連拱隧道施工監(jiān)測與分析
2015-06-23
前言
隨著我國的交通運(yùn)輸水平不斷的提高，公路的設(shè)計(jì)和質(zhì)量漸漸的被人們關(guān)注。其中不可忽視的是公路施工中存在著安全隱患，施工的材料優(yōu)劣，施工的技術(shù)水平，監(jiān)測方法，管理體系都對工程質(zhì)量有一定的影響。如何對上述原因做出合理優(yōu)化的改革是以后的主要研究方向。
二、結(jié)合案例進(jìn)行分析
1.工程概述
珠湖隧道是贛粵高速公路泰贛段的重點(diǎn)控制工程之一，樁號為K196＋569-K196＋720，全長151m，隧道左、右洞軸線間距11.5m，為連體拱結(jié)構(gòu)形式，是江西公路建設(shè)史上的第一座雙連拱隧道。
珠湖隧道內(nèi)輪廓為曲墻半圓拱，拱半徑為5.71m，連拱隧道中隔墻寬1.8m，單洞凈寬10.25m，最大開挖總寬度達(dá)25.22m.
施工概況
?。?）施工流程
中導(dǎo)洞開挖并支護(hù)，修筑中隔墻，左側(cè)導(dǎo)洞開挖并支護(hù)，左洞上半斷面開挖并支護(hù)，左洞下半斷面開挖支護(hù)并開始修筑二次襯砌，修筑左洞仰拱，右側(cè)導(dǎo)洞開挖并支護(hù)，右洞上半斷面開挖并支護(hù)，右洞下半斷面開挖支護(hù)并開始修筑二次襯砌，修筑右洞仰拱。按此工序施工是可行的，但施工周期較長。
（2）監(jiān)測量控
珠湖隧道在監(jiān)控量測上分了必測項(xiàng)目和選測項(xiàng)目。必測項(xiàng)目為地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察、凈空收斂、拱頂下沉。選測項(xiàng)目為錨桿軸力、圍巖內(nèi)部位移、支護(hù)襯砌應(yīng)力、圍巖及層間支護(hù)壓力、地表下沉。通過監(jiān)控量測掌握了圍巖力學(xué)形態(tài)的變化和規(guī)律以及支護(hù)的工作狀態(tài)。
經(jīng)濟(jì)分析
取消兩個側(cè)壁導(dǎo)坑，但施工進(jìn)度加快了，工期由預(yù)計(jì)的24個月縮短為17個月提前了5個月，同時也大大節(jié)省了工程投資，節(jié)省了側(cè)壁導(dǎo)坑的臨時支護(hù)工程量?？偣?jié)省費(fèi)用為1506896元，
三、連拱隧道施工監(jiān)測的意義及內(nèi)容
1.隧道施工監(jiān)測的意義
隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測是新奧法復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)、施工的核心技術(shù)之一，也是隧道采用信息化設(shè)計(jì)的重要組成內(nèi)容之一。隧道斷面預(yù)設(shè)計(jì)了圍堰變形量，并應(yīng)通過施工現(xiàn)場監(jiān)測可以掌握圍巖和支護(hù)在施工過程中的力學(xué)動態(tài)極其穩(wěn)定程度，保障施工安全，為評價和修改初期支護(hù)參數(shù)，力學(xué)分析及二次襯砌時間提供信息依據(jù)，并且積累資料為以后的設(shè)計(jì)提供類比依據(jù)，確保隧道的安全，到達(dá)隧道施工安全，節(jié)約工程投資的目的。
通過周邊收斂量測，為隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析提供依據(jù)；通過計(jì)算周邊收斂位移速率和預(yù)測最終位移值，為二次襯砌澆筑選擇最佳時機(jī)；為隧道施工工藝、支護(hù)襯砌參數(shù)優(yōu)化提供參考。周邊位移是隧道圍巖應(yīng)力狀態(tài)變化的最直觀反應(yīng)，量測周邊位移可為判斷隧道空間的穩(wěn)定性提供可靠的信息；根據(jù)變位速度判斷隧道圍巖的穩(wěn)定程度，為二次襯砌提供合理的支護(hù)時機(jī)；判斷初期支護(hù)設(shè)計(jì)與施工：方法選取的合理性，用以指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工；對超、欠挖量進(jìn)行測定，判定開挖質(zhì)量，用以指導(dǎo)施工。
2.隧道施工監(jiān)測的內(nèi)容
為確保為隧道安全提供可靠的信息，為相似工程提供參考，為進(jìn)一步進(jìn)行深入的理論研究提供原始依據(jù)，本次隧道施工監(jiān)測完全按照中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》和《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》來進(jìn)行。
對地質(zhì)的監(jiān)測主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：觀察并描述隧道圍巖地質(zhì)、地下水情況和襯砌支護(hù)情況。具體有圍巖巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)特征、支護(hù)變形破壞、地下水等方面。對于圍巖巖性來說，要在開挖過程中對巖性進(jìn)行詳細(xì)記錄和描述。對于地質(zhì)構(gòu)造來說，要準(zhǔn)確測量地層產(chǎn)狀，對結(jié)構(gòu)面從產(chǎn)狀、間距、寬度、延展性、連通性、起伏狀況、充填情況以及地下水出露情況等方面進(jìn)行記錄，繪制素描圖。對于巖體結(jié)構(gòu)特征而言，應(yīng)該從巖體力學(xué)角度，根據(jù)對結(jié)構(gòu)面以及其組合特點(diǎn)劃分巖體結(jié)構(gòu)了型。對于支護(hù)變形破壞來說，應(yīng)該記錄施工過程中圍巖出現(xiàn)的各種支護(hù)變形破壞線性，分析其發(fā)生的規(guī)律以及控制因素。對于地下水來說，要監(jiān)測地下水的出漏情況，出漏位置以及流量。
四、隧道施工監(jiān)測方法和措施
1.監(jiān)測方法
?。?）收斂計(jì)監(jiān)測
對于周邊情況的測量，通常情況下采用收斂計(jì)，或者采用高精度全站儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。使用收斂計(jì)的建議方法如下：摘下一長魚竿前端較細(xì)的數(shù)節(jié)，用適當(dāng)粗細(xì)的鐵絲進(jìn)行加工一個小掛鉤固定在魚竿頂端，記為掛鉤A，再在收斂計(jì)掛鉤附近固定一個類似掛鉤，記為掛鉤B。使用時將掛鉤A掛住掛鉤B，然后伸長魚竿，這樣就可以方便地將收斂計(jì)掛向高處。
?。?）地標(biāo)下沉監(jiān)測
在地表鉆（或挖）20～50cm深的孔，豎直放入鋼筋，鋼筋和孔壁之間可填充水泥砂漿，鋼筋頭打磨圓滑，露出地面1cm左右，并用紅油漆標(biāo)記，作為測點(diǎn)。從水準(zhǔn)點(diǎn)起測量測點(diǎn)的高程，通過計(jì)算前、后兩次地表沉降測點(diǎn)高程的變化值即可算得地表下沉值。
?。?）拱頂下沉監(jiān)測
拱頂下沉主要用于確認(rèn)圍巖的穩(wěn)定性。在每個量測斷面的拱部等間距埋設(shè)三個自制的鋼筋預(yù)埋件。埋設(shè)前,先用小型鉆機(jī)在待測部位成孔,然后將預(yù)埋件放入,并用混凝土填塞,待混凝土凝固后即可量測。量測時需用一把長度適宜的鋼卷尺,尺端連一個自制掛鉤,掛在測點(diǎn)上, 將尺子鉛垂放下, 穩(wěn)定后用水準(zhǔn)儀量測。
監(jiān)測措施
?。?）采用現(xiàn)場調(diào)查的方法
應(yīng)用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的地質(zhì)理論分析并判定隧道存在的主要不良地質(zhì)的性質(zhì)、類型、成因特征、大約位置、大約規(guī)模、可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害及其對隧道施工的影響程度。采用以下分析方法和步驟：熟悉勘察設(shè)計(jì)文件、資料和圖紙。其目的是對整個隧道所處地質(zhì)環(huán)境有一個基本了解和宏觀把握。對地面地質(zhì)進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)查。其目的是核實(shí)隧道地質(zhì)條件，確定隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)重點(diǎn)區(qū)段和重點(diǎn)問題。對隧道的地質(zhì)情況進(jìn)行深入調(diào)查，在地形圖上圈定地層出露位置、量測巖性產(chǎn)狀、判定斷層性質(zhì)產(chǎn)狀、統(tǒng)計(jì)節(jié)理裂隙發(fā)育狀況、確定不良地質(zhì)作用、了解特殊性巖土分布性狀等，從而了解設(shè)計(jì)文件中對地質(zhì)條件的認(rèn)識是否正確，圍巖級別判定是否適宜，并編制出長期地質(zhì)預(yù)報(bào)報(bào)告，指導(dǎo)中短期地質(zhì)預(yù)報(bào)更具針對性地實(shí)施。
?。?）做好信息反饋工作
通過現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查，全面掌握隧道沿線的地質(zhì)情況，分析隧道經(jīng)過不良地質(zhì)體的可能性；統(tǒng)計(jì)節(jié)理裂隙發(fā)育狀況、確定不良地質(zhì)作用、了解特殊性巖土分布性狀等；復(fù)核設(shè)計(jì)文件中對地質(zhì)條件的認(rèn)識是否正確，圍巖級別判定是否適宜；編制出長期地質(zhì)預(yù)報(bào)報(bào)告，指導(dǎo)中短期地質(zhì)預(yù)報(bào)更具針對性地實(shí)施。
監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)及時整理分析，一般情況下，應(yīng)每周報(bào)一次，特殊情況下，每天報(bào)送一次。監(jiān)測報(bào)告應(yīng)包括階段變形值、變形速率、累計(jì)值，并繪制沉降槽曲線、時態(tài)（或時程）曲線等，作必要的回歸分析，及對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行評價。監(jiān)測數(shù)據(jù)及時錄入貴廣公司的鐵路建設(shè)項(xiàng)目管理信息系統(tǒng)安全監(jiān)測（圍巖量測）子系統(tǒng)。
（3）做好質(zhì)檢工作
將監(jiān)測管理及監(jiān)測實(shí)施計(jì)劃納入施工生產(chǎn)計(jì)劃中，作為一個重要的施工工序來抓，并保證監(jiān)測有確定的時間和空間。各施工單位應(yīng)由工程技術(shù)管理中心組成專門監(jiān)測小組，具體負(fù)責(zé)各項(xiàng)監(jiān)測工作。
制定切實(shí)可行的監(jiān)測實(shí)施方案和相應(yīng)的測點(diǎn)埋設(shè)保護(hù)措施，并將其納入工程的施工進(jìn)度控制計(jì)劃。施工監(jiān)測緊密結(jié)合施工步驟，監(jiān)控每一施工步驟對周圍環(huán)境、圍巖、支護(hù)結(jié)構(gòu)、變形的影響，據(jù)此優(yōu)化施工方案。
積極配合監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位做好對監(jiān)測工作的檢查、監(jiān)督和指導(dǎo)，及時向監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位報(bào)告情況和問題，并提供有關(guān)切實(shí)可靠的數(shù)據(jù)記錄，工程完成后，根據(jù)監(jiān)測資料整理出標(biāo)段的監(jiān)測分析總報(bào)告納入竣工資料中。量測項(xiàng)目人員要相對固定，保證數(shù)據(jù)資料的連續(xù)性。量測儀器專人使用、專業(yè)機(jī)構(gòu)保養(yǎng)、專業(yè)機(jī)構(gòu)檢校。量測設(shè)備、元器件等在使用前均經(jīng)過檢校，合格后方可使用。測試完畢后檢查儀器、儀表，做好養(yǎng)護(hù)、保管工作，及時進(jìn)行資料整理及信息反饋。
結(jié)束語
在隧道施工工程中，監(jiān)測環(huán)節(jié)有助于提高工程質(zhì)量，防止工程出現(xiàn)塌方。因此明確監(jiān)測目的，根據(jù)具體施工明確要監(jiān)測的內(nèi)容，然后做好相關(guān)監(jiān)測工作十分重要。通過本文的撰寫，希望相關(guān)項(xiàng)目工程能夠在以后的施工過程中嚴(yán)格監(jiān)測，把好質(zhì)量關(guān)。
