背景說明

隨著我國高速公路、高鐵、地鐵等基礎設施建設的快速發(fā)展，已建成和在建的隧道里程急速增長，而隧道是在地下的隱蔽工程，所處的地質(zhì)環(huán)境較為復雜，在建設過程中，土體開挖、打樁等操作都有可能導致隧道結構變形，此外降水也會對隧道結構產(chǎn)生影響，破壞隧道結構原本的應力平衡，引發(fā)圍巖向著垂直或者水平方向位移，進而造成隧道結構變形，因此為了確保隧道工程安全、及時預報險情，除了對隧道進行加固、維護之外，對隧道工程安全穩(wěn)定狀態(tài)的監(jiān)測和評估也十分重要。

隧道病害危害性

隧道主要病害分析

隧道變形

結構安全性降低

降低使用年限

監(jiān)測規(guī)范

《城市軌道交通設施運營監(jiān)測技術規(guī)范 第3部分：隧道》GB/T 39559.3-2020

《公路隧道設計規(guī)范》（JTJ D70-2004）

《公路隧道施工技術規(guī)范》（JTG F60-2009）

《公路隧道施工技術細則》（JTG/T F60）

《公路隧道監(jiān)控量測技術規(guī)程》（DB42/T 900-2013)

隧道分類

隧道按施工方式主要分為3種形式：礦山法隧道、盾構/頂管法隧道、明挖法隧道

 礦山法隧道-礦山法  

礦山法隧道

用鉆眼爆破法開挖斷面，修筑隧道，將整個斷面分部開挖至設計輪廓并隨之修筑襯砌。

礦山法隧道一般圍巖性質(zhì)好，隧道下臥層巖質(zhì)強度大，當周圍土體不存在軟弱土層時，基本不發(fā)生結構整體沉降現(xiàn)象。在荷載作用下隧道結構一般出現(xiàn)拱頂下沉變形。

盾構隧道 -盾構法/頂管法  

盾構隧道

用鉆眼爆破法開挖斷面，修筑隧道，將整個斷面分部開挖至設計輪廓并隨之修筑襯砌。

明挖法隧道-明挖法  

明挖法隧道

先將地面挖開，在露天情況下修筑襯砌，然后再覆蓋回填土。

盾構/頂管法和明挖法隧道的圍巖強度較低，相比之下，隧道結構的整體性好，在荷載作用下通常發(fā)生結構整體的沉降。

監(jiān)測布設

監(jiān)測方案說明-常規(guī)監(jiān)測

1、明(蓋)挖法和礦山法隧道滿足以下要求:

a) 豎向位移監(jiān)測點每 10 m~50 m布設1個,在曲線半徑小于 400m的地段每5 m~20 m布設1個,在變形縫兩側(cè)應布設監(jiān)測點；

b) 水平位移監(jiān)測點應根據(jù)需要布設,宜與豎向位移監(jiān)測斷面一致;

c) 凈空收斂監(jiān)測斷面每 50 m~100 m布設1個,在曲線半徑小于 400 m的地段每 10 m~40 m3)布設1個,在隧道進出洞位置各布設1個,每個斷面應布設水平和豎向兩條測線。

2、盾構法隧道滿足以下要求:

a) 豎向位移監(jiān)測點每5環(huán)~40環(huán)(或6m~50m)布設1個;

b) 水平位移監(jiān)測點根據(jù)需要布置,宜與豎向位移監(jiān)測斷面一致;

c) 凈空收斂監(jiān)測斷面每5環(huán)~40環(huán)(或6m~50 m)布設1個,宜與豎向位移監(jiān)測斷面一致,每個斷面應布設水平和豎向兩條測線;盾構區(qū)間隧道的第一環(huán)、最后一環(huán)及聯(lián)絡通道位置應布設監(jiān)測斷面;

d) 單洞雙線、上下交疊等形式的隧道結構監(jiān)測點宜布設在同一監(jiān)測斷面上。

3、沉管法隧道滿足以下要求:

a) 豎向位移監(jiān)測點應在管節(jié)的兩端和中部各布設1組;

b) 水平位移監(jiān)測點根據(jù)需要布置,宜與豎向位移監(jiān)測斷面一致;

c) 剪力鍵三向位移監(jiān)測點應在每處管段接口位置布設1組。

4、區(qū)間附屬結構滿足以下要求:

a) 豎向位移監(jiān)測點應在聯(lián)絡通道中部布設1個,在聯(lián)絡通道和區(qū)間隧道銜接處兩側(cè)各布設1個,在風井、泵站和迂回風道等附屬結構上布設不少于1個;

b) 凈空收斂監(jiān)測斷面在聯(lián)絡通道兩端各布設1個,每個斷面應布設水平和豎向兩條測線。

5、在下列位置應布設監(jiān)測點或監(jiān)測斷面:

a)隧道結構變形縫兩側(cè)、區(qū)間與車站、主體結構與附屬結構銜接處兩側(cè);

b) 隧道結構與U型槽、高架橋梁等銜接處兩側(cè);

c) 地基或圍巖采用加固措施的隧道區(qū)段；

d) 前期建設施工階段發(fā)生過程較大擾動(如沉降)等區(qū)段;

e) 巖溶、斷裂帶、地裂縫等不良地質(zhì)作用區(qū)段;

f) 存在軟土、膨脹性土、濕陷性土等特殊性巖土區(qū)段;

g) 穿越河流、湖泊等地表水體及地下水壓力較大的區(qū)段;

h) 采用新工藝、新材料、新技術的區(qū)段;

i) 技術狀況評定為4類及5類的區(qū)段;

j) 保護區(qū)有外部作業(yè)活動的區(qū)段。

監(jiān)測系統(tǒng)總體框架

隧道監(jiān)測常用儀器

隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)平臺

忻德云是一款基于云物聯(lián)技術實現(xiàn)的智能結構健康安全監(jiān)測在線平臺，由廈門忻德自主研發(fā)運維，為結構健康監(jiān)測項目提供傳感器接入，通過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)實時傳入忻德云平臺，經(jīng)由平臺內(nèi)置的解析系統(tǒng)及后端配置系統(tǒng)，形成可視化的數(shù)據(jù)信息，從而為終端用戶提供數(shù)據(jù)分析、報表查詢、險情預警等服務。

應用案例舉例

上海市的某條公路隧道，因周邊在進行基坑開挖，為保證隧道的安全，采用我司自動化監(jiān)測系統(tǒng)對隧道的沉降和收斂進行監(jiān)測，實時監(jiān)測隧道結構安全，保障隧道的正常、安全運營。 

項目布點

投入設備

現(xiàn)場照片

數(shù)據(jù)曲線

現(xiàn)場照片