浅谈大通山隧道的监控量测

浅谈大通山隧道的监控量测

常永

常永（青海省地方铁路管理局）

摘要：为确保大通山隧道的施工安全，加强隧道的拱顶沉降观测、周边收敛量测非常必要，由于量测数据的偶然误差所造成的散点图的波动和不规则，量测数据将采用回归分析的方法进行处理，提高监控量测的准确性，进一步加强施工指导，调整施工工序，确保隧道施工安全。

关键词：隧道监控量测

柴木铁路建设中的大通山隧道位于大通山山岭区，地处高山峡谷，地表植被稀少，覆盖层较薄，地势陡峻，地形起伏较大，地面高程3750-4300m，隧道最大埋深468m，隧道起至里程为DK22+273-D

K26+768，全长4495m。所在区位于青藏高原北缘祁连山系的南坡柴达尔盆地交界地带，主要褶皱为大通山褶皱带，隧道范围内组成皱带的地层为下元古界砂岩和泥质砂岩，受大通山褶皱带影响严重，局部变质，但变质程度深浅不一，小褶皱极其发育，局部岩体破碎。

针对大通山地质构造褶皱带较多，围岩裂隙水丰富的不良环境，在弱爆破、短进尺、强支护、早成环的基础上，本着保护半成品、指导施工、安全生产的原则，加强隧道的监控量测，以大通山隧道拱顶下沉观测、净空收敛观测为重点，加强初期支护与围岩接触应力、钢拱架内力、初期支护与二衬接触应力以及衬砌应力等观测。及时监控量测，了解和掌握隧道的动态信息，提高隧道的安全施工，通过量测数据的分析处理，判断隧道围岩稳定性和安全性；预测和确认隧道围岩最终稳定时间，进行动态的信息反馈和预测预报；指导施工顺序和施作二次衬砌的时间。

1监测方法

1.1拱顶沉降观测

1.1.1断面选择根据大通山隧道工程的实际情况，点位在施工前布置完成，根据隧道围岩的工程地质情况，观测断面尽量选择在围岩类别变化处、滴漏水及衬砌开裂处。

1.1.2测点布置每个断面布置3个测点，测点设在拱顶中心及两侧距拱顶1m处，测点应埋入二衬内且与二衬结合牢固，应注意测点不应焊接在钢拱架上，也不能穿透二衬进入围岩。

1.1.3观测方法在拱顶钻孔后，将钢筋弯钩敲入钻孔，然后采用精密水准法对隧道拱顶下沉进行观测。

1.2周边收敛量测

1.2.1断面选择应保证沿隧道轴线每类围岩至少有一个量测断面，洞口段和埋深小于2B地段，间隔10m一个量测断面，其余地段应根据地质条件每隔30m布设一断面。

1.2.2测点布置监控测点应在距施工整治工作面2m处就开始埋设观测，初次读数应反复量测，连续量测3次的误差R≤0.18mm，才能作为初读数。

1.2.3收敛测线布置每断面必须保证在跨度最大处埋设一条水平收敛量测基线，个别如进口、出口存在偏压的地方、衬砌砼开裂严重的地方，应布置三条测线进行观测。

1.2.4量测方法周边收敛采用收敛计进行数据采集，先在待测部位钻孔，然后将带膨胀管的收敛预埋件敲入，尽量使两预埋件轴线在基线方向上。

2测点布置

3数据分析

依据《公路隧道施工技术规范》，由于量测数据的偶然误差所造成的散点图的波动和不规则，量测数据将采用回归分析的方法进行处理，其选用的函数为指数函数：

u=ae-b/t

为计算的方便对上述公式取自然对数即可得：

Inu=Ina+(-b)t-1

令Y=Inu

A=Ina

B=-b

X=t-1

则将指数函数u=ae-b/t的回归计算转化为Y=A+BX的线性回归计算，常数项A及回归系数B的计算如下：

故有：a=eA，b=-B；

大通山隧道为岩石隧道，采用回归分析的方法可得：

3.1拱顶沉降经回归计算得知a=36.023，b=6.788（回归计算数值见表1），其沉降规律函数则为u=36.023e-6.788/t；用此函数描绘其相差5天的计算数值与代表曲线如下：

考虑到隧道施工中各不确定因素的影响以及为了施工的安全,取数值为其最大沉降量,则按不同的围岩类别给出大通山隧道的施工预留变形量:

3.2周边收敛经回归计算得知a=15.855，b=6.900（回归计算数值见表1），其沉降规律函数则为u=15.855e-6.9/t；用此函数描绘其相差5天的计算数值与代表曲线如下：

4结语

由于隧道的监控量测是与施工同步进行的，在某些环节甚至会发生冲突，为确保施工安全，合理安排监控量测，在现场量测中以科学严谨的态度对待每一个量测数据，如发现量测数据有异常时，立即进行复核，以确保量测数据的准确性，及时指导现场施工，提高了现场施工的安全保证。

以上数据可以看出，大通山隧道在监测过程中，拱顶下沉、收敛变形数值不大，且在观测期内趋于稳定后，没有发现变形增大的趋势，说明隧道受力结构具有一定的安全储备。

由以上数据总结、分析可以看出，监控量测作为新奥法的三大核心之一，可为评价施工方法的可行性以及了解围岩及支护结构的受力和变形特性等提供准确及时的数据，为确定隧道二次衬砌的施作时间具有重要意义。