连拱隧道施工监测与分析
2015-06-23
前言
随着我国的交通运输水平不断的提高，公路的设计和质量渐渐的被人们关注。其中不可忽视的是公路施工中存在着安全隐患，施工的材料优劣，施工的技术水平，监测方法，管理体系都对工程质量有一定的影响。如何对上述原因做出合理优化的改革是以后的主要研究方向。
二、结合案例进行分析
1.工程概述
珠湖隧道是赣粤高速公路泰赣段的重点控制工程之一，桩号为K196＋569-K196＋720，全长151m，隧道左、右洞轴线间距11.5m，为连体拱结构形式，是江西公路建设史上的第一座双连拱隧道。
珠湖隧道内轮廓为曲墙半圆拱，拱半径为5.71m，连拱隧道中隔墙宽1.8m，单洞净宽10.25m，最大开挖总宽度达25.22m.
施工概况
（1）施工流程
中导洞开挖并支护，修筑中隔墙，左侧导洞开挖并支护，左洞上半断面开挖并支护，左洞下半断面开挖支护并开始修筑二次衬砌，修筑左洞仰拱，右侧导洞开挖并支护，右洞上半断面开挖并支护，右洞下半断面开挖支护并开始修筑二次衬砌，修筑右洞仰拱。按此工序施工是可行的，但施工周期较长。
（2）监测量控
珠湖隧道在监控量测上分了必测项目和选测项目。必测项目为地质和支护状况观察、净空收敛、拱顶下沉。选测项目为锚杆轴力、围岩内部位移、支护衬砌应力、围岩及层间支护压力、地表下沉。通过监控量测掌握了围岩力学形态的变化和规律以及支护的工作状态。
经济分析
取消两个侧壁导坑，但施工进度加快了，工期由预计的24个月缩短为17个月提前了5个月，同时也大大节省了工程投资，节省了侧壁导坑的临时支护工程量。总节省费用为1506896元，
三、连拱隧道施工监测的意义及内容
1.隧道施工监测的意义
隧道现场监控量测是新奥法复合式衬砌设计、施工的核心技术之一，也是隧道采用信息化设计的重要组成内容之一。隧道断面预设计了围堰变形量，并应通过施工现场监测可以掌握围岩和支护在施工过程中的力学动态极其稳定程度，保障施工安全，为评价和修改初期支护参数，力学分析及二次衬砌时间提供信息依据，并且积累资料为以后的设计提供类比依据，确保隧道的安全，到达隧道施工安全，节约工程投资的目的。
通过周边收敛量测，为隧道支护结构稳定性分析提供依据；通过计算周边收敛位移速率和预测最终位移值，为二次衬砌浇筑选择最佳时机；为隧道施工工艺、支护衬砌参数优化提供参考。周边位移是隧道围岩应力状态变化的最直观反应，量测周边位移可为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息；根据变位速度判断隧道围岩的稳定程度，为二次衬砌提供合理的支护时机；判断初期支护设计与施工：方法选取的合理性，用以指导设计和施工；对超、欠挖量进行测定，判定开挖质量，用以指导施工。
2.隧道施工监测的内容
为确保为隧道安全提供可靠的信息，为相似工程提供参考，为进一步进行深入的理论研究提供原始依据，本次隧道施工监测完全按照中华人民共和国行业标准《公路隧道设计规范》和《公路隧道施工技术规范》来进行。
对地质的监测主要内容有以下几点：观察并描述隧道围岩地质、地下水情况和衬砌支护情况。具体有围岩岩性、地质构造、岩体结构特征、支护变形破坏、地下水等方面。对于围岩岩性来说，要在开挖过程中对岩性进行详细记录和描述。对于地质构造来说，要准确测量地层产状，对结构面从产状、间距、宽度、延展性、连通性、起伏状况、充填情况以及地下水出露情况等方面进行记录，绘制素描图。对于岩体结构特征而言，应该从岩体力学角度，根据对结构面以及其组合特点划分岩体结构了型。对于支护变形破坏来说，应该记录施工过程中围岩出现的各种支护变形破坏线性，分析其发生的规律以及控制因素。对于地下水来说，要监测地下水的出漏情况，出漏位置以及流量。
四、隧道施工监测方法和措施
1.监测方法
（1）收敛计监测
对于周边情况的测量，通常情况下采用收敛计，或者采用高精度全站仪进行数据采集。使用收敛计的建议方法如下：摘下一长鱼竿前端较细的数节，用适当粗细的铁丝进行加工一个小挂钩固定在鱼竿顶端，记为挂钩A，再在收敛计挂钩附近固定一个类似挂钩，记为挂钩B。使用时将挂钩A挂住挂钩B，然后伸长鱼竿，这样就可以方便地将收敛计挂向高处。
（2）地标下沉监测
在地表钻（或挖）20～50cm深的孔，竖直放入钢筋，钢筋和孔壁之间可填充水泥砂浆，钢筋头打磨圆滑，露出地面1cm左右，并用红油漆标记，作为测点。从水准点起测量测点的高程，通过计算前、后两次地表沉降测点高程的变化值即可算得地表下沉值。
（3）拱顶下沉监测
拱顶下沉主要用于确认围岩的稳定性。在每个量测断面的拱部等间距埋设三个自制的钢筋预埋件。埋设前,先用小型钻机在待测部位成孔,然后将预埋件放入,并用混凝土填塞,待混凝土凝固后即可量测。量测时需用一把长度适宜的钢卷尺,尺端连一个自制挂钩,挂在测点上, 将尺子铅垂放下, 稳定后用水准仪量测。
监测措施
（1）采用现场调查的方法
应用超前地质预报的地质理论分析并判定隧道存在的主要不良地质的性质、类型、成因特征、大约位置、大约规模、可能引发的地质灾害及其对隧道施工的影响程度。采用以下分析方法和步骤：熟悉勘察设计文件、资料和图纸。其目的是对整个隧道所处地质环境有一个基本了解和宏观把握。对地面地质进行补充调查。其目的是核实隧道地质条件，确定隧道超前地质预报重点区段和重点问题。对隧道的地质情况进行深入调查，在地形图上圈定地层出露位置、量测岩性产状、判定断层性质产状、统计节理裂隙发育状况、确定不良地质作用、了解特殊性岩土分布性状等，从而了解设计文件中对地质条件的认识是否正确，围岩级别判定是否适宜，并编制出长期地质预报报告，指导中短期地质预报更具针对性地实施。
（2）做好信息反馈工作
通过现场地质调查，全面掌握隧道沿线的地质情况，分析隧道经过不良地质体的可能性；统计节理裂隙发育状况、确定不良地质作用、了解特殊性岩土分布性状等；复核设计文件中对地质条件的认识是否正确，围岩级别判定是否适宜；编制出长期地质预报报告，指导中短期地质预报更具针对性地实施。
监测数据应及时整理分析，一般情况下，应每周报一次，特殊情况下，每天报送一次。监测报告应包括阶段变形值、变形速率、累计值，并绘制沉降槽曲线、时态（或时程）曲线等，作必要的回归分析，及对监测结果进行评价。监测数据及时录入贵广公司的铁路建设项目管理信息系统安全监测（围岩量测）子系统。
（3）做好质检工作
将监测管理及监测实施计划纳入施工生产计划中，作为一个重要的施工工序来抓，并保证监测有确定的时间和空间。各施工单位应由工程技术管理中心组成专门监测小组，具体负责各项监测工作。
制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施工进度控制计划。施工监测紧密结合施工步骤，监控每一施工步骤对周围环境、围岩、支护结构、变形的影响，据此优化施工方案。
积极配合监理、设计单位做好对监测工作的检查、监督和指导，及时向监理、设计单位报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录，工程完成后，根据监测资料整理出标段的监测分析总报告纳入竣工资料中。量测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。量测仪器专人使用、专业机构保养、专业机构检校。量测设备、元器件等在使用前均经过检校，合格后方可使用。测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作，及时进行资料整理及信息反馈。
结束语
在隧道施工工程中，监测环节有助于提高工程质量，防止工程出现塌方。因此明确监测目的，根据具体施工明确要监测的内容，然后做好相关监测工作十分重要。通过本文的撰写，希望相关项目工程能够在以后的施工过程中严格监测，把好质量关。
