文档介绍：高速铁路隧道监控量测新方法
高速铁路隧道监控量测新方法
摘要:本文通过合肥至福州铁路客运专线(闽赣段)土建工程HFMG-1标段第四项目部施工隧道工程监控量测的实例,详细介绍了全站仪自由设站方式进行三维非接触量测的方法原理、技术要求、数据的采集及计算原理和处理分析,以此掌握围岩动态和支护工作状态,综合分析监控量测,从而及时调整隧道的支护方案,保证围岩稳定和施工安全,并指出了该方法的优越性和应用前景。
关键词: 非接触量测;监控量测;全站仪;新方法中图分类号:U238 文献标识码:A
1概述
合肥至福州铁路客运专线(闽赣段)土建工程HFMG-1标段第四项目部施工范围: DK376+759~DIK386+366(),。主要包括七座隧道,合计3043延米。其中Ⅴ级围岩2028延米(含明洞),Ⅳ级围岩695延米,Ⅲ级围岩320延米。线路所经地区地层岩性复杂,出露下元古界~第三系沉积岩及变质岩、各时期的岩浆岩和第四系松散地层。多为偏压浅埋隧道,设计采用了复合式衬砌形式。根据规范要求,设计的初期支护形式是否可以满足围岩的变形压力,模筑砼最佳浇注时间都是要通过监控量测来确定。隧道开挖后,对已开挖裸露的围岩及时进行初期支护,对初期支护的受力进行监控量测。通过观测拱顶沉降与周边位移变化情况,掌握围岩和支护的变化信息并对量测数据运用概率论与数理统计学原理,通过数学公式计算进行分析评估,并预测出围岩以后的发展趋势,以达到以下目的:
(1)了解隧道围岩、支护变形情况,以便及时调整支护形式,保证开挖坑道的稳定。
(2)依据量测数据的分析资料采取相应的支护措施和应急措施,保证施工安全。
(3)为二次衬砌施工提供依据。
然而,传统的隧道监控量测方法,周边位移一般采用钢尺式收敛计进行观测,拱顶下沉一般采用水准仪、水平仪、钢尺或测杆进行观测。虽然该方法具有成本低、操作简单和适应恶劣施工环境的优点,但在隧道现场实施过程中存在以下问题:
(1)监控量测工作难度大,由于双线设计,隧道半径大,拱脚部位的收敛往往无法量测,拱顶挂尺也非常困难;
(2)量测时间长,施工干扰大,虽然监控量测已作为一道工序被安排在施工组织设计中,但还是希望时间越短越好;
(3)隧道进入中间段后,通风问题、照明问题、洞内不平整及积水问题往往成为制约监控量测工作的重要因素。
(4)对于大断面隧道,如紧急停车带,接触量测几乎不可能,即使勉强能够实施,量测精度也差,而这些段落往往是施工最危险段落。
(5)一般无法进行三维观测,当要了解隧道周边点的三维变化时,上述传统方法显得无能为力。
为了解决常规监控量测中存在的问题,我们首次在高速铁路隧道的监控量测中,研究采用了非接触量测方法。提出了隧道变形监测新技术—采用全站仪进行非接触三维观测(无尺量测,即用反射膜片)的研究。
2 监控量测的目的
控量测分为必测项目和选测项目两类。必测项目是隧道工程应进行的日常监控量测项目。选测项目应根据隧道建设规模、围岩的性质、隧道埋置深度、开挖方式等特殊要求进行的监控量测项目。
表1 监控量测必测项目
序号监测项目测试方法和仪表测试精度备注
1 二次衬砌前
净空变化收敛计、全站仪全站仪采用
非接触观测法
2 二次衬砌后
净空变化收敛计、全站仪
3 地表沉降水准仪、铟钢尺或全站仪 1mm 浅埋隧道必测
(Ho≤2B)
4 拱顶下沉水准仪、钢挂尺或全站仪 1mm 一般进行
水平收敛量测
5 沉降缝两侧底板不均匀沉降三等水准测量 1mm 沉降缝两侧底板(或仰拱填充层面)沉降
6 洞口段与路基过渡段不均匀沉降观测三等水准测量 1mm 洞口底板(或仰拱填充层面)与洞口过渡段的沉降
表2监控量测选测项目
序号监测项目测试方法和仪表测试精度备注
1 围岩压力压力盒
2 钢架内力钢筋计、应变计
3 喷混凝土内力混凝土应变计 10με
4 二次衬砌内力混凝土应变计、
钢筋计
5 初期支护与二次衬砌
接触压力压力盒
6 锚杆轴力钢筋计
7 围岩内部位移多点位移计
9 爆破振动振动传感器、记录仪临近建筑物
10 孔隙水压力水压计
11 纵向位移多点位移计、全站仪
非接触量测方法采用全站仪自由设站原理远距离测量点位不同时段的三维坐标,经过处理输出测点的三维位移矢量或测点相对收敛值,可以代替传统的接触量测对拱顶下沉、周边收敛的量测。此方法可以方便、准确、快速地为隧道施工提供参考