谭家坝隧道监控量测及数据应用论文_王育奎

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摘要：通过监控量测工作的进行，测的数据，分析测得的数据反馈指导工程施工，从而减少工程中事故和地质灾害的出现。本文通过对谭家坝隧道监控量测及数据应用，阐述隧道工程信息化设计与施工，为不断完善信息化设计与施工方法积累经验。

关键词：谭家坝隧道；信息化设计与施工；监控量测

1 工程概况

谭家坝隧道为上、下行分离的四车道高速公路小净距隧道，隧道进口位于恩施市六角亭办事处谭家坝村，进口距离G209国道较近。隧道穿越的山体最高海拔高程约为593.1米，隧道最大埋深约为92米。隧道左线起讫桩号为ZK224+070～ZK224+925，全长855.748m（长链增长5.748m），右线起讫桩号为YK224+081.34～YK224+919.6，全长843.658m（长链增长5.398m）。

隧道区位于恩施盆地，在地貌上属构造剥蚀低山—丘陵地貌，进口地形缓和，出口地势陡峻，切割深度大。谭家坝隧道构造上位于恩施断陷盆地高桥坝向斜西翼，总体为一单斜构造，地层层序正常，出露地层为白垩系上统正阳组（K2z1）砾岩，岩层倾向280～295度，倾角8～20度，区内断裂不发育。

隧道地区的地下水主要为岩溶水：隧道区岩溶发育，出露大量的溶洞、落水洞、岩溶漏斗等，局部可能形成连通的地下岩溶水运动管道，雨季会沿岩溶管道发生渗水或涌水，因此岩溶水是影响此隧道的最主要因素。

隧道区主要不良地质现象：隧道所处路线段内不良地质现象主要为岩溶。常见的有溶沟、溶槽、溶洞、漏斗、落水洞等。

2 隧道监控量测

2.1 监控量测的目的及意义

通过监测，把握围岩动态，及时反馈支护效果，作为确认和修正设计的依据，使得支护结构的设计和施工工艺更符合和更接近现场工程的实际，也能适应多变的地质条件和各种不同的施工手段。另外，监控量测为科研项目提供第一手的信息，积累资料，为今后的设计提供类比依据等。

2.2 监控量测任务

监控量测内容分为必测和选测两种，其中必测项目包括洞内、外观察、地表沉降观测、拱顶下沉量测、周边收敛量测。这类量测是为了在设计、施工中确保围岩稳定的经常性量测工作。其中，拱顶下沉量测、周边收敛量测又是这类量测中的重中之重。下面以谭家坝隧道监控量测中拱顶下沉量测、周边收敛量测数据分析及应用进行阐述。

3 量测成果的分析和应用

3.1 周边位移相对值分析

周边位移相对值是指两测点间实测位移累计值（或用回归分析推算的最终位移值）与两测点间距离之比，或拱顶实测位移值与隧道宽度之比。隧道周边最大允许相对位移为0.20%～0.80%。如果测得的周边位移相对值超过允许位移相对值，说明初期支护设计参数偏小，应增加喷层厚度，或增加锚杆数量和长度加强支护。如果测得的周边位移相对值远小于允许位移相对值时，可降低其他地段初期支护设计参数。

3.2 位移变形速率判定

1）说明变形速率不断下降，位移趋于稳定

2）变形速率保持不变，经发出警告，及时加强支护系统

3）则表示已进入危险状态，须立即停工，采取有效的工程措施进行加固。

3.3 围岩收敛基本稳定的判断

围岩达到基本稳定的条件是：1）隧洞周边水平收敛速度小于0.2㎜/d；拱顶沉降速度小于0.1㎜/d；2）隧洞周边水平收敛速度，以及拱顶沉降速度明显下降；3）隧洞位移相对值以达到总相对位移量的90%以上。

4 谭家坝隧道监控量测数据应用

4.1 测点布设距离

在进行隧道的开挖过程中，必须进行隧道的周边位移变形监控量测。隧道周边位移量测断面在Ⅴ级围岩的段纵向间距为10—15米左右应设置一处，在Ⅳ级围岩的地段纵向间距为15—20米左右应设置一处，在Ⅲ级围岩的地段纵向间距为20—30米左右应设置一处，在Ⅱ级围岩的地段纵向间距为30—50米左右应设置一处，在围岩分级变化频繁地段每级别围岩段至少要设置一处监测断面。

4.2 测点埋设时间

初期监控测点埋设时间是一个重要因素。一般情况下，测点距开挖面应小于2m。测点埋设后，第一次测量应该在上次爆破后的24h内，并在下次爆破之前进行。第一次量测的初读数是关键性数据，应反复测量，当连续量测3次的误差R≤0.18mm时，才能确定为初读数。

4.3 量测频率

量测频率可根据位移速度和量测断面距开挖面距离进行量测工作。但由于谭家坝隧道围岩情况良好，掘进施工速度较快，因此按两种方法选择量测频率时出现较大差异，宜取量测频率较高者作为实施的量测频率，即按位移速度选择。

表2-2 量测频率（按位移速度）

4.4 谭家坝隧道监测数据

谭家坝隧道YK224＋250断面，2007年4月12日至2007年5月14日观测数据如下：

表2-3 谭家坝隧道YK224＋250断面观测数据

4.5 谭家坝隧道监测数据回归分析

根据“散点图”来选择回归函数方程的形式，散点图有一种比较明确的走向，故取线性回归函数是适当的。根据“散点图”的模型的走向和几个回归函数的比选，取函数作为回归函数比较合理。回归分析的主要任务就是要根据量测数据，i=1，2，3.... n，去估计未知参数A，B：进行线性相关的显著性检验；并利用对A，B估计之结果，通过t值去预测u值。