東馬各莊隧道施工的遠程監測

李 飛 馮俊輝

（河北大學 建筑工程學院，河北 保定 071002）

0 引言

我國監測技術和方法還處于發展階段，對施工監測和信息反饋的研究還不是很多。傳統的電信號類傳感器受工作原理的限制，存在分布式自動化數據采集裝置的通訊距離短，電源不易解決，耗損大，絕緣要求高，抗電磁能力弱，不耐腐蝕等缺點。

隨著科學技術的進步和認識水平的提高，工程建設的客觀要求提高，必定會推動監測技術的不斷進步和提高。因此，如何及時、快速地獲取各類信息，如何綜合分析信息以及如何快速地把監測信息反饋給有關方，如何使信息得到切實有效的應用，是目前隧道施工和監測研究亟需解決的問題。

1 隧道圍巖狀態的概述及其布置監測

張涿高速公路位于河北省西北部、北京市西部，局部地段位于兩行政區的接合部位。設計路線從北莊村東南至馬各莊東北為東馬各莊隧道，隧道右線從YK83+164～YK84+381，全長1217.0m，左線從ZK83+157～ZK84+370，全長1213.0m，隧道設計采用分離式洞室，相鄰兩側軸間距約25.0～35.0m，設計隧道采用雙車道，隧道凈寬12.75m，高 5.0m，設計標高左線 380.36～361.10m，右線 380.23～360.69m，設計車速100km/h。取左線ZK84+323斷面為計算斷面，屬Ⅳ級圍巖，隧道埋深24m，模型的水平寬度右側取兩隧道中線，左側為隧道開挖跨度的3倍，隧道下的距離為隧道高度的一倍，上部按實際地形尺寸。計算模型的計算參數根據馬各莊隧道圍巖和支護結構的物理力學性質并結合規范加以選取：

隧道圍巖：彈性模量為3GPa，泊松比為0.3，密度為24.5kN/m3，內粘聚力0.5MPa，內摩擦角39°；襯砌單元：彈性模量為27.5GPa，泊松比為0.2，密度為25kN/m3；錨桿：彈性模量為 200GPa，泊松比為0.3，密度為79.6kN/m3；

確定典型斷面后，與隧道圍巖頂端3米出設置位移傳感器一只，應變式土壓力計1只，放置在位移傳感器旁邊，與巖體接觸，量程1MPa。采用先進的光纖傳感技術[1-2]對隧道典型剖面進行遠程實時監測，主要監測圍巖的變形、壓力等變化。采用GPRS無線傳輸[3-4]。

用戶通過INTERNET網絡與中心端相連，中心端是一個有固定IP的服務器，安裝了中心端軟件與多個MD609相連。

2 隧道實時在線監測位移分析

隧道監測位移如下表1所示：

表1 斷面測點處X和Y方向位移

通過對斷面檢測點即頂端圍巖位移進行研究，對于本隧道拱頂下沉實測數據系列，指數函數與之具有較好的擬合性，故本隧道拱頂下沉實測數據回歸分析采用指數函數作為回歸方程[6]。

對于測點處 X方向位移實測數據，所用回歸函數

圖1 ZK84+323斷面 測點處x方向位移的回歸曲線圖

圖2 K84+323斷面 測點處y方向位移的回歸曲線圖

3 結論

本文在查閱大量文獻的基礎上，根據東馬各莊隧道工程提供的有關設計、施工、監測等，對隧道進行監測分析。采用光纖傳感技術對典型斷面實現了遠程實時監測。通過檢測圍巖的變形、壓力等變化，根據隧道施工量測的實時數據來監控隧道的施工情況，綜合評定圍巖的穩定情況。通過對現有監測資料的整理分析對比，根據對隧道施工過程中現場監控量測數據的統計整理以及回歸分析，得到了本隧道拱頂X方向位移實測數據，所用回歸函數y（x）＝A＋Bx＋Cx2＋Dx3，Y 向位移實測數據，所用回歸函數 y（x）＝y0＋AeR0x有較好的擬合性。

［1］田石柱，趙雪峰，歐進萍，周智.結構健康監測用光纖Bragg光柵溫度補償研究[J].傳感器技術，2002，2(4):8-10.

［2］姜德生，梁磊，南秋明.光纖Bragg光柵傳感特性的實驗研究[J].傳感器技術，2003，22(7)：7-9.

［3］劉泉聲，徐光苗，張志凌.光纖測量技術在巖土工程中的應用[J].巖石力學與工程學報，2004，23(2)：310-314.

［4］T.Kimura,RJ.Mair.Centrifugal testing of model tunnels in soft clay[J].Proc 10th International Conference on Soil,Soil Mechanics& Foundatio Engineering,Stockholm,Balkema,1981.

［5］周劍平.Origin 實用教程（7.5 版）[M].西安交通大學出版社，2007，6.