隧道现场监控量测.ppt
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隧道现场监控量测.ppt
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周晓军周晓军教授教授博士研究生导师博士研究生导师2010年01月21日西南交通大学土木工程学院西南交通大学土木工程学院铁路隧道现场监控量测与铁路隧道现场监控量测与地质预报技术地质预报技术兰新铁路二线培训讲稿第第1部分部分隧道现场监控量测技术隧道现场监控量测技术1量测的目的和意义量测的目的和意义2量测的内容量测的内容3量测的方法量测的方法地下工程的特点:
地下工程的特点:
(1)环境的封闭性(铁、公隧道、地下铁道、地)环境的封闭性(铁、公隧道、地下铁道、地下厂房、地下商业街、地下停车场、输水隧洞等)下厂房、地下商业街、地下停车场、输水隧洞等)
(2)地质条件的复杂性(复杂的地质构造)地质条件的复杂性(复杂的地质构造)(3)围岩与地下水的影响(围岩分级和地下水)围岩与地下水的影响(围岩分级和地下水)(4)受施工方法的影响()受施工方法的影响(DBM、喷锚构筑法、喷锚构筑法、TBM、盾构法等)盾构法等)什么要进行隧道与地下工程的监控量测?
什么要进行隧道与地下工程的监控量测?
工程环境对地下结构的影响工程环境对地下结构的影响
(1)在在隧道施工期间遇到的地质条件复杂多样;隧道施工期间遇到的地质条件复杂多样;载荷是不明确的。
如围岩压力、地下水的作载荷是不明确的。
如围岩压力、地下水的作用;(深、浅埋用;(深、浅埋岩石、土壤等)岩石、土壤等)围岩级别的划分不是很明确。
围岩级别的划分不是很明确。
支护结构不是完全合适的或适当的支护结构不是完全合适的或适当的隧道与地下工程的设计只是完成了预设计隧道与地下工程的设计只是完成了预设计在施工过程中要不断地加以调整和修改在施工过程中要不断地加以调整和修改地下工程的设计与施工是动态的,要求进行地下工程的设计与施工是动态的,要求进行信息化设计与施工信息化设计与施工工程环境对地下结构的影响工程环境对地下结构的影响
(2)隧道结构受力特点隧道结构受力特点铁路公路城市轨道交通水工市政石油天然气其他
(1)围岩条件
(2)建造方法关关系系紧紧密密地铁与轻轨地铁与轻轨独轨或磁浮交通独轨或磁浮交通隧道开挖后最基本的现象就是隧道开挖后最基本的现象就是:
围岩出现应力释放和围岩变形围岩出现应力释放和围岩变形。
岩性不同岩性不同:
变形不同;:
变形不同;施工方法不同施工方法不同:
变形也不同。
:
变形也不同。
反之亦然。
反之亦然。
支护结构的工作状况不同。
(工作状支护结构的工作状况不同。
(工作状况是指压力、变形和内力等)况是指压力、变形和内力等)隧道建造的基本过程隧道建造的基本过程
(1)开挖:
如何将岩土体安全挖除
(2)支护:
保持开挖空间的安全和稳定隧道施工的实例隧道施工的实例
(1)台阶法)台阶法长、短台阶长、短台阶
(2)CRD法法交叉中隔壁法交叉中隔壁法(3)CD法法中隔壁法中隔壁法(3)双侧壁导坑法)双侧壁导坑法(4)TBM(单臂掘进机和盾构单臂掘进机和盾构)台阶法台阶法CRossDiaphragmCRD工法工法CRossDiaphragmCRD工法工法双侧壁导坑法双侧壁导坑法双侧壁导坑法双侧壁导坑法3台阶台阶6步开挖法步开挖法3台阶台阶6步开挖法步开挖法台阶法上导坑先贯通台阶法上导坑先贯通盾构法的盾构机盾构法的盾构机围岩与支护结构的共同作用围岩与支护结构的共同作用地层与围岩的刚度大小地层与围岩的刚度大小
(1)地层的刚度大于支护结构的刚度时)地层的刚度大于支护结构的刚度时地层可以约束因开挖引起的变形,作用于结地层可以约束因开挖引起的变形,作用于结构的压力较小。
如坚硬岩石地层构的压力较小。
如坚硬岩石地层
(2)地层的刚度小于支护结构的刚度)地层的刚度小于支护结构的刚度地层无法约束因开挖引起的变形,作用于结地层无法约束因开挖引起的变形,作用于结构的压力较大。
如软土地层。
构的压力较大。
如软土地层。
根据隧道与地下工程的特点,根据隧道与地下工程的特点,现场量测可以划分为:
现场量测可以划分为:
(1)确保隧道施工开展的控制测量;)确保隧道施工开展的控制测量;
(2)确保隧道施工安全的监控量测;)确保隧道施工安全的监控量测;(3)确保工程质量的施工检测。
)确保工程质量的施工检测。
隧道现场监控量测的分类隧道现场监控量测的分类隧道施工阶段与运营阶段控制测量监控量测隧道施工阶段或竣工验收后的隧道中线和内净空断面即限界是否符合设计要求。
隧道施工阶段和运营阶段,使用各种量测仪表,对围岩变化及支护结构的工作状态进行量测,提供围岩稳定程度和支护结构的工作信息,以达到监控隧道围岩和支护结构的变形和应力不超过设计标准的目的,确保隧道施工和运营期间的安全。
质量检测检验工程质量是否符合要求。
监控隧道施工期间是否安全和经济监控隧道施工期间是否安全和经济现场的监控量测
(1)预报和监控险情。
预报和监控险情。
在隧道开挖过程中,使用各种量测仪在隧道开挖过程中,使用各种量测仪器和传感器对围岩与支护结构的工作器和传感器对围岩与支护结构的工作状态进行测量,掌握隧道围岩与支护状态进行测量,掌握隧道围岩与支护结构的工作状况和安全信息。
结构的工作状况和安全信息。
现场监控量测的作用(现场监控量测的作用
(1)
(2)调整和修改设计参数。
调整和修改设计参数。
根据量测信息调整初期支护参数:
根据量测信息调整初期支护参数:
太弱太弱适当加强适当加强太强太强适当减弱适当减弱现场监控量测的作用(现场监控量测的作用
(2)(3)确定二次衬砌的施做时间。
确定二次衬砌的施做时间。
在喷锚构筑法中对于采用复合式衬砌的支在喷锚构筑法中对于采用复合式衬砌的支护当中,可以根据围岩及初期支护结构的护当中,可以根据围岩及初期支护结构的力学与变形信息来确定二次衬砌的施作时力学与变形信息来确定二次衬砌的施作时间。
间。
现场监控量测的作用(现场监控量测的作用(3)通过对隧道与地下工程在施工通过对隧道与地下工程在施工过程中围岩与支护结构发生的变形过程中围岩与支护结构发生的变形与力学特性的现场监控与量测,主与力学特性的现场监控与量测,主要达到如下的目的:
要达到如下的目的:
量测的目的量测的目的了解隧道与地下工程在特定地质了解隧道与地下工程在特定地质条件下其围岩位移与压力的变化特点,条件下其围岩位移与压力的变化特点,了解围岩因岩体开挖后而发生的松弛了解围岩因岩体开挖后而发生的松弛范围,以便对范围,以便对隧道围岩稳定性作出评隧道围岩稳定性作出评价价。
(1)评价围岩的稳定性评价围岩的稳定性根据现场量测信息掌握隧道支护结根据现场量测信息掌握隧道支护结构的受力状态以及围岩压力的分布特点,构的受力状态以及围岩压力的分布特点,并并对初期支护设计参数对初期支护设计参数如锚杆的布置方如锚杆的布置方式、喷射混凝土的厚度、格栅钢架的设式、喷射混凝土的厚度、格栅钢架的设置间距等置间距等做出调整与修改。
确定在特定做出调整与修改。
确定在特定地质条件下合理的隧道支护形式地质条件下合理的隧道支护形式。
(2)确定合理的支护形式确定合理的支护形式对隧道围岩和衬砌结构的异常对隧道围岩和衬砌结构的异常状态进行预测和预报,及时调整所采状态进行预测和预报,及时调整所采用的隧道施工方法和支护措施。
用的隧道施工方法和支护措施。
(3)变更施工方法变更施工方法通过量测,通过量测,总结出在特定地质总结出在特定地质条件下隧道与地下工程的施工方法条件下隧道与地下工程的施工方法和安全措施。
和安全措施。
为今后遇到相同或类为今后遇到相同或类似地质条件时的隧道与地下工程设似地质条件时的隧道与地下工程设计与施工提供借鉴或指导。
计与施工提供借鉴或指导。
(4)总结经验总结经验(5)实现预期的经济目标)实现预期的经济目标根据量测获得的信息,对支护施根据量测获得的信息,对支护施工方法的变更,最终达到合理调工方法的变更,最终达到合理调整施工成本,降低工程造价,实整施工成本,降低工程造价,实现企业的经济目标:
现企业的经济目标:
获得利润和效益,实现企业的发获得利润和效益,实现企业的发展,增强市场的竞争力。
展,增强市场的竞争力。
隧道现场监控量测隧道现场监控量测是实现信息化设计的重要途径是实现信息化设计的重要途径通过量测,可以达到隧道的通过量测,可以达到隧道的动态设计与施工动态设计与施工隧道监控量测的主要原理是:
隧道监控量测的主要原理是:
降低工程投资和提高施工效率的目的降低工程投资和提高施工效率的目的量测围岩和支护结构工作状况的数据或信息量测围岩和支护结构工作状况的数据或信息数据或信息的处理和相应的力学计算与分析数据或信息的处理和相应的力学计算与分析判断围岩和支护结构体系的安全性和稳定性判断围岩和支护结构体系的安全性和稳定性选择和修正支护参数以及变更施工方法选择和修正支护参数以及变更施工方法隧道现场量测的一般规定隧道现场量测的一般规定
(1)铁路隧道喷锚构筑法技术规范铁路隧道喷锚构筑法技术规范(TB10108-2002)
(2)客运专线铁路隧道工程施工技术指南客运专线铁路隧道工程施工技术指南(TZ214-2005)采用喷锚构筑法设计和施工铁路隧道时应开展隧道采用喷锚构筑法设计和施工铁路隧道时应开展隧道监控量测工作,并根据量测信息进行动态设计和施监控量测工作,并根据量测信息进行动态设计和施工。
工。
在开展铁路隧道设计和施工时需要编制切实可行的在开展铁路隧道设计和施工时需要编制切实可行的量测计划,将其列入设计文件和纳入施工组织设计量测计划,将其列入设计文件和纳入施工组织设计中,并在施工过程中认真加以组织和实施。
中,并在施工过程中认真加以组织和实施。
隧道监控量测计划隧道监控量测计划
(1)量测方案)量测方案
(2)实施计划)实施计划根据隧道的工程地质、水文地质、地形条件、隧根据隧道的工程地质、水文地质、地形条件、隧道长度、断面设计特点、支护结构类型和参数、道长度、断面设计特点、支护结构类型和参数、施工方法、科研要求及其他相关条件进行制订。
施工方法、科研要求及其他相关条件进行制订。
隧道现场量测计划的主要内容隧道现场量测计划的主要内容
(1)现场量测的主要手段、量测仪表和工现场量测的主要手段、量测仪表和工具具
(2)选用的量测项目和测试方法选用的量测项目和测试方法(3)实施量测的部位和测点布置及测量人实施量测的部位和测点布置及测量人员的构成和组织;员的构成和组织;(4)测试方案和实施计划测试方案和实施计划(5)量测数据处理与应用、量测管理量测数据处理与应用、量测管理量测是监控的手段量测是监控的手段监控是量测的目的。
监控是量测的目的。
隧道实施监控量测的过程可表示为:
隧道实施监控量测的过程可表示为:
现场量测现场量测数据处理数据处理信息反馈。
信息反馈。
通过量测达到监控隧道施工的安全和经济。
通过量测达到监控隧道施工的安全和经济。
最终目的:
最终目的:
2监控量测的内容监控量测的内容确保隧道施工安全的监控量测确保隧道施工安全的监控量测
(1)必须要进行量测的项目必须要进行量测的项目(必测项目)(必测项目)又称:
又称:
A类项目类项目
(2)可以选择性量测的项目)可以选择性量测的项目(选测项目)(选测项目)又称:
又称:
B类项目类项目确保隧道施工安全的监控量测确保隧道施工安全的监控量测必测项目(必测项目(A类量测)类量测)(11)洞外和开挖面地质状态观察)洞外和开挖面地质状态观察(22)围岩收敛位移:
)围岩收敛位移:
二衬前后的净空变化二衬前后的净空变化(33)拱顶下沉)拱顶下沉(HH002B2B2B)(22)隧道底板突起)隧道底板突起(33)围岩内部位移围岩内部位移(44)围岩压力)围岩压力(55)接触压力:
围岩与初支、初支与二衬接触压力:
围岩与初支、初支与二衬(66)钢支撑内力钢支撑内力(77)喷混凝土层应力)喷混凝土层应力(88)锚杆轴力)锚杆轴力(99)衬砌内力)衬砌内力(10)10)振动观测振动观测(1111)围岩弹性波波速)围岩弹性波波速量测项目的选择量测项目的选择围岩地质条件围岩地质条件水文地质条件水文地质条件隧道工程规模如长度和开挖断面大小隧道工程规模如长度和开挖断面大小支护类型支护类型施工方法施工方法科研内容要求科研内容要求其他要求其他要求采用喷锚构筑法施工的铁路隧道必采
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- 关 键 词:
- 隧道 现场 监控