资料一隧道监控量测技术应用Word文档下载推荐.docx
- 文档编号:22350593
- 上传时间:2023-02-03
- 格式:DOCX
- 页数:24
- 大小:276.71KB
资料一隧道监控量测技术应用Word文档下载推荐.docx
《资料一隧道监控量测技术应用Word文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《资料一隧道监控量测技术应用Word文档下载推荐.docx(24页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
二次衬砌的整体防水效果等,每天观察一次。
洞内状态观察是可靠性很高且最直接的判断资料。
对洞外边仰坡稳定和地表渗透观察按要求进行描述;
记录和描述格式采用专用表格来完成。
观察使用地质罗盘、地质锤、钢卷尺、放大镜、秒表、手电、照相机或摄像机等。
2.2.2收敛量测(拱顶下沉及周边收敛)
监控量测断面布设原则
隧道是一个地下的狭长结构,任何一段洞室都必须是稳定、安全的,否则就会导致失稳。
对于这样的狭长结构,不可能也无必要对每个断面进行监控量测,因此,隧道监控量测断面的布设应当遵循以下原则:
⑴对于洞口、浅埋地段,特别是软弱地层、地质条件差的地段,量测断面应当加密,间距应小于20m。
上述原则可按下列关系描述:
设计洞跨为B,埋深为h,当2B<
h,量测断面间距为20~50m;
当B<
h<
2B,量测截面间距为10~20m;
当h<
B,量测间距为5~10m。
⑵净空水平收敛和拱部下沉量测点布置在同一横断面上。
测线和测点布设原则
测线布设与开挖方式和测点的性质密切相关。
全断面开挖,布设3条测线。
特殊地质条件下,分台阶开挖时布设测线布设6条。
收敛量测是最基本的主要量测项目之一,一般周边收敛与拱顶下沉点布置在同一断面。
先在测点处用凿岩机在待测部位成孔,然后将藕合剂(锚固剂)置入孔中,最后将收敛预埋件敲入,旋正收敛钩,尽量使两预埋件轴线在基线方向上,以利收敛计悬挂和观测。
待凝固后,周边收敛量测采用收敛计进行数据采集。
测点的埋设要求及数据采集要求如下:
测头
膨胀螺栓
根据地质条件情况布设量测断面间距,在量测断面测点埋设时,测点距开挖面应小于2米,第一次量测应在上次爆破后24小时内进行。
按照有关量测频率要求做好量测工作,每次读数时读三次读数,并测量出隧道内量测断面处的环境气温,并填写好量测记录。
收敛计收敛计使用数据采集
图2.2.2-2收敛计及现场数据采集图
2.2.3地表下沉量测
监测断面布设原则
①地表下沉量测,在隧道设计浅埋地段布设;
每个隧道至少2个断面,若出现不良地质情况时,加设监测断面;
②当现场地形陡峭及有树木遮挡时,作适当的调整;
③每个断面上测线与隧道中心线垂直,埋设测点时中心监测点设在隧道轴线的地表位置,其它监测点沿中心线对称布置,测点间距由中心监测点开始至距离地表隧道轴线最远一点由密至疏布置,具体距离按2~5m布置,宽度范围为:
W=B(开挖宽度)+H/2(两侧埋深的一半);
④参照标准水准点埋设方法,埋设2个临时水准基点.临时水准基点应埋设在通视条件良好的隧道两侧稍远区域、不受隧道开挖下沉的影响稳固地点,所有测点应和基点联测以取得原始高程。
测点埋设与监测
①基点埋设在隧道开挖纵、横向(3~5)倍洞径外的区域,参照标准水准点埋设方法,埋设2个基点,以便互相校核,所有基点应和附近水准点联测取得原始高程。
图2.2.3地面下沉测点布设图
②在测点位置,开挖成长、宽、深均为200mm的坑,然后,放入地表测点预埋件(自制),测点四周用混凝土填实,待混凝土固结后即可量测。
③地表下沉用高精度水准仪进行观测。
观测时坚持四固定原则,即施测人员固定,测站位置固定,测量延续时间固定,施测顺序固定。
从地表设点观测,根据下沉位移量判定开挖对地表下沉的影响,以确定隧道支护结构
2.2.4围岩内部位移量测
围岩体内位移监测用于监测隧道围岩的径向位移分布和松弛区域范围,通过监测及分析,用来验证隧道施工时设计锚杆长度是否能够确保施工及结构安全。
采用4点式多点位移计来监测,隧道每一量测断面布设3组测点,考虑现场的测量条件,拱顶测点采用钢弦式四点位移计(1.5米、2.0米、2.5米、3.0米),边墙测点采用机械式四点位移计分别为(0.9米、1.8米、2.7米、3.5米)。
测点安装程序如下:
①在预定量测部位,用直径40mm钻头,钻孔深由设计锚杆长度确定(等于锚杆长度),钻孔要求平直,并用水冲洗干净。
②然后给钻孔中装入锚固剂,装入深度约为孔深的1/2,然后装入多点位移计,多点位移计外露基岩面约40cm(应大于喷射砼的厚度约10cm),在喷射砼时注意对测头的保护,拱顶钢弦式多点位移计的电缆注意采取保护措施,喷射砼完工后,及时清理测头的砼,以便测量。
③当测点离开挖面很近时,必须采取防护措施,以防止爆破飞石损坏电缆及测筒。
④开始初读数(如果用百分表测读,应每次打开盖板)。
为保证读数的稳定性,第一次读数的建立应不小于24小时。
⑤开始阶段,每天应至少进行一次测读,随着开挖面的远离,测读间隔时间可以酌情延长。
量测与计算:
钢弦式的多点位移计采
用频率计读数,机械式的多
点位移计采用百分表测读。
然后根据实际位移与读数的
标定数字回归方程,即可算
出钻孔伸缩计四个测点的实
际位移,量测断面的测点布置
见图2.2.4。
图2.2.4围岩体内位移测点
2.2.5围岩压力量测
测点布设:
压力盒布设在围岩与初衬之间,即测得围岩压力(见图2.2.5)。
应把测点布设在具有代表性的断面的关键部位上,如拱顶、拱腰、拱脚等,并对各测点逐一进行编号。
埋设压力盒时,要使压力盒的受压面向着围岩。
在隧道壁面,当所测围岩施加给喷混凝土层的径向压力时,先用水泥砂浆或石膏把压力盒固定在岩面上,再谨慎施作喷混凝土层,不要使喷混凝土与压力盒之间有间隙,保证围岩与压力盒受压面贴紧。
记下压力盒编号,并将压力盒编号用透明胶布将写在纸上的编号紧密粘贴在导线上。
注意将导线集结成束保护好,避免在洞内被施工所破坏。
量测:
采用频率计采集压力盒频率,根据压力盒的频率-压力标定曲线,将量测数据直接换算成相应的接触压力。
振弦仪
压力盒
图2.2.5围岩与初衬接触内力测点图示
2.2.6钢支撑应力量测
钢筋计分别沿钢架的内外边缘对应布设。
安装前,在钢拱架待测部位并联焊接钢弦式钢筋计,在焊接过程中注意对钢筋计淋水降温,然后将钢格栅或钢拱架由工人搬至洞内安装或立好,记下钢筋计型号,并将钢筋计编号,用透明胶布将写在纸上的编号紧密粘贴在导线上。
对于型钢拱架,用钢表面应变计或钢筋应力计量测,其他与格栅钢拱架的钢筋计量测法相同。
钢筋计布设示意图如图2.2.6所示。
根据钢筋计的频率-轴力标定曲线可将量测数据来直接换算出相应的轴力值,然后根据钢筋混凝土结构有关计算方法可算出钢筋轴力计所在的拱架断面的弯矩,并在隧道横断面上按一定的比例把轴力、弯矩值点画在各钢筋计分布位置,并将各点连接形成隧道钢拱架轴力及弯矩分布图。
钢筋计
图2.2.6钢支撑监测点
2.2.7二衬砼应力量测
每个断面设5个测点,每个测点安设1个传感器。
对于设计配有钢筋的砼衬砌,砼应力计安装前,在主筋待测部位并联焊接砼应力计,在焊接过程中注意对其淋水降温;
对于没有配筋的砼,传感器埋设时要做一个专用的支架,把传感器固定在支架上,再把支架点焊在砼模板台车表面,以实现传感器的固定。
记下传感器编号,并将其编号,用透明胶布(热缩管)将写在纸上的编号紧密粘贴在导线上。
注意将导线集结成束保护好,避免在洞内被施工所破坏,在浇注砼施工时,在边墙部位用PVC管包住电缆引到边墙基础砼以外,以便砼施工后进行测量。
根据砼应力计的频率-轴力标定曲线可将量测数据来直接换算出相应的轴力值,然后根据钢筋混凝土结构有关计算方法可算出应力计所在断面的轴力、弯矩,并在隧道横断面上按一定的比例把轴力、弯矩值点画在各应力计分布位置,并将各点连接图2.2.7二衬砼应力监测点
形成隧道轴力及弯矩分布图。
2.2.8锚杆拉拔
锚杆拉拔力指锚杆能够承受的最大拉力,锚杆抗拔能力测量主要是检查锚杆的锚固质量,锚杆抗拨力测量采用锚杆拉拨仪来实现测试。
将锚杆拉拔计的接口与待测锚杆的外露端连接紧固;
然后人工摇动油泵手柄,使油泵压力逐渐升高;
量测结束后,填写锚杆拉拔测试报表,由仪器的标定值可换算出油表压力对应的锚杆的拉拔值。
根据现场施工进度,依据《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1—2004第10.8.2规定“按锚杆数1%且不小于3根”条款规定,参照《公路隧道施工技术规范》JTJ042-94第7.4.5规定“锚杆安设后每300根至少选3根作为一组进行抗拔力试验”。
锚杆拉拔力试验工作程序如下:
①使用前,在具有相应资质的实验室对仪器进行标定;
②测试前,现场加工一块铁(或钢)垫板,中间孔径不小于锚杆直径,一侧带有凹槽,凹槽长、宽及厚度稍大于锚杆垫板的相应尺寸;
③测试时,将预先加工的垫板放在锚杆垫板上,其带有凹槽的一面朝向岩石墙面;
④将锚杆拉拔计的接口与待测锚杆的外露端连接紧固;
⑤拉拔计百分表归零,然后人工摇动油泵手柄,使油泵压力逐渐升高;
2.2.9锚杆轴力
锚杆内力量测采用钢筋计焊接组成量测锚杆来实现。
测点安装前,在锚杆待测部位并联焊接钢弦式钢筋计,在焊接过程中注意对钢筋计淋水降温,然后将锚杆按设计进行安装和注浆,记下钢筋计型号,并将钢筋计编号,用热缩管或透明胶布将写在纸上的编号紧密粘贴在导线上。
测试时根据设计锚杆长度,把钢筋计焊接在一起,组成一个长度比设计锚杆长度长约20cm的量测锚杆,钻孔后先塞入锚固剂,然后植入量测锚杆,待锚固剂凝固后就可进行测量。
测试时采用振弦仪测得量测锚杆上每个钢筋计在受力状态下的频率化,根据标定时的频率变化与应力的对应关系,可反推算出锚杆和锚索的内力及应力分布情况。
测试断面布置:
锚杆和锚索内力、应力断面布设时尽可能的与周边收敛测点布设在同一个断面(但比收敛测点断面的间距要大,可在不同类的围岩段只设1~3图2.2.9锚杆内力测点
个代表断面),这样可以有利于标识和对测点的保护,同时可以减少对施工的影响。
其断面布设间距同拱顶、周边收敛量测时断面布设要求。
3量测数据处理
3.1地质支护状态观察
设计专用的表格,记录现场围岩的产状,画专业的地质素面图,通过资料积累,最终做出隧道开挖施工后的隧道轴线及典型横断面地质剖面图。
工作过程中同时要收集相关的照片及岩样标本。
3.2收敛量测
要画现场测点布设示意图,周边收敛与拱顶下沉一般布设在同一个断面。
我们用水平边BC的值变化来实现对净空水平收敛的量测,用h值的变化来实现对拱顶下沉的量测。
由于ABC在同一垂直面内,其计算方法如下:
令AB=L、AC=m、BC=n、AD=Xa、BD=Xb、CD=h
由勾股定理:
Xa2+h2=m2、Xb2+h2=n2、Xa+Xb=L
解方程得:
Xa=(L2+m2-n2)/2L
Xb=(L2+n2-m2)/2L
H2=m2-Xa2=n2-Xb2
拱顶下沉、周边收敛数据处理:
回归分析时,一般同时采用下面的三种函数,通过对比,推算最终位移时采用三个函数中回归精度(拟合程度)较高的一个函数,不同测点的回归函数可能不同。
最后再做拱顶下沉及周边收敛的位移与时间变化曲线,即U-t曲线;
同时还要给出位移速率与时间变化曲线,即V-t曲线。
对数函数:
;
指数函数:
双曲函数:
注意,在数据处理前要做温度改正,温度改正的方法可以是所之后每天测的值都改在第一天测时的温度时的代表值或是把所有的测量值都改到标准温度20℃时的代表值,以保证测量数据相减时基准相同,有可比性。
举例如下:
(U-t曲线,V-t曲线)
某高速公路隧道周边位移、拱顶下沉监测成果
3.3地表下沉
要画现场测点布设示意图,用水准测量的处理方法,处理测量数据;
同时做出监测点的累计位移统计表,并作出位移随时间的变化曲线,即U-t曲线。
注意,现场监测及数据处理时可采用相对座标体系,不一定用大地座标中的国家标准高程。
为叙述方便,作统一的规定:
“+”表示地表向下沉降,即测点高程逐渐减小;
“-”表示地表向上位移,即测点高程逐渐增大。
累计位移随时间变化统计表(单位:
mm)
日期
测点A1
测点A2
测点A3
测点A4
测点A5
测点A6
2006-10-31
0.00
2006-11-4
0.10
0.90
0.85
2.00
0.40
1.35
2006-11-9
2.50
3.60
2.55
2.20
2.80
1.95
2006-11-14
4.10
1.50
1.70
0.30
2006-11-17
1.37
3.20
2.25
2.40
0.45
2006-11-20
1.36
3.70
2.35
2.30
1.80
1.25
2006-11-22
3.50
2.65
2.10
1.15
2006-11-29
2.26
3.15
1.60
0.75
2006-12-8
1.52
2.70
2.95
2.60
2006-12-16
1.33
3.10
2.90
1.90
2006-12-22
1.42
1.05
2006-12-29
1.44
2007-1-6
2.05
3.30
7.15
2007-1-9
3.00
7.50
2007-1-17
1.58
6.15
2007-1-22
1.54
2.85
2007-1-27
0.60
1.40
0.95
0.55
0.65
2007-2-5
-0.10
1.30
0.50
2007-2-9
0.05
1.75
0.80
2007-2-22
0.20
1.85
1.65
2007-2-28
-1.55
-1.35
-0.60
-1.80
2007-3-6
-0.90
0.70
-0.05
-0.50
-0.30
-0.45
2007-3-12
-0.70
1.00
-0.55
2007-3-18
1.45
2007-3-26
-0.95
-0.35
2007-4-9
2007-4-15
0.15
2007-4-20
1.10
2007-4-24
-1.50
-1.75
-1.90
成果分析:
总体来说,ZK97+096断面地表各观测点发生了较小位移。
各点位移变化值波动较大,但位移速度已减缓,其中距地表隧道轴线附近B4、B5号监测点发生了较大的位移,最大位移为-1.75mm、-1.90mm。
3.4围岩内部位移量测
对于机械式位移计,用百分表测量,用之后所测的数据与第一天的数据相比较;
对于钢弦式位移计,首先要通过传感器的标定曲线把测量的频率值转化为位移值,然后数据处理同百分表处理的方法。
要做出位移隧时间的变化曲线,即U-t曲线。
经综合分析后,位移最大A2与A3测点之间,即在2.5米与3米之间,可初步判定围岩的松动区半径范围≤3米,该段的设计的锚杆长度为3.5米,锚杆长度大于松动区半径,原设计的锚杆参数可以保证施工安全。
经综合分析后,ZK110+455断面,B组边墙的位移最大与最小的分界点在1.5米与2米之间,可分析为围岩的松动区半径范围≤2米,该段的设计的锚杆长度3.5米,设计锚杆长度可保证施工安全。
3.5围岩压力量测
首先要根据传感器的标定曲线把测量的频率值转化为应力值,用之后的转化值与第一天的转化值相比较,最终做出应力随时间的变化曲线,即P-t曲线。
某高速公路隧道围岩与喷层接触压力监测成果
3.6钢支撑应力量测
方法同上,首先要根据传感器的标定曲线把测量的频率值转化为应力值,用之后的转化值与第一天的转化值相比较,最终做出应力随时间的变化曲线,即P-t曲线。
某高速公路隧道钢支撑内力监测成果
3.7二衬砼应力量测
从该断面的量测结果可以看出,二衬所受应力比较均匀,各测点变化不大,基本趋于稳定。
3.8锚杆拉拔
用专用的试验记录表,记录现场的仪器拉拔值,与设计拉拔值相比较,确定是否满足设计要求。
3.9锚杆轴力
4信息反馈(量测成果应用)
4.1.由监控量测数据处理结果、科学组织施工。
⑴由掌子面地质素描图可分析判断围岩变化趋势,可判断前方未开挖岩性是否转差,初期支护是否应紧跟开挖面,指导施工工序从而确保施工安全。
⑵由收敛量测成果,可分析初期支护是否已稳定,是否具备做二次衬砌的条件;
由位移收敛速度确定围岩稳定时间,当收敛速度V﹤0.1~0.2mm/天时,认为围岩已基本稳定,达到施作二次支护的条件,可以施工二次衬砌。
同时由实测的位移值调整开挖时的预留变形量,保证施工的科学性和合理性。
⑶由地表下沉量测成果分析,如果曲线正常,说明位移随施工的进行渐趋稳定;
如果出现反常,出现反弯点,说明地表下沉出现骤增加现象,表明围岩和支护已呈不稳状况,应立即采取措施。
⑷综合分析围岩内部位移、围岩接触压力、钢支撑内力、二衬砼内力,判断结构的受力情况,验证原设计的支护参数是否能满足安全,确保二次衬砌受力符合设计,不承受由围岩变形而产生的额外荷载,为动态优化设计提供依据。
4.2.检核设计是否满足强度要求和是否经济
由量测位移值和隧道力学有关公式,反算位移Ua与支护阻力Pi和塑性区半径r0的关系即Ua→Pi,Pi→r0,由反算的r0即塑性区半径可确定出锚杆长度,然后与设计的支护参数相比,从而检核设计。
由于该项计算较为复杂,施工现场按设计施工,设计在确定支护参数时考虑了一定的安全储备,所以施工现场一般不进行该项检算。
但现场量测结果的这方面的作用是存在的,如围岩变更时确定支护参数时现场量测的结果对确定支护参数有着重要的指导作用。
4.3.为围岩变更提出科学现证依据
(1)地质和支护状况观察收集的施工实际地质资料与设计的地质资料相对比,若不相符,实际地质描述资料将是提供施工变更设计不可缺少的重要资料。
(2)由现场量测的位移与设计的允许位移值相比,若不相符,现场量测的结果将为施工变更设计提供定量的数据资料依据。
(3)由隧道力学的学习可知,由现场量测的位移值,反算围岩的有关的岩性参数,从而确定围岩类别:
即δs(垂直)、δh(水平)→σx/σy=λ→E弹必模量→确定围岩类别
拱顶位移:
δs(垂直)=(1+u)*a*σy〔1+λ+(3-4u)(1-λ)〕/2E
周边位移:
δh(水平)=(1+u)*a*σy〔1+λ-(3-4u)(1-λ)〕/2E
5量测管理
5.1报警指标
每次观测结束后可绘制时间-位移和应力-位移图,对数据进行简要分析。
如果曲线正常,说明位移随施工的进行渐趋稳定;
变形管理等级表4-4
管理等级
管理位移
施工状态
Ⅲ
Uo<Un/3
可正常施工
Ⅱ
(Un/3)≤Uo≤(2Un/3)
应加强支护
Ⅰ
Uo>(2Un/3)
应采取特殊措施
注:
Uo
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 资料 隧道 监控 技术 应用