一种大断面多导洞隧道信息化监测施工方法与流程

本发明涉及隧道施工监测
技术领域：
，尤其涉及一种大断面多导洞隧道信息化监测施工方法。
背景技术：
：大断面多导洞的隧道在施工建设中由于受地质结构，环境复杂，容易导致大断面开挖易发生地表局部塌陷、地表沉降过大、掌子面失稳、坍塌、支护体系变形过大、管间突泥、涌水等突发性事故的发生，以及经济财产的损失。目前现有的监测方法及方案在隧道监测过程中还存在以下缺点：(1)施工组织配合不到位(2)监测管理不全面(3)监测项目不完善(4)监测的点位布设不规范(5)监测数据的真实性，可靠性(6)监测的预警，报警，消警系统处理不及时。为了降低隧道在断面开挖中存在的风险，和做到全方位的信息化监测，结合以上存在各种问题，提出一种基于大断面隧道的信息化监测施工方法。技术实现要素：本发明的目的是提供一种大断面多导洞隧道信息化监测施工方法，以解决上述
背景技术：
中提到的现有监测方法及方案在隧道监测过程中存在的问题。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：本发明一种大断面多导洞隧道信息化监测施工方法，包括以下步骤：步骤(1)：拱顶下沉监测，将定制监测量点与拱架焊接相连，使用全站仪采用三角高程法对拱顶下沉量和下沉速度进行监测；步骤(2)：收敛位移监测，测量点按双侧壁导坑法测线布置，在各测量点将收敛钩尾端焊接到钢支撑表面，焊接高度在1.5米左右，方向与开挖方向垂直，使用收敛钩配合收敛计来观测隧道壁面两点间距离的变化规律；步骤(3)：围岩与砌衬初期接触压力监测，把“土压力盒”四边用点焊固定在5mm厚止水钢板表面，在测量点周边用土工布包裹保护，将受压面紧贴于待测量点的壁面，线头引出做保护可与频率仪电性连接，喷浆施工完成后即可开始监测；步骤(4)：初期支护应力监测，以每20～30mm为一个观测断面，每个断面设置15个测量点，在初衬绑扎钢筋施工时，将埋入式应变计绑扎在测量点位置的钢筋上，线头引出可与频率仪电性连接，埋设时将应变计编号与测量点所对应位置作好记录，待喷浆施工完成后即可开始监测；步骤(5)：钢支撑内力监测，钢支架安装前将钢筋计按要求焊在测量点位置处的钢架上，在钢架就位后，将钢筋计的导线沿钢架引至边墙距墙脚1.5米高处，线头引出可与频率仪电性连接，埋设时将钢筋计编号与测量点所对应位置作好记录，待喷浆施工完成后即可开始监测；步骤(6)：二次砌衬内应力监测，在二衬绑扎钢筋施工时，将埋入式应变计绑扎在测量点位置的钢筋上，线头引出可与频率仪电性练级，埋设时将应变计编号与测量点所对应位置作好记录；待喷浆施工完成后即可开始监测；步骤(7)：二衬与三衬接触压力监测，以每20～30mm为一个观测断面，每个断面设置8个测量点，在三衬绑扎钢筋施工开始安装时，在掛壁上找平土压力计安装位置，在各测量点处将土压力计的光面与找平面充分接触，画好安装螺丝孔位，用冲击钻打膨胀螺丝孔，上紧膨胀螺丝，将土压力计安装平稳，布置并保护好电缆线可与频率计电性连接，待喷浆施工完成后即可开始监测；步骤(8)：三次砌衬内应力监测，在三衬绑扎钢筋施工时，将埋入式应变计绑扎在测量点位置处的钢筋上，线头引出可与频率计电性连接，埋设时将应变计编号与测量点所对应位置作好记录；待喷浆施工完成后即可开始监测；步骤(9)：仰拱监测，每10米布置1个监测量点，要求在仰拱供架施工安装完成后6小时内完成监测，供架施工完成后将定制监测量点焊接到供架上，待喷浆施工完成后即可开始监测；步骤(10)：地表位移监测，地表竖向位移监测要求纵向每5～10mm为一个观测断面；每观测断面内单向每侧3倍隧道跨度内布设测量点，跨度内测量点间距2m，跨度外间距依次2、3、5、8、10m；临近建筑物水平、竖向位移和倾斜监测要求设置在建筑物角点，沿外墙每10-15m处或每隔2-3根柱基上，每侧不少于3测量点；暗挖区地下管线水平及竖向位移的检测在管线节点、转角点、曲率较大处设点，沿管线长度方向测量点间距10-15m；上述地表位移监测采用全自动全站仪进行监测，自动全站仪看不到的测量点，采用人工监测。进一步的，步骤(1)中的定制监测量点在制作时采用长度40cm的φ12钢筋，其一端与拱架焊接相连，另一端焊接一片正方形钢片，正方形钢片上粘贴反射贴片。进一步的，步骤(1)中以每5～10m一个观测断面，每一个断面布置3个定制监测量点。进一步的，步骤(2)中以每5～10m一个观测断面，每断面布置16个测量点。进一步的，步骤(3)中以每20～30mm为一个观测断面，每个断面设置8个测量点。进一步的，步骤(4)中以每20～30mm为一个观测断面，每个断面设置15个测量点。进一步的，步骤(5)中以每20～30mm为一个观测断面，每个断面设置15个测量点。进一步的，步骤(6)中以每20～30mm为一个观测断面，每个断面设置8个测量点。进一步的，步骤(7)中以每20～30mm为一个观测断面，每个断面设置8个测量点。进一步的，步骤(8)中以每20～30mm为一个观测断面，每个断面设置16个测量点。与现有技术相比，本发明的有益技术效果：(1)监测项目采用系统可靠的观测方法,可有效监测结构物及其周边土体的应力应变状态。(2)所有监测项目的有机结合，监测数据可相互印证校核，确保所测数据的准确及时。(3)监测成果与施工信息，能及时准确的发布预警、报警信息；(4)通过对施工过程中的某些参数的跟踪监测，分析地基和结构物的安全稳定性，能够对可能发生危及基坑工程及周边结构物的安全隐患进行及时准确的预报，确保工程的安全和顺利实施。(5)根据监测数据，检验工程设计中采用的参数的准确性，及时调整设计参数，做到信息化施工，为工程建设的安全和合理提供实测依据。附图说明下面结合附图说明对本发明作进一步说明。图1为本发明步骤1中监测量点布置示意图；图2为本发明步骤1中使用的定制监测量点结构示意图；图3为本发明步骤1中采用的三角高程法远离示意图；图4为本发明步骤2中监测量点布置示意图；图5为本发明步骤3中监测量点布置示意图；图6为本发明步骤4中监测量点布置示意图；图7为本发明步骤5中监测量点布置示意图；图8为本发明步骤6中监测量点布置示意图；图9为本发明步骤7中监测量点布置示意图；图10为本发明步骤8中监测量点布置示意图；图11为本发明步骤9中监测量点布置示意图；图12为本发明步骤10中监测量点布置示意图；附图标记说明：1、φ12钢筋；2、钢片；3、反射贴片；具体实施方式一种大断面多导洞隧道信息化监测施工方法，步骤(1)：拱顶下沉监测，以每5～10m一个观测断面，每一个断面布置3个定制监测量点，监测量点布置如图1所示。本步骤中使用的定制监测量点在制作时采用长度40cm的φ12钢筋1，如图2所示，其一端与拱架焊接相连，另一端焊接一片正方形钢片2，正方形钢片上粘贴反射贴片3。使用全站仪采用三角高程法对拱顶下沉量和下沉速度进行监测，具体的本实施例选用莱卡ts09plus全站仪，如图3所示，通过三角高程法测量拱顶沉降的原理为：每次测量时全站仪采取位置相对固定的自由设站法,在有预设标志的位置架设仪器，通过测量观测量点与基准点的相对高差变化量得出拱顶下沉量和下沉速度；本步骤的监测精度与预警控制值如下表所示：监测点精度和预警控制值监测项目监测精度预警值拱顶下沉0.5mm累计值：30mm，位移速率：2mm/d通过本步骤的监测数据来判断支护效果，指导施工工序，保证施工质量和安全的最基本资料，拱顶下沉值主要用于确认围岩的稳定性。步骤(2)：收敛位移监测，以每5～10m一个观测断面，每断面布置16个测量点，监测量点布置如图4所示，测量点按双侧壁导坑法测线布置，在各测量点将收敛钩尾端焊接到钢支撑表面，焊接高度在1.5米左右，方向与开挖方向垂直，使用收敛钩配合收敛计来观测隧道壁面两点间距离的变化规律，本实施例中具体选用swj-iv型收敛计。本步骤中的监测精度与预警控制值如下表所示：监测点精度和预警控制值监测项目监测精度预警值周边位移0.5mm相对位移累计值：0.30％周边位移收敛监测是隧道施工监控量测的重要项目，收敛值是最基本的量测数据，通过对围岩周边的水平净空收敛量及其速度进行观察，掌握围岩内部随时间变形的规律，从而判断围岩的稳定性和为确定二次支护的时间提供依据；保证结构总变形量在规定允许值之内，更好地用于指导施工。步骤(3)：围岩与砌衬初期接触压力监测，以每20～30mm为一个观测断面，每个断面设置8个测量点，监测量点布置如图5所示。把“土压力盒”四边用点焊固定在5mm厚止水钢板表面，在测量点周边用土工布包裹保护，将受压面紧贴于待测量点的壁面，线头引出做保护可与频率仪电性连接，喷浆施工完成后即可开始监测。本步骤通过频率仪读数和公式进行计算，判断围岩与初期支护接触压力，以及初期支护与二次衬砌接触压力的稳定性。计算公式为：p＝k(fi2-f02)+b(ti-t0)式中：p为被测土压力值(mpa)，k为仪器标定系数(mpa/hz2)，fi为土压力计实时频率(hz)，f0为土压力计初始频率(hz)，b为土压力计的温度修正系数(mpa/℃)，ti为土压力计的实时温度(℃)，t0为土压力计的初始温度(℃)。本步骤中的监测精度与预警控制值如下表所示，在监测过程中，一旦监测数据超过预警值的80％时，监测单位应在报表中醒目提示，予以报警。监测点精度和预警控制值本步骤的监测可以监控围岩的稳定性，保证施工安全，并为确定二次衬砌的施工时间等提供依据。步骤(4)：初期支护应力监测，以每20～30mm为一个观测断面，每个断面设置15个测量点，测量点布置如图6所示，在初衬绑扎钢筋施工时，将埋入式应变计绑扎在测量点位置的钢筋上，线头引出可与频率仪电性连接，埋设时将应变计编号与测量点所对应位置作好记录，待喷浆施工完成后即可开始监测。通过频率仪读数和公式进行计算，判断初期支护内应力的变化情况和稳定性，计算公式如下：δ＝k(fi2-f02)式中：δ为钢筋应力计感受到的应力值(n/mm2)，fi为钢筋应力计感受到应力时的频率输出值(hz)，f0为钢筋应力计未感受到应力时的频率输出值(hz)，k为钢筋应力计的标定系数(n/mm2/hz2)。本步骤中的监测精度与预警控制值如下表所示，在监测过程中，一旦监测数据超过预警值的80％时，监测单位应在报表中醒目提示，予以报警。监测点精度和预警控制值监测项目监测精度预警值初期支护内应力0.5％(f.s)70％设计控制值本步骤通过量测初衬应变，可方便了解初衬应变在不同施工阶段下的变化特点，优化设计初衬的结构参数。步骤(5)：钢支撑内力监测，以每20～30mm为一个观测断面，每个断面设置15个测量点，监测量点布置如图7所示。钢支架安装前将钢筋计按要求焊在测量点位置处的钢架上，在钢架就位后，将钢筋计的导线沿钢架引至边墙距墙脚1.5米高处，线头引出可与频率仪电性连接，埋设时将钢筋计编号与测量点所对应位置作好记录，待喷浆施工完成后即可开始监测；通过频率仪读数和公式进行计算，计算公式如下：δ＝k(fi2-f02)式中δ为钢筋应力计感受到的应力值(n/mm2)，fi为钢筋应力计感受到应力时的频率输出值(hz)，f0为钢筋应力计未感受到应力时的频率输出值(hz)，k为钢筋应力计的标定系数(n/mm2/hz2)；本步骤的监测精度与预警控制值如下表所示，在监测过程中，一旦监测数据超过预警值的80％时，监测单位应在报表中醒目提示，予以报警。监测点精度和预警控制值监测项目监测精度预警值钢支撑内力0.5％(f.s)70％设计控制值本步骤通过量测初衬钢筋应力，可了解初衬钢支撑内力在不同施工阶段下的变化特点，优化设计初衬的结构参数。步骤(6)：二次砌衬内应力监测，中以每20～30mm为一个观测断面，每个断面设置8个测量点，测量点布置如图8所示。在二衬绑扎钢筋施工时，将埋入式应变计绑扎在测量点位置的钢筋上，线头引出可与频率仪电性练级，埋设时将应变计编号与测量点所对应位置作好记录；待喷浆施工完成后即可开始监测。通过频率仪读数和公式进行计算，公式如下：ε＝k(fi2-f02)+b(ti-t0)式中：ε为被测物的应变量(με)，k为应变计的灵敏系数(με/hz2)，fi为应变计实时频率(hz)，f0为应变计初始频率(hz)，b为温度修正系数(με/℃)，ti为应变计的实时温度(℃)，t0为应变计的初始温度(℃)；监测精度与预警控制值如下表和所示，在监测过程中，一旦监测数据超过预警值的80％时，监测单位应在报表中醒目提示：予以报警。监测点精度和预警控制值监测项目监测精度预警值二次衬砌内应力0.5％(f.s)70％设计控制值通过本步骤的检测数据可了解二次衬砌内力在不同施工阶段下的变化特点，优化设计初衬的结构参数。步骤(7)：二衬与三衬接触压力监测，以每20～30mm为一个观测断面，每个断面设置8个测量点，测量点布置如图9所示，在三衬绑扎钢筋施工开始安装时，在掛壁上找平土压力计安装位置，在各测量点处将土压力计的光面与找平面充分接触，画好安装螺丝孔位，用冲击钻打膨胀螺丝孔，上紧膨胀螺丝，将土压力计安装平稳，布置并保护好电缆线可与频率计电性连接，待喷浆施工完成后即可开始监测。通过频率仪读数和公式可进行计算，公式如下：p＝k(fi2-f02)+b(ti-t0)式中：p为被测土压力值(mpa)，k为仪器标定系数(mpa/hz2)，fi为土压力计实时频率(hz)，f0为土压力计初始频率(hz)，b为土压力计的温度修正系数(mpa/℃)，ti为土压力计的实时温度(℃)，t0为土压力计的初始温度(℃)；监测精度与预警控制值如下表所示，在监测过程中，一旦监测数据超过预警值的80％时，监测单位应在报表中醒目提示，予以报警。监测点精度和预警控制值步骤(8)：三次砌衬内应力监测，以每20～30mm为一个观测断面，每个断面设置16个测量点，测量点布置如图10所示。在三衬绑扎钢筋施工时，将埋入式应变计绑扎在测量点位置处的钢筋上，线头引出可与频率计电性连接，埋设时将应变计编号与测量点所对应位置作好记录；待喷浆施工完成后即可开始监测。通过频率仪和公式进行计算，计算公式如下：ε＝k(fi2-f02)+b(ti-t0)式中：ε为被测物的应变量(με)，k为应变计的灵敏系数(με/hz2)，fi为应变计实时频率(hz)，f0为应变计初始频率(hz)，b为温度修正系数(με/℃)，ti为应变计的实时温度(℃)，t0为应变计的初始温度(℃)。监测频率如下表所示，其中b为隧道开挖宽度。步骤(9)：仰拱监测，每10米布置1个监测量点，测量点布置如图11所示，要求在仰拱供架施工安装完成后6小时内完成监测，供架施工完成后将定制监测量点焊接到供架上，本实施中选用索佳sdl30电子水准仪进行监测，待喷浆施工完成后即可开始；监测频率如下表所示，其中b为隧道开挖宽度。监测目地：通过数据可以判断仰拱的沉降与隆起变化情况。步骤(10)：地表位移监测，地表竖向位移监测要求纵向每5～10mm为一个观测断面；每观测断面内单向每侧3倍隧道跨度内布设测量点，跨度内测量点间距2m，跨度外间距依次2、3、5、8、10m；临近建筑物水平、竖向位移和倾斜监测要求设置在建筑物角点，沿外墙每10-15m处或每隔2-3根柱基上，每侧不少于3测量点；暗挖区地下管线水平及竖向位移的检测在管线节点、转角点、曲率较大处设点，沿管线长度方向测量点间距10-15m；上述地表位移监测采用全自动全站仪进行监测，自动全站仪看不到的测量点，采用人工监测。具体测量点布置如图12所示。本实施例中采用索佳srx1x全自动全站仪自动监测地面位移测点，对于处于全站仪观测盲区的测点，采用人工方法监测。暗挖区布置三台自动全站仪，两台设置在澳门联检大楼上，一台设置在珠海联检大楼上。自动全站仪监测地面沉降测点的测量精度受较多因素影响。如入射角、俯视角、晴雨天气、大气湿度、大风或台风、雨水对测点的浸泡、尘土杂物对地面测点的污染和阻挡、汽车对测点的碾压等等，均可能对测量结果的精度造成不确定性。因此，除了采用自动全站仪对地面测点进行实时监测以外，还将根据施工的进度范围，对地面测点进行人工复测。对于自动全站仪可以观测到的测点，将采用自动监测方法监测，并人工复测检验；自动全站仪看不到的测点，采用人工监测。以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。当前第1页12