rA隧道工监控量测技术

1、隧道施工监控量测技术隧道施工监控量测技术 一、乌一、乌岭隧道岭隧道 二、监控量测的目的和内容二、监控量测的目的和内容 三、监控量测方法与结果三、监控量测方法与结果 四、量测数据的处理与应用四、量测数据的处理与应用 五、三维位移监测及应用五、三维位移监测及应用 主要内容主要内容v一、乌鞘岭隧道概况和设计思想一、乌鞘岭隧道概况和设计思想v 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

2、压性断层破碎的泥砾及碎裂岩。围岩强度应力比仅为0.0310.040。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。v乌鞘岭高地应力软岩区段隧道设计思想v 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。v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

3、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。v 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。vf7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。 v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2535cm等作为多重支护，大刚度钢筋混凝土衬砌 。二、监控量测的目的和内容二、监控量测的目的和内容三、量测方法与结果三、

4、量测方法与结果位移时间关系曲线位移时间关系曲线0初期支护初期支护二次支护二次支护下台阶开挖下台阶开挖位移位移时间时间位移位移- -开挖面距离关系曲线开挖面距离关系曲线位移位移距离距离上、下台阶开挖上、下台阶开挖锚杆锚杆喷混凝土喷混凝土f4f4断层区段右线隧道变形沿隧道纵向分布断层区段右线隧道变形沿隧道纵向分布0100200300400500600700800900ydk170+250ydk170+500ydk170+750ydk171+000里程变形/mm拱脚水平收敛墙腰水平收敛拱顶下沉ydk170+250ydk170+250+500+500+750+750ydk171+000ydk171+0

5、00f4f4断层断层+290+290+440+440+640+640+740+740主带主带影响带影响带影响带影响带里程里程02004006008001000ydk174+500ydk175+000ydk175+500拱顶下沉拱脚水平收敛墙脚水平收敛ydk174+500ydk174+500ydk175+000ydk175+000+500+500+900+900变形变形/mm/mm斜井开口斜井开口ydk175+330ydk175+330板岩占板岩占50%80%50%80%千枚岩占千枚岩占60%85%60%85%兰州方向兰州方向武威方向武威方向里程里程志留系板岩夹千枚岩区段右线隧道变形沿隧道纵向分

6、布志留系板岩夹千枚岩区段右线隧道变形沿隧道纵向分布 f7f7断层断层0100200300400500600700800ydk176+800 ydk177+000 ydk177+200 ydk177+400 ydk177+600 ydk177+800里程变形/mm拱顶下沉拱脚水平收敛墙脚水平收敛ydk176+800ydk176+800+200+200+400+400+600+600+800+800ydk177+000ydk177+000变形变形/mm/mm影响带影响带主带主带影响带影响带里程里程f7f7断层区段右线隧道变形沿隧道纵向分布断层区段右线隧道变形沿隧道纵向分布 乌鞘岭隧道龄脊段分区段变

7、形量测技术指标统计表大变形规律乌鞘岭隧道龄脊段分区段变形量测技术指标统计表大变形规律umax = 4.2923upmaxr2 = 0.58821101001000100001101001000最大变形速率upmax/mm累计变形umax/mm最大变形速率最大变形速率/mm/mm围围 岩岩 级级 别别 铁铁 路路 单单 线线 (公公 路路 双双 车车 道道 ) 铁铁 路路 双双 线线 (公公 路路 三三 车车 道道 ) 规规 范范 或或 标标 准准 名名 称称 i ii i v v v i i ii i v v v i 铁铁 路路 隧隧 道道 设设 计计 规规范范 t b 1 0 0 0 3 -

8、2 0 0 1 1 0 3 0 3 0 5 0 5 0 7 0 7 0 1 0 0 3 0 5 0 5 0 7 0 7 0 1 0 0 设设计计确确 定定 铁铁 路路 隧隧 道道 设设 计计 规规范范 t b 1 0 0 0 3 -2 0 0 5 1 0 3 0 3 0 5 0 5 0 8 0 设设 计计 确确 定定 3 0 5 0 5 0 8 0 8 0 1 2 0 设设计计确确 定定 公公 路路 隧隧 道道 设设 计计 规规范范 j t g d 7 0 -2 0 0 4 2 0 5 0 5 0 8 0 8 0 1 2 0 现现 场场 量量 测测 确确 定定 5 0 8 0 8 0 1 2

9、0 1 2 0 1 5 0 现现场场量量 测测确确定定 新新 奥奥 法法 指指 南南 3 0 5 0 5 0 7 0 5 0 7 0 7 0 1 0 0 日日 本本 新新 奥奥 法法 指指 南南 2 5 7 5 7 5 1 5 0 1 5 0 ( 膨膨胀胀岩岩 ) 5 0 1 5 0 1 5 0 3 0 0 3 0 0 ( 膨膨 胀胀岩岩 ) 标标 准准 设设 计计 ( 专专 隧隧0 0 1 4 ) 2 0 4 0 8 0 1 2 0 标标 准准 设设 计计 ( 专专 隧隧0 0 3 4 ) 5 0 1 0 0 1 0 0 1 5 0 1 5 0 2 0 0 图5 第一类支护结构试验段测试锚杆

10、轴力分布曲线5m4m3m2m1m-13.67kn12.83kn27.23kn-32.87kn5m4m3m2m1m39.55kn-11.44kn5m4m3m2m1m70.36kn72.61kn48.53kn42.50kn40.12kn1m2m3m4m5m19.28kn26.38kn30.41kn26.85kn56.33kn55.11kn1m2m3m4m5m10.81kn4.99kn15.42kn-16.50kn54.40kn9.13kn6.00kn14.78kn1m2m3m4m5m14.23kn64.25kn48.57kn11.85kn14.35kn1m2m3m4m5m73.12kn67.03k

11、n38.30kn15.20kn52.72kn48.32kn左拱脚左边墙中左墙角右墙角右边墙中右拱脚拱顶二衬前的轴力分布曲线二衬后的轴力分布曲线二衬前的轴力峰值联合分布曲线二衬后的轴力峰值联合分布曲线32.82kn-5.99kn17.77kn15.96kn-11.67kn-14.22kn74.65kn图5 第一类支护结构试验段测试锚杆轴力分布曲线5m4m3m2m1m-13.67kn12.83kn27.23kn-32.87kn5m4m3m2m1m39.55kn-11.44kn5m4m3m2m1m70.36kn72.61kn48.53kn42.50kn40.12kn1m2m3m4m5m19.28kn

12、26.38kn30.41kn26.85kn56.33kn55.11kn1m2m3m4m5m10.81kn4.99kn15.42kn-16.50kn54.40kn9.13kn6.00kn14.78kn1m2m3m4m5m14.23kn64.25kn48.57kn11.85kn14.35kn1m2m3m4m5m73.12kn67.03kn38.30kn15.20kn52.72kn48.32kn左拱脚左边墙中左墙角右墙角右边墙中右拱脚拱顶二衬前的轴力分布曲线二衬后的轴力分布曲线二衬前的轴力峰值联合分布曲线二衬后的轴力峰值联合分布曲线32.82kn-5.99kn17.77kn15.96kn-11.67

13、kn-14.22kn74.65kn图5 第一类支护结构试验段测试锚杆轴力分布曲线5m4m3m2m1m-13.67kn12.83kn27.23kn-32.87kn5m4m3m2m1m39.55kn-11.44kn5m4m3m2m1m70.36kn72.61kn48.53kn42.50kn40.12kn1m2m3m4m5m19.28kn26.38kn30.41kn26.85kn56.33kn55.11kn1m2m3m4m5m10.81kn4.99kn15.42kn-16.50kn54.40kn9.13kn6.00kn14.78kn1m2m3m4m5m14.23kn64.25kn48.57kn11.

14、85kn14.35kn1m2m3m4m5m73.12kn67.03kn38.30kn15.20kn52.72kn48.32kn左拱脚左边墙中左墙角右墙角右边墙中右拱脚拱顶二衬前的轴力分布曲线二衬后的轴力分布曲线二衬前的轴力峰值联合分布曲线二衬后的轴力峰值联合分布曲线32.82kn-5.99kn17.77kn15.96kn-11.67kn-14.22kn74.65kn5m4m3m2m1m-13.67kn12.83kn27.23kn-32.87kn5m4m3m2m1m39.55kn-11.44kn5m4m3m2m1m70.36kn72.61kn48.53kn42.50kn40.12kn1m2m3m

15、4m5m19.28kn26.38kn30.41kn26.85kn56.33kn55.11kn1m2m3m4m5m10.81kn4.99kn15.42kn-16.50kn54.40kn9.13kn6.00kn14.78kn1m2m3m4m5m14.23kn64.25kn48.57kn11.85kn14.35kn1m2m3m4m5m73.12kn67.03kn38.30kn15.20kn52.72kn48.32kn左拱脚左边墙中左墙角右墙角右边墙中右拱脚拱顶二衬前的轴力分布曲线二衬后的轴力分布曲线二衬前的轴力峰值联合分布曲线二衬后的轴力峰值联合分布曲线32.82kn-5.99kn17.77kn15

16、.96kn-11.67kn-14.22kn74.65kn锚杆拉力峰值位置分布锚杆拉力峰值位置分布拱脚收敛基线边墙收敛基线b1b2y1y2g表表 3-5-3 围围 岩岩 压压 力力 、 接接 触触 压压 力力 及及 支支 护护 衬衬 砌砌 应应 力力 量量 测测 结结 果果 (m pa) 量 测 项 目 测 点 围 岩 压 力 钢 架 应 力 初 支 砼 应 力 二 衬 接 触 压 力 二 衬 砼 应 力 拱 顶 0.599 44.925 0.481 0.018 3.763 右 拱 腰 0.307 25.775 坏 0.048 0.586 右 拱 脚 0.228 171.609 10.568 0

17、.012 1.302 右 墙 腰 0.244 131.520 1.479 0.023 1.353 右 墙 脚 0.311 90.514 -0.831 - 1.539 左 拱 腰 0.465 21.316 1.512 0.064 2.051 左 拱 脚 0.357 70.958 3.623 0.074 0.596 左 墙 腰 0.455 44.033 -0.260 0.061 0.160 左 墙 脚 0.383 21.556 2.904 - 1.449 最 大 值 0.599 171.609 10.568 0.074 3.763 最 小 值 0.228 21.316 -0.831 0.012 0

18、.160 平 均 值 0.372 69.134 2.435 0.043 1.422 示 意 图 0.000.050.100.150.208-1810-711-261-153-64-256-148-3日期初支围岩压力/mpa2右拱腰3右拱脚4右墙腰5左拱腰6左拱脚7左墙腰3-5-8 岭岭 脊脊 千千 枚枚 岩岩 地地 层层 实实 测测 侧侧 压压 力力 系系 数数 结结 果果 汇汇 总总 项 目 围 岩 压 力 接 触 压 力 里 程 (yd k175) 410 465 475 200 210 290 410 450 475 侧 压 力 系 数 0.721 0.620 0.378 0.576 0.450 0.928 0.985 0.335 0.761 平 均 值 0.573 0.673 总 平 均 值 0.640 四、量测数据分析与反馈四、量测数据分析与反馈(25)(25)d dh h+ +h h3 3d d45450 0h hh h1 1h h2 2极限位移性质极限位移性质 拱顶下沉拱顶下沉拱脚水平收敛拱脚水平收敛墙腰水平收敛墙腰水平收敛毛洞隧道毛洞隧道50150111781178130413