设为首页加入收藏
自定模版
 
 
文章正文
隧道断层破碎带围岩的监测与变形控制
作者:管理员    发布于:2016-07-21 08:36:49    文字:【】【】【

  由于国家对于安全生产的高度重视,而隧道等地下工程又是高危行业,所以对隧道以及其他地下开挖体的施工过程监测越来越受到重视。随着新奥法在理论上的不断完善和发展,监控量测在隧道施工过程中的作用也日益重要,尤其是在断层破碎带等围岩稳定性较差的地段,为了保证工程的安全施工,必须遵循勤量测、快反馈的原则,使量测工作在施工中起到应有的指导作用,真正实现信息化施工。

  2工程概况某公路隧道所属地段位于构造溶蚀、侵蚀低中山沟谷地貌区,地形与地质条件十分复杂。设计文件描述某断层破碎带只有60m宽左右,但在实际施工开挖过程中,掌子面几乎全是被黄泥包裹的孤石,并伴有少量的渗水,开挖过程长达500余米,围岩稳定性极差。由于对破碎围岩没有充分的认识,施工初期发生了一些一次支护开裂的情况,施工过程中在信息化施工思想的指导下,根据围岩变形情况适时调整了支护方案,避免了隧道大面积的塌方,保证了施工安全。

  3监控量测的实施3.1量测目的掌握围岩位移和支护变形的动态,指导合理安排工序,及时修改支护参数。遇到危及施工安全的严重情况时,为施工决策提供依据,确保工程的安全性、经济性,为今后类似工程积累设计、施工资料。

  3.2仪器类型选择第1类:采用精密水准仪,铟钢尺,鉴定钢尺和SL -2型便携式钢尺收敛计等精密测量手段预以监控。

  第2类:采用精密的全站仪、电子计算机,自行研制开发的相应配套软件的三维测量,以期达到全自动化监控目的。

  鉴于本隧道对于施工进度要求较高,而第2类会在不同程度上影响隧道施工的各工序,而且需要较好的环境才能进行。综合考虑经济效益、施工进度、测量精度等方面,决定采用第1类来对本隧道进行监控量测工作,但是辅以压力盒、钢结构应变计、锚杆拉拔等选测项目。

  3.3监测项目及仪器元件周边收敛采用的是南京葛南实业有限公司生产的SL-2型便携式钢尺收敛计。测点布置如所示。每一断面布置2条水平侧线,分别在拱脚和起拱线位置。

  行1从上半断面的收敛图()中可以/净空油此基点不能离掌子面距离太远,但是距离近近了劳拱顶下沉采用高精度水准仪和3条线法同时进行,对数据进行对比,并分析影响因素。水准仪是由天津森氏精密仪器有限公司生产的自动安平水准仪。拱顶下沉断面测点布置和3条线法测点布置如所示。3条线法的测量原理:由余弦定理得:则从而得出顶点到底板(侧线)的距离。用这次得出的高度值减去上次得出的高度值H2,就得到下沉值AH,即埋设元件是由山东科技大学洛赛尔传感技术有限公司生产的GGBJ型钢结构应变计,测量范围400和~2400忤,通过GSJ- 2A型检测仪读取频率和应变值。

  4量测结果分析4.1周边收敛分析结果隧道开挖采用上下断面法开挖,而且下断面为了施工方便采用左右两侧分别开挖的施工方法来进变形大大超过了《公路设计规范》所提出的允许值,实测大水平位移值为141mm.主要原因是围岩软弱,自承能力极差,而且埋深较大,地应力较高;在12月31日与1月14日2d收敛发生急剧变化,速率分别达到了-7.666mm/d和-10.299mm/d其中12月31日,下半断面左侧开挖到YK450处,导致水平收敛速率急剧增大;而在开挖了右侧时,速率更是增大到-10.299mm/d这在岩石隧道中是比较少见的。从下半断面收敛图()可以看出,下断面的收敛速率要稍大于上断面的同期收敛速率,导致从1月14日开始到3月27日下断面的累计收敛量(-61.540mm)大于上断面的同期收敛量(-48. 43mm)。其原因主要有:1)下断面的开挖时间比上断面的开挖时间晚,围岩暴露时间短,还需要较长的稳定时间;(2)下断面测线反映的净空要比上半断面测线反映的净空大。但是总的变形量上断面大于下断面,这是上断面先行开挖应力得到部分释放的结果。

  2拱顶下沉分析由高精度水准仪测出的拱顶下沉曲线如所示。由3条线法算出的拱顶下沉曲线如所示。通过对比可以看出,3条线法算出的下沉量小于水准仪测出的下沉量,从安全角度出发是不利于安全的,但是基本能反映下沉的趋势,而且相差不超过5mm,基本满足工程安全的要求。由于隧道施工的特殊性,用水准仪测量时,需要一个稳定的基点,在隧道环境下,水准仪的可视距离受到较大的限制,因4.3钢支撑应变分析从可以看出来,内外侧应力吻合很好,变化趋势及幅度基本相同,大应力44MPa说明还未达到钢支撑的极限荷载,支撑处于安全状态。但是外侧应变计在开挖初期应力值稍大于内侧应变计的应力值,这主要是因为开挖初期钢支撑的受力不均衡引起的,至于是否外侧的受力均大于内侧的,还是与围岩的层理分布有关,还需要进一步的研究证实。

  5量测数据的应用5.1围岩、支护稳定性判别及防止失稳的对策施工过程中,根据量测数据并结合本隧道地层条件及实际处理经验,对围岩、支护的稳定性按下述考虑到该地层的围岩压力过大,在不同的部位采用了如下的允许位移值:上半断面允许拱顶下沉量:80mm;上半断面允许水平相对位移量:170mm;下半断面允许拱顶下沉量:70mm;下半断面允许水平相对位移量:80mm.当量测相对位移累计量接近允许值时,须加强观测,并适当加强初期支护(加密格栅、复喷混凝土、壁后注浆)或采取其他加固措施,如加立临时护拱或立即施作混凝土衬砌。

  当位移~时间曲线出现明显反常增长,而支护表面又出现明显裂缝时,说明围岩已开始失稳,应迅速采取加强初期支护的措施5.2量测数据的应用在本隧道施工过程中,量测数据的应用主要有如下两方面:量测数据整理后,对变形速率明显上升的地段和时段,分析导致围岩变形不能及时收敛的原因,并采取适当措施,确保施工质量和安全。由于在右线的施工超前,并且对此类围岩的施工难度估计不足,开始阶段出现围岩变形过大,岩体在较长时间内不能稳定的情形,导致初期支护出现多处裂缝,针对这些情况,根据量测的结果,积累了真实有效的施工经验-少药量,轻扰动,短进尺,严格实施超前小导管工艺,以及部分地段的帷幕注浆工艺。并将他们应用在随后的左线施工中,达到了较好的效果,基本保证了初期支护的不开裂,而且围岩变形只是右线的一半左右。

  初期支护施作后,如不及时封闭,其变形仍较大,一旦设置临时仰拱封闭,则变形明显减缓,从实测曲线可看出这一点。在拱部出现裂缝和变形较大时,架设临时护拱,并紧跟模注混凝土衬砌,以抑制裂纹扩展。

  指导确定施工工序主要是依据量测资料,决定施作二次支护(模注混凝土)的时间。根据实测位移时间曲线,施作初期支护及临时仰拱30~40d后变形明显减缓,基本趋于稳定,因此二次支护一般在开挖后30 ~40d以后施作。为了减少扰动次数和稳定的时间,原则上要求下半断面一次成形,紧跟仰拱施做,但是在施工中一次成形会影响施工工序的安排,因此,根据收敛量及收敛速率,在保证安全的前提下,可以分两步开挖,但是必须紧跟实施,拉开的距离不能超过20m.标准进行判断并采取相应措施"加malEie也onjepublishingHouse.Allrightsreserved,http://www.cnki.net 6结论(3)针对较大裂缝的开裂,采用临时护拱、加喷混凝土的施工方法可以显著的控制围岩的变形速率,减少累计收敛量,保证隧道的施工安全。

图片
脚注信息
版权所有 Copyright(C)2014-2016  耐磨锤头——乾阔铸业有限公司(原鲁星搪瓷有限责任公司特钢厂)