隧道支護(hù)體結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建
2015-06-11
1 引言
近年來(lái)，我國(guó)的建筑工程行業(yè)獲得了很大的發(fā)展，其在很多建筑結(jié)構(gòu)施工中都應(yīng)用了先進(jìn)的施工技術(shù)，在施工方法上也進(jìn)行了改變，因此，對(duì)隧道工程施工的結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行監(jiān)測(cè)成為了檢驗(yàn)隧道安全的重要措施。隧道施工取得了很大的進(jìn)步，同時(shí)，在施工健康監(jiān)測(cè)方法也取得了很大的進(jìn)步，對(duì)現(xiàn)有的施工技術(shù)情況進(jìn)行掌握，更加系統(tǒng)和全面的對(duì)采集傳輸進(jìn)行更好的利用，在進(jìn)行采集的時(shí)候，可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的化學(xué)成分相關(guān)信息進(jìn)行收集，然后對(duì)施工過(guò)程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，這樣也能提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。隧道施工過(guò)程中，一定好保證施工的安全性，這樣不僅僅能夠更好的提高施工企業(yè)的信譽(yù)，同時(shí)，也能促進(jìn)隧道工程建設(shè)獲得更好的發(fā)展?，F(xiàn)在，對(duì)隧道施工進(jìn)行監(jiān)測(cè)是有一些方法的，隧道施工安全監(jiān)測(cè)與其相比存在很大的差別，其在發(fā)展過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了更加系統(tǒng)、全面的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)性方面也非常好。
2 隧道施工健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成探討
隧道健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在利用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了在施工前、施工中和施工后的健康監(jiān)測(cè)，在施工前，健康監(jiān)測(cè)能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，同時(shí)，也能將出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行排除；在施工中，健康監(jiān)測(cè)能夠?qū)κ┕ぶ谐霈F(xiàn)的任何情況都進(jìn)行了解；在施工后，能夠保持觀(guān)測(cè)角度對(duì)隧道健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，對(duì)系統(tǒng)的組成情況進(jìn)行掌握。
隧道是非常特殊的施工工程，在施工過(guò)程中面臨的問(wèn)題也非常多，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)發(fā)現(xiàn)進(jìn)行處理，對(duì)保證施工的安全性非常有利。在施工前，對(duì)開(kāi)挖的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)進(jìn)行提醒，這樣能夠促使整個(gè)施工是在安全控制狀態(tài)下進(jìn)行施工，施工前要對(duì)施工地點(diǎn)的地質(zhì)進(jìn)行分析，在確定沒(méi)有安全隱患的情況下，制定施工組織計(jì)劃，避免出現(xiàn)盲目施工的風(fēng)險(xiǎn)。隧道在施工過(guò)程中，開(kāi)挖工程具有的風(fēng)險(xiǎn)非常大，開(kāi)挖過(guò)程中非常容易遇到瓦斯、地下水以及地質(zhì)構(gòu)造破碎的情況，為了更好的提高安全性，在施工中可以對(duì)先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行利用，對(duì)提高隧道施工工程的監(jiān)測(cè)和應(yīng)急能力非常有利。
對(duì)施工人員和施工設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)可以進(jìn)行有針對(duì)的預(yù)防，監(jiān)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)候也能提高其處理的速度。隧道施工現(xiàn)場(chǎng)可視監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)κ┕がF(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的反映，因此，相關(guān)的管理部門(mén)也能更好的對(duì)施工情況進(jìn)行指導(dǎo)。隧道施工人員和設(shè)備的使用都要滿(mǎn)足安全施工規(guī)范，這樣能夠確保隧道施工的安全性。隧道施工過(guò)程中，其施工質(zhì)量的好壞和構(gòu)造的尺寸以及位置有很大的關(guān)系，因此，對(duì)構(gòu)造的尺寸和位置要進(jìn)行有效的控制，在施工中對(duì)其進(jìn)行很好的觀(guān)察，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)解決。
3 隧道支護(hù)與圍巖結(jié)構(gòu)體系分析
對(duì)施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，得出了理想的支護(hù)體結(jié)構(gòu)，其應(yīng)該滿(mǎn)足兩個(gè)方面的要求，要保證支護(hù)體能夠和周?chē)膰鷰r緊密的結(jié)合，這樣能夠?qū)⒅ёo(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖作為一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工；支護(hù)體在使用的時(shí)候要能夠和圍巖共同產(chǎn)生形變，而且這種形變要保證是有限的，支護(hù)體要能夠?qū)鷰r的變形量進(jìn)行控制，對(duì)圍巖的承載能力進(jìn)行充分的利用。因此，隧道施工中，支護(hù)體的結(jié)構(gòu)采用了柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)，這樣能夠和圍巖實(shí)現(xiàn)緊密聯(lián)系，同時(shí)，也能給圍巖提供必要的支護(hù)能力。
支護(hù)體鋼構(gòu)件通常是鋼拱架和格柵拱架，鋼拱架一般都是由槽鋼或者是工字鋼彎制而成，而格柵拱架通常是由螺紋鋼筋彎曲焊接而成，這種鋼結(jié)構(gòu)雖剛度非常低，在施工中，對(duì)圍巖的支撐效果也不明顯，但是，其在施工中能夠和混凝土緊密結(jié)合為一體，能夠形成完整的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，對(duì)提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度有非常明顯的效果，同時(shí)，也能更好的發(fā)揮結(jié)構(gòu)的施工作用。格柵拱架在施工中非常的方便，重量也非常輕，因此，在安裝過(guò)程中也具有很多的優(yōu)點(diǎn)。剛度較大的拱架能夠在支撐效果方面非常明顯，同時(shí)，也能避免出現(xiàn)圍巖早期變形的問(wèn)題。型鋼結(jié)構(gòu)拱架在施工中具有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是，其在制造過(guò)程中要面臨很多的問(wèn)題，其在制作過(guò)程中由于本身的剛度較大，彎曲的過(guò)程比較困難，而且，重量方面也比較大，在搬運(yùn)和安裝過(guò)程中要面臨的問(wèn)題非常多，因此，鋼拱架一般都是應(yīng)用在特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，避免出現(xiàn)圍巖早期變形過(guò)大的問(wèn)題，同時(shí)，在穩(wěn)定性方面也能發(fā)揮很大的效果。
4 針對(duì)隧道支護(hù)體的健康監(jiān)測(cè)技術(shù)分析
4.1 隧道支護(hù)體健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成
實(shí)際的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般應(yīng)包括以下幾個(gè)部分：現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。由就地安裝的現(xiàn)場(chǎng)傳感器和自動(dòng)采集單元構(gòu)成，結(jié)合目前先進(jìn)的傳感技術(shù)，利用先進(jìn)有效的信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的信號(hào)采集和分析處理。通信與傳輸。在隧道里利用各種有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)傳輸方式，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)等遠(yuǎn)程傳輸設(shè)備將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。通過(guò)各種檢測(cè)方法對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的變形與受力情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)提供圍巖沉降和變形信息，及時(shí)預(yù)見(jiàn)事故和險(xiǎn)情。
4.2 隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)參數(shù)
隧道結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)需要從隧道結(jié)構(gòu)中提取能反映結(jié)構(gòu)特性的參數(shù)信號(hào)，如應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、變形、位移等信號(hào)，所以隧道結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)主要應(yīng)該集中在以下方面。監(jiān)測(cè)位移，為了了解隧道斷面的變形情況可以檢測(cè)隧道的周邊收斂、縱向位移及洞口地表沉降等位移情況，依此來(lái)判斷隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
5 支護(hù)體健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
隧道支護(hù)體結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)不同于目前工程上常用的應(yīng)力監(jiān)測(cè)，旨在監(jiān)測(cè)支護(hù)體內(nèi)部受力鋼結(jié)構(gòu)是否與設(shè)計(jì)位置一致、受力鋼構(gòu)件細(xì)部結(jié)構(gòu)是否受到損害、施工完成后乃至運(yùn)營(yíng)期間，位于復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)處的結(jié)構(gòu)體是否穩(wěn)定無(wú)變形。即系統(tǒng)應(yīng)該包括三個(gè)子系統(tǒng)：支護(hù)體結(jié)構(gòu)完整性檢測(cè)、支護(hù)體結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測(cè)以及支護(hù)體拱頂變形沉降監(jiān)測(cè)。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)，設(shè)想三個(gè)子系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)總體思路及要解決的技術(shù)關(guān)鍵分別是：支護(hù)的結(jié)構(gòu)完整性檢測(cè)子系統(tǒng)：擬利用在隧道地質(zhì)超前預(yù)測(cè)時(shí)得到的隧道兩側(cè)的雷達(dá)波數(shù)據(jù)，通過(guò)雜波抑制處理和參數(shù)估計(jì)得到支護(hù)的完整性信息。該方面的技術(shù)關(guān)鍵在于如何提高接收振動(dòng)反射波的識(shí)別質(zhì)量，形成易于操作、效果好的構(gòu)造物定形定位技術(shù)。支護(hù)體結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)：該系統(tǒng)目的是實(shí)現(xiàn)較為精確的支護(hù)體結(jié)構(gòu)是否受到損傷監(jiān)測(cè)值，為后續(xù)施工和防護(hù)提供有效的數(shù)據(jù)支持。支護(hù)體沉降變形監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)：該子系統(tǒng)目的是較傳統(tǒng)隧道變形監(jiān)測(cè)方法在測(cè)量精度、設(shè)備組成與安裝上進(jìn)行簡(jiǎn)化。技術(shù)關(guān)鍵是設(shè)備組裝與分析集成技術(shù)。
6 結(jié)束語(yǔ)
文章對(duì)隧道施工前期存在的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，對(duì)隧道施工健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行分析，對(duì)影響健康監(jiān)測(cè)的問(wèn)題進(jìn)行深入討論，對(duì)支護(hù)體結(jié)構(gòu)的重要性和支護(hù)檢驗(yàn)的必要性進(jìn)行分析，提出了隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案和技術(shù)措施。
