隧道浅埋段监控量测方法技术

隧道浅埋段监控量测方法涉及隧道施工时的隧道浅埋段监控量测方法。主要是为解决传统量测方法不能提前发现隧道变形趋势的问题而发明专利技术的。观测点应在隧道开挖前布设，洞口段和埋深小于两倍隧道宽度地段，间隔5～10m一个量测断面；当地质条件变差或量测值出现异常，量测频率加大，当变形稳定时，可适当降低量测频率。收敛测线布置一般地段应采用2～3条测线，但拱脚处必须有一条水平测线。量测点埋设达到量测仪器安设快与近的要求。量测点应埋入围岩浅层内。拱顶下沉量测应与水平净空变化量测在同一量测断面内进行。优点是在隧道洞内未发生形变的情况下提前判断该段落隧道内是否会出现形变。

【技术实现步骤摘要】
隧道浅埋段监控量测方法
：本专利技术涉及隧道施工时的隧道浅埋段监控量测方法。
技术介绍
：隧道浅埋层覆盖薄，堆积松散、自身稳定性差。在施工过程中易受自重、雨水和施工爆破的影响，极易发生坍塌，沉降等大变形事故，威胁隧道的整体稳定。隧道开挖后，洞口浅埋段地层中的应力扰动区延伸至地表，围岩力学形态的变化在很大程度上反映于地表沉降，且地表沉降可以反映隧道开挖过程中围岩变形的全过程。因此，必须对地表沉降情况进行严格的监测和控制，保证施工安全。目前隧道施工中监控量测一般采用洞内沉降及收敛观测的方式进行量测，在浅埋地段施工时，隧道发生变形一般是地表先出现裂缝甚至塌陷，随后才会反应到洞内。传统量测方法不能提前发现隧道变形的趋势，容易影响施工安全。
技术实现思路
：本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在隧道洞内未发生形变的情况下提前通过隧道上方地表是否出现裂缝、塌陷、位移等情况来判断该段落隧道内是否会出现形变的隧道浅埋段监控量测方法。上述目的是这样实现的：为了确保隧道浅埋段的施工安全，需进行地表沉降监测。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。同时对隧道开展洞内外观察、拱顶下沉、净空变化监控量测，沉降观测板参照路基标准设置。布点原则为：纵向间距参见下表；Ho为隧道埋深，H为隧道开挖高度，B为隧道开挖宽度。断面间距根据地形条件确定，地表沉降观测点横向间距为2～5m，在隧道中线附近测点应适当加密，隧道中线两侧范围不应小于H0+B。在选定的量测断面区域，首先应设一个通视条件较好、测量方便、牢固的基准点,基准点位置应在地表沉降影响区以外。地面测点布置在隧道轴线及其两侧，每个断面测点一般为7个以上，间距2m～5m。测点应埋水泥桩，测量放线定位，用水准仪或全站仪对量测点的高程进行量测，计算其高程的变化量。根据所有监测点不同观测周期的地表沉降量，相邻周期沉降量对比即可得到地表沉降变化趋势，通过分析判断做出相应预警或建议修改施工方案。建（构）筑物对地表沉降有特殊要求时，量测间距应适当加密，范围适当加宽。同时在横向依据实际情况，选定主断面，沿主断面布设测点，以了解地表沉降的横向影响范围。指派专人进行地表沉降变化观测，当数据出现突变时，应立即暂停洞内施工，采取加强支护或者其他处理措施。浅埋段洞内监控量测：洞内监测项目根据实际施工过程中需要增设，具体内容如下：洞内、外观察用数码相机，拱顶下沉、净空变化、地表下沉用全站仪；监控量测频率根据监测数据的变化情况而定，一般每断面量测频率和周期如下表：按距开挖面距离确定的监测频率注：B—隧道开挖宽度。按位移速率确定的监测频率；监控量测实施及要求：净空变化量测；隧道内壁面两点连线方向的相对位移称为周边收敛。收敛值为两次量测的距离之差，它能反映洞室的工作状态和受力性状。量测设计；净空变化量测的设计包括：仪器选择、断面间距、量测频率、测线布置、量测点埋设。（1）仪器选择：采用全站仪。（2）量测断面间距：一般情况下，洞口段和埋深小于两倍隧道宽度地段，间隔5～10m一个量测断面；其余地段可根据地质条件具体确定。对于地质条件好且收敛值稳定的隧道可加大量测断面的间距；对于地质条件较差，收敛值长期不稳定、开挖进度快的隧道，可缩小量测断面的间距。具体量测断面桩号可根据实际情况作适当调整,隧道量测断面间距安排按照下表要求布置。（3）量测频率：一般情况下，考虑测线位移速率、距工作面距离，按下表取值确定量测频率。当地质条件变差或量测值出现异常，量测频率加大，必要时每2～5小时量测一次。当变形稳定时，可适当降低量测频率。当同一断面内各测线变形速度不同时，以产生最大变形速度的测线确定全断面的量测频率。注：B为隧道宽度（4）收敛测线布置。测线布置和数量与地质条件、开挖方法、位移速度有关，一般可按下表所示测线布置，一般地段应采用2～3条测线，但拱脚处必须有一条水平测线。若位移值较大或偏压显著，可同时进行绝对位移量测。水平净空收敛，拱顶下沉和地表下沉（浅埋地段）等监控必测项目，设置在同一断面。净空变化量测测线数（5）量测点埋设，达到量测仪器安设快（爆破后24小时内读取初读数）与近（距掌子面2米左右）的要求。量测点应埋入围岩浅层内。反光标在满足观测要求的情况下，嵌入喷射混凝土内，防止人为和机械设备破坏，丢失、损坏应及时补埋，确保量测数据的连续性。（6）量测期的确定；在变形量变形至一定值后，根据数据分析和回归曲线，达到稳定值后不再继续观测。量测数据的读取与记录：量测数据的读取需注意以下事项：（1）测量量测点时，量测仪器和温度计必须在洞内放置30分钟后才能进行量测，以便保证温度修正量达到一定的精度。（2）量测前首先需检查测点是否有被破坏、松动、弯曲等现象，如出现上述情况，要研究补救措施。（3）将原始记录及时整理成正式记录。对每一量测断面内的每一条测线，整理后的量测资料应包括：原始记录表及实际测点布置图；位移随时间以及开挖面距离的变化图；位移速度、位移加速度随时间以及开挖面距离的变化图。将每日的记录汇入日报表，整理的图表应及时进行数据处理或回归分析，推求最终位移和位移变化规律，以便指导施工。全站仪非接触量测：全站仪非接触监测系统，是在极坐标量测系统的基础上，结合机载软件和数据处理软件，对隧道净空变形有效、快速监测的量测系统。为了满足隧道变形监测的需要，全站仪的精度可选择测角精度±2″、测距精度为2mm+2×10-6的全站仪。配合全站仪使用的反射片是一种具有反射性能的反射膜片，反射膜片由丙烯酸脂制成，背部为不干胶，厚度为0.28mm，呈银灰色，大小根据测距选择。监测时测点应采用膜片式回复反射器作为测点靶标，靶标粘附在预埋件上。量测方法可采用自由设站或固定设站。拱顶下沉量测：对于埋深较浅、固结程度低的地层，水平成层的隧道，这项量测比收敛量测更为重要，其量测数据是确认围岩的稳定性，判断支护效果，预防拱顶崩塌。水平净空变化、拱顶下沉量测必须在每次开挖后12小时，最迟不得超过24小时,且在下一循环开挖前读取初读数。拱顶下沉量测应与水平净空变化量测在同一量测断面内进行。当地质条件复杂,下沉量或偏压明显时,除量测拱顶下沉外,尚应量测拱腰下沉及基底隆起量。在避免被爆破作业破坏的前提下，测点应尽可能靠近工作面埋设，一般距离为5～10m，并且应牢固可靠，易于保护、识别，量测断面应悬挂标识牌。拱顶下沉量测后视点必须埋设在稳定岩面上,并和洞、内外水准点建立联系。每个断面布置1～3个测点，测点设在拱顶中心及其附近，监测起点设置在二次衬砌设计标高位置。本专利技术的优点是：通过浅埋段地表观测的方法，可在隧道洞内未发生形变的情况下提前通过隧道上方地表是否出现裂缝、塌陷、位移等情况来判断该段落隧道内是否会出现形变，及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.隧道浅埋段监控量测方法，其特征是：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；同时对隧道开展洞内外观察、拱顶下沉、净空变化监控量测；/n断面间距根据地形条件确定，地表沉降观测点横向间距为2～5m，/n在隧道中线附近测点应适当加密，隧道中线两侧范围不应小于隧道埋深加上隧道开挖宽度；在选定的量测断面区域，首先应设一个通视条件较好、测量方便、牢固的基准点,基准点位置应在地表沉降影响区以外；地面测点布置在隧道轴线及其两侧，每个断面测点一般为7个以上，间距2m～5m；测点应埋水泥桩，测量放线定位，用水准仪或全站仪对量测点的高程进行量测，计算其高程的变化量；根据所有监测点不同观测周期的地表沉降量，相邻周期沉降量对比即可得到地表沉降变化趋势，通过分析判断做出相应预警或修改施工方案；/n建（构）筑物对地表沉降有特殊要求时，量测间距应适当加密，范围适当加宽；/n同时在横向依据实际情况，选定主断面，沿主断面布设测点，以了解地表沉降的横向影响范围；指派人员进行地表沉降变化观测，当数据出现突变时，应立即暂停洞内施工，采取加强支护或者其他处理措施；/n浅埋段洞内监控量测：/n洞内监测项目根据实际施工过程中需要增设，具体内容如下：/n洞内、外观察用数码相机，拱顶下沉、净空变化、地表下沉用全站仪；/n净空变化量测：隧道内壁面两点连线方向的相对位移称为周边收敛；收敛值为两次量测的距离之差，它能反映洞室的工作状态和受力性状；/n量测设计；/n净空变化量测的设计包括：仪器选择、断面间距、量测频率、测线布置、量测点埋设；/n（1）仪器选择：采用全站仪；/n（2）量测断面间距：一般情况下，洞口段和埋深小于两倍隧道宽度地段，间隔5～10m一个量测断面；其余地段可根据地质条件具体确定；对于地质条件好且收敛值稳定的隧道可加大量测断面的间距；对于地质条件较差，收敛值长期不稳定、开挖进度快的隧道，可缩小量测断面的间距；/n（3）量测频率：当地质条件变差或量测值出现异常，量测频率加大，必要时每2～5小时量测一次；当变形稳定时，可适当降低量测频率；当同一断面内各测线变形速度不同时，以产生最大变形速度的测线确定全断面的量测频率；/n（4）收敛测线布置：测线布置和数量与地质条件、开挖方法、位移速度有关，一般地段应采用2～3条测线，但拱脚处必须有一条水平测线；若位移值较大或偏压显著，可同时进行绝对位移量测；水平净空收敛，拱顶下沉和地表下沉等监控必测项目，设置在同一断面；/n（5）量测点埋设，达到量测仪器安设快（爆破后24小时内读取初读数）与近（距掌子面2米左右）的要求；量测点应埋入围岩浅层内；反光标在满足观测要求的情况下，嵌入喷射混凝土内，防止人为和机械设备破坏，丢失、损坏应及时补埋，确保量测数据的连续性；/n（6）量测期的确定；在变形量变形至一定值后，根据数据分析和回归曲线，达到稳定值后不再继续观测；/n全站仪非接触量测：/n全站仪非接触监测系统，是在极坐标量测系统的基础上，结合机载软件和数据处理软件，对隧道净空变形有效、快速监测的量测系统；/n为了满足隧道变形监测的需要，全站仪的精度可选择测角精度±2″、测距精度为2mm+2×10...

【技术特征摘要】
1.隧道浅埋段监控量测方法，其特征是：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；同时对隧道开展洞内外观察、拱顶下沉、净空变化监控量测；
断面间距根据地形条件确定，地表沉降观测点横向间距为2～5m，
在隧道中线附近测点应适当加密，隧道中线两侧范围不应小于隧道埋深加上隧道开挖宽度；在选定的量测断面区域，首先应设一个通视条件较好、测量方便、牢固的基准点,基准点位置应在地表沉降影响区以外；地面测点布置在隧道轴线及其两侧，每个断面测点一般为7个以上，间距2m～5m；测点应埋水泥桩，测量放线定位，用水准仪或全站仪对量测点的高程进行量测，计算其高程的变化量；根据所有监测点不同观测周期的地表沉降量，相邻周期沉降量对比即可得到地表沉降变化趋势，通过分析判断做出相应预警或修改施工方案；
建（构）筑物对地表沉降有特殊要求时，量测间距应适当加密，范围适当加宽；
同时在横向依据实际情况，选定主断面，沿主断面布设测点，以了解地表沉降的横向影响范围；指派人员进行地表沉降变化观测，当数据出现突变时，应立即暂停洞内施工，采取加强支护或者其他处理措施；
浅埋段洞内监控量测：
洞内监测项目根据实际施工过程中需要增设，具体内容如下：
洞内、外观察用数码相机，拱顶下沉、净空变化、地表下沉用全站仪；
净空变化量测：隧道内壁面两点连线方向的相对位移称为周边收敛；收敛值为两次量测的距离之差，它能反映洞室的工作状态和受力性状；
量测设计；
净空变化量测的设计包括：仪器选择、断面间距、量测频率、测线布置、量测点埋设；
（1）仪器选择：采用全站仪；
（2）量测断面间距：一般情况下，洞口段和埋深小于两倍隧道宽度地段，间隔5～10m一个量测断面；其余地段可根据地质条件具体确定；对于地质条件好且收敛值稳定的隧道可加大量测断面的间距；对于地质条件较差，收敛值长期不稳定、开挖进度快的隧道，可缩小量测断面的间距；
（3）量测频率：当地质条件变差或量测值出现异常，量测频率加大，必要时每2～5小时量测一次；当变形稳定时...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阔，弯晓林，王海峰，徐立新，钟云霄，黄鑫，隋丰年，蒋绪鹏，
申请(专利权)人：中铁十九局集团第二工程有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21