隧道施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù).ppt

隧道施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 目錄 一 概念二 必要性三 目的四 總體要求及方案制定五 監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目與方法六 數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用七 監(jiān)控量測(cè)管理 隧道施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 一 監(jiān)控量測(cè)概念 重要性 監(jiān)控量測(cè)是指在隧道施工過程中 對(duì)圍巖 地表 支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形和穩(wěn)定狀態(tài) 以及周邊環(huán)境動(dòng)態(tài)進(jìn)行的經(jīng)常性觀察和量測(cè)工作 以了解和掌握圍巖穩(wěn)定狀態(tài)及支護(hù)結(jié)構(gòu)體系可靠程度 確保隧道施工安全和結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性 為隧道施工中變更圍巖級(jí)別 調(diào)整初期支護(hù)和二次襯砌的參數(shù) 指導(dǎo)施工順序 修正及優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù) 是實(shí)現(xiàn)信息化設(shè)計(jì)與施工不可缺少的一道工序 二 隧道監(jiān)控量測(cè)的必要性1 由于隧道處于千變?nèi)f化的巖體之中 其所受外力是不明確的 施工過程中應(yīng)采用量測(cè)手段掌握受力情況 2 隧道在開挖 支護(hù) 成形 運(yùn)營(yíng)的過程中 自始自終都存在受力狀態(tài)變化這一特性 監(jiān)控量測(cè)可以了解變化情況 隧道施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 3 隧道監(jiān)控量測(cè)是隧道施工安全的哨兵 是確保隧道安全施工的前提條件 4 監(jiān)控量測(cè)是判斷隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性 指導(dǎo)軟弱圍巖隧道安全施工最重要的信息化手段 很多隧道的變形與坍方是因?yàn)闆]有進(jìn)行量測(cè) 或沒有使用量測(cè)成果才產(chǎn)生的 教訓(xùn)深刻 隧道監(jiān)控量測(cè)主要包括拱頂下沉和水平收斂 淺埋段應(yīng)進(jìn)行地表沉降量測(cè) 特別地段進(jìn)行底部上鼓 填充面下沉量測(cè) 工程實(shí)例 1 鄭西客專函谷關(guān)隧道洞頂公路路面 服務(wù)區(qū)下沉及開裂情況 最大下沉529mm 2 杭州地鐵車站基坑坍塌 三 隧道施工監(jiān)控量測(cè)的目的1 確保安全 根據(jù)量測(cè)信息 預(yù)見事故和險(xiǎn)情 防患于未然 2 指導(dǎo)施工 分析處理量測(cè)數(shù)據(jù) 預(yù)測(cè)和確認(rèn)隧道圍巖最終穩(wěn)定時(shí)間及變形量 指導(dǎo)施工順序 開挖預(yù)留變形量和施作二次襯砌時(shí)間 3 修正設(shè)計(jì) 根據(jù)隧道開挖后所獲得的量測(cè)信息 進(jìn)行綜合分析 修正支護(hù)參數(shù)和檢驗(yàn)施工與設(shè)計(jì)措施的可靠性 4 環(huán)境監(jiān)控 對(duì)工程施工可能產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行全面的監(jiān)控 判斷隧道施工對(duì)周圍環(huán)境的影響程度 隧道施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 四 隧道施工監(jiān)控量測(cè)總體要求及方案制定1 隧道施工監(jiān)控量測(cè)總體要求 按照 關(guān)于印發(fā)鐵路隧道設(shè)計(jì)施工有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)充規(guī)定的通知 鐵建設(shè) 2007 88號(hào) 關(guān)于加強(qiáng)鐵路隧道工程安全工作的若干意見 鐵建設(shè) 2007 102號(hào) 關(guān)于進(jìn)一步明確軟弱圍巖及不良地質(zhì)鐵路隧道設(shè)計(jì)施工有關(guān)技術(shù)規(guī)定的通知 鐵建設(shè) 2010 120號(hào) 和 鐵路隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù)規(guī)程 TB10121一2007 等相關(guān)要求開展工作 并將監(jiān)控量測(cè)納入關(guān)鍵工序進(jìn)行管理 監(jiān)控量測(cè)結(jié)果應(yīng)及時(shí)反饋 指導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工 隧道開挖后的圍巖變形量測(cè)應(yīng)按規(guī)定實(shí)施 量測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)繪制成圖 每座隧道應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)情況 編制具體監(jiān)控量測(cè)方案及實(shí)施細(xì)則 并配置專門人員和儀器負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作 針對(duì)隧道不同地質(zhì)情況 選用監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目和監(jiān)控手段 配置相應(yīng)精度的儀器 測(cè)點(diǎn)應(yīng)緊靠工作面快速埋設(shè) 盡早測(cè)量 一般在距開挖工作面2m范圍內(nèi)設(shè)置 拱頂下沉 收斂量測(cè)起始讀數(shù)宜在開挖支護(hù)后2h內(nèi)完成 建技 2010 352號(hào) 其他量測(cè)應(yīng)在每次開挖后12h內(nèi)取得起始讀數(shù) 在噴射混凝土后 下次爆破前測(cè)取初讀數(shù) 隧道開挖后最初時(shí)間的變形及應(yīng)力變化較快 盡快取得初讀數(shù)對(duì)后期的最終位移及應(yīng)力預(yù)測(cè)很重要 位移監(jiān)控測(cè)量宜采用無尺量測(cè) 當(dāng)采用收斂計(jì)量測(cè)時(shí) 每次測(cè)點(diǎn)位置應(yīng)固定 掛鉤應(yīng)采用三角形掛鉤 隧道施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 有尺量測(cè)的掛鉤設(shè)置 初期支護(hù)施做后 用沖擊鉆或鑿巖機(jī)鑿 40mm 深600mm的孔 其中伸入巖體250 300mm 外露不小于50mm 用1 1快硬水泥砂漿或錨固藥卷填滿后插入端頭焊接掛鉤的 22螺紋鋼筋 使同一基線兩測(cè)點(diǎn)的固定方向在同一斷面及水平線上 隧道施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 關(guān)于進(jìn)一步明確軟弱圍巖及不良地質(zhì)鐵路隧道設(shè)計(jì)施工有關(guān)技術(shù)規(guī)定的通知 鐵建設(shè) 2010 120號(hào) 有關(guān)監(jiān)控量測(cè)的規(guī)定 1 隧道監(jiān)控量測(cè)應(yīng)按現(xiàn)行 鐵路隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù)規(guī)程 TB10121一2007 的規(guī)定建立等級(jí)管理 信息反饋和報(bào)告制度 2 隧道監(jiān)控量測(cè)應(yīng)作為關(guān)鍵工序納入現(xiàn)場(chǎng)施工組織 監(jiān)控量測(cè)必須設(shè)置專職人員并經(jīng)培訓(xùn)后上崗 對(duì)周邊建筑物可能產(chǎn)生嚴(yán)重影響的城市鐵路隧道 應(yīng)實(shí)施第三方監(jiān)測(cè) 3 隧道拱頂下沉和凈空變化的量測(cè)斷面間距 級(jí)圍巖不得大于10米 級(jí)圍巖不得大于5米 4 隧道淺埋 下穿建筑物地段 地表必須設(shè)置監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)并實(shí)施監(jiān)測(cè) 5 當(dāng)拱頂下沉或水平收斂速率達(dá)5mm d或位移累計(jì)達(dá)100mm時(shí) 要暫停掘進(jìn) 分析產(chǎn)生原因 采取處理措施 預(yù)警機(jī)制 6 采用有尺量測(cè)時(shí) 測(cè)點(diǎn)掛鉤要做成閉合的三角形 保證牢固不變形 點(diǎn)接觸 將監(jiān)控量測(cè)工作納入工序管理 監(jiān)控量測(cè)工作是隧道信息化施工的重要組成部分 必須將此項(xiàng)工作作為關(guān)鍵工序納入現(xiàn)場(chǎng)施工組織和生產(chǎn)工序之中 結(jié)合公司相關(guān)要求 施工單位須編制監(jiān)控量測(cè)實(shí)施細(xì)則及作業(yè)指導(dǎo)書 并報(bào)監(jiān)理單位審批 施工中嚴(yán)格 認(rèn)真實(shí)施 監(jiān)控量測(cè)與信息反饋程序圖 無尺量測(cè) 傳統(tǒng)的隧道施工位移監(jiān)測(cè)多采用鋼尺式收斂計(jì) 但這種方法已有明顯的局限性 如現(xiàn)場(chǎng)操作困難 對(duì)施工干擾大 測(cè)量精度下降等問題 隨著國內(nèi)光電測(cè)距技術(shù)的迅速發(fā)展 隧道工程施工中已廣泛采用無尺量測(cè)技術(shù) 該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用全站儀 方形十字反射片 規(guī)格20mm 20mm 組成現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)系統(tǒng) 具體施做步驟 埋設(shè)測(cè)點(diǎn) 設(shè)置儀器 測(cè)點(diǎn)量測(cè) 處理數(shù)據(jù) 反饋指導(dǎo)施工 無尺量測(cè) 無尺量測(cè)法主要用于圍巖變形量測(cè) 具有以下優(yōu)點(diǎn) 1 自動(dòng)化程度高 操作簡(jiǎn)便 大大減少了因人工操作而引起的誤差 2 系統(tǒng)精度高 左右兩側(cè)進(jìn)行復(fù)測(cè)復(fù)核 能夠滿足量測(cè)要求 3 非接觸量測(cè) 在大跨度隧道量測(cè)中具有明顯優(yōu)勢(shì) 4 軟件操作方便 可及時(shí)反饋信息 無尺量測(cè)指導(dǎo)施工 無尺量測(cè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施 隧道開工前 根據(jù)隧道規(guī)模 地形 地質(zhì)條件 支護(hù)類型和參數(shù) 施工方法等進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)設(shè)計(jì) 其中包括 量測(cè)管理組織機(jī)構(gòu) 量測(cè)項(xiàng)目 量測(cè)儀器 測(cè)點(diǎn)布置 量測(cè)頻率 數(shù)據(jù)處理及量測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)告制度等 變形觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)元件及標(biāo)識(shí)牌 全站儀要具有免棱鏡激光測(cè)距功能 采用兩次讀數(shù)取平均值的方法 2 施工監(jiān)控量測(cè)方案的制定量測(cè)方案應(yīng)根據(jù)隧道地質(zhì)地形條件 支護(hù)類型和參數(shù) 施工方法和其他有關(guān)條件制定 其具體內(nèi)容包括 監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目 方法及監(jiān)控量測(cè)斷面選定 斷面內(nèi)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量 位置 量測(cè)頻率 量測(cè)儀器和元件的選定及其精度 埋設(shè)時(shí)間等 傳感器埋設(shè)設(shè)計(jì) 埋設(shè)方法 步驟 各部分尺寸 工藝選定及工程進(jìn)度銜接等 固定測(cè)試元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 量測(cè)數(shù)據(jù)記錄表格式 表達(dá)量測(cè)結(jié)果的格式 量測(cè)數(shù)據(jù)精度確認(rèn)的方法 隧道施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 量測(cè)斷面布置圖和文字說明 量測(cè)數(shù)據(jù)處理方法 利用量測(cè)反饋信息修正設(shè)計(jì)和施工方法 量測(cè)數(shù)據(jù)大致范圍 作為判斷異常依據(jù) 用初期量測(cè)值預(yù)測(cè)最終值 綜合判斷隧道最終穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn) 施工管理方法 出現(xiàn)異常情況的對(duì)策 隧道施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 1 隧道施工量測(cè)項(xiàng)目包括必測(cè)項(xiàng)目和選測(cè)項(xiàng)目 應(yīng)根據(jù)隧道工程地質(zhì)條件 圍巖類別 圍巖應(yīng)力分布情況 隧道跨度 埋深 工程性質(zhì) 支護(hù)類型等因素確定 五 隧道施工量測(cè)項(xiàng)目與方法 監(jiān)控量測(cè)必測(cè)項(xiàng)目 隧道施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 必測(cè)項(xiàng)目是施工的經(jīng)常性量測(cè)項(xiàng)目 這類量測(cè)項(xiàng)目通常測(cè)試方法簡(jiǎn)單 費(fèi)用少 可靠性高 對(duì)監(jiān)視圍巖穩(wěn)定 指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工卻具有重要的作用 選測(cè)項(xiàng)目是對(duì)一些有特殊意義和具有代表性的區(qū)段進(jìn)行監(jiān)測(cè) 以求更深入地掌握圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)與錨噴支護(hù)效果 以便更好地指導(dǎo)未開挖區(qū)的設(shè)計(jì)與施工 這類量測(cè)項(xiàng)目較多 費(fèi)用較大 一般由設(shè)計(jì)文件規(guī)定在局部地段進(jìn)行 必須實(shí)施 可以實(shí)施 必要時(shí)實(shí)施 2 隧道施工量測(cè)內(nèi)容及方法洞內(nèi)外觀察 必測(cè)項(xiàng)目 目測(cè)觀察的目的 預(yù)測(cè)開挖面前方的地質(zhì)條件 超前地質(zhì)預(yù)報(bào) 為判斷圍巖的穩(wěn)定性提供地質(zhì)依據(jù) 根據(jù)噴層表面狀態(tài)及錨桿的工作狀態(tài) 分析支護(hù)結(jié)構(gòu)的可靠程度 隧道施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 隧道觀察內(nèi)容 開挖工作面觀察應(yīng)在每次開挖后進(jìn)行 主要觀察掌子面巖性 結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀 節(jié)理裂隙發(fā)育程度 斷層的性質(zhì) 產(chǎn)狀 掌子面自穩(wěn)情況 涌水量大小 涌水位置等 觀察中發(fā)現(xiàn)圍巖條件惡化時(shí) 應(yīng)立即采取相應(yīng)處理措施 及時(shí)繪制開挖工作面地質(zhì)素描圖 或數(shù)碼拍照 填寫開挖工作面地質(zhì)狀況記錄表和施工階段圍巖級(jí)別判定卡 并與勘察資料進(jìn)行對(duì)比 已施工地段觀察每天至少應(yīng)進(jìn)行一次 記錄噴射混凝土是否發(fā)生裂隙和剝離現(xiàn)象 錨桿的受力變形情況 鋼架是否壓曲變形和二次襯砌的工作狀態(tài)等 洞外觀察重點(diǎn)應(yīng)在洞口段和洞身淺埋段 記錄地表開裂 變形 邊坡及仰坡穩(wěn)定狀態(tài) 地表水滲漏情況等 同時(shí)還應(yīng)對(duì)地面建 構(gòu) 筑物進(jìn)行觀察 隧道施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 周邊位移量測(cè) 周邊位移量測(cè)目的收斂量測(cè)是隧道施工監(jiān)控量測(cè)的重要項(xiàng)目 周邊位移是隧道圍巖應(yīng)力狀態(tài)變化最直觀的反映 通過周邊位移量測(cè)可以達(dá)到以下目的 判斷隧道空間的穩(wěn)定性 根據(jù)變位速度判斷圍巖穩(wěn)定程度和二次襯砌施作的合理時(shí)機(jī) 指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)的施工 隧道施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 周邊位移量測(cè)方法及要求收斂量測(cè)的主要內(nèi)容包括儀器選擇 斷面間距 量測(cè)頻率 測(cè)線布置 量測(cè)點(diǎn)埋設(shè)時(shí)間等 收斂量測(cè)的間距與測(cè)點(diǎn)數(shù)量 必測(cè)項(xiàng)目量測(cè)斷面間距和每斷面測(cè)點(diǎn)數(shù)量 注 級(jí)圍巖視具體情況確定間距 隧道施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 量測(cè)頻率 量測(cè)頻率可根據(jù)位移速度和量測(cè)斷面距開挖面距離確定 按位移速度 按距開挖面距離 注 b為隧道開挖寬度 由位移速度決定的監(jiān)控量測(cè)頻率和由距開挖面的距離決定的監(jiān)控量測(cè)頻率之中 原則上采用較高的頻率值 出現(xiàn)異常情況或不良地質(zhì)時(shí) 應(yīng)增大監(jiān)控量測(cè)頻率 量測(cè)儀器目前隧道施工中常用的收斂計(jì)為機(jī)械式的收斂計(jì)和數(shù)顯式收斂計(jì) 測(cè)試原理 測(cè)試中讀得初始數(shù)值X0 間隔時(shí)間t后 用同樣的方法可讀得t時(shí)刻的值Xt 則t時(shí)刻的周邊收斂值Ut即為的兩次讀數(shù)差 即Ut L0 Lt Xt1 Xt0式中 L0 初讀數(shù)時(shí)所用尺孔刻度值 Lt t時(shí)刻時(shí)所用尺孔刻度值 Xt1 t時(shí)刻時(shí)經(jīng)溫度修正后的讀數(shù)值 Xt1 Xt tXt0 初讀數(shù)時(shí)經(jīng)溫度修正后的讀數(shù)值 Xt0 X0 toXt t時(shí)刻量測(cè)時(shí)讀數(shù)值 X0 初始時(shí)刻讀數(shù)值 t 溫度修正值 t T0 T L 鋼尺線膨脹系數(shù) T0 鑒定鋼尺的標(biāo)準(zhǔn)溫度 T0 20 T 每次量測(cè)時(shí)的平均氣溫 L 鋼尺長(zhǎng)度 拱頂下沉量測(cè) 拱頂下沉量測(cè)目的確認(rèn)圍巖的穩(wěn)定性 判斷支護(hù)效果 指導(dǎo)施工工序 預(yù)防拱頂崩塌 保證施工質(zhì)量和安全 拱頂下沉量測(cè)儀器精密水準(zhǔn)儀或全站儀 隧道施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 3 拱頂下沉量測(cè)原理第一次讀數(shù)后視點(diǎn)讀數(shù)為A1 前視讀數(shù)為B1 第二次后視點(diǎn)讀數(shù)為A2 前視讀數(shù)為B2 拱頂變位計(jì)算方法如下 差值計(jì)算法 鋼尺和標(biāo)尺均正立 即讀數(shù)上小下大 后視讀數(shù)差A(yù) A2 A1前視讀數(shù)差B B2 B1拱頂變位值C B AC 0拱頂上移 C0拱頂上移 C 0拱頂下沉 地表下沉量測(cè)目的 淺埋段預(yù)測(cè)地表坡面的穩(wěn)定 根據(jù)地表建筑物類別 控制最大下沉量 設(shè)點(diǎn) 地表沉降測(cè)點(diǎn)橫向間距為2 5m 每個(gè)斷面設(shè)7 11個(gè)點(diǎn) 監(jiān)測(cè)范圍應(yīng)在隧道開挖影響范圍以內(nèi) 在隧道中線附近測(cè)點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)加密 隧道中線兩側(cè)量測(cè)范圍不應(yīng)小于Ho B Ho為隧道埋深 B為隧道開挖寬度 地表有控制性建 構(gòu) 筑物時(shí) 量測(cè)范圍應(yīng)適當(dāng)加寬 測(cè)點(diǎn)采用 22螺紋鋼 深入坡體60 80cm 外露5cm 表面磨平后在表面打眼作標(biāo)記 地表下沉量測(cè)應(yīng)在開挖工作面前方 隧道埋深及隧道開挖高度之和處開始 直到二次襯砌結(jié)構(gòu)封閉 下沉基本停止時(shí)為止 地表下沉量測(cè)頻率應(yīng)與洞內(nèi)拱頂下沉和凈空變化的量測(cè)頻率相同 地表沉降與隧道埋深 注 B為隧道直徑 H為隧道埋深 地表沉降測(cè)點(diǎn)縱向間距 5 10 H B 10 20 B H 2B 20 50 2 5B H 2B 縱向測(cè)點(diǎn)間距 m 埋深與開挖寬度 凈空變化量測(cè)測(cè)線數(shù) 圖1洞頂?shù)乇硐鲁翜y(cè)點(diǎn)布置圖 圖2 1全斷面開挖隧道拱頂沉降及周邊收斂測(cè)點(diǎn)布置圖 圖2 2上下臺(tái)階及三臺(tái)階法開挖拱頂沉降及周邊收斂測(cè)點(diǎn)布置圖 圖2 3CD CRD法開挖隧道拱頂沉降及周邊收斂測(cè)點(diǎn)布置圖 圖2 4雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖隧道拱頂沉降及周邊收斂測(cè)點(diǎn)布置圖 圖3拱部下沉 底部上鼓 填充面下沉測(cè)點(diǎn)布置圖 圍巖內(nèi)部位移量測(cè) 隧道圍巖內(nèi)部位移量測(cè)的主要目的 了解隧道圍巖的徑向位移分布和松弛范圍 判斷開挖后圍巖的松動(dòng)區(qū) 強(qiáng)度下降區(qū)以及彈性區(qū)的范圍 根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果優(yōu)化錨桿參數(shù) 指導(dǎo)施工 量測(cè)儀器多點(diǎn)位移計(jì) 隧道施工監(jiān)控量測(cè)選測(cè)項(xiàng)目 錨桿軸力量測(cè) 量測(cè)目的 了解錨桿實(shí)際工作狀態(tài)及軸向力的大小 結(jié)合位移量測(cè) 判斷圍巖發(fā)展趨勢(shì) 分析圍巖內(nèi)強(qiáng)度下降區(qū)的界限 修正錨桿設(shè)計(jì)參數(shù) 評(píng)價(jià)錨桿支護(hù)效果 量測(cè)方法和儀器錨桿的軸向力測(cè)定 按其量測(cè)原理可分為電測(cè)式和機(jī)械式兩類 其中電測(cè)式又可分為電阻應(yīng)變式和鋼弦式 電阻應(yīng)變式和機(jī)械式是通過量測(cè)錨桿不同深度處的應(yīng)變 或變形 然后按有關(guān)計(jì)算方法轉(zhuǎn)求應(yīng)力 鋼弦式則是通過測(cè)定不同深度處傳感器受力后的鋼弦振動(dòng)頻率變化 轉(zhuǎn)求應(yīng)力 圍巖壓力及兩層支護(hù)間壓力量測(cè)隧道開挖后 圍巖要向凈空方向變形 而支護(hù)結(jié)構(gòu)要阻止這種變形 這樣就會(huì)產(chǎn)生圍巖作用與支護(hù)結(jié)構(gòu)上的圍巖壓力 圍巖壓力量測(cè) 通常情況下是指圍巖與支護(hù)或噴層與二次襯砌混凝土間的接觸壓力的測(cè)試 量測(cè)目的了解圍巖壓力的量值及分布狀態(tài) 判斷圍巖和支護(hù)的穩(wěn)定性 分析二次襯砌的穩(wěn)定性和安全度 量測(cè)儀器與原理接觸壓力量測(cè)儀器根據(jù)測(cè)試原理和測(cè)力計(jì)結(jié)構(gòu)不同分為液壓式測(cè)力計(jì)和電測(cè)式測(cè)力計(jì) 目前隧道中多用電測(cè)式 弦測(cè)法原理 在傳感器中有一根張緊的鋼弦 當(dāng)傳感器受外力作用時(shí) 弦的內(nèi)應(yīng)力發(fā)生變化 隨著弦的內(nèi)應(yīng)力改變 自振頻率也相應(yīng)地發(fā)生變化 弦的張力越大 自振頻率越高 反之 自振頻率越低 鋼支撐應(yīng)力量測(cè)一般在 級(jí)圍巖中常采用型鋼支撐 級(jí)圍巖中常采用格柵支撐 通過對(duì)鋼支撐的應(yīng)力量測(cè) 可知鋼支撐的實(shí)際工作狀態(tài) 從鋼支撐的性能曲線上可以確定在此壓力作用下鋼支撐所具有的安全系數(shù) 視具體情況確定是否需要采用加固措施 量測(cè)目的 了解鋼支撐應(yīng)力的大小 為鋼支撐選型與設(shè)計(jì)提供依據(jù) 根據(jù)鋼支撐的受力狀態(tài) 判斷隧道空間和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 了解鋼支撐的實(shí)際工作狀態(tài) 保證隧道施工安全 隧道施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 量測(cè)元件目前使用較普遍的型鋼支撐應(yīng)力量測(cè)多采用鋼弦式表面應(yīng)變計(jì) 格柵支撐應(yīng)力量測(cè)多采用鋼弦式鋼筋應(yīng)力計(jì) 鋼弦式表面應(yīng)變計(jì)結(jié)構(gòu)圖 鋼弦式鋼筋應(yīng)力計(jì) 混凝土應(yīng)力量測(cè)混凝土應(yīng)力量測(cè)包括噴射混凝土和二次襯砌模筑混凝土應(yīng)力量測(cè) 其目的是了解混凝土層的變形特性以及混凝土的應(yīng)力狀態(tài) 掌握噴層所受應(yīng)力的大小 判斷噴射混凝土層的穩(wěn)定狀況 判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期使用的可靠性以及安全程度 檢驗(yàn)二次襯砌設(shè)計(jì)的合理性 六 隧道施工量測(cè)數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用1 隧道施工監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)處理由于現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)所得的原始數(shù)據(jù) 不可避免具有一定的離散性 其中包含著測(cè)量誤差甚至測(cè)試錯(cuò)誤 數(shù)學(xué)處理的目的 將同一量測(cè)斷面的各種量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比 相互印證 以確認(rèn)量測(cè)結(jié)果的可靠性 探求圍巖變形或支護(hù)系統(tǒng)的受力隨時(shí)間變化規(guī)律 空間分布規(guī)律 判定圍巖和支護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài) 量測(cè)數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容 可用Excel軟件編制程序進(jìn)行 繪制位移 應(yīng)力 應(yīng)變隨時(shí)間變化的曲線 時(shí)態(tài)曲線 繪制位移速率 應(yīng)力速率 應(yīng)變速率隨時(shí)間變化的曲線 繪制接觸壓力 支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力在隧道橫斷面上分布圖 量測(cè)數(shù)據(jù)整理 分析與反饋應(yīng)符合下列要求 1 每次量測(cè)后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)整理 并繪制量測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)態(tài)曲線 2 選擇回歸曲線 對(duì)初期的時(shí)態(tài)曲線應(yīng)進(jìn)行回歸分析 預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的最大值和變化速度 3 對(duì)支護(hù)及圍巖狀態(tài) 工法 工序進(jìn)行評(píng)價(jià) 4 數(shù)據(jù)異常時(shí) 應(yīng)根據(jù)具體情況及時(shí)采取增加臨時(shí)支撐 加厚噴層 加密或加長(zhǎng)錨桿 增加鋼架等加固措施 并按公司有關(guān)規(guī)定程序報(bào)告 當(dāng)發(fā)現(xiàn)隧道穩(wěn)定性出現(xiàn)問題時(shí) 應(yīng)對(duì)隧道施工方法進(jìn)行調(diào)整 一般包括以下幾個(gè)方面 采取穩(wěn)定開挖工作面的措施 斷面的早期閉合 開挖進(jìn)尺的改變 開挖分部尺寸的改變 開挖方法的變更 支護(hù)結(jié)構(gòu)的變更 增加輔助工法 超前支護(hù) 臨時(shí)支撐 注漿加固等 由于量測(cè)誤差所造成的離散性 按實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)所繪制的位移等物理量隨時(shí)間或空間變化的散點(diǎn)圖上下波動(dòng) 很不規(guī)則 難以用來分析 因此 需要采用數(shù)學(xué)處理的方法 將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行分析 回歸分析是目前量測(cè)數(shù)據(jù)處理的主要方法 通過對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)回歸分析可以預(yù)測(cè)最終值和各階段的變化速率 回歸分析使用的函數(shù)如下 對(duì)數(shù)函數(shù) 指數(shù)函數(shù) 雙曲函數(shù) 分析方法見課件附件 回歸分析計(jì)算 指南上公式不對(duì) 2 隧道施工監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用從維護(hù)圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)系統(tǒng)的可靠性出發(fā) 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試人員關(guān)心圍巖變形量的大小 是否侵入隧道設(shè)計(jì)斷面的限界 是否對(duì)施工人員的安全構(gòu)成威脅 以便及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)和進(jìn)行施工決策 初期支護(hù)階段圍巖穩(wěn)定性的判斷和施工管理 根據(jù)最大位移值進(jìn)行施工管理a 當(dāng)量測(cè)位移U小于Uo 3 表明圍巖穩(wěn)定 可以正常施工 b 當(dāng)量測(cè)位移U大于Uo 3并小于2Uo 3時(shí) 表明圍巖變形偏大 應(yīng)密切注意圍巖動(dòng)向 可采取一定的加強(qiáng)措施 如加密 加長(zhǎng)錨桿等措施 U 位移實(shí)測(cè)值 Uo 極限相對(duì)位移值 c 當(dāng)量測(cè)位移U大于2Uo 3時(shí) 表明圍巖變形很大 應(yīng)先停止掘進(jìn) 并采取特殊的加固措施 如超前支護(hù) 注漿加固等 d 實(shí)測(cè)最大位移值或預(yù)測(cè)最大位移值不大于2Uo 3時(shí) 可認(rèn)為初期支護(hù)達(dá)到基本穩(wěn)定 根據(jù)位移速率進(jìn)行施工管理a 凈空變化速度持續(xù)大于5 0mm d時(shí) 表明圍巖處于急劇變形狀態(tài) 應(yīng)加強(qiáng)初期支護(hù)系統(tǒng) b 當(dāng)位移速度在1 0 2mm d之間時(shí) 表明圍巖處于緩慢變形階段 c 當(dāng)位移速度小于0 2mm d時(shí) 拱頂下沉速度小于0 15mm d時(shí) 表明圍巖已達(dá)到基本穩(wěn)定 在淺埋地段以及膨脹性和擠壓性圍巖等情況下 應(yīng)采用其他指標(biāo)判別 根據(jù)位移時(shí)態(tài)曲線進(jìn)行施工管理每次量測(cè)后應(yīng)及時(shí)整理數(shù)據(jù) 繪制時(shí)態(tài)曲線 a 當(dāng)位移速率很快變小 時(shí)態(tài)曲線很快平緩 表明圍巖穩(wěn)定性好 可適當(dāng)減弱支護(hù) b 當(dāng)位移速率逐漸變小 即d2u dt2 0 時(shí)態(tài)曲線趨于平緩 表明圍巖變形趨于穩(wěn)定 可正常施工 c 當(dāng)位移速率不變 即d2u dt2 0 時(shí)態(tài)曲線直線上升 表明圍巖變形急劇增長(zhǎng) 無穩(wěn)定趨勢(shì) 應(yīng)及時(shí)加強(qiáng)支護(hù) 必要時(shí)暫停掘進(jìn) d 當(dāng)位移速率逐步增大 即d2u dt2 0 時(shí)態(tài)曲線出現(xiàn)反彎點(diǎn) 表明圍巖已處于不穩(wěn)定狀態(tài) 應(yīng)停止掘進(jìn) 采取加固措施 隧道施工監(jiān)控量測(cè)控制基準(zhǔn) 監(jiān)控量測(cè)控制基準(zhǔn)包括隧道內(nèi)位移 地表沉降 爆破振動(dòng)等 應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件 隧道施工安全性 隧道結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性 以及周圍建 構(gòu) 筑物特點(diǎn)和重要性等因素制定 隧道初期支護(hù)極限相對(duì)位移可參照下表選用 跨度B 7m隧道初期支護(hù)極限相對(duì)位移 跨度7m B 12m隧道初期支護(hù)極限相對(duì)位移 注 1 本表適用于復(fù)合式襯砌的初期支護(hù) 硬質(zhì)圍巖隧道取表中較小值 軟質(zhì)圍巖隧道取表中較大值 表列數(shù)值可在施工中通過實(shí)測(cè)資料積累作適當(dāng)修正 2 拱腳水平相對(duì)凈空變化指兩拱腳測(cè)點(diǎn)間凈空水平變化值與其距離之比 拱頂相對(duì)下沉指拱頂下沉變化值與原拱頂至隧底高度之比 3 墻腰水平相對(duì)凈空變化極限值可按拱腳水平相對(duì)凈空變化極限值乘以1 2 1 3后采用 位移控制基準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)測(cè)點(diǎn)距開挖面的距離 由初期支護(hù)極限相對(duì)位移按下表要求確定 注 B為隧道開挖寬度 U 為極限相對(duì)位移值 根據(jù)位移控制基準(zhǔn) 可按下表分為三個(gè)管理等級(jí) 對(duì)于跨度大于12米的鐵路隧道 目前還沒有統(tǒng)一的位移判斷標(biāo)準(zhǔn) 4 隧道二次襯砌的施作條件 各測(cè)試項(xiàng)目的位移速率明顯收斂 圍巖基本穩(wěn)定 已產(chǎn)生的各項(xiàng)位移已達(dá)預(yù)計(jì)總位移量的80 90 周邊位移收斂速率小于0 1 0 2mm d 或拱頂下沉速率小于0 07 0 15mm d 從安全考慮 周邊位移速率與拱頂下沉速度 應(yīng)指不少于7d的平均值 總位移值可由回歸分析計(jì)算取得 隧道施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 綜合應(yīng)用 對(duì)圍巖位移的監(jiān)控量測(cè)也不能完全遵循圍巖穩(wěn)定后施做二襯的原則 尤其是在洞口段通常圍巖較差 應(yīng)及時(shí)施作二襯 有的隧道洞口段因二襯施工不及時(shí)導(dǎo)致圍巖變形侵限 造成了初期支護(hù)返工 因此在圍巖位移出現(xiàn)線性變化或不斷波動(dòng)且不趨于穩(wěn)定甚至出現(xiàn)凹型曲線變化時(shí) 應(yīng)立