东马各庄隧道施工的远程监测

李 飞 冯俊辉

（河北大学 建筑工程学院，河北 保定 071002）

0 引言

我国监测技术和方法还处于发展阶段，对施工监测和信息反馈的研究还不是很多。传统的电信号类传感器受工作原理的限制，存在分布式自动化数据采集装置的通讯距离短，电源不易解决，耗损大，绝缘要求高，抗电磁能力弱，不耐腐蚀等缺点。

随着科学技术的进步和认识水平的提高，工程建设的客观要求提高，必定会推动监测技术的不断进步和提高。因此，如何及时、快速地获取各类信息，如何综合分析信息以及如何快速地把监测信息反馈给有关方，如何使信息得到切实有效的应用，是目前隧道施工和监测研究亟需解决的问题。

1 隧道围岩状态的概述及其布置监测

张涿高速公路位于河北省西北部、北京市西部，局部地段位于两行政区的接合部位。设计路线从北庄村东南至马各庄东北为东马各庄隧道，隧道右线从YK83+164～YK84+381，全长1217.0m，左线从ZK83+157～ZK84+370，全长1213.0m，隧道设计采用分离式洞室，相邻两侧轴间距约25.0～35.0m，设计隧道采用双车道，隧道净宽12.75m，高 5.0m，设计标高左线 380.36～361.10m，右线 380.23～360.69m，设计车速100km/h。取左线ZK84+323断面为计算断面，属Ⅳ级围岩，隧道埋深24m，模型的水平宽度右侧取两隧道中线，左侧为隧道开挖跨度的3倍，隧道下的距离为隧道高度的一倍，上部按实际地形尺寸。计算模型的计算参数根据马各庄隧道围岩和支护结构的物理力学性质并结合规范加以选取：

隧道围岩：弹性模量为3GPa，泊松比为0.3，密度为24.5kN/m3，内粘聚力0.5MPa，内摩擦角39°；衬砌单元：弹性模量为27.5GPa，泊松比为0.2，密度为25kN/m3；锚杆：弹性模量为 200GPa，泊松比为0.3，密度为79.6kN/m3；

确定典型断面后，与隧道围岩顶端3米出设置位移传感器一只，应变式土压力计1只，放置在位移传感器旁边，与岩体接触，量程1MPa。采用先进的光纤传感技术[1-2]对隧道典型剖面进行远程实时监测，主要监测围岩的变形、压力等变化。采用GPRS无线传输[3-4]。

用户通过INTERNET网络与中心端相连，中心端是一个有固定IP的服务器，安装了中心端软件与多个MD609相连。

2 隧道实时在线监测位移分析

隧道监测位移如下表1所示：

表1 断面测点处X和Y方向位移

通过对断面检测点即顶端围岩位移进行研究，对于本隧道拱顶下沉实测数据系列，指数函数与之具有较好的拟合性，故本隧道拱顶下沉实测数据回归分析采用指数函数作为回归方程[6]。

对于测点处 X方向位移实测数据，所用回归函数

图1 ZK84+323断面 测点处x方向位移的回归曲线图

图2 K84+323断面 测点处y方向位移的回归曲线图

3 结论

本文在查阅大量文献的基础上，根据东马各庄隧道工程提供的有关设计、施工、监测等，对隧道进行监测分析。采用光纤传感技术对典型断面实现了远程实时监测。通过检测围岩的变形、压力等变化，根据隧道施工量测的实时数据来监控隧道的施工情况，综合评定围岩的稳定情况。通过对现有监测资料的整理分析对比，根据对隧道施工过程中现场监控量测数据的统计整理以及回归分析，得到了本隧道拱顶X方向位移实测数据，所用回归函数y（x）＝A＋Bx＋Cx2＋Dx3，Y 向位移实测数据，所用回归函数 y（x）＝y0＋AeR0x有较好的拟合性。

［1］田石柱，赵雪峰，欧进萍，周智.结构健康监测用光纤Bragg光栅温度补偿研究[J].传感器技术，2002，2(4):8-10.

［2］姜德生，梁磊，南秋明.光纤Bragg光栅传感特性的实验研究[J].传感器技术，2003，22(7)：7-9.

［3］刘泉声，徐光苗，张志凌.光纤测量技术在岩土工程中的应用[J].岩石力学与工程学报，2004，23(2)：310-314.

［4］T.Kimura,RJ.Mair.Centrifugal testing of model tunnels in soft clay[J].Proc 10th International Conference on Soil,Soil Mechanics& Foundatio Engineering,Stockholm,Balkema,1981.

［5］周剑平.Origin 实用教程（7.5 版）[M].西安交通大学出版社，2007，6.