隧道健康监测方案

1、概述

我国隧道建设工作进入了迅猛发展时期，随之而来的各种隧道事故也频频发生。隧道穿越的山体工程地质及水文地质等条件复杂多变。既有隧道受修建时期的设计与施工技术条件的限制，早期修建的隧道经常出现隧道拱顶开裂、边墙开裂、拱顶空洞、衬砌损坏、隧道渗漏水、隧道冻害、围岩大变形、衬砌厚度薄、混凝土强度低等病害。因此，铁路隧道的健康问题变得日益突出。

1.1监测目的

隧道工程属于地下工程，而监控量测部分是非常重要的一个环节。做好监控量测工作是非常有必要的。由于岩土工程的复杂性和特殊性，在隧道施工过程中一般需要根据施工过程中洞内外地质调查、洞内观察、现场监控量测及岩土物理力学实验等施工反馈信息，进一步分析确定围岩的物理力学参数，以最终确定和修改隧道施工方法和支护方式。及时掌握围岩在开挖过程中的动态和支护结构的稳定状态，提供有关隧道施工的全面、系统信息资料，以便及时调整支护参数，通过对量测数据的分析和判断，对围岩—支护体系的稳定状态进行监控和预测，并据此制定相应的施工措施，以确保洞室周边岩体的稳定以及支护结构的安全。

通过监控量测，实现信息化施工，不仅能及时掌握隧道实际的地质情况，掌握隧道围岩、支护衬砌结构的受力特征和变形情况，据此可以尽早发现塌方、大变形等灾害征兆，及时采取措施，保障施工安全；过对围岩及隧道结构的受力、变形状况的深入分析，准确评定隧道施工工艺、支护衬砌结构参数的合理性、安全性和经济性，为优化施工提供指导，最终达到安全、优质、经济的目的，根据监控量测的数据，能够保证隧道在运营期间的安全性和可靠性，同时也为其它隧道建设和运营提供参考依据。

2、监测依据

监测系统设计主要参考以下相关规范和标准及相关的技术文件等，主要参考规范为：

1）《工程测量规范》（GB50026-2007）；

2）《公路隧道设计规范》（JTJ D70-2004）；

3）《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）；

4）《公路隧道施工技术细则》（JTG/T F60-2009）；

5）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086—2001）；

6）《工程测量规范》GB50026-2007；

7）地勘资料和施工方案为依据

3、监测方法及设备

3.1隧道拱顶及地表下沉

3.1.1 YJL-X型静力水准仪

主要采用静力水准仪进行监测，静力水准仪是一种高精密液位测量仪器，其传感器为磁致伸缩式传感器，适用于测量地基缓慢变化的相对垂直位移。在使用中，多个静力水准仪的容器用通液管连接，每个容器的液位由磁致伸缩式传感器测出，传感器的浮子位置随液位的变化而同步变化，由此可测出各测点的液位变化量。监测数据数确认围岩的稳定性，判断支护效果，预防拱顶下沉造成崩塌。静力水准仪利用连通液的原理，多支通过连通管连接在一起的储液罐的液面总是在同一个水平面，通过测量不同储液罐的液面高度，经过计算就可以得出各个静力水准仪的相对差异沉降。

3.1.2规格及主要技术参数

3.2隧道收敛监测

3.2.1 LR-30型激光式位移计

LR-30型激光位移计安装简单便捷，用四颗M4螺钉将激光位移计固定在测量平台表面，注意在固定时请先给激光位移计加电，调节位移计发射出的红色可见光点落在被侧面上，在现场被测目标反光不好或日光比较强的情况下，请安装反射板。

3.2.2规格及主要技术参数

3.3围岩内部位移监测

3.3.1 VWM型振弦式多点位移计

当被测结构物发生位移将通过多点位移计的锚头带动接长测杆位移，接长测杆拉动位移计的测杆，位移传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物的变形量。同步测量埋设点的温度值。

3.3.2规格及主要技术参数

3.4孔隙水压力监测

3.4.1 VWP型振弦式渗压计

渗压计适用于长期埋设在水工结构物或其它混凝土结构物及土体内，测量结构物或土体内部的渗透(孔隙)水压力，并可同步测量埋设点的温度。渗压计加装配套附件可在测压管道、地基钻孔中使用。

3.4.2规格及主要技术参数

3.5围岩压力监测

3.5.1 VWE型振弦式土压力计

VWE型振弦式土压力计适用于长期测量土石坝、土堤、边坡、路基等结构物内部土体的压应力，是了解被测结构物内部土压力变化的有效监测设备，并可同步测量埋设点的温度。

3.5.2 规格及主要技术参数

3.6钢筋应力监测

3.6.1 VWR型振弦式钢筋计

VWR型振弦式钢筋计适用于长期埋设在水工结构物或其它混凝土结构物内，测量结构物内的钢筋应力，并可同步测量埋设点的温度。加装配套附件可组成锚杆测力计、基岩应力计等测量应力的仪器。