數據自動化處理技術在市政隧道工程變形監(jiān)測中的應用
2015-04-14
一、前言
隨著技術的不斷更新，幾乎所有的工程建筑都用其來對自己的整個施工過程進行監(jiān)測，以便掌握建筑的變形情況，及時采取有效措施，保證整個施工過程的安全性。在隧道施工期間運用變形監(jiān)測技術，是確保施工期間隧道穩(wěn)定、安全的重要手段。本文基于變形監(jiān)測技術的特點與方法，結合隧道施工工程的實際特征，對在隧道施工期間的變形監(jiān)測技術的運用作出探討。
數據自動化化監(jiān)測優(yōu)缺點分析
目前，我國進行了大規(guī)模的交通建設。其中，對于新建的隧道來說，存在這一個線路交叉的問題。為了保證隧道的施工以及運營的安全，必須要對道路的線路以及既有線路的情況進行監(jiān)測。對于隧道的監(jiān)測通常采用的是人工、自動同時進行的方式，二者各有優(yōu)缺點。利用自動化監(jiān)測的優(yōu)點是采集數據的頻率高，周期長（可進行24小時不間斷測量）并且適應性較強，進而得到了廣泛的應用。缺點在于自動化監(jiān)測容易收到周邊環(huán)境的干擾，影響其數據傳輸的穩(wěn)定性。人工監(jiān)測優(yōu)點是可以對數據進行選擇性的處理，不容易被環(huán)境干擾，穩(wěn)定性較強；缺點是需要耗費巨大的人力物力，并且對于某些細微的環(huán)境變化感覺不靈敏，無法進行24小時不間斷測量。因此，首選的監(jiān)測方法是人工監(jiān)測結合自動化監(jiān)測。在使用自動化方式采集數據時，通過人工監(jiān)測數據的可靠性進行檢驗，繼而對二者監(jiān)測的相關性進行分析，找出造成兩種監(jiān)測結果有差異的原因，進而確定其影響因素，通過一系列的科學分析與調整得到可靠的監(jiān)測數據。
二、 隧道施工采用變形監(jiān)測技術的目的
1、隧道施工屬于山體內部作業(yè)，危險系數比一般的路面施工高出幾倍。采用變形檢測技術，可以隨時掌握隧道內部圍巖與支護的變化情況，調整施工方案。
2、施工過程中，山體與巖石結構以及巖層難免要受到一定的影響，使內部發(fā)生變化。通過變形監(jiān)測技術及時反饋出的監(jiān)測結果，給施工人員提供了準確的隧道內部變化信息，確保了施工的安全性與穩(wěn)定性。
3、可以隨時修改與矯正施工的技術，完善施工不足，加強施工質量。
三、隧道施工期間變形監(jiān)測技術的基本要求
1、及時、迅速地設置監(jiān)測基準點，基準點是監(jiān)控測量的基礎，所以在埋設基準點的時候一定要仔細，盡量利用控制點逐步向前延伸; 而且基準點還必須定期地連同洞外的水準點一起對隧道施工進行變形測量。
2、及時埋設監(jiān)控測量點位，準確設定工作基點。工作基點應當選擇巖體穩(wěn)定、少軟弱破碎圍巖的穩(wěn)定區(qū)域設置，要保證其能在監(jiān)測過程中準確地反映監(jiān)測地點的變形情況。
3、及時對所選對象進行觀察測量與監(jiān)控。
4、對監(jiān)測后得出的數據要進行整理與記錄，及時分析數據。
5、 根據實際情況設定變形監(jiān)測的周期。
不能理論性地確立變形監(jiān)測的周期，監(jiān)測周期應為流動的、可更改的。監(jiān)測的對象隨時在發(fā)生內部變化，變形監(jiān)測應當根據單位時間內監(jiān)測對象的變形數量與速度以及外界環(huán)境因素的變化來確定或者修改周期的長短。如果不能確立監(jiān)測對象的變化情況，在監(jiān)測過程中發(fā)現對象變化異常，那么可以及時增加監(jiān)測次數，延長監(jiān)測周期。
6、在隧道的洞內外都必須要進行觀察與測量。
?。ㄒ唬┟恳粋€新的開挖面工程啟動的時候，都要綜合地質工程師的此處地質調查報告，結合開挖面的工作剖面圖，判定此處圍巖的級別;
?。ǘ┻M行開挖時，沒有被支護的圍巖要進行高度監(jiān)測;
?。ㄈ┟刻於ㄆ谟^察洞外、洞口的地表情況，監(jiān)測地表的沉陷度、水滲度，觀測邊坡的穩(wěn)定性。
四、影響自動化監(jiān)測的因素
自動化監(jiān)測與人工化監(jiān)測的結果在外角點處有較大的差異，而在內角點處位于隧道的底板位置兩種監(jiān)測所得到的結果相差就很小了。這種情況的出現，可能是由于溫度的變動以及車輛的振動引起的。至于對隧道底板的兩種監(jiān)測結果相差不大，則可以得出這樣一個結論：車輛振動不會影響到自動化監(jiān)測，或者說，對其影響較小。從隧道沉降歷時曲線圖以及道路沉降歷時曲線圖來看，我們可以知道，對于兩種方式的監(jiān)測所得到的結果來說，出現較大差異的季節(jié)情況不是一成不變的，也就是說，溫度對于自動化監(jiān)測沒有什么影響，即便是有影響，也非常小。從邊墻位置上測點的變形的曲線來看，我們可以大體將邊墻位置變形分為兩個階段，即扭轉變形階段以及橫向傾斜變形。而從底板上測點的變形曲線來看，也可以大體將底板變形分為兩個階段，即縱向傾斜變形階段以及同步變形階段。結合不同的變形模式以及靜力水準儀結構，對自動化監(jiān)測與人工監(jiān)測結果較大差別的原因進行簡要分析。靜力水準儀是由電容傳感器、主體容器以及連通管等組成，對于主體安裝墩來說，當其發(fā)生高程變化時，主體會根據不同的位置產生液面變化，這樣就會使得電容極板與浮子間的相對位置產生變動，其中，電容極板是固定在容器項上的，而浮子裝有中間極。只要測出電容比的變化就能夠算出測點的相對沉降。但是當儀器主體發(fā)生傾斜的時候，測試儀器的電容也會有所變化，這就會對測試結果產生影響。結合上面的分析，我們可以知道，對自動化監(jiān)測的數據結果影響較大的是結構的扭轉變形模式以及橫向傾斜變形模式。
五、隧道位移的變形監(jiān)測
在施工過程中，如果隧道發(fā)生位移，分為“地表下沉位移”與“隧道周邊位移”兩種情況。
1、地表下沉位移監(jiān)測
在隧道的洞口地段埋設監(jiān)控測量點位，用于觀察施工期間地表發(fā)生下陷的變形情況，一般設置三個左右的水準基點，綜合幾個點位的監(jiān)測數據進行分析，計算出地表的下陷量。
2、 隧道周邊位移
一般將監(jiān)控測量點位與水準基點設置于隧道的兩側壁上，監(jiān)測整個隧道周邊的坑道斷面的收斂情況。
3、對隧道施工期間的震動爆破情況監(jiān)測
在隧道進行施工時，開發(fā)新的挖掘面必然要利用爆破的形式對洞內壁體的巖層產生一定的破壞與影響; 為了避免隧道出現坍塌等事故，要對隧道進行支護架設; 監(jiān)測點可水平設置在支護周圍，監(jiān)測爆破情況對巖體變形產生的影響，及時根據巖體變化調整支護情況，維護支護的穩(wěn)定性。根據隧道爆破施工時測量的振動速度，進行分析與計算。根據分析數據預測爆破對此工作面產生變形的影響以及日后的變形情況，架設支護。還可根據監(jiān)測數據，優(yōu)化設計爆破方案，將產生的變形影響降到最低。
六、對隧道施工期間變形監(jiān)測的數據處理
1、對監(jiān)測得到的數據進行回歸分析。以變形監(jiān)測技術的理論指導為基礎，處理與計算多個監(jiān)測點反饋的數據的變量值，推算監(jiān)測點的最終位移距離，了解變形規(guī)律并掌握變化情況。
2、繪制基準點監(jiān)測統(tǒng)計表。將各個基準點測量的數據統(tǒng)一繪制成表格的形式，定期對表格的數據進行歸納總結，便于分析參考。
3、 隧道各處變形的具體說明。根據各監(jiān)測點反饋的變形數據信息，統(tǒng)計隧道哪些地方發(fā)生了變形以及變形的數據與情況。
4、根據變形監(jiān)測的成果進行分析。結合所有監(jiān)測數據統(tǒng)計出變形監(jiān)測的成果，對此成果進行分析，給出對本次隧道施工期間變形監(jiān)測技術的意見，完善監(jiān)測技術的不足。
