測(cè)位移值。對(duì)于反饋的量測(cè)信息，要進(jìn)行工程安全性評(píng)價(jià)，工程安全性評(píng)價(jià)主要應(yīng)根據(jù)位移管理等級(jí)，并采取相應(yīng)的工程對(duì)策。表3.9工程安全性評(píng)價(jià)分級(jí)及相應(yīng)應(yīng)對(duì)措施管理等級(jí)應(yīng)對(duì)措施Ⅲ正常施工Ⅱ綜合評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)施工措施，加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，必要時(shí)采取相應(yīng)工程措施Ⅰ暫停施工、采取相應(yīng)工程對(duì)策工程安全性評(píng)價(jià)流程圖如圖3.7所示。監(jiān)控量測(cè)結(jié)果監(jiān)控量測(cè)結(jié)果位移（應(yīng)力）是否超過(guò)Ⅲ級(jí)管理位移（應(yīng)力）是否超過(guò)Ⅲ級(jí)管理否繼續(xù)施工繼續(xù)施工是否安全是否安全位移（應(yīng)力）是否超過(guò)Ⅱ級(jí)管理綜合評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)施工措施,加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)位移（應(yīng)力）是否超過(guò)Ⅱ級(jí)管理綜合評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)施工措施,加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)不安全工程對(duì)策是是位移（應(yīng)力）達(dá)到Ⅰ級(jí)管理暫停施工位移（應(yīng)力）達(dá)到Ⅰ級(jí)管理暫停施工圖3.7工程安全性評(píng)價(jià)流程圖第四章XX隧道變形監(jiān)測(cè)技術(shù)方案設(shè)計(jì)第一節(jié)工程概況工程概況：XX隧道為連拱隧道，位于長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕的丘陵地貌區(qū)。首端洞門(mén)位于一沖溝南側(cè)邊坡上匯水面積小，地表水沿沖溝匯集，對(duì)洞中排水有一定的影響仰坡的自然坡度約為35度，洞口與地形線呈15度斜交，巖層走向與線路呈小角度斜交，對(duì)出口段邊、仰坡穩(wěn)定不利。節(jié)理發(fā)育一般，洞口偏壓嚴(yán)重。基巖為白堊系上統(tǒng)砂巖開(kāi)挖段為Ⅱ類(lèi)圍巖，強(qiáng)風(fēng)化砂巖和硅質(zhì)砂巖，中厚層具碎石狀壓碎結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性差，掌子面較干燥，風(fēng)干后易干裂。地表水不發(fā)育，地下水主要為基巖裂隙水受大氣降水補(bǔ)給，水量貧乏。工程范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造不發(fā)育，未發(fā)現(xiàn)明顯的地質(zhì)構(gòu)造痕跡。第二節(jié)施工監(jiān)測(cè)技術(shù)要點(diǎn)一、隧道施工期變形監(jiān)測(cè)的精度、觀測(cè)儀器和觀測(cè)周期（一）、變形監(jiān)測(cè)精度測(cè)量等級(jí)及精度取決于變形觀測(cè)目的、變形觀測(cè)體的級(jí)別以及預(yù)計(jì)變形量“必要精度”。隧道施工期要求拱頂下沉的監(jiān)測(cè)精度為1mm(相對(duì)于水準(zhǔn)工作基點(diǎn))收斂測(cè)監(jiān)精度為2mm(一對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的相對(duì)精度)。為了保證監(jiān)測(cè)精度作業(yè)組人員組成應(yīng)精干合理，整個(gè)變形觀測(cè)期間應(yīng)以不更換觀測(cè)員和主要觀測(cè)儀器為佳，每次觀測(cè)次序和行進(jìn)路線也應(yīng)盡量相同。.（二）、測(cè)量?jī)x器設(shè)備測(cè)量?jī)x器設(shè)備的選擇要在滿足精度要求的前提下，力求先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)實(shí)用，要盡可能的應(yīng)用快速高效的作業(yè)方法。結(jié)合本工程的具體情況，拱頂下沉監(jiān)測(cè)用NA2型精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行水準(zhǔn)觀測(cè)和用TC2002全站儀進(jìn)行測(cè)距三角高程觀測(cè)相結(jié)合；隧道收斂監(jiān)測(cè)用收斂量測(cè)儀量測(cè)和三維位移觀測(cè)相結(jié)合。三維位移觀測(cè)法又可分為絕對(duì)坐標(biāo)觀測(cè)法和相對(duì)位移觀測(cè)法。.（三）、變形觀測(cè)周期變形觀測(cè)周期應(yīng)以能系統(tǒng)反應(yīng)觀測(cè)變形體的變形過(guò)程且又不遺漏其變化時(shí)刻為原則,應(yīng)根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)變形量的大小及外界因素的影響程度來(lái)確定。當(dāng)發(fā)現(xiàn)變形異常時(shí),應(yīng)及時(shí)增加觀測(cè)次數(shù)。依據(jù)有關(guān)規(guī)范、設(shè)計(jì)及招標(biāo)文件要求，結(jié)合工地情況，按照業(yè)主、監(jiān)理及施工單位的意見(jiàn)，在穩(wěn)定地區(qū)，首次觀測(cè)在每次放炮后離掌子面25m處設(shè)點(diǎn)觀測(cè)；獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后25—50m處隔天監(jiān)測(cè)一次，距掌子面50m后的點(diǎn)每周監(jiān)測(cè)一次，連續(xù)四周,然后改為每月一次。明挖地區(qū)第一周2—3次，然后每周一次，連續(xù)3—4周，然后每月一次。當(dāng)位移量較小、變形趨于穩(wěn)定時(shí)，觀測(cè)間隔可適當(dāng)放寬，當(dāng)變形值較大或出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)加大觀測(cè)頻率，并及時(shí)向業(yè)主和監(jiān)理工程師報(bào)告。實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中許多監(jiān)測(cè)點(diǎn)都是每周監(jiān)測(cè)一次。監(jiān)測(cè)資料首先應(yīng)盡快給予洞挖部門(mén)和地質(zhì)部，洞挖部門(mén)應(yīng)及時(shí)按合同報(bào)送監(jiān)理工程師。二、隧道內(nèi)監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的建立拱頂下沉監(jiān)測(cè)點(diǎn)和收斂監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)盡量利用控制點(diǎn)，但由于隧道的本身?xiàng)l件的限制，隧道開(kāi)挖過(guò)程中工作面是逐步向前推進(jìn)的，導(dǎo)線也是逐步向前延伸的。隧道貫通前，導(dǎo)線無(wú)法閉合或附和,因而導(dǎo)線控制網(wǎng)采用復(fù)測(cè)支導(dǎo)線的形式布設(shè)，按規(guī)范要求進(jìn)行作業(yè)。隧道開(kāi)挖過(guò)程中所做導(dǎo)線點(diǎn)容易破壞，復(fù)測(cè)支導(dǎo)線每周進(jìn)行一次重測(cè)和延伸。水準(zhǔn)基點(diǎn)和工作基點(diǎn)應(yīng)按照監(jiān)測(cè)點(diǎn)的分布選在觀測(cè)斷面附近?；鶞?zhǔn)點(diǎn)應(yīng)定期與洞外的水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)。由于施工期的變形監(jiān)測(cè)更重視相對(duì)變形,聯(lián)測(cè)成果僅作為檢查工作基點(diǎn)是否變形的參考。洞內(nèi)監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)應(yīng)設(shè)定在巖體穩(wěn)定、方便測(cè)蛋而且受交通影響小的區(qū)域。同時(shí)注意避開(kāi)爆破影響區(qū)域。洞內(nèi)觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)采用特制托架，強(qiáng)制對(duì)中。由于拱頂較高，測(cè)量時(shí)不便于放置棱鏡,監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)事先用錨桿打人巖體，錨桿端部焊一小鋼板，把反光片貼在小鋼板上，以便于全站儀測(cè)距；為便于利用水準(zhǔn)作業(yè)，方便懸掛鋼尺，錨桿端部還應(yīng)事先設(shè)計(jì)吊鉤。兩種標(biāo)志可分別布設(shè)。為了反映縱向和橫向不同部位的位移變化情況，沿隧道橫向布置多個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，在每個(gè)斷面起拱線和邊墻底面以上2m和10m處的兩個(gè)部位各埋設(shè)一組測(cè)點(diǎn)，用其觀測(cè)隧道圍巖在施工中的位移變化狀況。每個(gè)橫斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)根據(jù)需要而定，可以是1—7個(gè)不等。各種測(cè)量點(diǎn)的安裝埋設(shè)，必須按設(shè)計(jì)要求精心施工，確保質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量點(diǎn)應(yīng)嚴(yán)格保護(hù)措施，一旦發(fā)生損壞或失效現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)恢復(fù)。第三節(jié)施工監(jiān)測(cè)內(nèi)容及成果在隧道施工中，我們需要監(jiān)控量測(cè)的主要有洞內(nèi)外觀察、洞內(nèi)觀測(cè)（圍巖收斂、拱頂沉降）和洞外監(jiān)測(cè)（地表沉降、洞口邊坡監(jiān)測(cè)）等。一、洞內(nèi)外觀察（一）觀測(cè)方法隧道施工過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行洞內(nèi)外狀態(tài)的觀察，這是判斷圍巖動(dòng)態(tài)、支護(hù)效果和預(yù)測(cè)前方地質(zhì)條件的最直接手段。洞內(nèi)觀察可分開(kāi)挖工作面觀察和已施工區(qū)段兩部分，開(kāi)挖工作面觀察在每次開(kāi)挖后進(jìn)行一次，內(nèi)容包括節(jié)理裂縫發(fā)育情況、工作面穩(wěn)定狀態(tài)、涌水情況以及底板是否隆起等，當(dāng)?shù)刭|(zhì)無(wú)明顯變化時(shí)，可每天觀察一次，觀察后及時(shí)繪制開(kāi)挖工作面的地質(zhì)素描。對(duì)已施工地段每天至少觀察一次，內(nèi)容包括噴射混凝土、錨桿、鋼架的狀況，以及施工質(zhì)量是否符合要求。洞外觀察包括洞口地表情況，地表沉降、邊坡及仰坡的穩(wěn)定、地表滲水及地表構(gòu)筑物的觀察。（二）觀測(cè)成果隧道基巖節(jié)理裂隙較發(fā)育，掌子面局部有裂隙水滲出已完成初期支護(hù)段，噴層表面無(wú)裂縫，裂隙及剝離現(xiàn)象，有鋼格柵段格柵無(wú)壓曲現(xiàn)象，洞身兩側(cè)無(wú)底鼓現(xiàn)象，噴射砼表面局部有少量裂隙水滲出。二、拱頂下沉（一）觀測(cè)方法圍巖變形時(shí)圍巖應(yīng)力形態(tài)變化最為直觀的表現(xiàn)，隧道內(nèi)的位移量測(cè)是判斷隧道圍巖穩(wěn)定、選擇應(yīng)急措施等的重要依據(jù)。拱頂下沉量監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置在拱頂軸線附近，拱頂下沉量測(cè)通常采用掛尺和水準(zhǔn)儀的方法來(lái)進(jìn)行。但是對(duì)于大斷面隧道而言，由于隧道凈空高度達(dá)，人工掛尺比較困難，觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，并且對(duì)施工工序干擾大。為了解決常規(guī)測(cè)量方法難以滿足大斷面隧道內(nèi)拱頂下沉監(jiān)測(cè)要求的問(wèn)題，適應(yīng)大斷面隧道的施工和監(jiān)測(cè)要求，可以采用的監(jiān)測(cè)方法有：精密水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量、自動(dòng)隧道斷面掃描系統(tǒng)（二）監(jiān)測(cè)儀器：隧道采用DSZ2水準(zhǔn)儀＋測(cè)微器附加鋼掛尺進(jìn)行量測(cè)（三）觀測(cè)成果拱頂位移量測(cè)是圍巖及支護(hù)應(yīng)力形態(tài)變化最直觀的反映，能為地下洞室穩(wěn)定性提供可靠直接的信息，且易測(cè)取，而在水平成層圍巖中，拱頂下沉量測(cè)是重點(diǎn)。拱頂下沉量測(cè)記錄見(jiàn)表4.1。表4.1隧道拱頂沉降量測(cè)記錄表工程名稱(chēng)：測(cè)點(diǎn)樁號(hào)：開(kāi)挖日期序號(hào)開(kāi)始量測(cè)時(shí)間設(shè)計(jì)高度/m本次

沉降/mm累計(jì)

下沉/mm下沉

速率距開(kāi)挖

面距離累計(jì)天數(shù)第一次第二次平均12010/10/3102212.9502212.9502212.9502212.810022010/11/112212.9462212.9472212.9472212.810333132010/11/222212.9452212.9452212.9452212.810252342010/11/332212.9442212.9432212.9442212.810161652010/11/442212.9412212.9422212.9422212.810282862010/11/552212.9412212.9412212.9412212.8101901172010/11/662212.9392212.9382212.9392212.81021021382010/11/772212.9362212.9372212.9372212.81021221592010/11/882212.9352212.9362212.9362212.810113118102010/11/992212.9352212.9352212.9352212.810114121112010/11/10102212.9332212.9342212.9342212.810115124122010/11/11112212.9322212.9332212.9332212.810116127132010/11/12122212.9312212.9302212.9312212.810218230142010/11/13132212.9312212.9312212.9312212.810018032152010/11/14142212.9302212.9292212.9302212.810119134162010/11/15152212.9292212.9292212.9292212.810120137172010/11/17172212.9272212.9282212.9282212.8101210.539182010/11/19192212.9282212.9282212.9282212.810021041192010/11/21212212.9272212.9262212.9272212.8101220.543202010/11/23232212.9272212.9272212.9272212.810022046三、凈空變化（一）觀測(cè)方法通常凈空水平收斂監(jiān)測(cè)是利用收斂?jī)x進(jìn)行，每組水平收斂的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)在同一斷面。它是將收斂?jī)x緊貼隧道周邊上的兩固定點(diǎn)，每次測(cè)出兩點(diǎn)的凈長(zhǎng)L，求出兩次量測(cè)的增量ΔL，即為此處凈空變化值。讀數(shù)時(shí)應(yīng)該讀三次，然后取平均值。（二）監(jiān)測(cè)儀器：采用數(shù)顯式收斂計(jì)（三）觀測(cè)成果表4.2隧道監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析樣表，通過(guò)該表可以看出，隧道的圍巖收斂及沉降在滿足要求后，即停止觀測(cè)。表4.2隧道監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工程名稱(chēng)：XX隧道里程：DK192+880開(kāi)挖時(shí)間：2011/10/31時(shí)間距開(kāi)挖時(shí)間（天）凈空收斂量（mm）2010/11/111.12010/11/222.132010/11/333.152010/11/444.152010/11/555.072010/11/666.682010/11/777.482010/11/888.342010/11/999.112010/11/10109.922010/11/111110.742010/11/121211.542010/11/131312.222010/11/141412.5四、地表沉降（一）觀測(cè)方法地表沉降觀測(cè)首先要進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)，在此基礎(chǔ)上，再進(jìn)行沉降的觀測(cè)。沉降觀測(cè)主要是觀測(cè)在隧道挖掘過(guò)程中地表或拱頂?shù)某两登闆r，觀測(cè)內(nèi)容：建立沉降監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)，工作基準(zhǔn)點(diǎn)觀測(cè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)。為了減少外界條件和觀測(cè)過(guò)程中各種系統(tǒng)誤差的影響。整個(gè)觀測(cè)過(guò)程中，使用固定的儀器和標(biāo)尺；固定觀測(cè)人員；采用相同的觀測(cè)路線和觀測(cè)方法；在基本相同的環(huán)境和條件下工作?；鶞?zhǔn)點(diǎn)觀測(cè)按照二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)程進(jìn)行。測(cè)定沉降觀測(cè)點(diǎn)的高程按四等水準(zhǔn)施測(cè)。第一次沉降觀測(cè)，應(yīng)在開(kāi)挖前進(jìn)行，獲得變形點(diǎn)的初始高程。（二）監(jiān)測(cè)儀器：DSZ2水準(zhǔn)儀＋測(cè)微器、塔尺（三）觀測(cè)成果地表沉降量測(cè)是在隧道為開(kāi)挖前就進(jìn)行觀測(cè)，因此可獲得開(kāi)挖全過(guò)程的沉降量。表3.5隧道地表沉降量測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表觀測(cè)點(diǎn)：開(kāi)挖時(shí)間：2010/10/30時(shí)間距開(kāi)挖時(shí)間（天）地表沉降量（mm）2010/11/118.12010/11/2213.22010/11/3318.12010/11/4420.72010/11/5523.92010/11/6627.62010/11/7728.32010/11/8829.82010/11/9930.2第四節(jié)隧道竣工后變形監(jiān)測(cè)隧道的管理包括建設(shè)管理和運(yùn)營(yíng)管理。正常運(yùn)營(yíng)階段的管理包括了維護(hù)設(shè)計(jì)條件、標(biāo)準(zhǔn)，保證各種功能系統(tǒng)及設(shè)備子系統(tǒng)按照要求正常運(yùn)行，確保交通暢通，滿足乘行人員舒適及隧道周邊環(huán)境保護(hù)等要求；加強(qiáng)隧道智能化管理及保養(yǎng)，通過(guò)改善隧道運(yùn)營(yíng)管理?xiàng)l件，減少事故隱患，防止隧道內(nèi)安全事故的發(fā)生；通過(guò)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)和評(píng)估，實(shí)施日常的維護(hù)與保養(yǎng)，使其處于“健康”狀態(tài)。大斷面隧道結(jié)構(gòu)至少100年的使用期，從資源方面來(lái)說(shuō)，地下空間屬于不可再生資源，使用周期長(zhǎng)；從經(jīng)濟(jì)角度講，地下結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大問(wèn)題后的修復(fù)或重建將花費(fèi)巨大；從襯砌結(jié)構(gòu)角度講，大斷面隧道屬于大跨度隧道，剛度較小，其穩(wěn)定性受多方面的影響，包括拱頂沉降、拱腳以及附近土體的穩(wěn)定性，外界環(huán)境的腐蝕等。長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)所得到的襯砌結(jié)構(gòu)變形情況也從另一個(gè)方面反映混凝土襯砌受腐蝕的情況，對(duì)大斷面隧道的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)具有明顯的必要性。一、隧道長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的內(nèi)容鐵路隧道在運(yùn)營(yíng)管理期間，通過(guò)對(duì)隧道運(yùn)營(yíng)期進(jìn)行的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，可及時(shí)掌握隧道的運(yùn)營(yíng)情況，為保證隧道的長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)安全和安全保障提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。下圖為隧道長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目表。隧道長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)項(xiàng)目位移量測(cè)應(yīng)力量測(cè)應(yīng)力量測(cè)應(yīng)力量測(cè)隧道收斂拱頂下沉初期支護(hù)水壓力圍巖和初期支護(hù)接觸壓力錨桿軸力初期支護(hù)和二次襯砌接觸壓力二次襯砌水壓力鋼支撐內(nèi)力二次襯砌內(nèi)力隧道長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)項(xiàng)目位移量測(cè)應(yīng)力量測(cè)應(yīng)力量測(cè)應(yīng)力量測(cè)隧道收斂拱頂下沉初期支護(hù)水壓力圍巖和初期支護(hù)接觸壓力錨桿軸力初期支護(hù)和二次襯砌接觸壓力二次襯砌水壓力鋼支撐內(nèi)力二次襯砌內(nèi)力圖4.1隧道運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目表對(duì)于監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的選擇主要依據(jù)對(duì)該隧道的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分析，同時(shí)也是對(duì)隧道所處的環(huán)境、項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)限制等因素。二、隧道長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的方法針對(duì)的隧道工程監(jiān)測(cè)特點(diǎn)，顯然，傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)和方法已不能完全滿足其監(jiān)測(cè)要求，需要不斷研發(fā)出新的監(jiān)測(cè)技術(shù)和方法與之適應(yīng)。隨著現(xiàn)代電子、通訊和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各種先進(jìn)的自動(dòng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相繼問(wèn)世，為隧道工程的全天候、自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)創(chuàng)造了條件。光纖傳感技術(shù)是近幾年來(lái)才發(fā)展起來(lái)的尖端監(jiān)測(cè)技術(shù)，最初用于通訊行業(yè)。光纖傳感器具有抗電磁干擾、防水、抗腐蝕、耐久性長(zhǎng)等特點(diǎn)，傳感器體積小、重量輕，便于鋪設(shè)安裝，將其植入監(jiān)測(cè)對(duì)象中不存在匹配的問(wèn)題，對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象的性能和力學(xué)參數(shù)等影