问题

过江隧道因为没有地表监测点,现有的停测标准基本以地表沉降为参照,那么过江隧道停测应该以什么测项为参照?

回答
您这个问题提得非常关键,直击了地下工程监测中的一个痛点。过江隧道确实因为其特殊性,比如埋深大、穿越复杂地层、受水体影响等,使得地表监测点的布设往往受限,甚至缺失。而传统的停测标准很大程度上依赖于地表沉降这个相对直观的指标,这在过江隧道的情况下就不再适用。

那么,过江隧道在没有地表监测点时,停测应该以什么测项为参照呢?这需要我们跳出“地表”的思维定势,转向隧道本体以及其周边环境的更直接、更内在的监测数据。我将从几个关键的方面来详细阐述,并尽量避免 AI 式的堆砌和空泛的理论。

首先,我们需要明确一个核心理念:停测的根本目的是为了保障隧道结构的安全,防止其发生不可逆的破坏,或者导致严重的安全隐患。 因此,我们应该将监测的重点放在那些能够最直接、最敏感地反映隧道结构状态以及可能导致结构失稳的因素上。

1. 隧道结构本体的应力应变监测:

这是最核心、最直接的参照。既然地表信息不灵,我们就得把“耳朵”和“眼睛”伸到隧道本体里去。

衬砌应变监测: 在隧道衬砌结构上安装应变片,实时监测衬砌环的拉、压应变。当应变达到预设的预警或停测阈值时,就意味着衬砌材料的受力已经超过了其安全范围,存在开裂、压溃的风险。过江隧道在穿越富水地层或承受较大水压时,衬砌内力分布会更加复杂,应变监测尤为重要。
钢筋应力监测: 对于钢筋混凝土衬砌,钢筋的应力监测更是直接反映结构受力情况。如果钢筋应力过大,意味着衬砌的承载能力正在被挑战。
收敛监测: 监测隧道初期支护或二次衬砌的收敛变形。如果隧道断面发生过度收敛,说明围岩的支护作用不足,或者围岩本身发生了不稳定的滑动,这会直接导致结构应力集中和破坏。

为什么这些测项更重要? 因为它们是隧道结构自身“内伤”的最直接表现。地表沉降是内力变化的外在反映,但当没有地表点时,我们就必须直接测量“内力”的变化。

2. 围岩的变形与稳定性监测:

隧道安全不仅在于衬砌,更在于围岩的稳定性。如果围岩失稳,即使衬砌再坚固,最终也可能被挤压破坏。

衬砌顶底板及侧壁的沉降与隆起: 虽然我们说“没有地表监测点”,但我们可以在隧道内部,比如底板或拱顶,设置监测点来测量其相对沉降或隆起。这可以反映围岩对隧道的挤压或松动情况。
开挖面前方或侧方的围岩位移监测: 如果有条件在开挖面前方或侧方布置钻孔应力计、位移计等,可以直接监测围岩内部的应力变化和位移趋势。这能提前预警围岩的失稳倾向。
锚杆/钢拱架的轴力监测: 如果采用了锚杆或钢拱架支护,监测这些构件的轴力变化,可以反映围岩对其的承载力以及围岩本身的变形趋势。轴力突然增大或减小,都可能意味着围岩状态的改变。

为什么这些很重要? 过江隧道往往穿越复杂地质,如断层、软弱夹层、溶洞等,这些都可能导致围岩的不稳定。内部的变形监测能够更早地捕捉到围岩失稳的迹象。

3. 水文地质条件的监测:

水是过江隧道的大敌。水压的增加、渗透压力的变化,都会显著影响隧道结构的安全。

隧道内涌水量与水压监测: 在隧道内部的关键部位,如仰拱、边墙、顶拱等处安装测压管和流量计。如果涌水量突然增大,或者某个测压管的水压持续升高,说明隧道周边的含水层发生了变化,可能导致外部水压力对衬砌的挤压增大,甚至引发衬砌渗漏、劣化。
地下水位监测(如果可能): 虽然地表点受限,但如果能在隧道洞门附近或沿线的一些钻孔中布设地下水位监测,也可以间接了解区域水文地质的变化。

为什么水文监测这么关键? 过江隧道经常面临江水的渗透,不当的施工或环境变化都可能导致水文条件改变,增加结构的水力侵蚀和内部水压。

4. 异常现象的直接观察与记录:

虽然不是仪器监测,但人工的观察和记录是重要的补充。

渗漏情况记录: 隧道内衬砌的渗漏是结构受损的直接表现。记录渗漏的位置、水量、水质等信息,特别是出现新的、范围扩大的渗漏点时,必须引起高度重视。
裂缝的出现与发展: 仔细观察衬砌表面是否有新的裂缝出现,或者已有裂缝的宽度、长度是否有明显增长。
异响或异常震动: 隧道内部可能出现的异常响声或震动,也可能是结构受力过大或围岩滑动的迹象。

为什么直接观察重要? 有时候,最直接的感官信息是最及时的预警。仪器可能存在滞后或未覆盖到的地方,人工观察可以弥补这些不足。

如何设定停测标准?

停测标准的制定,必须是基于科学的分析和预测,而不是随意设定。

与设计规范对比: 将监测到的数据与隧道设计时所依据的规范、计算结果进行对比。例如,衬砌的应变是否超过了设计允许的应变范围?
采用数值模拟: 利用有限元等数值模拟方法,建立隧道及围岩的三维模型,根据监测到的数据,模拟分析隧道结构在当前状态下的受力情况和发展趋势。当模拟结果显示结构面临失稳风险时,就应考虑停测。
建立多级预警体系: 针对各项监测指标,设定不同的预警级别(如黄色预警、橙色预警、红色预警),并明确各级别对应的停测条件。例如:
黄色预警: 某个监测点数据接近预警值,可能需要加强监测频次。
橙色预警: 某个监测点数据达到预警值,需要分析原因并采取初步措施。
红色预警/停测: 某个关键监测点数据达到或超过停测阈值,或者多项监测指标同时发出警报,可能需要立即停止施工或运营,并采取紧急加固措施。
结合实际施工进展与地质条件: 停测标准的设定还需要结合施工的每一个阶段,以及当前遇到的具体地质条件。例如,在穿越高地应力区或不良地质段时,预警和停测阈值可能需要适当降低。

总结一下,过江隧道在没有地表监测点的情况下,停测的参照应该是一个综合性的、以隧道本体安全为核心的监测体系。它不再仅仅是“一根沉降值”说了算,而是:

关注隧道内部结构自身的应力应变状态。
重视围岩变形的趋势,特别是与结构直接接触的部分。
严密监控水文地质条件的任何不利变化。
结合直接的人工观察和记录。

并且,这些监测数据必须经过科学的分析和评估,通过多级预警体系来最终决定是否需要停测。 简单来说,就是从“看远景”(地表)转向“看近景,看内部”,关注那些最能直接反映结构“健康状况”的指标。这需要监测技术的进步和分析方法的更新,才能确保过江隧道的绝对安全。

网友意见

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拱顶沉降?

不过按理说拱顶沉降、地表沉降和洞身收敛应该都是独立监测的。

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