隧道施工監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)的分析及應(yīng)用技術(shù)

崔守建

(山西路橋第一工程有限責(zé)任公司,山西太原 030006)

隧道施工監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)的分析及應(yīng)用技術(shù)

崔守建

(山西路橋第一工程有限責(zé)任公司,山西太原 030006)

隧道監(jiān)控量測(cè)是隧道新奧法設(shè)計(jì)施工理論的核心內(nèi)容之一,通過(guò)對(duì)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的處理及分析,可以有效的消除監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)的誤差,并使分析后的數(shù)據(jù)達(dá)到監(jiān)測(cè)隧道施工安全、指導(dǎo)施工生產(chǎn)、便利施工管理、修正設(shè)計(jì)的目的。

監(jiān)控量測(cè) 數(shù)據(jù)處理分析 回歸分析

1 引言

目前，隧道的設(shè)計(jì)施工主要存在兩種理論方法：一種理論是二十世紀(jì)20年代提出的傳統(tǒng)的“松弛荷載理論”；另一種理論是二十世紀(jì)50年代提出的現(xiàn)代支護(hù)理論，或稱“巖承理論”。巖承理論的主要代表方法就是現(xiàn)代隧道中應(yīng)用最廣泛的新奧法，隧道監(jiān)控量測(cè)是新奧法施工方法的核心組成部分，是實(shí)現(xiàn)隧道動(dòng)態(tài)施工、確保施工安全、指導(dǎo)施工生產(chǎn)、便利施工管理、修正設(shè)計(jì)的重要手段，是實(shí)現(xiàn)信息化設(shè)計(jì)與施工不可缺少的一道工序，目前隧道監(jiān)控量測(cè)中常用的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為地質(zhì)及支護(hù)狀況觀察、周邊收斂、拱頂下沉、地表下沉四項(xiàng)必測(cè)內(nèi)容。

2 監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)的處理與分析技術(shù)

由于現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)所得的原始數(shù)據(jù)，不可避免的具有一定的離散型，其中包含著測(cè)量誤差甚至測(cè)量錯(cuò)誤，不經(jīng)過(guò)整理和數(shù)學(xué)處理的數(shù)據(jù)無(wú)法直接利用，通過(guò)相關(guān)的數(shù)據(jù)分析處理，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行消除誤差、或?qū)ν涣繙y(cè)斷面的各種數(shù)據(jù)相互分析比較，從而確認(rèn)量測(cè)結(jié)果的可靠性，以及探求圍巖及支護(hù)系統(tǒng)變形隨時(shí)間、空間的變化規(guī)律，判斷圍巖和支護(hù)體系的穩(wěn)定狀態(tài)。因隧道開(kāi)挖后，圍巖向內(nèi)部的收斂位移是圍巖動(dòng)態(tài)的最顯著表現(xiàn)，最能反映出圍巖(或圍巖加支護(hù))的穩(wěn)定性，是最直接、最有意義、最經(jīng)濟(jì)和最常用的量測(cè)項(xiàng)目，本文以左黎高速桐峪特長(zhǎng)隧道某斷面的周邊收斂數(shù)據(jù)為例進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理。

2.1 量測(cè)斷面的布設(shè)及數(shù)據(jù)處理

周邊收斂斷面埋設(shè)測(cè)點(diǎn)時(shí)，先在測(cè)點(diǎn)處用電錘開(kāi)挖孔徑為12～15mm，深約50mm的孔，在孔中插入收斂預(yù)埋件，采用JSS30A數(shù)顯式收斂計(jì)(精度0．01mm)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，兩測(cè)點(diǎn)的連線稱為測(cè)線。由于圍巖條件、開(kāi)挖方式的不同，測(cè)線位置、數(shù)量亦有所不同，本隧道主要采用測(cè)線布置方式如圖1：

以圖1中三測(cè)線布置方式的BC測(cè)線量測(cè)數(shù)據(jù)為例，此測(cè)線連續(xù)10天的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表1：

第二步需要依據(jù)表中的數(shù)據(jù)依次繪制累計(jì)位移值隨時(shí)間變化圖、位移速率隨時(shí)間變化圖、累計(jì)位移值的導(dǎo)數(shù)隨時(shí)間變化的圖，并依據(jù)Excel的功能使用對(duì)數(shù)函數(shù)對(duì)前2個(gè)曲線進(jìn)行回歸分析，求得回歸曲線，繪制的3條曲線圖見(jiàn)圖2。

2.2 量測(cè)數(shù)據(jù)的分析

(1)從累計(jì)位移值隨時(shí)間變化的曲線圖(曲線1)可以看出，曲線為正常曲線，曲線的曲率變化逐漸趨向于緩和，結(jié)合累計(jì)位移值導(dǎo)數(shù)隨時(shí)間變化(曲線3)及位移速率隨時(shí)間變化(曲線2)的曲線圖，可看出曲線1的曲率逐漸趨向于0，周邊位移速率逐漸減少，表明隧道的圍巖及支護(hù)變形逐漸趨向于穩(wěn)定。

(2)通過(guò)曲線1及曲線2的回歸方程，考慮此斷面處初期支護(hù)完成時(shí)間至二次襯砌施作之前的時(shí)間為30天(依據(jù)隧道的實(shí)際施工進(jìn)度估測(cè))，可得出此斷面BC測(cè)線二襯施作之前的最終變形為14．5mm，周邊位移最終速率為0，依據(jù)隧道預(yù)留變形量為10cm及位移量測(cè)數(shù)據(jù)管理等級(jí)，最終位移小于三分之一的預(yù)留變形量，隧道初襯位移未超限，位移管理等級(jí)為III級(jí)，隧道可以正常施工，不需要采取施工管理控制及施工輔助措施。

圖1 周邊收斂斷面測(cè)線布置方式

圖2 周邊收斂斷面BC測(cè)線變形曲線圖

表1 周邊收斂量測(cè)斷面BC測(cè)線實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表

(3)依據(jù)表1，第10天的周邊收斂變形速率為0．2mm/d，可判斷，圍巖處于緩慢變形階段，如連續(xù)7天周邊收斂變形速率小于0．2mm/d (巖石隧道)，則可判定圍巖已達(dá)到基本穩(wěn)定，可以進(jìn)行二次襯砌作業(yè)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)處理及分析應(yīng)用，可以有效的消除監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)的誤差，并使分析后的數(shù)據(jù)達(dá)到監(jiān)測(cè)隧道施工安全、指導(dǎo)施工生產(chǎn)、便利施工管理、修正設(shè)計(jì)的目的。

[1]《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F60-2009).北京:人民交通出版社,2009.

崔守建(1971—),男,山西臨猗人,學(xué)歷：本科,工作單位：山西路橋第一工程有限公司,工程師。