隧道施工监控与预警系统应用研究

隧道施工监控与预警系统应用研究
邓洪亮1，杨玉杰2，高文学3，周世生2，付孝银1，倪婷婷1
(1.北京工业大学建筑工程学院，北京100124；2.北京市公路桥梁建设集团有限公司，北京100068；3.北京工业大学城市与工程安全城灾教育部重点实验室，北京100124)
[滴要]隧道工程施工监控与预警是保障安全、优化设计、指导施工的重要手段，监控技术和预警方法标志着隧道的施工水平和质量，结合北京密云县密兴路火郎峪隧道施工监控实践，建立了岩质公路道施工监控资料分析与预警系统，得到了隧道爆破施工参数、振动波传播规律、应力应变规律和隧道施工期间的围岩收敛与拱顶沉降规律，提出了隧道施工的合理组织方案和施工措施。

内容摘抄：

工程概况
火郎峪隧道位于密云县巨各庄镇火郎峪村附近，隧道全长 618m。场地地形起 伏 大，隧 道 进 口 处最 低 标 高 约 为 238. 52m，山 脊 最 高 处 标 高 约 为297. 21m，相 对 高 差 达 58. 7m，为 构 造 低 山 剥 蚀 地貌。工程地质条 件 如 下:①隧 道 进 口( K10 + 215—K10 + 332) 表层为 2. 5m 厚的粉质黏土，其下为强～ 中等风化( 黑 云 母) 片 麻 岩，节 理 裂 隙 发 育，岩 芯呈短柱状 ～ 柱状，局部呈碎块状。综合评定隧道进口段 围 岩 级 别 为 Ⅴ 级。② 隧 道 洞 身 ( K10 + 332—K10 + 727) 隧道轴线基本沿山脊走向，洞 身 底 板标高 242 ～ 245m，地表露头节理裂隙较发育，地表有第四系粉质黏土覆盖。综合评定该段围岩级别为Ⅳ级。③隧道出口( K10 + 727—K10 + 833 ) 洞 口 表层为 2. 0m 厚的粉质黏土，其下为 强 风 化( 黑 云 母)
片麻岩，节理裂隙发育，岩芯呈短柱状 ～ 柱状，局部呈碎块状。综合确定该段围岩级别为Ⅴ级。
2 监控方案设计
1)巡视 检 查 巡 视 检 查 以 目 测 为 主，可 辅 以锤、钎、量尺、放大镜等工器具以及摄像、摄影等设备进行。对自然条件、支护结构、施工工况、周边环境、监测设施等的巡视检查情况应做好记录。如发现异常和危险情况，应及时通知建设方及其他相关单位。

3 数据分析与监控预警
所有监控项目的监测结果通过计算机传输和计算机内业分析处理，生成观测值变化速率、时间、变化量曲线图，变形和应力、内力与时间关系曲线，并按预警值进行预警和预报。

4 实例分析
火郎峪隧道自施工开始以来按规定进行了断面的监测和监控工作，其成果分析如下。
1)应力和应变监测
隧道出口 断 面 在 距 洞 口 13. 5m 处 布 置 了 监 测断面，在拱顶和两侧拱腰处分别埋设了 3 个压力盒和 3 个应力计，其中拱顶的应力和应变监测曲线如图 1 所示。
从图 1 可以看出，拱顶围岩压力在开挖完成后的前 5d ( 前 10 次 观 测 ) 迅 速 增 大，最 大 值 达 到0. 006MPa，之后随着隧道的继续开挖，围 岩 压 力 趋于稳定;钢架钢筋应力在初衬完成后迅速增大，在第9 天达到峰值 － 0. 002MPa;隧道的 围 岩 压 力 和 钢 筋应力均低 于“双 控 指 标”控 制 值，表 明 隧 道 围 岩 稳定，衬砌有足够强度。

（略）

投稿会员：可爱莹