隧道施工监控与预警系统应用研究

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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）

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