质量监控量测（精选11篇）
质量监控量测 篇1
1 引言
随着我国公路交通的迅速发展, 公路隧道日益增多, 全国各地先后建成了许多较大规模的公路隧道。通过这些隧道工程实践, 推动了公路隧道工程技术的发展, 如新奥法技术、支护与衬砌技术、超前预支护、防排水技术等, 这些新技术在隧道施工过程中已被广泛采用, 收到了很好的效果。
2 工程概况
桃花源2号隧道位于酉阳县城城北东侧, 穿越牛基坪、木皮盖、小尖山、五指山等山丘, 线间距30m, 右线YK5+832～YK8+498, 总长2666m, 左线ZK5+855～ZK8+490, 总长2635m。隧道最大埋深307m, 为一座上、下行分离的四车道高速公路长隧道。
3 监测依据
施工按照《公路隧道施工技术规范》 (JTJ042-94) (以下简称《规范》) 的有关规定进行隧道周边位移和拱顶下沉以及其它一些必要项目的量测工作。
4 监控量测的主要内容、工艺及方法
隧道施工中的监控量测, 按《规范》规定和图纸要求, 确定必测项目和选测项目。通常情况下必测项目为:洞内外观察、周边位移量测、拱顶下沉量测等;选测项目为:洞口浅埋段地表沉降监测, 围岩与喷层接触压力监测, 钢支撑 (格栅支撑) 内力监测等。
监控量测工作根据图纸要求和隧道的具体情况以及监理工程师的要求选定量测项目和布设测点。
4.1 必测项目
(1) 洞内外观察
工作要求:观察工作面状态、围岩变形、围岩风化变质情况、节理裂隙、断层分布和形态、地下水情况以及喷射混凝土的效果。观察后绘制开挖工作面略图 (地质素描) , 填写工作面状态记录表及围岩类别判定卡。对已施工区段的观察也应每天至少进行一次, 观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状况。
施作方法:由地质工程师采用地质罗盘和目视的手段结合经验进行记录与判断。
(2) 周边位移及拱顶下沉量测
工作要求:量测隧道断面的收敛情况, 包括量测拱顶下沉、净空水平收敛。
根据“规范”第9.2.4条要求, 各类监测断面间距按以下要求布置:
Ⅲ类围岩30～50 m
Ⅳ类围岩20～30 m
V类围岩10～20 m
监测断面设置间隔为:洞口段10m;洞身段30m。隧道左右线共长5301m, 其中洞口200m, 洞身5101m, 洞口监控量测断面数为20个, 洞身监控量测断面数为170个, 断面总数为190个。
各测点应在避免爆破作业破坏测点的前提下, 尽可能靠近工作面埋设, 一般为0.5～2m, 并在下一次爆破循环前获得初始读数。初读数应在开挖后12h内读取, 最迟不得超过24h, 而且在下一循环开挖前, 必须完成初期变形值的读数。
净空水平收敛测线的布置应根据施工方法、地质条件、量测断面所在位置、隧道埋置深度等条件确定。在地质条件良好, 采用全断面开挖方式时, 可设一条水平测线;当采用台阶开挖方式时, 可在拱腰和边墙部位各设一条水平测线。
拱顶下沉量测应与净空水平收敛量测在同一量测断面内进行, 可采用水准仪测定下沉量。当地质条件复杂, 下沉量大或偏压明显时, 除量测拱顶下沉外, 尚应量测拱腰下沉及基底隆起量。
拱顶下沉量测与净空水平收敛量测宜用相同的量测频率, 应从表1中根据变形速度和与开挖工作面距离选择较高的一个量测频率。
注:B表示隧道开挖宽度
施作方法:
根据《规范》的规定, 结合长期监控量测的经验采用的量测方法如下:
(1) 净空水平收敛量测
收敛值是指已知两测点间在某一时间段内距离的改变量。令t1时刻观察值为R1, t2时刻观测值为R2, 则收敛值∆u=R1–R2, 此值除以时间差∆t=t2–t1, 即为收敛速度。前后两次观测时的量测方法相同, 即收敛计悬挂方向相同, 钢带尺张紧力调整过程相同。全断面开挖时, 通过测a线来判断水平收敛情况;下台阶开挖时, 要增测d线, 以确保下台阶施工安全。
(2) 拱顶下沉量测
拱顶下沉量的大小, 根据测线a、b、c的实测值并利用三角形面积公式换算求得, 如下图所示。
拱顶下沉量
式中:——为前次量测A线、B线、C线所得的实测值
——为后次量测A线、B线、C线所得的实测值
每个断面在拱顶上布置3个测点, 分别为3, 6, 7计算公式同于 (1) 、 (2) 、 (3) 。
该方法测量拱顶下沉能使测量精度达到与净空水平收敛相同的水平, 与水准仪的毫米级精度等级相比, 能够更准确的观测微小的变化, 有利于提高分析判断的准确性。
(3) 数据处理和应用
(1) 应及时对现场量测数据绘制时态曲线 (或散点图) 和空间关系曲线。
(2) 当位移-时间曲线趋于平缓时, 应进行数据处理或回归分析, 以推算最终位移和掌握位移变化规律。
(3) 当位移-时间曲线出现反弯点时, 则表明围岩和支护已呈不稳定状态, 此时应密切监视围岩动态并加强支护, 必要时暂停开挖。
(4) 通过散点图可以判断二次衬砌的施作时间。二次衬砌的施作应在满足下列要求时进行:
各测试项目位移速率明显收敛, 围岩基本稳定;已产生的各项位移已达预计总位移的80%～90%;周边位移速率小于0.1～0.2mm/d或拱顶下沉速率小于0.07～0.15mm/d。
(5) 当位移速率无明显下降, 而此时实测位移值已接近表列数值, 或者喷层表面出现明显裂缝时, 应立即采取补强措施, 并调整原支护设计参数或开挖方法。
(4) 测点埋设要求
每个断面五个测点应一次布设完毕, 各测点应尽可能布置在同一断面, 弯钩宜短。测点D、E、F、G伸出围岩15cm左右, 弯钩水平朝向洞口方向;测点A、B、C伸出围岩拱顶20cm, 弯钩竖直朝向洞口方向。埋设完毕后, 施工单位在埋设的测点处以红漆标识, 以便量测组人员识辨和施工人员的保护。
4.2 选测项目
根据各隧道的实际情况, 隧道选测项目包括洞口浅埋段地表沉降监测、围岩与喷层接触压力监测和钢支撑 (格栅支撑) 内力监测等。结合各隧道的具体地质情况和施工设计, 选测项目监测断面数为暂定数。
结语
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、设计参数的合理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, 对确定隧道二次衬砌的施作时间具有重要意义, 因此, 它是保障隧道建设成功的关键因素。
监控量测的主要任务是确保安全、指导施工、修正设计、积累资料, 它可以及时提供拱顶下沉、周边收敛信息, 提出更为恰当的施工方法和合理的支护措施, 实现隧道信息化动态施工控制, 达到既能安全快速施工, 又能节省工程造价的目的。
质量监控量测 篇2
姓名 职务 分数
一、填空题：（每空2分，总计20分）
1、根据隧道监控量测设计要求，隧道拱顶下沉和净空变化的量测断面间距：Ⅳ级围岩不得大于（5）m，Ⅴ级围岩不得大于（10）m。
2、当拱顶下沉、水平收敛速率达（5）mm/d或位移累计达（100）mm时，应暂停掘进，并及时分析原因，采取处理措施。
3、位移管理等级达到Ⅰ级时，应(暂停施工，采取措施)。
4、软弱围岩应按照“短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、（勤量测）”的原理进行施工。
5、监控量测应作为（关键工序）纳入现场施工组织。对周边建筑物可能产生影响的铁路隧道应实施第三方监测。
6、隧道洞内拱顶下沉和净空变化监测点应布置对称，尽量（同面等高）。
7、洞口地表沉降观测点横断面方向间隔应取（2～5）m，在一个量测断面内应设（7～11）个测点，在隧道中线附近应适当加密，远离隧道中线可疏远些。
二、选择题：（每题3分，共计30分）
1、属于新奥法施工三大支柱的内容是（C）。
A 快速封闭 B复合衬砌 C监控量测 D早进晚出
2、下列选项中属于不良地质的选项有（D）。
A 膨胀土 B 人工填土 C人工弃土 D泥石流
3、根据下列时态曲线，（C）。
A 可正常施工 B必须放缓施工进度C 暂停施工，采取措施
4、下列属于隧道施工监控量测必测项目的是（D）。
A 围岩压力 B 爆破振动 C 纵向位移 D净空变化
5、下列属于隧道施工监控量测选测项目的是（A）。
A 水量 B地表沉降 C洞内、外观察 D拱顶下沉
6、隧道监控量测测点在初期支护（A）内读取初始读数。
A 2h B 6h C 12h D 24h
7、二次衬砌的施作应在满足隧道位移相对值已达到总相对位量的（C）以上。
A 70% B 80% C 90% D 95%
8、可以对拱顶下沉进行监测的仪器是（C）。
A 收敛计或水准仪 B经纬仪或罗盘仪C全站仪或精密水准仪D罗盘仪或精密水准仪
9、测点距开挖面的距离在1个开挖宽度内，监控量测的频率应为（B）
A 1次/天 B2次/天 C1次/2天 D1次/（2～3）天
10、隧道内监控量测测点布置应伸入岩面（15）cm。
A 2 B 10 C 10 D 15
三、判断题（每题3分，共计30分）
1、必测项目监控量测频率应根据测点距开挖面的距离确定。（X）
2、监控量测的主要目的是确保隧道施工安全性和结构的长期稳定性。（√）
3、监控量测实施细则应经监理单位、建设单位批准后方可实施，并作为现场作业、检查验收的依据。（√）
4、隧道洞口30米埋深范围内的纵向长度有50米，应至少设置3排地表沉降监观测点。（x）
5、地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。（√）
6、开挖面地质素描、支护状态、影响范围内的建（构）筑物的描述必须每天记录一次。（X）
7、当位移曲线出现急剧增长或数据上下波动较大时，说明围岩与支护结构处于不稳定状态，需要加强监控量测。（√）
8、支护结构施工时，发现测点被破坏，应尽快重新补设测点，重置位移数据。（X）
9、浅埋隧道地表沉降下沉量测的重要性，随隧道埋深变浅而增大。（√）
10、洞口地表沉降观测点在明洞和暗洞二衬浇筑完成后可停止监测。（X）
四、问答题：（20分）
当隧道监测位移数据超限，安全性评价达到Ⅰ级管理等级时，应采取的措施有哪些？ 答：工程对策包含以下内容：
1、一般措施
1）稳定工作面。
2）调整开挖方法。
3）调整初期支护强度和刚度并及时支护。
4）降低爆破振动影响。
5）围岩与支护结构间回填注浆。
2、辅助施工措施
1）地层预处理，包括注浆加固、降水、冻结等方法
质量监控量测 篇3
【摘要】在分析复合式TBM工程施工技术特点的基础上（与普通钻爆法有较大的不同），通过某市轨道交通复合式TBM工程的数值解和实际量测得到的收敛和拱顶位移进行对比分析以及实际围岩支付状况成果分析与判定标准。最后分析一些实际影响实际量测结果的因素，提出成果分析的一些新方法。
【关键词】复合式TBM；监控量测；数值分析お
Characteristics and Methods of Construction Supervision of the TBM tunnel
Su Hang，Zeng De—rong，Ma Wei—wen
（Chongqing Jiaotong UniversityChongqing400074）
【Abstract】Composite TBM project is quite different from ordinary drilling and blasting method. This article analyzes the convergence and vaults displacement of the numerical solution and the actual value according to rail transport composite TBM project， the payments of the actual wall rock. At last， it analyzes some factors which may affect the actual measurement results， propose some methods to result analysis.
【Key words】Composite TBM；Monitoring and Measuring；Numerical Analysisお
1. TBM隧道监控量测
（1）隧道施工监控量测是保证工程质量的重要措施，也是判断围岩和衬砌是否稳定，保证施工安全，指导施工顺序，进行施工管理，提供设计信息的重要手段。[1]其中，周边位移是隧道围岩应力状态变化最直观的反映，通过周边位移量测可以判断围岩稳定程度以及指导现场施工。
（2）TBM施工与普通钻爆施工相比，采用滚刀进行破岩，避免了爆破作业，成洞周围岩层不会受爆破震动而破坏，洞壁完整光滑，超挖量少。因此，TBM施工方法比钻爆法得到的周边围岩应力变化更小，同时在TBM施工监控量测中数据较钻爆法施工更小。但是由于TBM机组在空间上的阻挡，TBM施工监控量测难度较钻爆法滞后性更大。
因此，以某市复合式TBM工程的施工量测中，主要采用水平仪和收敛仪对隧道内的水平收敛和拱顶下沉量进行量测，以达到判断围岩稳定的目的。
图1有限元模型
2. 数值模拟分析
（1）根据设计地质说明，该隧道沿线属构造剥蚀浅丘地貌，区间隧道埋深10～50m，覆跨比大于1.5。隧道围岩岩层平缓，岩体较完整。围岩主要为较完整的块状镶嵌结构的砂质泥岩和块状砌状砌体结构砂岩。因此，在隧道数值模拟中简化设置埋深均为30m，土层根据实际勘测简化分为两层，上层为风化砂质泥岩（其物理参数为：弹性模量为500MPa；泊松比为0.4；重度24KN/m3），下层为风化砂岩（其物理参数为：弹性模量为1000MPa；泊松比为0.3；重度23KN/m3），且都为粘弹性体，纵向长度为120m，监测断面则在隧道内10m处，避免洞口处采用约束条件而对其收敛和拱顶下沉数据的影响。其中围岩和管片（其物理参数为：弹性模量为27600MPa；泊松比为0.2；重度25KN/m3）均采用实体单元。从而得到相关有限元模型如图1所示：
图2X方向的位移云图
（2）隧道内管片衬砌内径为5.4m，管片厚度为0.3m，外径为6m。此次通过隧道内管片结构内力与位移来分析模型中的水平收敛和拱顶位移，图2和图3分别为管片关于X方向和Y方向的位移云图。
3. 数据对比分析
3.1水平收敛对比分析。
（1）隧道内壁面两点连线方向的位移之和称为“收敛”，收敛值为两次量测的距离之差。收敛加速度则为两次单日收敛速度之间的差值和两次速度时间之间的比值。在隧道施工监控量测中一般水平直径作为收敛线，对其进行量测。在数值模拟中，简化为每个计算步为10m（即每天开挖10m），设开挖到监控断面为第一天，此时监控断面距掌子面距离为0m，取水平直径上的两个节点的X方向的位移，然后相加得到收敛值。此次，通过多断面求平均值得到的收敛值（如表1所示），累计收敛与掌子面距离的关系图（如图4所示）以及收敛加速度与累计天数的关系图（如图5所示）。
图3Y方向的位移云图
表1收敛值对比表
距离ふ谱用婢嗬氇
（单位：m）累计天数模拟だ奂剖樟勃
（单位：mm）实际だ奂剖樟勃
（单位：mm）模拟收敛ぜ铀俣龋ǖオの籱m/天）实际收敛ぜ铀俣龋ǖオの籱m/天）
010.269900.26990
1020.875700.33590
2032.305100.82360
3042.42050—1.3140
4052.52650.42—0.00940
5062.66550.80.0330.42
6072.76091.07—0.04360.38
7082.84231.32—0.0140.27
8092.88951.53—0.03420.25
90102.96191.710.02520.21
100112.99331.84—0.0410.18
图4累计收敛与掌子面距离关系图
（2）由于隧道内复合式TBM机组在空间上的阻挡，所以无法在开挖后立即对靠掌子面附近的点进行布点量测。所以前面三天基本无法量测，同时也就导致了测量点距掌子面较远才能量测。而且在隧道内布点有时会受周围管线以及人行道的影响，无法将量测点准确的布到水平方向的两直径点上。在模拟数值分析中，收敛在第二天，同时也离开掌子面一定距离内出现最大值，而且该阶段位移占总位移的40%左右，然而在实际施工监控量测中无法得到该数据。
3.2拱顶位移对比分析。
（1）隧道拱顶内壁的绝对下沉量称为拱顶下沉值。下沉加速度则为两次单日下沉速度的差值和两次下沉速度时间之间的差值。数值模拟中监控断面和时间均和收敛监控的断面和时间频率相同。布点则一般取隧道的顶点作为量测点。在数值模拟分析中，取隧道顶点Y方向的位移作为拱顶下沉值。从而得到模拟位移和实际位移的比较（如表2所示），累计位移与掌子面距离关系图（如图6所示）以及下沉值与累计天数的关系图（如图7所示）。
图5收敛加速度与累计天数的关系图
表2下沉值对比表
距离掌子っ婢嗬氇
（单位：m）累计天数模拟だ奂莆灰篇
（单位：mm）实际だ奂莆灰篇
（单位：mm）模拟下沉ぜ铀俣龋ǖオの籱m/天）实际下沉ぜ铀俣龋ǖオの籱m/天）
010.269900.26990
1020.760400.22060
2031.314400.06350
3043.081401.2130
4053.24340.4—1.6050
5063.34840.9—0.0570.4
6073.46441.30.0110.5
7083.89641.60.3160.4
8094.20041.8—0.1280.3
90104.28942.1—0.2150.2
100114.32042.3—0.0580.3
图6累计位移与掌子面距离关系图
（2）拱顶位移的对比和水平收敛的对比相同，都因无法及时布点进行量测，出现了最后的累计位移偏小，而且对数值模拟中出现最大下沉值的时间和距掌子面一定距离的阶段无法量测。而且，在隧道监控布点一般将后视点和量测顶点布在同一断面上，这样可以消除因土体重力产生的下沉。但是，后视点和顶点因土体的下沉值一般不相同，因此，在实际工程量测中也会带来一点的测量误差。
4. 量测方法探讨
（1）从上面的数据分析中可以得到，无论是拱顶下沉还是水平收敛都受到了TBM机组空间上的影响，而得到了较真实情况更小的位移值，有时则影响了对危险情况的判断。为解决现有监测方法难以满足工程TBM施工环境下隧道净空位移监测要求，有些学者提出可以利用掘进机与隧道周边之间的纵向通视空间，通过对拱项和两侧边墙三点位应用激光准直法来实现。[4]
图7下沉加速度与累计天数的关系图
（2）隧道内拱顶和两侧边墙最大跨度处一般是隧道断面产生最大变形的部位，其位移矢量主要位于竖直（拱顶）和水平方向上（边墙）。但是，由于TBM机组空间上的阻挡，导致拱顶和两侧边墙最大跨度处在距离掌子面近的那段距离内无法量测。同时，由有限元模型以及隧道内力学性质，可知隧道内除拱顶和两侧边墙外的其他点都有向隧道中心收敛的性质。所以，认为可以通过测量隧道周长或是面积的变化，来确定围岩的稳定性。
（3）首先，我们将测量元件埋入隧道衬砌管片中或者贴在管片上面。此元件可以采用电测试应变仪器或是其他测量仪器。然后将导线拉到方便测量的地方。然后通过元件的自身物理参数以及量测数据推到计算出两次量测之间的周长变化值。
（4）如果采用上述的量测方法，相关规范中规定的拱顶位移和水平收敛因此也无法实现对围岩性质的判断。所以，我们可以通过实际的隧道的半径和变化的位移值求得周长或是面积的变化来判断围岩的稳定性。同时，由于隧道下部变化较上部变化小，因此可以乘上一个相关的安全系数，以确保安全性。
5. 结论
TBM隧道施工较普通钻爆法施工有很多优点，但在施工监控量测方面则比钻爆法
更难。TBM机组在空间上的阻挡对监控量测的实施带来了很大的困难，因此新的量测方法的探究很有必要。
但是在实际工程中，还有很多其他的影响因素，例如隧道内水环境较差，复合式TBM周期性的更换刀片，周边围岩节段性的差异，通风管道影响精确布点等。因此在实际施工监控量测中，实测数据和数值模拟得到的数据都会有偏差。但是实测数据是对现场情况直接的反映，因此，应重视并认真分析实际量测数据，以免发送坍塌等事故。
参考文献
[1]王成 隧道工程 人民交通出版社 2009.
[2]陈建勋 公路工程试验检测人员考试用书—隧道（第二版） 2012.
[3]田爱军， 杨松林 全站仪ATR 功能在隧道围岩收敛测量中的应用 工程勘察 2007年第4期.
浅谈铁路隧道监控量测 篇4
1 量测依据
在施工过程中, 以量测资料为基础及时修正支护参数, 使支护参数与地层相适应并充分发挥围岩的自承能力, 使围岩与支护体系达到最佳受力状态。按《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》 (TB 10108-2002) 和《铁路隧道监控量侧技术规程》 (TB 10121-2007) 要求进行监控量测设计, 要求隧道施工进行信息化动态管理, 达到确保工程质量和进度, 合理控制投资的目的。为保证量测精度及数据的可靠性, 应优先采用无尺量测技术[1,2]。
2 量测项目
以洞内外观察、水平收敛量测、拱顶下沉量测为必测项目, 其他特殊地段可根据实际情况进行。洞外应在进口浅埋段及出口既有线的附近布置测点, 进行地表下沉量测。
3 量测断面布置
Ⅴ级围岩量测断面间距10m, Ⅳ级围岩量测断面间距20～30m, Ⅲ级围岩量测断面间距50m。每个量测断面各布置拱顶下沉测点和一条水平净空收敛量测基线台阶法开挖时在拱脚以上应加测一条) 。
4 量测频率
1) 洞内观察分为开挖工作面观察和初期支护状况观察两部分。开挖工作面观察应在每次开挖后进行, 地质情况基本无变化时, 可每天进行一次。对初期支护的观察也应每天至少进行一次, 观察内容包括喷射混凝土, 锚杆, 钢架的状况。洞外观察包括边仰坡稳定, 地表水渗透等观察。
2) 净空水平收敛量测和拱顶下沉量测采用相同的量测频率。实际量测频率应从量测频率表中根据变形速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率。围岩压力量测, 开始时应和相近断面的变形量测频率相同, 当量测值变化不大时, 可降低频率, 从每周一次到每月一次, 直到无变化为止, 见表1。
5 量测资料的应用原则及数据处理
5.1 量测资料的应用原则
绘制位移及位移速度随时间的变化曲线、位移及位移速度与开挖工作面距离的关系曲线。变形管理等级见表2。
观察及量测发现异常时, 应及时修改支护参数.一般正常状态须同时满足以下条件
1) 喷射混凝土表面无裂缝或仅有少量微裂缝;
注:U———实测位移值;U 0———最大允许位移值。
2) 位移速度除在最初1～2天允许有加速外, 应迅速减少。
二次衬砌施作时间应满足《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》 (TB 10108-2002) 和《铁路隧道监控量侧技术规程》 (TB 10121-2007) 的相关要求。
5.2 量测数据的处理、分析
现场量测数据中存在偶然误差, 具有一定的离散性, 故量测数据在时间散点图上下波动, 难于找出规律。为检验量测结果的可靠性, 了解围岩应力状态、变形规律和稳定性程度, 故应对量测数据进行回归分析。位移-时间曲线最能直接明确的反映围岩和支护衬砌受力状态随时间的变化情况, 通常选用下面三种非线性函数中精度最高者进行回归分析, 观测数据不宜少于25个。
1) 对数函数
u=Alg (1+t) , u=A+B/lg (1+t) ;
2) 指数函数u=Ae-B/t, u=A (1-e-B/t) ;
3) 双曲线函数
u=t/ (A+Bt) , u=A{1-[1/ (1+Bt) ]2};
其中, 对数函数用于软弱围岩隧道开挖后初期变形进行回归分析, 可取得较高的回归精度。但是, 对数函数随t的增加而发散, 因此不能用该函数预估围岩变形的最终值。而指数函数可用来预估围岩变形的最终值 (当t※∝, u∝=A) , 但该函数的曲线在开始部分有拐点, 这与实测数据变化规律不符。当对长期观测B值很小时, 则拐点的影响不大, 可取的较好的结果, 双曲线函数可预计最终位移值, u∝=1/B。
将量测数据进行处理与回归分析后, 绘出位移-时间曲线, 配合地质、施工各方面的信息, 再与由经验和理论所建立的标准进行比较, 对于设计所确定的结构形式、支护衬砌设计参数、预留变形量、施工方法和工艺及各工序施作时间等进行检验, 若与原设计指标基本相符, 则可继续施工, 若差别过大, 应立即修改设计 (加强或减弱支护衬砌) , 改变施工方法, 调整作业时间, 以求安全可靠, 经济合理[3]。
5.3围岩稳定性的判断
5.3.1 位移量
隧道施工时, 围岩和支护实测位移值若超过某一临界值, 则表示围岩不稳定, 需加强支护衬砌。由于影响围岩变形的因素很多, 工程实践中, 宜通过试验确定。
5.3.2 位移速度
开挖通过量测断面时位移速度最大, 以后逐渐降低。当拱脚水平相对净空位移速度大于20mm/d时需要特殊支护, 否则围岩可能失稳;当变化速度大于10～20mm/d时, 表示围岩处于急剧变形状态;当变化速度小于0.2mm/d时, 认为围岩达到基本稳定。
5.3.3 位移加速度 (根据位移时态曲线的形态来判别)
围岩变形曲线, 如图1所示。可分为3个区段。
1) 基本稳定区:当围岩位移速率不断下降, 位移加速度为负值 (d2u/dt2<0) , 称为一次蠕变区, 围岩趋于稳定, 支护是安全的。
2) 过渡区:当围岩位移速率保持不变, 位移加速度为零 (d2u/dt2=0) , 称为二次蠕变区, 围岩不稳定, 应调整施工程序和加强支护系统的刚度与强度。
3) 破坏区:当围岩位移速率不断上升, 位移加速度为正值 (d2u/dt2>0) , 称为三次蠕变区, 曲线出现反弯点, 围岩达到危险状态, 必须立即停止掘进。
6 结语
监控量测是新奥法设计和施工中不可或缺的部分, 特别是在施工阶段。做好监控量测的意义重大, 可以根据现场监控量的数据及分析结果做出判断, 对隧道支护措施等进行及时调整, 确保隧道建设安全顺利的进行
参考文献
[1]吴建兵.大断面土质隧道塌方处理及预防[J].土工基础, 2003, 17 (1) :28-30.
[2]孙志军, 吕振绘, 王义海.地下工程的事故分类及防治措施[J].建筑设计管理, 2009, 26 (5) :55-57.
浅谈大通山隧道的监控量测 篇5
浅谈大通山隧道的监控量测
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.
作 者：常永 作者单位：青海省地方铁路管理局刊 名：中小企业管理与科技英文刊名：MANAGEMENT & TECHNOLOGY OF SME年，卷(期)：2010“”(19)分类号：关键词：隧道 监控 量测
质量监控量测 篇6
关键词：系统量测平衡率同业对标遥测精度
0引言
国网湖北省电力公司2014年下发了《2014版地市供电企业对标指标体系》（鄂电司企管[2014]2号）文件，在运行管理对标指标中明确定义了“系统量测平衡率”，并占运行管理对标指标8%的权重。本文以国网黄石供电公司（以下简称黄石公司）为例，研究调度自动化系统“系统量测平衡率”。
1“系统量测平衡率”的定义
《2014版地市供电企业对标指标体系》将“系统量测平衡率”指标的考核定义为：（有功平衡母线节点数+无功平衡母线节点数+有功平衡线路总数）/（参与计算母线节点数*2+参与计算线路总数），其中220kV母线节点有功不平衡偏差不大于10MW，无功不平衡偏差不大于20MVar判定为合格；线路两侧有功不平衡偏差不大于15MW判定为合格。目前，国网湖北省电力公司调度控制中心（以下称为省调）只考核到220kV母线和线路量测平衡，今后向110kV母线和线路延伸。
“系统量测平衡率”指标考核方式：直接由省调电网调度技术支持系统（OPEN3000）对地区所辖220kV及以上变电站进行自动统计计算。
2“系统量测平衡率”总体情况及原因分析
2014年一季度，黄石公司“系统量测平衡率”指标99.73%，位于全省倒数第二，得分0分。鉴于此，公司组织各专业部门对变电运维中存在的问题进行了专题分析：
2.1断路器（开关）、隔离开关（刀闸）遥信位置异常，影响指标降低
目前黄石地区220kV下陆变、铁山变、石板路变为半综自站，全站隔离开关（刀闸）信号都是由站内五防机上送，由于五防机和变电站的后台监控系统接口程序不稳定，隔离开关（刀闸）位置的异常变位难以控制。另外，对于隔离开关（刀闸）操作之后，变电运维人员要从操作现场到主控室内五防机，对操作的隔离开关（刀闸）位置进行回传，隔离开关（刀闸）位置变位的实时性不能保证，现场操作后会直接影响“系统量测平衡率”指标。
2.2由于检修工作流程不规范，影响指标降低
按照《湖北电网调度自动化系统（设备）检修管理规定（试行）》（电司调[2012]147号）文件要求，检修前两个工作日，应在OMS系统向省调填报检修票，检修前1小时省调审批检修票，并要求执行单位及时汇报工作完成情况。但是在地市公司往往不执行汇报程序，也因此影响“系统量测平衡率”指标。
2.3二次回路存在精度误差或大用户冲击负荷，影响指标降低
除了人为因素，220kV下陆变、桃园变两个站是典型存在精度误差和冲击负荷影响“系统量测平衡率”。
220kV下陆变是典型的半综合自动化变电站，2008年经过半综自改造，测量回路串接指示仪表后接入综自的测控装置，之后指示仪表退出运行，未定期校验精度，使其遥测精度明显下降。220kV桃园变所带全部负荷都是大用户的冲击负荷，主变的负荷刷新频率比其他线路负荷快很多，而且波动大，经观察在秒级内可以达到10MW波动，导致全站量测平衡不合格，需要在上传方式上试验一些办法来处理冲击负荷带来的影响。
3解决方案
3.1黄石公司调控中心自动化专业人员做好指标分析和日常监视工作，加强指标巡视力度。关注每天停电计划及方式变更，每天核对站内量测数据平衡情况。目前调控中心已建立“系统量测平衡率”指标实时监控手段，实现了24小时监控，对发现影响“系统量测平衡率”指标的情况及时督导解决，事后积极分析原因，明确责任，根据省调考核通报情况，考核到各相关单位。
3.2运维检修部（检修分公司）变电检修室加强二次回路检修工作管控，严格执行上级检修相关规定，涉及到影响自动化数据正确性、准确性的检修工作，提前通知自动化专业人员，开、完工履行相关许可手续，及时报告自动化专业人员。结合一次设备检修按要求做好相应测控装置的遥测精度测试工作，并做遥信和遥控的联动试验，对发现不合格的测控装置要上报大修技改项目进行整改。
3.3运维检修部（检修分公司）变电运维室，要确保220kV站内五防系统的正常运行，涉及五防工作，提前通知自动化专业人员，开、完工履行相关许可手续。在变电站开关停送电时，严格执行站字票的各项操作流程，在停（送）电操作完成后应与调控人员核对断路器（开关）、隔离开关（刀闸）等位置信号和遥测数据，发现异常及时通知相关部门处理。
3.4营销部（客户服务中心）计量室、信通分公司等如遇到有可能影响自动化信息准确性的工作，也要按照检修管理流程，提前通知自动化专业人员，开、完工履行相关许可手续，及时报告自动化专业人员。
3.5对于遥测精度、冲击负荷等因素影响指标的情况，经过现场的不断调试和测试，将综合自动化变电站的测控装置的门槛值设置在2/1000和5/1000之间，提高遥测数据的实时性，可以有效解决“系统量测平衡率”的问题。
4结束语
通过解决“系统量测平衡率”存在的问题，不仅仅达到了提高指标的目的，更重要的是规范了现场检修流程，统一了测控装置门槛值设置的标准，为全省提高遥测数据准确性奠定了良好的基础，有效确保了调度自动化系统的稳定运行。
参考文献：
[1]李亦纲，等.应急演练中的几个关键的问题[J].应急救援，2007.
[2]徐瑞卿，等.电力系统应急管理探讨[J].中国管理科学，2006.z1.
[3]李智勇.影响遥测精度的因素分析[J].电力自动化设备，2006（09）.
作者简介：
高级量测体系通信质量评价方法 篇7
智能电网是由高级量测体系(AMI)、高级配电运行(ADO)、高级输电运行(ATO)、高级资产管理(AAM)四部分组成的现代电力系统,如图1所示,应具备自愈、安全、优质、清洁、交互、高效的基本特征。
1 高级量测体系AMI
高级量测体系是智能电网的基础信息平台,使用智能电表,通过多种通信介质以设定或按需的方式收集、测量以及分析用户用电信息,提供双向开放式通信的系统。AMI结合了现有的和新的电力技术的整体架构,拥有计量装置、自动调温调湿等室内控制的智能家居系统、与区域集中器间通信网络、与数据中心通信网络、计量数据管理系统以及数据信息在软件平台中的应用等。AMI逻辑构架如图2所示。
1.1 智能电表
智能电表是可编程的固态装置,能实现用电量记录以外的很多功能。它能根据预先设定时间间隔来量测和储存多种计量值(kWh,kvarh,kW,V等)。同时它具有通信模块,可以接入数据中心进行信息传输。智能电表支持即时读取、远程通断、分时电价或实时电价和需求管理、干扰和窃电检测。在没有供电时,智能电表可发出断电报警信息。
智能电表是户内网络通信的网关,用户可以实时查看自己的用电信息,从电网公司接收电价信息。当用户许可、需求响应或者处于紧急状态时,电表能够中继电网公司对户内电器的负控命令。
智能电表功能还包括:提供双向计量,能支持具有分布式发电的用户;提供断电报警和供电恢复的确认信息处理;提供电能质量的监视;可以进行远程编程设定和软件升级;支持远程时间同步;能根据需求响应要求而限制负荷;支持系统监测、故障响应和系统实时运行等。
1.2 计量数据管理系统
计量数据管理系统是AMI的最重要组成部分。计量数据管理系统是具有分析能力的数据库,与智能计量自动数据抄收系统配合使用,储存和处理智能电表的计量数据。计量数据管理系统的一个基本功能是对AMI的数据进行编辑、确认和估算,通信网络用户侧故障和中断时,保障流向软件的数据流或者信息的完整和准确性。
1.3 通信网络
AMI采用双向通信网络,可以每天多次对智能电表的数据进行读取,并能够把电表的信息(包含装置干扰报警和故障报警)接近实时地从表计发送到数据中心。可以采用不同的通信方式与数据中心进行广域通信,如电力线载波、电力线宽带、无线射频、国际互联网、光纤等。在AMI通信网络规划中,应考虑到水表、煤气表等的要求和兼容,以取得最大的综合效益。
2 AMI业务质量评价
20世纪70年代美国运筹学家T.L.Saaty提出了层次分析法(AHP),它是一种定性与定量分析相结合的评价方法。由层次分析法给出权值矩阵,权重值是根据用户等级中某一类业务的关键参数在评价体系中的重要性给出的,权重值给出存在一定的主观人为因素,因此属于模糊加权评价。
(1)指标的归一化。
QoS评价属性的原始度量数据为vi,如果该度量指标的取值方向为正向,即值越大表示服务质量越好,进行无量纲化为:
如果该度量指标的取值方向为反向,即值越小表示目标对象的服务质量越好,进行无量纲化为:
(2)构建模糊矩阵。AMI通信业务的评价矩阵可以定为:
式中,rij为业务s的属性i的质量属于评价的等级j的隶属度,业务s共有m个等级,p个属性。
(3)构造判断矩阵。根据各个参数的重要性,得到判断矩阵,见表1。
对判断矩阵B用层次排序法,将B的每一列向量归一化:
将列归一化的判断矩阵按行求和:
将向量W=[W1,W2,...Wn]T归一化:
最后经过一致性检验,确定各个指标所占的权重,可以得到权重:W=(w1,w2,...wn)。权重矩阵和模糊评价矩阵相乘得到U:U=W·R,表示是业务质量属于每一个评价等级隶属度向量。
(4)引入参量Q表示业务的实际情况,评判业务的实际运行状态:Q=(V×UT)×100。
根据以上的步骤对AMI通信质量进行评价,其流程如图3所示。
3 评价实例分析
AMI要实现自动抄表(AMR)、数据的双向传输、精确及时的数据采集、新费率设计(支持“分时计费”、“阶梯电价”、“峰谷电价”)、事件监测和负荷控制、实时监视和控制用户周边的分布式发电和储能装置、快速测量诊断调整电能质量等功能和高级应用,对通信网络的组网和通信能力有更高的要求:需双向通信;需要大规模组网;数据交换更频繁,数据交换量更大,部分数据交换有实时性要求;数据安全性、可靠性和完整性要求更高等。
以信息采集系统为例,证明该评价方法的可行性。选择3个关键参数:速率、流量、平均往返延迟,由SLA协商规定3个属性的最大值分别为100Mb/s、500Mb、3s,通过归一化,最后变成无量纲的值。质量评价分为优、中、差3个等级,各等级的门限值分别是80、60、20。
经过规范化预处理,所有度量指标的数据均落在[0,1]区间内,并且它们的取值方向均为正向。实时采集到数据的速率、流量、平均往返延迟属性的值为30Mb/s、200Mb、1s。经过线性归一化处理之后,3个值变为V=(0.7,0.6,0.67)。
(2)AMI通信业务的评价矩阵:
结果说明信息采集系统的业务质量处于较好的运行状态,能够满足用户的需求。假设评价的结果小于60,说明现在的运行状态不满足业务需求,影响采集数据的准确性,应调整AMI通信的运行策略,使业务达到用户的要求。
4 结语
分析高级量测体系的架构,在层次分析法和模糊评价的基础上,提出了一种基于高级量测体系的业务质量评价方法。该方法可以对高级量测体系通信业务水平和运行状况进行评估,保证电力计量系统的可靠性。并用实例分析证明了该评价方法的适用性。
参考文献
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新凉风垭隧道监控量测技术 篇8
新凉风垭隧道为渝黔铁路控制性工程, 位于贵州省桐梓县境内。起止里程DK149+846~DK157+464, 全长7618 m为铁路双线隧道, 隧道最大埋深560 m。隧址区主要不良地质为断层、岩溶、顺层、煤层瓦斯、岩爆和下穿水库、溪沟和高速公路等, 为I级高风险隧道。
2 监控量测的目的和作用
2.1 监控量测的目的
监控量测是隧道施工过程中, 对围岩和支护系统的稳定状态进行监测, 为初期支护和二次衬砌的参数调整提供依据, 把量测的数据经整理和分析得到的信息及时反馈到设计和施工中, 进一步优化设计和施工方案, 以达到安全、经济、快速的目的, 围岩量测是施工管理中的一个重要环节, 同时也是施工安全和质量的保障。
2.2 监控量测的作用
通过监控量测可以了解围岩、支护变形情况, 以便及时调整和修正支护参数, 保证围岩稳定和施工安全。提供判断围岩和支护系统基本稳定的依据, 确定二次衬砌的施作时间。依据监控量测资料采取相应措施, 在保证施工安全的前提下加快施工进度。
3 监控量测技术
隧道监控量测按《铁路隧道监控量测技术规程》 (TB10121-2007) 的规定建立等级管理、信息反馈和报告制度。施工期间开展监控量测, 将监控量测作为关键工序列入现场组织, 并对支护体系的稳定性进行判别。
3.1 监控量测项目
以洞内外观察、水平收敛量测、拱顶下沉量测为必测项目, 为日常施工管理提供有关数据资料。洞外在洞口浅埋段及洞浅埋段布置测点进行地表下沉量测。隧道施工在临近F凉12, F凉13时, 需对凉风垭水库水位、洞内水量进行监测, 并对所测数据进行洞内水与水库水变化关联性的分析。隧道施工茅口组灰岩段时, 需对凉风垭车站岩溶泉水量、水位、洞内水进行检测, 并对所测数据进行洞内水与岩溶泉水变化关联性的分析。
3.2 监控量测断面及测点布置原则
浅埋隧道地表沉降观测点应在隧道开挖前布设。地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。地表沉降测点纵向间距见表1。表1中Ho为隧道埋深, B为隧道最大开挖宽度。
地表下沉测点横向间距为2~5 m, 在隧道中线附近测点应该适当加密, 隧道中线两侧量测范围应≥H0+B, 地表有控制性建筑物时, 应该适当加宽。洞顶地表下沉量测断面布置见图1。
不同断面的测点应布置在相同部位, 测点应尽量对称布置, 以便数据的相互验证。
拱顶下沉测点原则上设置在拱顶轴线附近。当隧道跨度较大时, 应结合施工方法在拱部增设测点。
监控量测断面间距按表2的要求布置, 净空变化量测测线数按表3要求布置。拱顶下沉及净空变化量测的测线布置见图2。Ⅱ级围岩视具体情况确定间距。
3.3 新凉风垭隧道监控量测方案
(1) 隧道在DK149+922~+980里程下穿渝黔高速公路段, 开展地表沉降观测, 观测点应在隧道开挖前布设, 并与洞内观测点布置在同一断面里程, 布点观察断面≥4个。
(2) 隧道进、出口洞口段的地表沉降、拱顶下沉、净空变化进行监控量测, 且地表沉降、拱顶下沉、净空变化必须在同一里程断面上。
(3) 隧洞于DK156+452~DK156+565里程段属于浅埋段, 需对地表进行沉降监测。
(4) 隧洞在DK153+246~DK153+590下穿凉风垭水库, 且该段里程有正断层发育, 易形成突水, 涌水现象。需对水库水平面及坝身进行监测。
(5) 由于本隧道地层地质比较复杂, 发育有多条断层, 地表有多处泉点分布, 说明地下水位面埋深较浅, 隧道开挖过程中易形成突水、突泥现象, 需要对泉点的流量进行监测, 以判断地下水的渗透情况。
(6) 洞内观察分为开挖工作面观察和支护表面状况观察两部分。开挖工作面观察在每次开挖后进行, 地质情况基本无变化时, 可每天进行一次。对支护的观察也应每天至少进行一次, 观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的表面外观状况等。
(7) 根据新凉风垭隧道围岩级别划分, 制订监控量测测点 (测线) 布置实施计划, 总体规划。视现场施工实际及设计变更情况, 可酌情增减观测断面。
3.4 监控量测频率
净空水平收敛量测和拱顶下沉量测采用相同的量测频率, 量测频率见表4。地表下沉量测频率应与拱顶下沉和净空变化的量测频率相同。
3.5 监控量测方法及要求
监控量测方法与要求见表5。为确保量测精度和加快量测速度, 拟在隧道拱顶下沉和水平收敛量测中采用无接触围岩量测技术。表4中B为隧道开挖宽度。实际量测频率从表4中根据变形速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率。
量测原理, 无接触法围岩稳定性量测系统分为数据采集和数据处理两部分。数据采集由全自动测量软件控制仪器自动完成量测全过程, 数据采集完成后直接导入计算机利用数据处理软件对数据进行平差、成图、回归分析、曲线拟合等处理, 最终得到围岩收敛的准确报告, 以图形和表格形式打印出来。
(1) 洞内测点的制作及埋设。采用直径20 mm螺纹钢筋端部焊接直径6 mm的钢筋挂钩, 挂钩必须制作成闭合三角形。测点用快凝水泥或锚固剂与围岩锚固稳定, 埋入围岩深度≥200mm, 若围岩破碎松软, 应适当增加测点埋入深度。如图3所示。
(2) 地表观测点的埋设。地表观测点的埋设见图4。地表沉降点埋设宜与洞内观测点位置对应, 地表观测点横向埋设时沿斜井中心线向两侧埋设。横向每排点位埋设7个观测点。点位横向间距为2~5 m, 纵向间距10~20 m。点位采用直径16 mm圆钢制作。竖向钢筋端头应制作成球形, 顶端锯成“十”字线, 线深≥1 mm, 线宽不能超过1.5 mm。竖向钢筋长度为250 mm, 下部50 mm处焊接长度100 mm的横向钢筋。
4 结论
由于新凉风垭隧道瓦斯突出的特殊性和隧道围岩的不确定性, 通过隧道围岩动态和支护结构的现场监控量测获得的数据分析并判断变形趋势, 及时确定施工工序和时间, 调整施工支护参数, 有效保证工程施工质量和安全。该隧道揭煤门施工过程中, 其中4次为瓦斯突出煤层揭煤门施工, 在通过增加观测点密度和观测频率, 及时反馈围岩变化动态, 为隧道施工提供安全保障, 有效的避免瓦斯隧道揭煤门施工出现瓦斯安全灾害, 为将来类似高风险隧道施工提供可靠参考。
参考文献
[1]TB 10121-2007, 铁路隧道监控量测技术规程[S].
[2]TB 10204-2002, 铁路隧道施工规范[S].
[3]TB 10120-2002, 铁路瓦斯隧道技术规范[S].
质量监控量测 篇9
隧道工程在极其复杂的岩土体中建造, 它是一种隐蔽性工程, 围岩与支护结构相互作用的力学特性极为复杂, 从而表现出复杂的变形特征, 这种复杂的变形特征与诸多因素有关, 如地层岩性、岩体结构、岩土体的物理力学特性、地下水状况、开挖方式、支护参数、支护时机等[1]。
寻求一种能够正确的反映隧道围岩和支护结构的力学特性与变形特征的数学模型是非常困难的, 因此, 在隧道施工过程中, 采用监控量测技术, 基于实测数据进行回归分析, 从而科学合理的掌握围岩和支护结构的力学特性和变形特征, 科学的指导施工。
2 坛厂隧道工程概况
遵赤公路起始遵义市终止赤水市的高速公路, 是连接崇遵、贵遵高速公路南下的重要通道。
坛厂隧道位于遵赤公路白蜡坎—茅台段, 为双洞单向行驶隧道。隧道单洞长约2 090 m;左线最大埋深为302.5 m, 右线最大埋深为335.2 m。
隧址区地貌为溶蚀～侵蚀山地, 坛厂隧道横穿南西向山体, 南侧为陡崖, 中间为山岭、裙峰、洼地及落水洞, 北侧为坡谷。隧址区内上覆地层为第四系残坡积层, 下伏三叠系灰岩、泥岩、二叠系灰岩、炭质泥岩、粉砂岩、白云岩及煤层。隧址区位于坛厂背斜南东翼, 与坛厂背斜斜交。隧址区可能存在的不良地质现象为:岩堆和软土、危岩、断层、地下水、瓦斯煤层等。
3 监控量测技术方案及数据回归分析
3.1 监控量测技术方案
坛厂隧道在信息化施工过程中, 主要开展常规量测项目, 如:净空收敛、拱顶下沉和地表沉降三项。测点布置见图1, 图2。
净空收敛和拱顶下沉是隧道围岩状态变化最直观的反映, 通过变形趋势可判断围岩和初期支护稳定状态和二衬施作的合理时机[2]。净空收敛累计值 (Sn) 和拱顶下沉累计值 (hn) 按照下式计算 (单位均为mm) :
(1)
其中, Li为第i次量测值;Li-1为第i-1次量测值;ΔSi为第i次与第i-1次量测收敛值。
(2)
其中, hi为第i次量测值;hi-1为第i-1次量测值;Δhi为第i次与第i-1次拱顶收敛值。
3.2 非线性回归分析
对给定的一组数据 (xi, yi) (i=0, 1, …, n) , 可找一个函数y=f (x) 使其能够表示两个变量yi和xi的关系, 则该曲线成为回归线。实测数据散点一般都不会落在该曲线上, 要使选择的函数y=f (x) 与实际散点相差最小, 最具有代表性, 则需用最小二乘法原理来判别。
最小二乘法原理是:给定若干数据系列 (xi, yi) (i=0, 1, …, n) , 若自变量x取某一个xi时, 对应的实测值为yi, 回归值为y′i, 使平方和
通常, 一元线性回归分析时假设的函数y′=a+b×x′, 使
一般情况下[4], 隧道净空收敛和拱顶下沉累计值多采用指数函数进行回归分析, 多采用的函数y=a×e-b/x, 通过如下变换公式转化为一元线性回归形式y′=a′+b′×x′, 从而很方便的确定a和b。
3.3成果分析
根据收敛型指数函数y=a×e-b/x的性质, 最终收敛值yw=a和对应的时刻, 只要yw=a不大于预留变形量, 即可建议施作二衬。
4实例分析
本文选择坛厂隧道左线ZK27+570断面作为研究对象 (该断面采集了近50 d的净空收敛和拱顶下沉数据) , 重点研究该断面中上断面收敛测线数据并进行回归分析。
据经验, 隧道净空收敛曲线的早期阶段并不适合采用收敛型的指数函数进行回归分析, 因此, 本文根据第22天以后的数据进行回归分析。
根据最小二乘法原理, 对该净空收敛数据进行回归分析, 并获取回归曲线, 该回归曲线为u=3.893e-1.263 1/t (见图3) 。该曲线表明, 该断面净空收敛最大累计值yw=3.893 mm (小于设计文件中要求的5 cm预留变形量) , 且预测该段围岩和支护结构变形已趋于稳定。事实上, 后续的监控数据基本和回归曲线预测的趋势一致。
5结语
1) 监控量测工作可掌握围岩和支护结构变形状态, 给施工决策提供参考意见;2) 对监控数据进行合理的回归分析可有效预测围岩和支护结构变形趋势以及确定二衬施作时机;3) 量测数据的科学分析、合理预测和及时反馈, 可确保隧道安全施工。
参考文献
[1]李春林, 李天斌, 陈强, 等.龙溪隧道初期支护监控量测及技术初步研究[J].地质灾害与环境保护, 2007, 18 (4) :85-90.
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[4]孟路波.公路隧道信息化施工与计算机辅助决策系统研究[D].成都:成都理工大学硕士学位论文, 2004.
超大断面隧道施工监控量测技术 篇10
重庆市轨道交通6号线2期工程重庆市北碚区是重庆市轨道交通规划“九线一环”中东南至西北方向的骨干线路, 6号线2期工程某站站前区间TBM调头段大断面隧道全长80 m, 洞顶埋深14~22 m, 最大断面尺寸为24.54 m×16.64 m, 断面面积为334.58 m2。初期支护为厚35 cm的喷射混凝土, 二次衬砌采用80 cm厚C40、P12模筑钢筋混凝土, 断面图如图1所示。
场地分布的地层为第四系全新统及侏罗系中统沙溪庙组地层, 岩层倾向285°, 折返线倾角为60°。隧道洞跨20.2 m, 洞高12.93 m, 隧道埋深18.5~20.9 m。表层由厚0.7~7.5 m的土层覆盖, 区间隧道围岩为中风化砂质泥岩和砂岩, 中风化围岩厚9.9~18.2 m, 为洞跨的0.5~0.9倍。围岩中主要发育2组裂隙, 呈块状结构, 纵波波速3 141~3 498 m/s, 岩体完整性系数0.67~0.76, 岩体较完整, 围岩基本级别判定为Ⅳ级, 中风化围岩厚度为围岩垂直压力计算高度的1.1~2.0倍, 属浅埋隧道。
2 监测目的和内容
轻轨暗挖段采用“新奥法”施工, 开挖施工是一个对岩土体扰动、岩体和支护协调变形的过程, 岩土体受到挤压或土体支撑力损失及土体固结均会引起地面隆起或沉降变化。为减少对环境的不利影响, 施工中必须引入信息化监测手段, 对围岩变形进行监测, 并及时向施工、监理、业主反馈监测信息, 以指导施工, 确保开挖面稳定, 正确控制掘进速度, 不断优化掘进施工参数, 从而有效控制岩土体沉降和变形, 减小对周边建筑物、道路及地下管线的影响。
监测的内容主要包括:地质及支护状况观察、水平净空收敛、拱顶下沉、地面沉降、围岩压力、锚杆轴力、爆破震动。
3 监测方法
3.1 地质及支护状况描述、洞内外观测
每次爆破后和初喷施工后通过肉眼观察、地质罗盘测量和锤击检查, 描述和记录围岩地质和支护结构状况:岩性、岩层产状、裂隙、地下水情况、围岩完整性与稳定性, 初期支护表面是否有裂隙或剥落及其状况, 有无锚杆被拉坏或垫板陷入围岩内部, 钢拱架有无压曲变形, 地表是否有底鼓现象等;从而判断围岩类别是否与设计相符[1]。
3.2 周边收敛与拱顶下沉量测
由于TBM调头段开挖断面大, 收敛仪及水准尺量程有限, 无法满足监测要求, 本项目尝试采用非接触量测方法。隧道爆破开挖后, 及时在隧道边墙、拱腰、拱顶布设监测点。在确定监测的断面隧道开挖或初喷后24 h内, 在隧道边墙、拱腰、拱顶部位埋设带铁片 (8 cm×8 cm) 的测桩, 在铁片上贴全站仪测量专用发光贴片。基准点分别设置在洞内和洞外 (用于校核) , 视线长度一般不大于30 m, 监测误差控制在1.0 mm以内 (高程误差0.7 mm) , 必要时采用冗余观测方法来提高监测精度。监测点布置见图2。
采用高精度莱卡全站仪 (TCA203) 进行洞内周边收敛和拱顶下沉量测[2,3], 监测频率见表1。
3.3 地表沉降量测
地表沉降观测点沿线路布置, 观测点间距根据轻轨埋深、掘进方法和隧道开挖宽度确定。在监测范围以外3~4倍洞径处设水准基点, 作为各观测点高程测量的基准, 从而计算出各观测点的下沉量[2,3]。
水准测量采用Topcon AT-G2型水准仪配合精密铟钢水准尺, 其标称精度为±0.02 mm, 监测频率见表1。
注:表中b为隧道开挖宽度, h0为隧道埋深。
3.4 围岩压力量测
在围岩与初期支护之间埋设土压力盒, 通过频率接收仪进行数据采集。每个代表性断面设1~2个测点。土压力计布设在围岩与初期支护之间, 应把测点埋设在具有代表性的关键断面上。埋设时, 先将土压力计固定在待测位置围岩, 再施作砼层, 不要使砼与压力盒之间有间隙, 保证压力盒受压面贴紧。
3.5 锚杆轴力
采用锚杆应力计 (钢弦式钢筋应力计) 监测锚杆内部不同位置的应力, 了解应力沿杆体的分布规律, 每根锚杆一般宜布置3~5个测点。
将钢弦式钢筋应力计进行串联组合, 每个钢弦式钢筋应力计是一个单元, 各单元之间以一个螺帽形式相连。每个钢筋应力计有1个出线孔, 测量线由出线孔引出, 再沿着锚杆引向钻孔外。为了减少测量线的干扰, 上一个钢筋应力计的测量线在经过下一个钢筋应力计时, 将二者的测量线合并成一条线, 继续向钻孔外引, 在遇到钢筋应力计时用同样的方法处理, 依次类推。测量线末端与分线器插头相连, 分线器上标记着每根芯线对应的钢筋应力计。量测时, 将插头插入分线器, 通过频率仪测读数据, 就可测出每个测点的钢筋应力计中的钢弦的频率变化, 由标定曲线, 可以得出锚杆各段相应的应力。
3.6 爆破振动监测
通过监测, 掌握爆破对需重点保护的既有建 (构) 筑物的影响程度, 用以修改钻爆设计, 保护建 (构) 筑物, 指导施工, 预报险情, 及时发现安全隐患并予以处理。
振动测试仪自动采集、存储相关数据。由于爆破振动效应随着传播距离的增大逐渐衰减, 因此每次测试时基本上是在离爆破点较近的测点进行测试。每次测试结束后, 立即对测试结果进行整理分析, 并参照监测数据, 结合隧道的埋深、周边建筑物的分布情况确定下一次爆破的参数、施工进度。
对每次采集到的数据, 即时输入计算机。采用测试软件, 分析振速、频率、加速度、频谱等各项指标。本项目地处闹市区, 建筑物的安全振动速度为1 cm/s, 当监测发现振速超限时, 应立即反馈施工现场, 调整爆破设计参数和开挖方法。
4 量测数据的整理与分析
4.1 测量结果
由于传统的水准仪和收敛仪无法量测超大断面围岩下沉和收敛, 本项目采用高精度莱卡全站TCA203。图3~图7分别为周边收敛、拱顶下沉、地表沉降、周岩压力、锚杆轴力随时间变化曲线图。图8为地表建筑物振动测试波形。
由图8可知, K60+941断面爆破施工时, 地表建筑物 (建设银行主行) 处的振速最大值为0.6 m/s, 小于本项目规定的1.0 m/s, 所以单纯从爆破振速参数看, K60+941断面开挖时的爆破设计参数是合理的。
4.2 数据分析
在现场量测中, 由于环境条件、人员素质、仪器设备等因素的影响, 必然会产生偶然误差, 现以隧道K60+941断面为例对周边收敛量测数据进行回归分析[4,5,6], 步骤如下:
(1) 回归方程的确定
进行回归分析的主要目的就是要依据实际测量数据收敛值u和时间t来推算未知参数A、B, 并进行线性相关的显著性检验;从而通过t值对最终变形量u值进行预测。
由数理统计和经验可知, 隧道变形模型大多为对数模型或指数模型, 根据图3 09-26以后的数据, 选取如下指数函数作为回归函数。
(2) 参数A、B的确定
利用最小二乘法推算参数A、B时, 有离差平方和, 为求得S的最小值, 分别对A、B求偏导数,
(r为相关系数) 。
利用指数函数对实测数据关系曲线进行回归计算, 得回归方程如下:, 经验算, r>0.9, 符合要求, 取t=∞, 得最终位移值u=56.35。
(3) 围岩变形稳定的判定
K60+941观测断面周边收敛值
(4) 二次衬砌支护时机选定
对K60+941观测断面收敛变形曲线进行回归方程分析, 由, 可以得出开挖施工10-06以后围岩收敛变形稳定, 可以满足施工二次衬砌的要求。
(5) 监测数据分析
K60+941~K60+945段于2012-08-30进行开挖, 揭露围岩为中风化砂质泥岩和砂岩, 裂隙较为发育, 呈块状结构, 有渗水现象, 局部呈滴水状, 稳定性较差, 此段以弱爆破方式开挖, 可能对地面建筑物产生影响。根据80 d的监控量测数据可以看出, 开挖初期围岩收敛变形不稳定, 为此增大观测频率, 达到1次/d, 观测发现09-21~09-26围岩变形初次趋于稳定, 但由于09-27邻近段落的爆破施工影响, 变形又有增大趋势, 直到10-06围岩收敛变形才基本稳定。
拱顶下沉、地表沉降、围岩压力和锚杆轴力的量测数据分析和周边收敛曲线图中均存在类似于周边收敛的初次稳定和二次稳定的现象, 故施工时应控制爆破用药量。从图3~图7可以看出10-05以后, 拱顶下沉曲线开始趋于稳定;地表下沉曲线于10-15以后开始趋于稳定;围岩压应变曲线在11-07后呈收敛趋势;锚杆应变于11-05以后趋于稳定。通过对多个监测断面的监测参数进行分析, 得出如下规律:一般情况下当围岩受到扰动 (如爆破开挖) 后, 洞内的拱顶下沉和周边收敛变形响应最快, 且达到稳定经历时间最短;随着隧道洞内临空面上发生的变形向上扩散, 地表沉降显现出来, 响应和稳定时间稍长;由于围岩体内发生了变形, 围岩压力和锚杆的轴力需要进行重新分布, 监测表明, 响应和稳定需要的时间最长。故在进行隧道监控量测时, 开挖初期需要密切关注拱顶下沉和周边收敛的变形情况, 当二者趋于稳定时, 尚不能停止监测, 可以适当减小监测频率, 但此时必须侧重对围岩压力和锚杆轴力的监测。
5 结论
为确保隧道施工期的安全, 在隧道施工时需对隧道地质及支护状况描述、洞内外观察, 周边收敛、拱顶下沉、地表沉降、围岩压力和锚杆轴力等进行量测。
本文通过回归分析给出了隧道二次衬砌施工时机的建议值, 并能够通过后期监测数据的验证。但是在分析过程中需要注意, 应强调相关系数, 要考虑置信水平和自由度。当变形没有突变时, 能较好地进行预测;当变形有突变时, 也可进行粗略预报, 误差较大一些。根据具体情况, 可以采用分段回归建模, 并注意分界点的判定。
摘要：轨道交通TBM调头段新奥法施工具有开挖断面大、变形控制要求高等特点, 常规的监控量测方法实施受限。文章介绍了全站仪非接触测量的方法, 借此判断围岩的变形情况并进行数据回归分析;同时还对地表沉降、围岩压力、锚杆轴力和爆破振动等进行了常规监测。在确保施工安全的同时, 判定实施二次衬砌支护的时机, 供类似超大断面隧道监测参考。
关键词：隧道工程,监控量测,回归分析,超大断面
参考文献
[1]DB11/490—2007地铁工程监控量测技术规范[S].
[2]GB 50308—2008城市轨道交通工程测量规范[S].
[3]陈龙飞, 金其坤.工程测量[M].上海:同济大学出版社, 1990.
[4]徐兮.分段回归在隧道沉降变形监测中的应用研究[J].测绘通报, 2007 (12) :18-20.
[5]杨金虎, 何刚, 陈庆.慈母山1号隧道进口地面沉降监测分析[J].公路交通技术, 2011 (1) :112-114.
京沪高铁隧道监控量测方案设计 篇11
京沪高速铁路作为我国高速铁路网中“四纵”的重要组成部分于2008年4月开工建设, 线路总长度达1300 km, 设计时速350 km/h, 是新中国成立以来一次建设里程最长、投资最大、标准最高的高速铁路, 京沪高速铁路现已建成并于2011年6月正式开通运营。
金牛山隧道位于山东省泰安市岱岳区六郎坟村与高新区小官庄村之间, 隧道进口里程为DK465+335, 出口里程为DK467+ 240, 隧道全长1 905 m, 隧道内为单面坡, 坡度3‰和12‰的上坡, 隧道所处地形起伏较大, 其中隧道最大埋深为35.37 m, 隧道在里程为DK466+230-DK466+330区段下穿京福高速公路C匝道, 此区段内埋深仅为9.8 m, 属于超浅埋隧道, 在DK466+ 560-DK466+660段下穿京福高速公路正线, 其中高速公路宽度为36 m, 其中隧道与公路匝道和正线的交角分别为14.57°和36.7°, 属于斜交。隧道的工程地质情况为风化花岗片麻岩, 局部夹杂角闪岩和部分石英, 其中围岩已经风化, 尤其接近地表埋深较浅处节理裂隙较发育, 岩石比较破碎并有地下裂隙水发育, 属 Ⅳ级围岩。
2施工中的监控量测
隧道的设计施工是动态的, 设计从理论上为施工指导方向, 同时施工又为设计提供动态的数据, 而另一个不可或缺的因素就是伴随施工一起进行的监控量测, 三者缺一不可。隧道施工的监控量测是现代隧道施工及环境控制的关键环节, 是新奥法施工的精髓, 有效的监测围岩变形情况可以正确的反馈开挖洞室的稳定性。
可以说监控量测是隧道施工的眼睛, 正是有了这双火眼金睛才能观察到施工中隧道的细微变化, 其对于施工安全的重要性毋庸置疑, 因为围岩的内部受力、深层次位移情况、变化速率及支护受力可以通过监控量测直观、快捷的来显示, 可以通过研究监控数据来反应围岩位移及支护受力合理性和可控性。通过监控数据的反馈和整理, 可以得出支护结构的变形趋势和稳定状态, 以及可以判定出现有支护的合理性, 为后续施工和设计提供数据支持。通过对京沪高铁金牛山隧道工程进行施工监控量测, 可以实现3个目的。1通过对地表沉降的监测及数据分析, 对既有公路路面沉降做出预测, 从而分析隧道开挖对既有路面的影响程度, 并将分析结果反馈到设计和施工中, 及时调整开挖方法和支护措施实现动态设计及施工。2准确的掌握隧道围岩随开挖的变形规律, 并通过分析得出结论用以调整施工方法和支护参数, 并通过测定围岩压力和支护结构内力, 了解支护结构的受力状况和应力分布;3通过对沿线隧道工程的监控量测可为本地区后续的类似隧道工程设计与施工积累科学资料和经验。
为确保金牛山隧道施工顺利进行, 较为准确地掌握施工过程中围岩的稳定状态和对环境的影响, 现场监控量测按照《铁路隧道监控量测技术规程》 (TB 10121-2007) 的要求开展。由设计单位完成监控量测设计, 然后交由施工单位并编制实施细则, 然后开展监控量测并一直伴随工程竣工, 最后将资料归档纳入竣工文件中。隧道监控量测设计包括3方面内容:确定量测项目; 确定测点布设原则、量测断面以及量测频率;设定量测控制标准。
2.1常规量测项目
根据规范, 隧道监控量测项目分为必测项目和选测项目。表1列出了隧道施工监控量测的必测项目。而选侧项目则是针对施工和设计中的特殊要求而开展的。表2列出了铁路隧道施工的选测项目。
针对金牛山隧道的特殊情况, 隧道监控量测的必测项目和选测项目都要同时开展, 以便达到施工环境控制要求。
2.2量测断面及测点布置原则
由于金牛山隧道下穿高速公路段为超浅埋, 而对于浅埋隧道的规范要求要在隧道开挖之前进行布设观测点, 测点既包括地表沉降点也有隧道洞内的测点。根据规范测点应该满足表3的要求, 表3中H0为隧道的埋深, B为隧道开挖宽度。
浅埋隧道地表沉降测点横向间距为2~5 m, 并且随着与隧道中线的接近应适当加密测点, 地表横向监测范围应>2 (H0+ B) , 而且在地表有既有控制性建 (构) 筑物时, 应适当加宽量测范围, 具体测点布置 (略) 。通常, 洞内的变形监测点应布置在同一断面上。必测项目监控量测断面的间距应满足表4的要求, 隧道洞内净空变化量测测线数, 可参照表5及图1~图5布置, 其中Ⅱ级围岩视具体情况确定间距。
2.3监控量测频率
根据规范隧道监控量测频率应该按照表6、表7中的规定进行, 并且原则上应该采用较高的频率, 在特殊地质地段还应该加大量测频率, 做到因地制宜, 灵活安排和科学管理。
2.4地表沉降监测结果与分析
在隧道开挖过程中, 对上方既有京福高速公路路面进行了地表沉降监控量测, 在施工结束后地面沉降曲线如图6~图9所示。
从监测结果可以看出, 既有路面最大沉降为10.9 mm, 最大沉降发生公路土路肩位置, 但处于行车道以外, 总体来说不会影响行车安全。而布置在行车道位置的各测线测试数据均<29.4 mm, 说明金牛山隧道在开挖过程中对既有路面的影响在沉降控制范围之内。
3爆破振动监控量测
由于金牛山隧道在下穿既有公路段属于超浅埋, 埋深仅为9.28 m, 所以在隧道爆破开挖的过程中, 必须始终进行爆破振动速度监测, 并以监测到的爆破数据作为依据, 进行分析对比, 及时对爆破参数和开挖方式进行合理的调整, 力求达到在具备最佳爆破效果的同时也能确保既有公路和隧道支护结构的安全。
整个爆破振动速度监测系统, 由CD-1传感器、DSV测振仪以及处理数据的计算机组成。振源地距离对监测点的振速影响至关重要, 距离越近质点的振速越大, 距离越远质点的振动速度越小, 因此在隧道下穿既有公路时应以隧道中线为轴, 中线处的监测点最为密集, 然后向两侧依次排开。
3.1常用传感器测振仪与原理
工程中常用的传感器是磁电式传感器, 可运算测出振动速度、位移和加速度。这种传感器具有灵敏度高、内阻低的优点, 因此在实际工程中应用很广泛。爆破振动速度监测系统的传感器和测振仪种类繁多。
3.2现场爆破监测
金牛山隧道振动测量系统采用IDTS 3850型双通道爆破振动分析仪来记录分析信号。监测地表的振动传感器埋设在公路的固定点上, 并用石膏将其固定。随着隧道开挖的进行, 爆心距也在发生着变化, 而此时假定爆破的单段最大装药量保持不变。监测仪器见图10, 图11, 监测数据见表8。
传感器所测得结果, 1号传感器监测结果, 振速最大值1.462521 cm/s, 最大值时间0.0554 s, 主振频率21.972656 Hz。 2号传感器监测结果, 振速最大值2.038988 cm/s, 最大值时间0.0202 s, 主振频率57.983398 Hz。3号传感器监测结果, 振速最大值1.675732 cm/s, 最大值时间0.0564 s, 主振频率57.983398 Hz。
通过对测试结果的分析并对照规范可以看出, 在当时的爆破条件下可以满足要求。
摘要：隧道下穿既有公路的情况很多, 而对于沉降控制标准以及采用的施工技术还没有较统一的标准, 目前多采用30 mm作为沉降控制的标准。以京沪高铁金牛山隧道下穿既有公路的综合施工技术作为研究内容。综合金牛山隧道的特点, 通过合理的监控量测技术指导施工, 从而有效控制路面沉降, 使其满足下穿段的沉降控制标准。
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