芻議如何做好隧道監(jiān)控測(cè)量數(shù)據(jù)處理及在工程施工中的應(yīng)用

■周 旭 ■重慶天驕監(jiān)理有限公司，重慶市 400014

隨著社會(huì)不斷發(fā)展，人們對(duì)于工程施工質(zhì)量的要求越來越高，在道路施工中的隧道施工，是復(fù)雜且難度較大的一項(xiàng)工程，所以對(duì)質(zhì)量的監(jiān)控就變得尤為重要。

1 隧道監(jiān)控測(cè)量

1．1 隧道分類

隧道是一種利用地下空間的工程，它包括了交通隧道、水工隧道、市政隧道、礦山隧道。隧道不光指地底下隧道也包括穿山隧道。隧道按照所處的地質(zhì)條件可以分為土質(zhì)隧道和石質(zhì)隧道;按照隧道的長(zhǎng)度又可以分為長(zhǎng)隧道、短隧道、中長(zhǎng)隧道和特長(zhǎng)隧道;按照隧道埋置的深度可以分為淺埋隧道和深埋隧道;按照用途還可以分為交通隧道、水工隧道、市政隧道和礦山隧道。

1．2 隧道監(jiān)控測(cè)量的目的

隧道監(jiān)控測(cè)量是為了實(shí)現(xiàn)隧道安全、通行安全，指導(dǎo)施工以及積累資料的目的。目前，我國(guó)在隧道施工的過程中，經(jīng)常把先進(jìn)的量測(cè)技術(shù)和觀察技術(shù)以及方法應(yīng)用進(jìn)施工中，目的就在于在施工之前分析施工地的情況，了解山體或者地下結(jié)構(gòu)，把了解和分析的結(jié)果整理出來，并應(yīng)用于施工中，指導(dǎo)施工安全有效進(jìn)行，這種方法通常被稱為信息反饋法。隧道監(jiān)控測(cè)量的目的主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)掌握山體或者地底的巖石結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律;(2)掌握巖石結(jié)構(gòu)和支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性;(3)可以對(duì)施工設(shè)計(jì)進(jìn)行修改和完善;(4)能夠預(yù)先知道施工過程中可能發(fā)生的情況，對(duì)事故的預(yù)防有幫助;(5)指導(dǎo)施工安全有效進(jìn)行，對(duì)施工中出現(xiàn)的問題及時(shí)修正;(6)其監(jiān)控測(cè)量數(shù)據(jù)具有法律及公證性，加蓋了CMA公章的觀測(cè)結(jié)果是具有公證效力，能夠明確責(zé)任。

1．3 隧道監(jiān)控測(cè)量在施工中的規(guī)范要求

(1)監(jiān)控測(cè)量工作進(jìn)行的時(shí)間和范圍有明確的規(guī)定，必須得在開挖、支護(hù)施工完成之后，按照先前設(shè)計(jì)好的要求布點(diǎn)監(jiān)控測(cè)量，且測(cè)量情況要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的情況及時(shí)調(diào)整或者完善，測(cè)量數(shù)據(jù)一定要及時(shí)分析處理，并且在第一時(shí)間內(nèi)把結(jié)果反饋到施工過程中;

(2)隧道監(jiān)控測(cè)量之前，要多次觀察隧洞內(nèi)外的情況，確認(rèn)前期工作完成質(zhì)量過關(guān)，能夠安全進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)也不能忽視了未施工地段的觀察;

(3)在隧道監(jiān)控測(cè)量過程中，要每天觀察工作面的情況，如果發(fā)現(xiàn)有施工條件惡化趨勢(shì)，就要及時(shí)采取相對(duì)應(yīng)的措施，以保證施工能夠正常進(jìn)行，觀察后要把這些情況整理成圖，把數(shù)據(jù)填入監(jiān)控記錄表，為隧道安全有效施工提供更為全面的信息;

2 隧道監(jiān)控測(cè)量數(shù)據(jù)的處理

隧道監(jiān)控測(cè)量數(shù)據(jù)的處理通常是對(duì)觀察檢測(cè)的信息資料進(jìn)行非線性回歸分析，一般會(huì)用到關(guān)系函數(shù)。

對(duì)數(shù)函數(shù):u=a·ln(1+t)或u=a+b/ln(1+t)

指數(shù)函數(shù):u=a·e-b/t或u=a(1-e-b·t)

雙曲線函數(shù):u=t/(a+bt)或 u=a［1-1/(a+bt)2］

隧道監(jiān)控測(cè)量有主要分為水平測(cè)量和拱頂下沉測(cè)量，測(cè)量方法中數(shù)據(jù)的處理從下面方向進(jìn)行:

(1)水平測(cè)量。水平測(cè)量的前提是隧道預(yù)埋件要提前埋設(shè)，埋設(shè)要嚴(yán)格按照要求和規(guī)定時(shí)間進(jìn)行，然后才能安裝儀器完成測(cè)量工作。當(dāng)儀器安裝好了以后，利用彈簧秤、滑行管道以及鋼絲繩給鋼尺加入一種水平力，然后對(duì)第一次測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)測(cè)讀，等到數(shù)據(jù)誤差在連續(xù)測(cè)量三次后小于0．18mm后，才開始后續(xù)施工。在水平測(cè)量的過程中，要把每次測(cè)量的數(shù)據(jù)做好詳細(xì)記錄，記錄的內(nèi)容要有記錄和測(cè)量的日期、時(shí)間，還需要記錄下測(cè)量的距離、環(huán)境溫度、此次測(cè)量具體數(shù)據(jù)等，然后再根據(jù)記錄的測(cè)量數(shù)據(jù)制作成曲線圖。當(dāng)曲線程度隨著時(shí)間變化慢慢變地平直時(shí)，可以采用測(cè)量數(shù)據(jù)回歸分析法來推算時(shí)間與距離變化的關(guān)系以及規(guī)律。這時(shí)的推算就需用到之前所說的函數(shù)關(guān)系。

(2)拱頂下沉測(cè)量。拱頂下沉測(cè)量主要是利用水平儀觀測(cè)，輔以水準(zhǔn)測(cè)量法。拱頂下沉測(cè)量首先要將拱頂?shù)某跏几叨戎涤涗浵聛?，然后再與施工后的某一時(shí)刻拱頂高度相對(duì)比，這兩個(gè)數(shù)據(jù)之間的差值就是拱頂下沉的數(shù)據(jù)，用公式表示為:Ut=(Q0+P0)-(Q+P)=(Q0-Q)+(P0-P)。其中U表示拱頂位置數(shù)據(jù)，Q、P表示拱頂高度值。拱頂下沉測(cè)量數(shù)據(jù)處理的方法與水平測(cè)量出的數(shù)據(jù)處理方法是一樣的。

3 隧道監(jiān)控測(cè)量數(shù)據(jù)在工程施工中的應(yīng)用

(1)繪制施工圖。根據(jù)水平測(cè)量和拱頂下沉測(cè)量得出的數(shù)據(jù)分析，對(duì)隧道施工工程的設(shè)計(jì)圖紙起到一個(gè)輔助的作用，使得隧道在施工過程中能夠更加安全有效進(jìn)行施工。

(2)判斷隧道穩(wěn)定性。測(cè)量所得的數(shù)據(jù)是隧道穩(wěn)定性判斷的重要依據(jù)，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn):①當(dāng)管理位移處于U＜U［1B/2B］/3時(shí)，說明一切都比較平穩(wěn)，所以施工工作可以正常進(jìn)行;②當(dāng)管理位移處于U［1B/2B］/3≤U≤2U［1B/2B］/3時(shí)，說明地質(zhì)構(gòu)造趨于失穩(wěn)狀態(tài)，此時(shí)就要堅(jiān)強(qiáng)對(duì)施工的監(jiān)測(cè);③當(dāng)管理位移處于U＞2U［1B/2B］/3時(shí)，說明地質(zhì)構(gòu)造已經(jīng)處于一種失穩(wěn)狀態(tài)，此時(shí)就要采取相應(yīng)工程措施并且要加強(qiáng)對(duì)工程的監(jiān)測(cè);④當(dāng)位移的速度大于1mm/d時(shí)，說明巖石等地質(zhì)構(gòu)造已經(jīng)處于一種變形嚴(yán)重的階段;⑤當(dāng)位移的速度小于0．2mm/d＜1時(shí)，說明巖石等地質(zhì)構(gòu)造已經(jīng)處于一種極不穩(wěn)定的階段，

(3)隧道監(jiān)控測(cè)量數(shù)據(jù)整理后反饋到施工中:①當(dāng)次的測(cè)量數(shù)據(jù)要及時(shí)整理，繪制好曲線圖和開挖面關(guān)系圖后，要尋找到數(shù)據(jù)之間的規(guī)律，最后把數(shù)據(jù)反饋到隧道施工中，通過這些數(shù)據(jù)的分析可以使施工更符合隧道變形規(guī)律以及隧道施工地的各種狀況，能提高施工效率;②對(duì)剛開始施工的數(shù)據(jù)整理出的曲線圖進(jìn)行回歸分析，能夠通過最終位移、變形速度的分析，把分析的結(jié)果反饋到施工中，可以有效規(guī)避風(fēng)險(xiǎn);③當(dāng)數(shù)據(jù)顯示出不正常的變動(dòng)時(shí)，反饋到施工中，可以根據(jù)具體的施工情況采取加厚、加固、加密或加長(zhǎng)等措施，加強(qiáng)隧道施工的安全性，提高隧道施工的質(zhì)量。

4 結(jié)束語

通過對(duì)隧道施工過程中的各項(xiàng)監(jiān)控結(jié)果分析，能夠很好的預(yù)知地質(zhì)巖石變形曲式、完善施工措施。對(duì)數(shù)據(jù)的處理能夠提高施工的安全性及有效性，可以避免造成不必要的浪費(fèi)或者經(jīng)濟(jì)損失，也能有效避免安全施工事故的發(fā)生。

［1］徐穎，陳建平，左昌群．武當(dāng)群片巖隧道剪切型縱向裂縫破壞機(jī)理［J］．中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013，44(7)．

［2］李明．基于PLC的長(zhǎng)、大形隧道監(jiān)控預(yù)案的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)［J］．現(xiàn)代建筑電氣，2013，4(2)．

［3］羅壽斌．多參數(shù)曲線擬合模型在隧道監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理中的應(yīng)用［J］．貴州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，27(2)．