地下工程監(jiān)控量測及新支護(hù)技術(shù)發(fā)展

地下工程監(jiān)控量測及

新支護(hù)技術(shù)開展現(xiàn)狀

徐干成空軍工程設(shè)計(jì)研討局

12/26/20231提綱本講主要內(nèi)容第一部分地下工程監(jiān)控技術(shù)的開展第二部分地下工程新資料技術(shù)的開展12/26/20232提綱第一部分

地下工程監(jiān)控技術(shù)的開展

12/26/20233提綱一.引論1.地下工程〔或地下空間〕的定義*介質(zhì)力學(xué)的角度——凡是處于千變?nèi)f化的地質(zhì)體之中，其構(gòu)造本身與地層〔圍巖〕嚴(yán)密接觸和相互傳送作用的工程建筑物。*典型實(shí)例——交通隧道、地下鐵道、水電輸水隧洞、城市地下商場與車庫、軍用洞室、大型建筑物的地下室〔深基坑〕等等。12/26/20234提綱2.地下工程的受力特點(diǎn)〔1〕地下工程是在自然形狀下的巖土地質(zhì)體內(nèi)開挖的，地質(zhì)環(huán)境對支護(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì)有著決議性意義；〔2〕地下工程周圍的地質(zhì)體不僅對支護(hù)構(gòu)造產(chǎn)生荷載，同時它本身又是承載體；〔3〕作用在支護(hù)構(gòu)造上的荷載遭到施工方法和施工時機(jī)的影響；〔4〕地下工程支護(hù)構(gòu)造平安與否，既要思索支護(hù)構(gòu)造能否承載，又要思索圍巖會不會失穩(wěn)；〔5〕地下工程支護(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于充分發(fā)揚(yáng)圍巖自承力。

12/26/20235提綱

3.地下工程施工的復(fù)雜力學(xué)過程

*開挖

*地質(zhì)體原始地應(yīng)力體系被突破

*構(gòu)成二次地應(yīng)力發(fā)生變形

*初期支護(hù)

*抑制地層的變形

*變形收斂

*后期支護(hù)

*構(gòu)成三次地應(yīng)力并到達(dá)力學(xué)平衡12/26/20236提綱12/26/20237提綱

3.地面工程與地下工程的根本區(qū)別

*作用體系——

地面工程：普通只與地基相互作用，

是空間自在形狀的作用體系。

地下工程：與周圍地層親密相關(guān)，

是二者共同作用體系。

*外荷——

地面工程：知的，明確的。

地下工程：由于地質(zhì)體和圍巖的千

變?nèi)f化性，迄今仍是有待處理的不

確定性問題。12/26/20238提綱地下工程支護(hù)構(gòu)造的設(shè)計(jì)無論在設(shè)計(jì)原理還是計(jì)算參數(shù)的選用上都比地面工程復(fù)雜，仿效地面構(gòu)造，按假設(shè)荷載和巖塊試件的力學(xué)參數(shù)作為計(jì)算根據(jù)，不能夠獲得準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。目前，還沒有一種很合理的地下支護(hù)構(gòu)造的計(jì)算和設(shè)計(jì)方法。普通地，地下支護(hù)構(gòu)造的設(shè)計(jì)都是采用以閱歷為根底的工程類比設(shè)計(jì)方法，再輔助以量測為手段的現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)計(jì)和計(jì)算為根據(jù)的實(shí)際分析法。如新奧法就是典型的代表。4.地下工程支護(hù)構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法12/26/20239提綱新奧法是運(yùn)用巖膂力學(xué)的實(shí)際，以維護(hù)和利用圍巖的自承才干為基點(diǎn)，采用錨桿和放射混凝土為主要支護(hù)手段及時地進(jìn)展支護(hù)，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分，并經(jīng)過對圍巖和支護(hù)的量測、監(jiān)控來指點(diǎn)隧道和地下工程設(shè)計(jì)和施工的方法和原那么。新奧法即新奧地利隧道施工方法的簡稱，英文為NewAustrianTunnellingMethod(NATM)。法國稱為收斂約束法，有些國家稱為動態(tài)觀測設(shè)計(jì)施工法。5.新奧法的根本要點(diǎn)12/26/202310提綱新奧法的根本要點(diǎn)可歸納如下：(1)開挖作業(yè)多采用光面爆破和預(yù)裂爆破，并盡量采用大斷面或較大的斷面開挖，以減少對圍巖的擾動；(2)隧道開挖后，盡量利用圍巖的自承才干，充分發(fā)揚(yáng)圍巖本身的支護(hù)作用；(3)根據(jù)圍巖特征采用不同的支護(hù)類型和參數(shù)，及時施作密貼于圍巖的柔性放射混凝土和錨桿初期支護(hù)，以控制圍巖的變形和松弛；(4)在脆弱破碎圍巖地段，使斷面及早閉合，以有效地發(fā)揚(yáng)支護(hù)體系的作用，保證隧道的穩(wěn)定；(5)二次襯砌原那么上是在圍巖與初期支護(hù)變形根本穩(wěn)定的條件下修筑的，圍巖和支護(hù)構(gòu)造構(gòu)成一個整體，12/26/202311提綱因此提高了支護(hù)體系的平安度，并不添加襯砌厚度；(6)盡量使隧道斷面周邊輪廓圓順，防止棱角突變處應(yīng)力集中；(7)經(jīng)過施工中對圍巖和支護(hù)的動態(tài)察看、量測，合理安排施工順序、進(jìn)展設(shè)計(jì)變卦及日常的施工管理。(1)施工前預(yù)設(shè)計(jì)階段施工前預(yù)設(shè)計(jì)是在仔細(xì)研討測定資料根底上進(jìn)展的，在這一階段，普通很難完全詳細(xì)地掌握實(shí)踐的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，經(jīng)常會有一定幅度的變動，故需求在施工中進(jìn)展地質(zhì)調(diào)查和現(xiàn)場監(jiān)控量測，確認(rèn)和修正預(yù)設(shè)計(jì)。6.新奧法隧道設(shè)計(jì)程序(2)信息反響修正設(shè)計(jì)階段(3)新奧法設(shè)計(jì)流程12/26/202312提綱新奧法

設(shè)計(jì)流程12/26/202313提綱7.信息化數(shù)據(jù)的實(shí)際計(jì)算處置

——反分析技術(shù)〔測試計(jì)算探求外荷〕

*地下工程現(xiàn)場位移測試值的獲取

*初步分析得到普通規(guī)律

*假定幾種外荷的組成方式和分配值

*運(yùn)用正常計(jì)算方法〔如FEM法〕計(jì)算

*以計(jì)算位移值與測試位移值最近的1-2

組外荷為選定值

*經(jīng)分析得到最理想的結(jié)果和特性曲線

12/26/202314提綱8.信息化技術(shù)的法規(guī)性文件*GB50086-2001錨桿放射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范*ＴB10003-2005鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范*GB50021-94巖土工程勘察規(guī)范*TB2035-88鐵路隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測技術(shù)條件*TB10108-2001鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)范*CECS22:90土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范12/26/202315提綱國標(biāo)中關(guān)于

信息化設(shè)計(jì)和

施工的規(guī)定12/26/202316提綱12/26/202317提綱12/26/202318提綱二.地下工程信息化施工實(shí)例12/26/202319提綱1.下坑鐵路單線隧道施工

*特點(diǎn)——脆弱破碎圍巖，覆蓋層5-20m，全隧道采用放射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)支護(hù)，突破了隧道設(shè)計(jì)規(guī)范必須至少采用一層模筑混凝土襯砌的規(guī)定。*信息反響情況——特征曲線的三階段：急劇變形階段、緩慢增長階段、基本穩(wěn)定階段。經(jīng)800天長期監(jiān)測,證明噴錨網(wǎng)支護(hù)的可行性和平安性。12/26/202320提綱12/26/202321提綱.2.北京地鐵永安里車站施工

*特點(diǎn)——采用中樁支護(hù)體系的蓋挖逆作法施工，三跨剛架式三層立體結(jié)構(gòu)，跨度20.3m。該方法為國內(nèi)首次采用。*信息反響情況——施工全過程監(jiān)測數(shù)據(jù)為：中樁最大下沉4㎜，邊樁最大下沉小于19㎜，側(cè)向位移6-8㎜，均小于平安允許值，證明工程平安可靠。12/26/202322提綱12/26/202323提綱.3.北京月潭公園天外天地下商場施工

*特點(diǎn)——為5連拱曲墻式構(gòu)造，總跨度25.8m，覆蓋層3.5m，復(fù)合式襯砌。*信息反響情況——施工全過程地表下沉值普通為1-2㎜，只在5號洞地表由于大量澆水呵斥23㎜下沉，均小于平安允許值。12/26/202324提綱12/26/202325提綱.4.深圳深南大道大跨度立交隧道施工

*特點(diǎn)——4連拱直墻構(gòu)造，總跨度45.4m，覆蓋層厚僅2-4m。拱部采用濕噴混凝土一次成型技術(shù)，國內(nèi)初次采用該項(xiàng)技術(shù)。*信息反響情況——地表下沉普通均為10-20㎜，最大為30㎜，拱部最大跨度處鋼筋應(yīng)力為50-80Mpa，經(jīng)長期監(jiān)測，各項(xiàng)數(shù)據(jù)均到達(dá)平安可靠的目的。12/26/202326提綱深南大道立交隧道施工程序12/26/202327提綱深南大道立交隧道采用格柵鋼架12/26/202328提綱北京前門地下通道采用蓋挖法施工12/26/202329提綱三.現(xiàn)場測試儀器及元件概述12/26/202330提綱

1.現(xiàn)場監(jiān)控量測技術(shù)中的根本問題

§監(jiān)控量測技術(shù)中的假設(shè)干根本概念和名詞

-非電量的電測法-一次、二次儀表

-傳感器-測試元件

-遙測-率定

-誤差-精度

-靈敏度-穩(wěn)定性

-反復(fù)性-非線性偏向

12/26/202331提綱§測試元件的根本原理-機(jī)械式原理-液壓式原理-光彈式原理-光纖傳感器原理-電阻式原理-振弦式原理-電感式原理§地下工程中常用的測試元件-鉆孔式測試元件-相對位移式測試元件-構(gòu)造頂部下沉式測試元件12/26/202332提綱2.常用測試儀表及新技術(shù)開展12/26/202333提綱§常用機(jī)械式測試元件

12/26/202334提綱§常用收斂計(jì)12/26/202335提綱§數(shù)顯式收斂計(jì)12/26/202336提綱§鉆孔式

位移計(jì)12/26/202337提綱§多點(diǎn)式鉆孔位移計(jì)的安設(shè)12/26/202338提綱§普通測斜儀12/26/202339提綱§遙感式

測斜儀12/26/202340提綱§電阻式應(yīng)變計(jì)〔外表及埋入式〕12/26/202341提綱§鋼筋測力計(jì)〔弦式及電阻式〕12/26/202342提綱§弦式土壓合12/26/202343提綱§弦式噴層壓力計(jì)12/26/202344提綱§弦式滲壓計(jì)12/26/202345提綱§錨桿預(yù)應(yīng)力測力計(jì)12/26/202346提綱§錨索測力計(jì)12/26/202347提綱§磁感應(yīng)分層沉降儀12/26/202348提綱§智能應(yīng)變傳感器12/26/202349提綱§激光撓度儀12/26/202350提綱§鋼筋位置及維護(hù)層測試儀12/26/202351提綱§拔出式混凝土強(qiáng)度儀12/26/202352提綱§拔出式混凝土強(qiáng)度儀〔國產(chǎn)〕12/26/202353提綱§混凝土強(qiáng)度回彈儀12/26/202354提綱§激光測距儀12/26/202355提綱§數(shù)顯式收斂計(jì)12/26/202356提綱§手持式應(yīng)變儀12/26/202357提綱§鉆孔情況測定儀12/26/202358提綱§多用途讀數(shù)儀12/26/202359提綱§鉆孔多點(diǎn)位移計(jì)12/26/202360提綱§多點(diǎn)位移計(jì)在隧道中的運(yùn)用實(shí)例12/26/202361提綱§實(shí)測數(shù)據(jù)的通訊監(jiān)控12/26/202362提綱§GPS監(jiān)測系統(tǒng)12/26/202363提綱§遙感自動光學(xué)掃描儀12/26/202364提綱§遙感自動光學(xué)掃描儀〔獨(dú)眼巨人〕12/26/202365提綱§遙感自動光學(xué)掃描儀現(xiàn)場〔沉降掃描〕12/26/202366提綱§沉降遙測12/26/202367提綱§地表傾斜遙測12/26/202368提綱§光纖傳感器及其二次儀表12/26/202369提綱§光纖傳感器原理12/26/202370提綱§隧道測試布置12/26/202371提綱§盾構(gòu)隧道測試布置12/26/202372提綱§滑坡測試布置12/26/202373提綱§樁基檢測

布置12/26/202374提綱第二部分地下工程中新資料技術(shù)的開展12/26/202375提綱一.自鉆式錨桿新技術(shù)12/26/202376提綱12/26/202377提綱不同直徑的自鉆式錨桿桿體12/26/202378提綱自鉆式錨桿組成〔未含附件〕12/26/202379提綱各類鉆頭12/26/202380提綱各類釬尾12/26/202381提綱預(yù)加應(yīng)力測定器12/26/202382提綱自鉆式錨桿的不同用途12/26/202383提綱12/26/202384提綱在卵石中的效果12/26/202385提綱隧道中用風(fēng)鉆鉆孔12/26/202386提綱隧道中用液壓鉆鉆孔12/26/202387提綱隧道中自鉆式錨桿效果12/26/202388提綱隧道中錨桿布置12/26/202389提綱新奧法隧道縱斷面12/26/202390提綱12/26/202391提綱隧道中的運(yùn)用實(shí)例12/26/202392提綱全斷面施工的縱剖面12/26/202393提綱脆弱破碎圍巖中的超前支護(hù)12/26/202394提綱自鉆式錨桿用于隧道洞口支護(hù)12/26/202395提綱自鉆式錨桿用于地鐵基坑支護(hù)12/26/202396提綱基坑施工中運(yùn)用12/26/202397提綱