對(duì)隧道工程完工后的變形情況進(jìn)行研究,利用監(jiān)控量測(cè)技術(shù)對(duì)實(shí)際工程中的周邊位移、拱頂沉降及地表沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)。研究表明,隧道所處的圍巖級(jí)別越好,其變形量越小,且隧道的變形量變化更為均勻。
關(guān)鍵詞:公路隧道;監(jiān)控量測(cè);拱頂沉降;地表沉降;位移
引言
公路工程建設(shè)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到很多不同的地質(zhì)情況,因而需要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)不同形式的穿山隧道。由于地質(zhì)情況的復(fù)雜程度不一,對(duì)隧道的安全較難保證,為此關(guān)寶樹(shù)[1]提出關(guān)于隧道動(dòng)態(tài)施工的理論,這一理論的關(guān)鍵是對(duì)隧道進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)控量測(cè)。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè),得到實(shí)時(shí)的隧道圍巖應(yīng)力與應(yīng)變的信息及隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的抵抗力等信息,對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行分析,判斷圍巖的狀態(tài),以此確定下一步的施工方案。關(guān)于在隧道施工中的監(jiān)控技術(shù),研究學(xué)者們進(jìn)行了大量的研究,其中,朱合華[2]通過(guò)相關(guān)研究提出關(guān)于工程施工模擬的正反計(jì)算分析軟件;徐立紅等人[3]通過(guò)激光量距技術(shù),得到拱頂沉降和隧道周邊變形收斂的監(jiān)測(cè)方法;RLindenbergh[4]利用3D激光掃描儀掃描隧道輪廓,提出一種可以有效獲取數(shù)據(jù)點(diǎn)變形的點(diǎn)云分割方法;GabrielWalton等人[5]使用固定的三維激光掃描儀獲得隧道剖面數(shù)據(jù)并通過(guò)橢圓擬合來(lái)擬合隧道剖面,以此對(duì)圓形隧道和豎井變形進(jìn)行檢測(cè)。目前的研究對(duì)實(shí)際工程的信息化施工及監(jiān)測(cè)量測(cè)的相關(guān)技術(shù)手段研究還存在不足,為此,本文對(duì)隧道工程完工后的變形情況進(jìn)行研究,利用實(shí)際監(jiān)控量測(cè)技術(shù)對(duì)實(shí)際工程中的周邊位移,拱頂沉降及地表沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
1監(jiān)控量測(cè)技術(shù)方案
1.1監(jiān)控量測(cè)的目的
公路隧道開(kāi)挖后,對(duì)圍巖的位移和應(yīng)力變化會(huì)進(jìn)行重新分布。為保證施工安全,在施工過(guò)程中建立監(jiān)控和量測(cè)體系至關(guān)重要。通過(guò)對(duì)圍巖的變形和位移變化規(guī)律進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤,可以得到位移的變形規(guī)律來(lái)指導(dǎo)施工,還可對(duì)隧道的設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行修正,并可作為工程資料,為以后隧道工程施工提供依據(jù)。
1.2監(jiān)控量測(cè)的方案
本文對(duì)隧道周?chē)灰疲淼拦绊敵两导暗乇沓两档谋O(jiān)控量測(cè)方案如表1所示。
2實(shí)際工程案例分析
2.1工程概況
某高速公路工程全長(zhǎng)57km,公路設(shè)計(jì)為6車(chē)道,設(shè)計(jì)速度為100km/h。其中,隧道長(zhǎng)3.2km,為分離式隧道,隧道左線的起訖里程為ZK25+705—ZK28+950,隧道右線的起訖里程為ZK25+725—ZK28+910,隧道所處的地形為丘陵地貌,地形起伏變化較大,最大埋深為330m,進(jìn)出口自然坡度為15~30°;該區(qū)地表水系發(fā)育較好,并且在隧道的右側(cè)有水庫(kù),地表水對(duì)隧道的施工存在一定影響,隧道的地下水位表層為殘坡積粉質(zhì)黏土,在碎石中存在孔隙水,施工時(shí)需注意排水等相關(guān)工作。隧道所處的圍巖級(jí)別多為Ⅱ-Ⅴ級(jí)砂巖與花崗巖,巖體破碎,裂隙發(fā)育較好,圍巖的穩(wěn)定性較差。本隧道中圍巖的占比如表2所示。
2.2監(jiān)測(cè)方案
本工程監(jiān)測(cè)包括隧道周邊位移、隧道拱頂沉降及地表沉降,具體的監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示,具體的監(jiān)測(cè)頻率如表3、表4、表5所示。
2.3監(jiān)測(cè)結(jié)果分析
2.3.1周邊位移變化情況根據(jù)上述的監(jiān)測(cè)方案對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè),收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,具體結(jié)果如表6所示。由表6可知,Ⅱ級(jí)圍巖的平均值最小,說(shuō)明圍巖的級(jí)別越好,隧道周邊的位移變化越小,從方差可以發(fā)現(xiàn)Ⅱ級(jí)的方差最小,說(shuō)明圍巖級(jí)別越好,其變形分布越均勻,隧道的最大位移發(fā)生在Ⅴ級(jí)圍巖處。
2.3.2拱頂沉降變化情況根據(jù)上述方案對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè),收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,具體結(jié)果如表7所示。由表7可知,Ⅱ級(jí)圍巖的平均值最小,說(shuō)明圍巖的級(jí)別越好,隧道拱頂沉降變化越小,從方差可以發(fā)現(xiàn)Ⅱ級(jí)的方差最小,說(shuō)明圍巖級(jí)別越好,其變形的分布就更均勻,隧道的最大沉降發(fā)生在Ⅴ級(jí)圍巖處。
2.3.3地表沉降變化情況根據(jù)上述方案對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè),收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,具體結(jié)果見(jiàn)表8。由表8可知,Ⅱ級(jí)圍巖的平均值最小,說(shuō)明圍巖的級(jí)別越好,地表沉降變化越小,從方差可以發(fā)現(xiàn)Ⅱ級(jí)的方差最小,說(shuō)明圍巖級(jí)別越好,其變形的分布就更均勻,地表的最大沉降發(fā)生在Ⅴ級(jí)圍巖處。
3結(jié)語(yǔ)
本文分別對(duì)隧道的周邊位移、拱頂沉降及地表沉降情況與圍巖的關(guān)系進(jìn)行分析,研究表明:隧道所處的圍巖級(jí)別越好,隧道的變形量越小,并且當(dāng)圍巖的級(jí)別越好時(shí),隧道的變形量變化更為均勻。