（中铁十六局集团第一工程有限公司，北京，101300）
【摘 要】变形监测，在我们国家的各个工程方面都有很重要的作用与意义，尤其是在有关隧道的施工作业中更有不可替代的作用。参考国外专家的一些经验，在自己工作总结的基础上，介绍在隧道施工期间变形监测基准点、工作基点和变形测点的选择方法，描述了隧道拱顶下沉监测方法，讨论了隧道测量监测技术。研究表明,利用现代测绘仪器和所述监测方法,能够快速准确地完成隧道施工期间的拱顶下沉和隧道监测工作。该方法对隧道施工测量工作具有理论和实践参考价值。
【关键词】工程测量；隧道施工测量；拱顶下沉监测
1、前言
所谓的变形监测，就是通过一种特别的工具或者方法来对已经变形的或者正在变形的物体进行监测，对这种情况以后的发展进行预测等。它在施工的过程中具有很现实的意义。隧道施工不仅要重视工程运行期间的监测,也要重视施工期的变形监测,同时还不能忽略临时监测的重要性和必要性。临时监测是为应对异常突发情况的一种测量监测，是对施工期变形监测的补充。施工期间变形监测的基本要求是:及时埋设监测基准点、工作基点和监测点、及时观测、及时整理分析监测数据资料和及时反馈。由于受岩石结构和岩土情况以及开挖中爆破震动带来的影响,隧道围岩在开挖过程中会产生一些变化。施工期间变形监测目的之一是掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈，指导施工作业，通过对围岩和支护的变位、应力测量，修改支护系统设计，保证永久建筑物和临时建筑物在施工期间的安全。拱顶监测和隧道变形监测就是通过测量手段，来了解拱顶下沉情况和岩体变形情况;不仅为隧道掘进提供重要的安全监视手段,而且为调整支护设计和选定合理的支护时间及综合评价围岩稳定性提供科学信息,是隧道施工测量中的重要环节。为了确保施工安全，为施工提供准确及时的隧道围岩变化信息,便于修正设计参数和及时改进施工工艺,确保工程质量,隧道开挖过程中必须进行变形监测。结合地下隧道施工的特点,讨论隧道施工期变形监测的技术和方法。
2、隧道施工期变形监测的精度、观测仪器
除以上关于变形监测的概念以及基本要求外，还应掌握变形测量的精度和测量仪器，具体如下：
2.1变形监测的精度
测量等级及精度取决于变形观测目的、变形观测体的级别以及预计变形量的“必要精度”。隧道施工期要求拱顶下沉的监测精度为0.1mm(相对于水准工作基点)。为了保证监测精度，作业组人员组成应精干合理,整个变形观测期间应以不更换观测员和主要观测仪器为佳,每次观测次序和行进路线也应尽量相同。
2.2测量仪器设备
结合工程的具体情况,拱顶下沉监测用DS1型精密水准仪进行水准观测和用TOPCN（拓普康）全站仪进行测距三角高程观测相结合。三维位移观测法又可分为绝对坐标观测法和相对位移观测法。测量仪器设备的选择要在满足精度要求的前提下，力求先进和经济实用,要尽可能的应用快速高效的作业方法。
3、隧道内监测基准点、工作基点和监测点的建立
我们应该尽可能布置较少控制点作为隧道内拱顶部分的监测点和基准点，监测点和基准点随隧道开挖逐步向前布置。因隧道开挖过程所做导线点容易破坏,导线每周进行一次复核和延伸。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆水准基点和工作基点应按照监测点的分布选在观测断面附近。隧道贯通前,导线控制网采用复测支导线的形式布设,按规范要求进行作业。基准点应定期与洞外的水准联测。同时注意避开爆破影响区域。为了反映纵向和横向不同部位的位移变化情况,收敛变形观测点沿隧道纵向每5~50m一个断面，每个断面2~3个测点，拱顶下沉观测点每5~50m一个断面。由于施工期的变形监测更重视相对变形,联测成果仅作为检查工作基点是否变形的参考。洞内监测基准点、工作基点应设定在岩体稳定、方便测量而且受交通影响小的区域。由于拱顶较高,测量时不便于放置棱镜,监测点应事先用锚杆打人岩体,锚杆端部焊一小钢板,把反光片贴在小钢板上,以便于全站仪测距，为便于利用水准仪作业,方便悬挂钢尺,锚杆端部还应事先设计吊钩。洞内观测基准点和工作基点采用特制托架,强制对中。各种测量点的安装埋设,必须按设计要求精心施工,确保质量,现场测量点应严格保护措施,一旦发生损坏或失效现象，应及时恢复。
4、拱项下沉监测
拱顶下沉监测主要有下面几种方法：
4.1三角高程测量方法
首先在监测隧道纵断面上预先埋设若干锚杆,并在锚杆端部做成平面,贴上反射片。监测时全站仪安置于测点和工作基点之间,前视使用反光片,后视使用棱镜或者水准尺。该方法按三角高程测高原理测出了前视和后视与全站仪轴心的高差,当然可求出测点的相对高程和绝对高程。该方法在竖直角不是很大时(小于30度),在反光片的反射距离范围之内的任何测站,均可实施测量工作。
4.2精密水准测量方法
对拱顶下沉的监测,可采用精密水准,按二等水准的精度要求进行作业。由于隧道内拱顶不便于水准作业,可以用特制的长挂杆把钢尺倒挂在拱顶的测点上。实际作业时,监测基准点布设在基岩上,每次监测时,用水准仪读取钢尺的读数和后视水准尺的读数,根据水准测量原理即可求出测点的相对高程和绝对高程。
5、变形监测数据处理及应用
当所有的监测完成之后，就应该及时的将测量出来的数据进行专业的处理，并将结果应用于隧道施工中。
5.1及时对现场测量数据绘制时态曲线（散点图）和空间关系曲线。
5.2当位移—时间曲线趋于平缓时，应进行数据处理和回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。
5.3当位移—时间曲线出现反弯点时，表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时应密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停施工，根据数据变化情况采取相应措施进行处理。
6、结语
总之，通过一些的相关实验可以得出的结论是，当我们利用以前的方法也就是用水准的反复来监测时，在一般隧道拱顶测量比较方便有效，但当测量边墙的点和在特大断面作业时,则因为立水准尺或者悬挂钢尺困难而不便操作。其实我们也可以用文章里所提到的采用测距三角高程方法也可以达到0.1mm的相对精度,在特大断面隧道拱顶下沉监测中具有显著的优越性,但在施工中需要强光照明才能发现反光片目标十字中心,粉尘大时反光片甚至不能反光测距。相对位移观测法只需一台全站仪两个人即可作业,精度也能满足要求,但不能反映监测点的整体系统变形。而利用收敛量测仪获取收敛读数精度很高,但大断面作业时因需要投人一定的非测量辅助设备和时间而在一定程度上干扰了施工和增加了成本。但是无论什么条件,使用以上一种或多种方法总可满足隧道施工期间的变形监测需要。
参考文献：
[1]宋冶.自由设站法三维变形观测精度的检测[J].工程勘察,1999(1):61-63；
[2]渠守尚,马勇.侧量机器人在小浪底大坝外部监测中的应用[J].测绘通报,2001(4):35 -37；
论文作者:韩建平
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年1月供稿
论文发表时间:2016/4/21
标签：隧道论文; 拱顶论文; 测量论文; 作业论文; 基准点论文; 精度论文; 基点论文; 《工程建设标准化》2016年1月供稿论文;