隧道自动化监测(附案例)
toehold2021
2022年06月02日 15:54:18
来自于隧道工程
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随着经济建设的快速发展,我国交通基础设施的建设也进入了迅猛发展期。隧道能够提升交通运输能力、改善运营条件,已经成为交通基础设施的重要组成部分。 隧道往往修筑在地形复杂的关键区域,是交通贯穿的重要节点,更是安全风险的防御难点。在长期的服役过程中经受外界各种环境因素的影响,会出现隧道结构的病害现象。 隧道工程建造费用高、服役期长、结构安全影响因素多且不可拆除重建,因此对隧道的健康状况进行实时监测与评估极为重要。

随着经济建设的快速发展,我国交通基础设施的建设也进入了迅猛发展期。隧道能够提升交通运输能力、改善运营条件,已经成为交通基础设施的重要组成部分。

隧道往往修筑在地形复杂的关键区域,是交通贯穿的重要节点,更是安全风险的防御难点。在长期的服役过程中经受外界各种环境因素的影响,会出现隧道结构的病害现象。

隧道工程建造费用高、服役期长、结构安全影响因素多且不可拆除重建,因此对隧道的健康状况进行实时监测与评估极为重要。

当隧道开挖后,岩体原有的三向应力平衡被破坏,隧道围岩应力重分布,当应力超过围岩强度后,隧道周边围岩将首先发生变形或破坏,并逐渐扩展,进而影响隧道结构的应力状态发生改变,并产生不同程度的结构变形。

隧道穿越不良地质体时,围岩自身稳定性较差,易发生失稳破坏。表现形式多为围岩变形增大、应力重分布,进而引起隧道衬砌的变形和应力变化,降低衬砌结构及隧道整体的稳定性。

隧道周边存在施工扰动时,施工造成周围土层或土体的变形和应力场的改变,外加施工机械的挤压、振动,都会导致既有隧道结构的受力失衡,使隧道结构发生局部的水平位移、沉降、拉伸、压缩、剪切、弯曲、扭转等诸多形变,重则造成道床的沉降,隧道坍塌。

结构一旦产生形变、渗漏水、冰冻等现象会导致隧道衬砌冻胀开裂、疏松剥落,从而引起隧道衬砌结构的失稳破坏,降低隧道结构的安全可靠性,严重影响隧道的安全和正常运行。

因此,隧道结构的变形和应力是必要测项,变形监测又可分为结构沉降、收敛、裂缝,考虑到隧道运行中的车辆荷载,还可对振动进行监测。

隧道结构沉降采用压差式沉降仪(或静力水准仪)进行监测,具体安装要求如下:

(1)测点间距宜为20-50m,在工法变化的部位、车站与区间结合部位、车站与风道结合部位以及马头门处等部位均应设置测点。

(2)压差式沉降仪/静力水准仪安装在隧道边墙或轨道板一侧,每条测线的起始段都需要布设一个基准点。

(3)对于矿山隧道,沉降测点一般安装在拱顶处,对于盾构法/顶管法和明挖法隧道,沉降测点一般安装在拱腰处。

隧道的收敛采用激光收敛计进行监测,具体安装要求如下:

(1)收敛测点宜与结构沉降测点布设在同一断面;

(2)激光收敛计安装在隧道边墙处,测点高度应确保隧道正常运行时不被遮挡。

隧道裂缝采用裂缝计进行监测,安装位置应选取裂缝宽度较大处。

振动采用三轴测振仪进行监测,当隧道附近有施工或其他震源作用时,应在影响范围内进行振动监测。

隧道监测.jpg


某隧道为矿山法隧道,其中某段因上部修建高铁需要对土体进行卸载,可能引起隧道拱顶上浮,为及时了解隧道在卸荷过程中的变形情况,确保施工过程中隧道的安全性,需要对隧道结构进行实时监测。

对该隧道受影响区段的结构进行自动化安全监测,采用静力水准仪进行结构沉降监测,采用激光收敛计进行收敛监测。左右线隧道分别布设沉降、收敛测线各一条,静力水准仪安装在隧道拱顶,激光收敛计安装在隧道腰部,两种测点安装在同一断面,监测区域长度约200米,共36个测点。

从同感云数据管理平台显示的数据曲线图可知:卸载位置位移变化明显,隆起约10mm。

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