隧道施工监控量测技术PPT.pptVIP

一、乌鞘岭隧道概况和设计思想 乌鞘岭隧道是兰新铁路兰州至武威段增建二线工程，两座单线隧道，埋深400 ～1100m，线间距40m，隧道长20. 05km。岭脊区段隧道穿越F4、F5、F6、F7四条7587m 范围分布的区域性大断层组成的宽大“挤压构造带”，岩性主要为志留系板岩夹千枚岩、千枚岩和压性断层破碎的泥砾及碎裂岩。围岩强度应力比仅为0.031～0.040。高地应力软岩区段施工挤压大变形显著，变形控制困难，计划工期2.5年，时间紧,显示出显著的乌鞘岭特色。 乌鞘岭高地应力软岩区段隧道设计思想 控制挤压性围岩大变形的设计理念有刚性和柔性法。刚性设计法仅在小埋深、低地应力的软岩技术上可行、经济上合理。而柔性设计的先行导坑法、多重支护法、可缩式支护法和分阶段综合控制法其基本理念是相同的，都是容许围岩变形，释放地应力，减低支护压力，同时又能约束围岩松弛和过分变形，保持隧道稳定的目的。 但在技术手段上又有各自差异，从经济、工期上具有较大差距，例如先行导坑应力释放法虽然扩挖隧道施工经济，但导坑本身施工仍然困难，增加支护工程量大；可缩式支护结构工艺复杂，技术要求高，施工工期较长。 针对乌鞘岭隧道高地应力软岩区段实际情况，采用柔性结构设计理念分阶段综合控制法。即首先选择合理的断面形状，留足预留变形量，短锚管超前支护，中等长等系统锚杆和少量补强锚杆围岩加固，多重支护，适当提高衬砌刚度和提前施作衬砌。 F7断层区段：正洞隧道为圆形断面形式，加强第一次支护刚度的多重支护，较大刚度的钢筋混凝土衬砌。 岭脊高地应力软岩区段：采用椭圆形断面，一次支护25cm，预留变形量25~35cm等作为多重支护，大刚度钢筋混凝土衬砌 。 三、量测方法与结果 (一)地质素描 1.岩性； 2.结构构造特征； 3.岩体风化程度； 4.地下水的特征、涌水量化数值； 5.施工情况； 6.不良地质特征； 7.支护情况等。 (二)位移监测 隧道开挖后，深埋隧道位移、浅埋地表位移和隧道位移是围岩施工动态的最显著表现，最能反映出围岩和支护的稳定性。因此对坑道周边位移的量测是最直接、最直观、最有意义、最经济和最常用的量测项目。 乌稍岭隧道分区段最大变形速率与累计变形量统计 最大变形速率与累计变形的关系 在隧道工程监控量测中，除累计变形外，变形速率是另外一个进行围岩稳定性评价的重要判别指标。研究最大变形速率与累计变形的关系也是在施工初期阶段进行最终变形预测的方法之一。 包括： 1.锚杆轴力监测； 2.钢架应力监测； 3.支护应力监测； 4.二衬混凝土应力监测 系统锚杆的主要作用是限制围岩的松弛变形。锚杆长短影响施工效率、也影响围岩加固效果。故应通过锚杆监测验证锚杆设计长度。 锚杆轴力量测的布置 四、量测数据分析与反馈 (一)净空位移分析与反馈 初期支护与二次衬砌的围岩压力比例始终是隧道界讨论的热点问题之一，作为“荷载—结构”模式计算中的重要计算参数，它关系到二衬受力状态及稳定程度。 根据实测初支围岩压力和二衬接触压力进行统计分析，可得出实测二衬分担压力比例，具体计算公式为： 二衬分担压力比例分布 11.2% 65.0% 61.5% 72.4% 13.8% 17.6% 40.0% 初支 二衬 地表沉降量测区间 量测区间 上半 下半 (2~5)D H+h3 上半 下半 D 450 H h1 h2 单线隧道初期支护极限相对位移(%) 1.根据位移量测值或预计最终位移值判断 双线隧道初期支护极限相对位移(%) 国外有关位移管理标准 规范变形管理等级 注：U——实测位移值；U0——最大允许位移值。 812 742 228 二衬后隧道 770 710 227 初支后隧道 1304 1178 501 毛洞隧道 墙腰水平收敛 拱脚水平收敛 拱顶下沉 极限位移性质 280 140 二衬后隧道 272 136 初支后隧道 660 400 毛洞隧道 墙腰水平收敛 拱顶下沉 极限位移性质 乌鞘岭岭脊千板岩地层区段隧道极限位移 单位(mm) 乌鞘岭F7断层区段隧道极限位移 单位：(mm) 停工，并及时采取加固措施 U≥300 Ⅰ 应加强支护或二次衬砌 150≤U≤300 Ⅱ 可正常施工 U＜150 Ⅲ 施工状态 管理位移 管理等级 注：U—隧道开挖后隧道总变形量 乌鞘岭隧道岭脊段位移控制基准 (单位:mm) 从变形曲线可分为三个阶段： (1)变形急剧增长阶段——变形速率大于1mm/d时； (2)变形速率缓慢增长阶段——变形速率1~0.2mm/d时； (3)基本稳定阶段——变形速率小于0.2mm/d时。 2.根据位移速率判断 岩体破坏