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公路隧道施工中的现场监控量测技术研究

2021-04-12

智能城市 2021年7期
关键词:监测点断面围岩

(甘肃顺达路桥建设有限公司,甘肃兰州73000)

在公路工程体系中,隧道工程属于重要组成部分,受地质因素、人为因素、环境因素影响,会出现一些安全事故,威胁施工人员的生命财产安全。在公路隧道工程作业期间,会使用现场监控量测技术对作业区域基础情况进行监督,及时拟定合理的支护、排水措施,提高作业环境的安全性,降低安全事故的发生概率。

1 现场监控量测技术的应用价值

隧道工程具有复杂性、隐秘性、不可测量性等多种特征,隧道开发存在不可预见性等诸多问题。不良地质环境会增加技术人员施工难度,会造成隧道坍方、突水等情况,威胁施工人员造成生命安全,影响施工正常运行,延误工期。

随着监控量测的熟练应用,预测隧道工程中存在的问题,确定设计方案。监控量测在我国公路隧道中的应用较为重要,需要在技术应用前期做好技术梳理工作,严格按照方案中标注内容展开工作,提升量测技术的应用效果。

2 现场监控量测技术的应用要点

2.1 监测断面的合理选择

在现场监控量测技术应用期间,应做好监测断面的选择工作,以确保技术应用的价值。

(1)确保监测断面的代表性,基于以往的技术应用经验,选择监测断面主要以典型断面为主,此类断面地质稳定性较差、围岩形变量较大、围岩存在较为明显变化、易威胁隧道工程作业,需要在此处布设监测点,提高监测结果的可靠性。

(2)所选断面层结构应不干扰正常作业,且监测点位置应具备顺利监测的便利条件,可方便监测点的布设,为后续监测工作的顺利开展奠定基础。

2.2 监测点的合理分布

(2)控制监测位置和监测点间距,隧道工程设置的监测点位置应包括拱顶、拱腰、起拱线等位置,其中拱腰和起拱线上设置的监测点较多,间距控制在2.0~3.0 m,同时做好监测点的标记和保护工作。如果施工毁坏了已有监测点,可通过引测重新设置监测点,以确保监测结果的可靠性。

2.3 明确具体的监测内容

2.3.1 地质及支护状态

在公路隧道工程监测的过程中,应先监测地质及支护状态情况,可为后续作业工程的有序进行奠定基础。在隧道开挖过程中,每间隔相应的开挖深度便需要对围岩变化情况进行一次统筹检查。明确掌子面周围围岩的基础性质、节理发育状态,采集相应的检测数据。若掌子面围岩参数和设计图纸中参数相差较大时,应暂停开挖,并将情况汇报到上级单位,待综合评价后选择继续作业或调整施工参数,确保施工过程的安全性。在监测过程中应做好支护结构使用情况的监测工作,若发现形变量较大的支护结构,需要分析结果形变原因,如顶层挤压、机械碰撞等,并采用相对应措施对其进行处理,提高隧道工程作业环境的安全性。

2.3.2 地表下沉情况

在隧道工程施工过程中,会卸载土层应力,在应力重新恢复稳定状态时,会对地表产生挤压力,导致地表出现下沉的趋势,是监测技术应用期间需要重点关注的监测内容。

在具体实践操作中,主要监测范围位于隧道开挖的掌子面附近,开挖前采集初始地表数据,便于后续开展分析工作。在初期开挖过程中,数据采集频率相对较高,待其支护措施完成后,采集频率可以适当降低,对采集的数据进行统一汇总整理,得到可靠的分析结果。根据数据分析结果可对区域地表沉降量、沉降速度等内容进行了解,同时可以讨论沉降情况和工作推进间的相关性,以评估隧道开挖范围内覆盖层的稳定性,以便于相应处理措施的顺利拟定。

2.3.3 周边位移及拱顶下沉情况

又一声箫音,比刚才稍稍清晰一些。听得出,这是在调箫。箫不是琴瑟之类的弦乐,本不需要仔细测试弦的松紧,反复调试音之高低。但箫是让人静心的乐器,调音的过程,其实是让演奏者心神凝聚的过程,马虎不得。一个长音,又一个长音,含蓄,委婉,让吹箫人内心安定下来,像一泓秋水,同时定好基调,然后才能如行云流水,自如演奏。

在隧道工程作业过程中,应重视周边位移和拱顶下沉情况的监测工作,采集的数据信息可辅助工作人员完成隧道工程支护结构稳定性评估。根据评估结果进行工程设计参数的调整,明确二次衬砌的具体作业时间,使作业工程可按照既定工序顺利进行施工。

在前期监测点布置的过程中,周边位移和拱顶下沉量测应布置在同一断面,间距应根据周边围岩的具体等级和稳定性进行确定。某公路隧道工程围岩等级为Ⅴ级,在布置监测点时,各监测点的间距应控制在20 m。采集监测数据时如果出现围岩形变量较大的情况,需要将间距缩短至10~15 m,以确保采集数据的完整性、有效性。

2.4 量测阶段及频率确定

在测量过程中,其内容可以细分为3个时间段,可采用分段控制的方法完成数据采集。划分的三个时间段分别为上台阶支护系统王成后→下台阶支护系统完成、下台阶支护系统完成后→仰拱结构封闭施工、仰拱结构封闭施工完成后→防水板施工前。

在监测过程中,会对各节点位置的绝对高程数值进行测量,测定施工前后监测点位移情况,明确作业对工程施工带来的影响。在监测过程中,监测频率应随着开挖情况进行调整,洞内干扰性相对较小时,监测频率应保持1 次/d,洞内干扰性相对较大时,监测频率需要调整到2~3 次/d,直到洞内作业情况恢复到安全状态后,可以恢复到最初的监测频率,提升监测数据的实用性。

2.5 监测数据整理

完成数据采集后,工作流程进入数据整理阶段,在具体工作过程中,需要对多项参数内容进行计算,如位移速率、总位移量等。在对位移速率进行计算时,可以根据采集的数据信息罗列回归方程,得到位移参数和时间参数间的函数关系。可借助绘制的函数曲线,代表各类数据信息的分布规律,推算出变量的变化速率和极限数值,提升数据分析结果的可靠性。除此之外,还可以利用指数函数、对数函数、和双曲线函数辅助完成数据分析工作,提高数据分析结果的直观性。

得到需要的分析数据后,需要挖掘潜在价值数据,对分析后的数据信息进行统一存储,标记相应关键词信息,以便后续数据顺利提取。

3 现场监控量测技术应用时的注意事项

3.1 拟定合理的监测计划

通过拟定合理监测计划,有利于各项工作的顺利开展,提升采集数据的合规性。

(1)在具体实施过程中,应加强现场基础参数信息的采集工作,如隧道地质情况、地下水位置、外界环境情况、断面所在位置等。对勘察的数据信息进行整理,汇总后筛选出有效数据,并将其融入监测计划中,提升监测计划内容的完整性。

(2)借助BIM技术对监测计划中的内容进行模拟运行,校验监测点位置、施工活动间的冲突性,避开施工活动位置,减少后续引测时的工作量,降低数据监测结果的误差性。

(3)监测计划内容应随着隧道工程开展进度的深入及时进行调整,在调整监测计划时,需要利用可靠的应用模型,优化调整后计划内容的可行性,使其可具备更良好的指导意义,提升量测技术的使用价值[1]。

3.2 加强人员队伍组建

通过加强人员队伍组建,可提升监测数据的准确性,提高数据分析结果的使用价值。虽然目前监测工作的开展已实现了自动化,但需要高水平监测人员进行辅助工作,以降低数据分析结果的容错率。

(1)需要提高组建队伍门槛,筛选综合能力强、责任心强、执行力强的监测人员,且监测队伍的年龄结构应倾向于青年化。在新技术更新后,年轻的工作人员具备更强的学习能力,可缩减新技能的学习周期。

(2)在日常工作中需要做好监测人员培训,以完善自身的学习体系,优化能力考核制度。工作人员竞争上岗,对不满足要求的人员进行调岗,借此提高监测人员对工作的重视程度[2]。

(3)建立相应的责任管理制度,明确监测人员的具体工作内容和承担责任,待出现问题后可根据责任管理制度进行人员的追责,督促监测人员按要求完成工作,减少人为因素带来的负面影响。

3.3 做好数据存储工作

通过做好数据存储工作,可为后续数据信息的提取提供便利,提升监测数据的应用价值。现阶段,信息技术、大数据技术的应用优势不断凸显,可利用这些技术搭建数据存储平台,储存监测数据。

建立数据库时可将监测时间、监测点编号作为数据分类依据,数据存储时会挖掘数据的潜在价值,挖掘出的数据信息会单独存储到某一数据库中。在数据存储前应做好数据筛选工作,剔除重复或错误数据,以确保数据库的应用价值。

4 结语

综上所述,拟定合理的监测计划,有利于各项工作的顺利开展,加强人员队伍组建,可提升监测数据的准确性,做好数据存储工作,可为后续数据信息的提取提供便利。通过采取措施提升现场监控量测技术应用水平,可营造稳定的作业环境,降低安全隐患发生概率。

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