現(xiàn)代測繪技術(shù)在運營期隧道養(yǎng)護中的應(yīng)用

趙鵬

摘要：現(xiàn)代測繪技術(shù)在運營期隧道養(yǎng)護中應(yīng)用，對于隧道施工養(yǎng)護和安全使用有非常重要的意義。本文筆者針對現(xiàn)代測繪技術(shù)在運營期隧道養(yǎng)護中應(yīng)用進行分析研究，文章以上海地區(qū)跨黃浦江的越江隧道的養(yǎng)護工程實施為例，總結(jié)了隧道養(yǎng)護中沉降檢測和收斂檢測技術(shù)的合理應(yīng)用要點，希望能夠?qū)\營期的隧道養(yǎng)護實施有所幫助。

關(guān)鍵字：現(xiàn)代測繪技術(shù);運營期隧道;養(yǎng)護應(yīng)用

隧道是現(xiàn)代交通工程建設(shè)的重要工程模塊、隧道運營期具體是指隧道施工完成通車之后使用時間的維護和保養(yǎng)工作，針對隧道破損、隧道沉降以及其他問題進行處理，確保隧道安全運行。而在養(yǎng)護過程中，為了更加精細化的了解隧道投入運營的變化情況，更應(yīng)該應(yīng)用現(xiàn)代化測繪技術(shù)對隧道的使用狀況進行測量測繪，其中主要包括沉降檢測和收斂檢測等工作，了解隧道的使用情況。根據(jù)隧道各項測量檢驗工作實施，確保后續(xù)的隧道養(yǎng)護工作實施更加精準(zhǔn)。

1.工程案例分析

本工程為上海市打浦路隧道位于中心城區(qū)西南角，隧道老線于1970年建成，全長2761米，以貨運為主。另外，為了上海世博會圓滿召開，上海市政于2009年對隧道進行了改造修繕，2010年初改造完成通車，同時作為打浦路隧道的姐妹線——打浦路隧道復(fù)線也于2010年2月建成通車，全長2971米，至此打浦路隧道由一變二，構(gòu)成了一組雙管雙向4車道的越江通道，對完善上海中心城區(qū)干道越江系統(tǒng)有著重要意義。而為了確保隧道運營期使用安全對打浦路隧道進行變形監(jiān)測及規(guī)律分析是非常必要的。

2.沉降檢測技術(shù)和收斂檢測技術(shù)在養(yǎng)護中的應(yīng)用

2.1沉降檢測技術(shù)應(yīng)用

沉降檢測技術(shù)是隧道運營期養(yǎng)護工作實施的重要技術(shù)，主要針對打浦路隧道進行定期變形監(jiān)測，以掌握其變形規(guī)律，增強安全預(yù)警能力。

①監(jiān)測隧道結(jié)構(gòu)長期沉降變化情況，隧道老線174個沉降監(jiān)測點，隧道復(fù)線176個沉降監(jiān)測點、隧道復(fù)線龍華路入口24個沉降監(jiān)測點

②監(jiān)測點原則上布設(shè)在暗埋段、敞開段的每條變形縫兩側(cè)，江中圓隧道段以30m為間隔進行布設(shè)。

③本次測量采用的儀器主要是瑞士進口儀器LS15電子水準(zhǔn)儀和Leica TCRP1201+全站儀儀器配備及其精度詳見表1。

④測量技術(shù)應(yīng)用。在本次進行沉降檢測過程中，針對沉降檢測進行了良好的控制。A基巖標(biāo)為起算點的首級控制網(wǎng)采用一等水準(zhǔn)測量，與工作基點構(gòu)成附合線路。B隧道沉降測量路線沿隧道老線、復(fù)線走向布設(shè)，通過浦東、浦西工作基點形成附合路線。南、北線構(gòu)成小水準(zhǔn)路線閉合環(huán)。隧道路線測量按照二等水準(zhǔn)測量的要求進行。C起算點為基巖標(biāo)，平差時一、二等線路賦予不同的權(quán)進行聯(lián)合平差，得到工作基點高程。監(jiān)測點采用插入中間點的方法進行測量。計算公式按式1和式2：式中：W為測段閉合差或附合差，h為測站高差，k為主待求點的測站數(shù)，n為測段總測站數(shù)，HE（A）為由A點起算的待求點E的高程。

W= -（HB-HA） 公式1

HE（A）=HA+ - W 公式2

沉降量的計算由本次高程減去上一次的高程而得。計算公式為公式3和公式4：

BCi=Hi-Hi-1 ? ?公式3

LJi=Hi-H0 ? ? 公式4

式中：BC為本次沉降量，LJ為累計沉降量，H0為首次高程，Hi為第i次平差高程，i為第i次觀測。

通過沉降檢測技術(shù)應(yīng)用以及沉降計算，完成對沉降數(shù)據(jù)分析，最終做好隧道養(yǎng)護工作。

2.2收斂檢測技術(shù)應(yīng)用

收斂檢測技術(shù)也是隧道養(yǎng)護中的主要檢測內(nèi)容，在其進行檢測中，隧道收斂形變監(jiān)測主要是監(jiān)測盾構(gòu)段長期收斂變形情況，老線布設(shè)14個斷面、復(fù)線布設(shè)18個斷面，在隧道盾構(gòu)段與工作井連接處的斷面為起始點，布設(shè)1個變形監(jiān)測斷面;盾構(gòu)段內(nèi)，每100米設(shè)置一個變形監(jiān)測斷面，總計32個斷面。

①收斂變形測量遵循市管越江隧道沉降測量方案，收斂監(jiān)測點皆直接布設(shè)在隧道環(huán)片上，直接反映隧道的結(jié)構(gòu)形變;在本工程中，由于隧道兩側(cè)的環(huán)片被裝飾隔板和防火板遮住，因此在埋設(shè)監(jiān)測點時，在防火板上開了一個約直徑約10cm的圓形窗口，便于今后觀測。

②收斂變形檢測技術(shù)：隧道橫向直徑、豎向距離的觀測采用獨立坐標(biāo)系，本次變形觀測采用徠卡TS60 全站儀，測角精度±0.5″，測距精度0.6mm±1ppm×S。將儀器架好整平后，保證儀器瞄準(zhǔn)在同一斷面內(nèi)的所有棱鏡，利用全站儀的自動搜索小棱鏡模式觀測，獲得A、B、C、D四點的三維坐標(biāo)，該模式全站儀可自動尋找對中棱鏡中心的功能，有效減小人工對中而產(chǎn)生的誤差，為最大限度降低測量過程人為和儀器的誤差，故每個斷面測量三次即一個半測回（測完一組數(shù)據(jù)后再進行下一組測量），然后取其平均值作為該點的最終坐標(biāo)，根據(jù)三維坐標(biāo)值計算出A、D兩點的距離，以及計算出B、C兩點的距離，相鄰兩次觀測的長度變化就是隧道的橫向直徑變形量（即通過測量B、C兩點的長度及A、D兩點距離變化反映隧道橫向直徑的長度變化），豎向距離采用空間高程計算高程求得。

具體計算圓隧道的橫向變形量變化量時，采用以下公式：

橫徑長度由監(jiān)測點A、D及B、C的三維坐標(biāo)來計算獲得，具體計算公式5如下：

其中X、Y、Z為點的三維坐標(biāo)，S為橫徑長度值。

將前后兩次所得的橫向長度值相減，即為橫向本次變形量。將本次長度值減去初始長度值，即為橫向累計變形量。

本次橫向變形量：

累計橫向變形量：

其中 為本次橫向變形量， 為累計橫向變形量， 為第i次橫向長度值， 為初始的橫向長度值。

豎向距離即用空間高程計算高差求得豎向距離，即用B點的高程減去A點的高程，求得A、B兩點的豎向距離，用C點的高程減去D點的高程，求得C、D兩點的豎向距離。相鄰兩次所得的豎向長度值相減，即為隧道豎向距離的本次變形量。將本次高程值減去初始高程值，即為豎向累計變形量。

橫向直徑和豎向距離測量模擬圖如下：

3.保護區(qū)監(jiān)測施工總結(jié)

本隧道工程進行隧道養(yǎng)護檢測中，應(yīng)該注重對隧道養(yǎng)護進行合理的控制，確保隧道實施更加合理，提升隧道養(yǎng)護效果。在綜合考慮隧道周邊地質(zhì)、地基、施工情況，在其進行隧道保護區(qū)施工檢測中，主要包括隧道保護區(qū)人工巡檢和科學(xué)監(jiān)護，并對監(jiān)護數(shù)據(jù)進行匯總分析，將分析結(jié)果及時提交業(yè)主和相關(guān)單位。通過專項監(jiān)護可以及時了解隧道保護區(qū)結(jié)構(gòu)異常變化，其主要目的有三個方面：

①將人工巡檢的成果數(shù)據(jù)，及時反饋相關(guān)單位部門，確保信息化傳遞及時性。

②將人工巡檢監(jiān)護成果數(shù)據(jù)，根據(jù)一定的監(jiān)測限值作為預(yù)警預(yù)報，以評估施工對隧道結(jié)構(gòu)的影響，必要時可聘請專家和工程技術(shù)人員進行工程技術(shù)論證研討，確保施工期間隧道結(jié)構(gòu)安全。

③將人工巡檢成果數(shù)據(jù)結(jié)合施工作業(yè)安全預(yù)測，確保工程施工嚴格按要求實施，及時判斷既有隧道的結(jié)構(gòu)安全，對可能發(fā)生的隱患提供及時準(zhǔn)確的預(yù)報，避免惡性事故的發(fā)生。

隧道保護區(qū)設(shè)施設(shè)備監(jiān)護，采用人工監(jiān)測和人工巡檢相結(jié)合的方法進行，在整個施工工序內(nèi)包含儀器監(jiān)測及現(xiàn)場巡檢檢查，所有檢查、監(jiān)測內(nèi)容均形成完整的書面記錄。

現(xiàn)場巡檢工作主要以目測為主，可輔以錘、釬、量尺、放大鏡等工器具以及攝像、攝影等設(shè)備進行。巡檢內(nèi)容記錄在巡檢記錄表格中，作為監(jiān)護資料歸檔保存。

現(xiàn)場監(jiān)測工作以沉降監(jiān)測為主要內(nèi)容，監(jiān)測數(shù)據(jù)與現(xiàn)場巡檢相結(jié)合對比分析，并掌握樁基基礎(chǔ)施工和隧道保護區(qū)主體結(jié)構(gòu)環(huán)境體系的變形規(guī)律，為信息化施工提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

安全監(jiān)護主要包括以下內(nèi)容。

①全隧道垂直沉降監(jiān)測（施工前、施工中、施工后）說明：全隧道監(jiān)測到全部施工完成后，寫進人工監(jiān)護總結(jié)報告。

②隧道重點區(qū)域環(huán)縫開張及裂縫監(jiān)測;

③隧道重點區(qū)域滲漏水檢測;

④隧道影響區(qū)段主體結(jié)構(gòu)、附屬結(jié)構(gòu)設(shè)施及設(shè)備巡視檢查;

⑤隧道保護區(qū)域巡視檢查;

⑥現(xiàn)場安全措施。

4.全面總結(jié)

在現(xiàn)代測繪技術(shù)在運營期隧道養(yǎng)護中應(yīng)用時，應(yīng)該注重沉降監(jiān)測實施、重視收斂檢測、重視保護區(qū)施工檢測等內(nèi)容，通過檢測確隧道投入運營后各環(huán)節(jié)受到的影響，并根據(jù)測量對比，找尋隧道中存在的問題，積極進行養(yǎng)護解決，確保隧道安全運行[2]。

結(jié)束語

本文總結(jié)了現(xiàn)代測繪工藝在隧道養(yǎng)護中應(yīng)用進行分析，并總結(jié)測繪工藝的應(yīng)用要點，希望能夠?qū)Ξ?dāng)前地鐵隧道的施工檢測有所幫助。

參考文獻

[1]段清超.絲綢之路視域下現(xiàn)代測繪技術(shù)在地鐵隧道變形監(jiān)測中的應(yīng)用研究[J]. 新絲路：上旬， 2019（1）：3-3.

[2]趙燕峰.現(xiàn)代測繪技術(shù)在河道管理中的應(yīng)用[J]. 冶金叢刊， 2019， 004（015）：146，149.