
监测控制基准.ppt
58页监控量测控制基准1、熟悉国内外监测控制基准研究现状、熟悉国内外监测控制基准研究现状2、掌握控制基准的确定、掌握控制基准的确定3、熟悉公路隧道、地铁等主要地下工程的、熟悉公路隧道、地铁等主要地下工程的监测控制基准监测控制基准监测控制基准研究现状1、控制基准问题的提出、控制基准问题的提出 ((1)保护周边环境)保护周边环境 ((2)确保地面建筑物及地中构筑物的安全)确保地面建筑物及地中构筑物的安全监测控制基准研究现状2、主要的监测控制基准、主要的监测控制基准 ((1)地下工程施工引起的地层变形规律及变形控)地下工程施工引起的地层变形规律及变形控制基准的确定制基准的确定 ((2)支护结构变形控制基准的确定)支护结构变形控制基准的确定((3)地表建筑物及地中构筑物的沉降控制基准的)地表建筑物及地中构筑物的沉降控制基准的确定与保护等级的划分确定与保护等级的划分监测控制基准研究现状ü地表沉降的控制基准地表沉降的控制基准((1)城市地下工程,尤其对于浅埋结构)城市地下工程,尤其对于浅埋结构 ((2)德国:)德国:地表容许下沉值:地表容许下沉值:1/1000H (其中(其中H为隧道为隧道埋深),对于浅埋暗挖法隧道,最大地表沉降值发生在掌埋深),对于浅埋暗挖法隧道,最大地表沉降值发生在掌子面后子面后1D(隧道跨度)处。
隧道跨度)处 ((3)我国:)我国:地表沉降控制标准为地表沉降控制标准为+10mm,,-30mm ((4)工程实践证明,)工程实践证明,指定统一的标准是不妥的,应按指定统一的标准是不妥的,应按不同地区,不同周边环境区别对待,以确定经济、合理的不同地区,不同周边环境区别对待,以确定经济、合理的控制基准控制基准监测控制基准研究现状ü支护(围护)结构的变形控制基准支护(围护)结构的变形控制基准((1)国内:)国内:围岩稳定的判据都是以周边允许位移收敛量围岩稳定的判据都是以周边允许位移收敛量和允许收敛速度等形式给出的和允许收敛速度等形式给出的2)城市地下工程:)城市地下工程:由于缺乏相关支护结构变形的系由于缺乏相关支护结构变形的系统监测资料,至今还没有相应的可操作的结构稳定判据统监测资料,至今还没有相应的可操作的结构稳定判据应根据工程周边环境条件,地质条件,断面形式、埋深、应根据工程周边环境条件,地质条件,断面形式、埋深、施工方法等因素建立有效的、可操作性强的支护结构稳定施工方法等因素建立有效的、可操作性强的支护结构稳定判据,以确保施工及周边环境安全判据,以确保施工及周边环境安全监测控制基准研究现状ü建筑物沉降控制基准与保护等级建筑物沉降控制基准与保护等级((1))不同建筑物具有不同的结构强度和安全度,具有不同不同建筑物具有不同的结构强度和安全度,具有不同程度的抵抗地层或变形的能力。
因此,应根据工程和周边环程度的抵抗地层或变形的能力因此,应根据工程和周边环境的具体条件制定建筑物的沉降控制基准与保护等级境的具体条件制定建筑物的沉降控制基准与保护等级2)法国、日本:)法国、日本:提出了一些建筑物的沉降和变形控制提出了一些建筑物的沉降和变形控制基准3)国内:)国内:尚无完整的建筑物保护等级划分的统一规范尚无完整的建筑物保护等级划分的统一规范原煤炭工业部于原煤炭工业部于20世纪世纪60年代参考苏联、波兰、德国及英国年代参考苏联、波兰、德国及英国的相关规定,指定了我国最早的地下采矿建筑物及其保护对的相关规定,指定了我国最早的地下采矿建筑物及其保护对象保护等级划分规范象保护等级划分规范监测控制基准研究现状ü建筑物沉降控制基准与保护等级建筑物沉降控制基准与保护等级((3))我国主要采用建筑物沉降值作为控制基准但实践证我国主要采用建筑物沉降值作为控制基准但实践证明,一般建筑物对地表均匀沉降并不敏感应根据被保护对明,一般建筑物对地表均匀沉降并不敏感应根据被保护对象的保护等级的要求,确定各种变形(例如垂直位移、水平象的保护等级的要求,确定各种变形(例如垂直位移、水平位移、建筑物倾斜、地表沉降曲率等)的控制基准值。
笼统位移、建筑物倾斜、地表沉降曲率等)的控制基准值笼统地采用沉降值作为控制的唯一指标,往往会过于严格,造成地采用沉降值作为控制的唯一指标,往往会过于严格,造成施工困难,增加工程造价施工困难,增加工程造价控制基准的确定1、控制基准确定的基本原则、控制基准确定的基本原则监测控制基准是监测工程实施的前提,是为确保被监测对象安监测控制基准是监测工程实施的前提,是为确保被监测对象安全而确定的允许的最大值全而确定的允许的最大值1)监测控制基准值应在监测工作实施前,由建设、设计、)监测控制基准值应在监测工作实施前,由建设、设计、监理、施工、市政、监测等部门共同确定,列入监测方案监理、施工、市政、监测等部门共同确定,列入监测方案2)有关结构安全的监测控制基准值应满足设计计算中对强)有关结构安全的监测控制基准值应满足设计计算中对强度和刚度的要求,一般应小于或等于设计值;并保证其安全和度和刚度的要求,一般应小于或等于设计值;并保证其安全和正常使用正常使用3)有关周边环境保护的控制基准,应考虑被保护对象(如)有关周边环境保护的控制基准,应考虑被保护对象(如建筑物、地下工程、管线等)主管部门所提出的要求建筑物、地下工程、管线等)主管部门所提出的要求。
控制基准的确定1、控制基准确定的基本原则、控制基准确定的基本原则((4)监测控制基准值的确定应具有工程施工可行性,在满足)监测控制基准值的确定应具有工程施工可行性,在满足安全的前提下,应考虑提高施工速度和减少施工费用安全的前提下,应考虑提高施工速度和减少施工费用5)监测控制基准值应满足现行的相关设计、施工法规、规)监测控制基准值应满足现行的相关设计、施工法规、规范和规程的要求范和规程的要求6)对一些尚未明确规定控制基准的监测项目,可参照国内)对一些尚未明确规定控制基准的监测项目,可参照国内外类似工程的监测资料确定外类似工程的监测资料确定控制基准的确定2、地表沉降控制基准的确定、地表沉降控制基准的确定地表沉降对城市环境造成的危害主要表现在地表建筑的倾地表沉降对城市环境造成的危害主要表现在地表建筑的倾斜过大及地中管线的变形、断裂而影响正常使用的情况斜过大及地中管线的变形、断裂而影响正常使用的情况因此,应综合考虑地表建筑物、地下管线及地层和结构稳因此,应综合考虑地表建筑物、地下管线及地层和结构稳定性等因素,分别确定其允许地表沉降值,并取其中最小定性等因素,分别确定其允许地表沉降值,并取其中最小值作为控制基准值。
值作为控制基准值1)按环境保护要求确定最大允许地表沉降值)按环境保护要求确定最大允许地表沉降值ü从考虑地表建筑物安全角度确定最大允许地表沉降值从考虑地表建筑物安全角度确定最大允许地表沉降值地下工程施工引起地层的差异沉降所引发的建筑物倾斜,地下工程施工引起地层的差异沉降所引发的建筑物倾斜,则是判断建筑物是否安全的一个重要标志则是判断建筑物是否安全的一个重要标志控制基准的确定建筑物结构类型δ/L建筑物反映一般砖墙承重结构1/150分隔墙和承重墙出现相当多的裂缝,可能发生结构破坏一般钢筋混凝土框架结构1/1501/500发生严重变形开始出现裂缝高层刚性建筑(箱型基础、桩基)1/250可观察到建筑物倾斜有桥式行车的单层排架结构的厂房(浅基础或桩基)1/300桥式行车运转困难,若不调整轨面水平方向,行车难以运行,分隔墙有裂缝有斜撑的框架结构1/600处于安全极限状态对差异沉降反应敏感的机器基础1/850机器使用可能发生困难,处于可运行的极限状态控制基准的确定ü从考虑地表建筑物安全角度确定最大允许地表沉降值从考虑地表建筑物安全角度确定最大允许地表沉降值地表建筑物基础位于沉降槽一侧地表建筑物基础位于沉降槽一侧与与l1对应的点为建筑物由于地表沉降影响而倾斜的最大斜率对应的点为建筑物由于地表沉降影响而倾斜的最大斜率点,由点,由Peck公式推导出了该点的倾斜率计算式为:公式推导出了该点的倾斜率计算式为:令令u1等于建筑物的容许倾斜率等于建筑物的容许倾斜率[ξ],则可得到最大允许地表,则可得到最大允许地表沉降值公式:沉降值公式:控制基准的确定ü从考虑地表建筑物安全角度确定最大允许地表沉降值从考虑地表建筑物安全角度确定最大允许地表沉降值地表建筑物基础位于沉降槽中心两侧地表建筑物基础位于沉降槽中心两侧当建筑物相邻柱基当建筑物相邻柱基L小于(等于)沉降槽拐点位置小于(等于)沉降槽拐点位置i时,可时,可推导出地表最大允许沉降为:推导出地表最大允许沉降为:当建筑物相邻柱基当建筑物相邻柱基L大于(等于)沉降槽拐点位置大于(等于)沉降槽拐点位置2i时,计时,计算得到的最大允许沉降差为:算得到的最大允许沉降差为:其中[f]为建筑物允许沉降其中[ε]为允许拉应变控制基准的确定ü从考虑地下管线安全角度确定最大允许地表沉降值从考虑地下管线安全角度确定最大允许地表沉降值地下管线一般是指供(排)水管、煤(暖)气管、工业管道、地下管线一般是指供(排)水管、煤(暖)气管、工业管道、各类电缆等,过大的地表沉降会导致管线的断裂,影响其正各类电缆等,过大的地表沉降会导致管线的断裂,影响其正常使用甚至引起灾难性事故。
沉降槽上方的管线变形类似于常使用甚至引起灾难性事故沉降槽上方的管线变形类似于建筑物地基梁建筑物地基梁L>2i的情况,随着地层的沉降,其受力条件发的情况,随着地层的沉降,其受力条件发生转化,这是可视为受垂直均布荷载的梁考虑生转化,这是可视为受垂直均布荷载的梁考虑管线在地层沉降时产生的变形应小于(或等于)其允许应力管线在地层沉降时产生的变形应小于(或等于)其允许应力的相应变形范围,则计算的沉降允许值为:的相应变形范围,则计算的沉降允许值为:其中[ε]为允许拉应变m为计算长度控制基准的确定ü从考虑地层及支护结构稳定角度确定最大允许地表沉降值从考虑地层及支护结构稳定角度确定最大允许地表沉降值就是从保证施工安全角度,以地下工程侧壁正上方土体不发就是从保证施工安全角度,以地下工程侧壁正上方土体不发生坍塌时允许产生的最大地表沉降值作为控制基准采用生坍塌时允许产生的最大地表沉降值作为控制基准采用“地层梁理论地层梁理论”,可推导出剪应变的方法来确定最大允许地表,可推导出剪应变的方法来确定最大允许地表沉降值其中[τ]为地层抗剪强度;G为地层剪切模量;Smax为最大允许地表沉降值;i为曲线拐点到中心的距离,可通过回归分析求得。
控制基准的确定从以上分析可知,地表沉降控制基准值随工程条件,从以上分析可知,地表沉降控制基准值随工程条件,尤其是周边环境条件而变,目前多数招标文件中笼尤其是周边环境条件而变,目前多数招标文件中笼统地要求地表沉降值小于某一数值是不适宜的,应统地要求地表沉降值小于某一数值是不适宜的,应针对具体工程,通过类比和计算相结合的办法找出针对具体工程,通过类比和计算相结合的办法找出相应的控制基准值相应的控制基准值控制基准的确定工程实例:北京某地下停车场占地面积工程实例:北京某地下停车场占地面积5730m2,建筑面积,建筑面积6675m2,是国,是国内在城市软弱地层中首次成功采用浅埋暗挖法施工的地下停车场,地下内在城市软弱地层中首次成功采用浅埋暗挖法施工的地下停车场,地下停车场为平行的两条椭圆形隧道,净间距约停车场为平行的两条椭圆形隧道,净间距约4.7m,隧道跨度,隧道跨度12.9m,覆,覆土厚度土厚度2.85~3.0m整个停车场均处于软弱松散土层中,工程难度很大,整个停车场均处于软弱松散土层中,工程难度很大,经过反复研究与论证,采用经过反复研究与论证,采用CRD工法施工工法施工 隧道边墙距离一栋大楼越隧道边墙距离一栋大楼越10.4m。
该楼为该楼为20世纪世纪60年代的建筑,砖混年代的建筑,砖混结构,经过多方分析后,认为大楼抵抗不均匀沉降和基础下土体侧移的结构,经过多方分析后,认为大楼抵抗不均匀沉降和基础下土体侧移的能力相当弱,要求停车场施工时,要特别注意对大楼的保护能力相当弱,要求停车场施工时,要特别注意对大楼的保护1)按地层及结构稳定确定地表沉降控制值)按地层及结构稳定确定地表沉降控制值根据地下停车场北洞施工试验过程中,地表横向沉降槽回归分析得到,根据地下停车场北洞施工试验过程中,地表横向沉降槽回归分析得到,变曲点:变曲点:i=8.5m,地下停车场拱顶以上地层抗剪强度,地下停车场拱顶以上地层抗剪强度[τ]=0.0465MPa,,剪切模量剪切模量[G]=13.50MPa控制基准的确定((2)按按地表建筑物的控制要求确定地表沉降控制值)按按地表建筑物的控制要求确定地表沉降控制值周边大楼属于砖混结构,为保证建筑物不出现裂缝,其容许倾斜周边大楼属于砖混结构,为保证建筑物不出现裂缝,其容许倾斜[ξ]取取为为0.2%,,l1=16.85m,,i=8.5m因此,宜按48mm作为地表沉降控制值,但考虑到大楼的特殊性,施工中取控制值为30mm。
监控量测规定3、地表沉降的横向沉降变形规律及横向沉降槽影响范围、地表沉降的横向沉降变形规律及横向沉降槽影响范围Peck于于1969年通过对大量地表沉降数据及工程资料分析后,首先提出地年通过对大量地表沉降数据及工程资料分析后,首先提出地表沉降槽近似呈正态分布的概念地层移动由地层损失引起,并认为施表沉降槽近似呈正态分布的概念地层移动由地层损失引起,并认为施工引起的地表沉降是在不排水条件下发生的,所以沉降槽的体积等于地工引起的地表沉降是在不排水条件下发生的,所以沉降槽的体积等于地层损失的体积软弱地层隧道上方的横向地表沉降可以用层损失的体积软弱地层隧道上方的横向地表沉降可以用Peck公式表示公式表示监控量测规定3、地表沉降的横向沉降变形规律及横向沉降槽影响范围、地表沉降的横向沉降变形规律及横向沉降槽影响范围对大多数处于软弱地层的隧道工程所面临的问题来讲,地层移动是由隧对大多数处于软弱地层的隧道工程所面临的问题来讲,地层移动是由隧道施工和地层开挖所造成的隧道施工期间发生的地层移动造成的这些道施工和地层开挖所造成的隧道施工期间发生的地层移动造成的这些地层移动用地层移动用“体积损失体积损失”参数参数V1(通常表示为百分比通常表示为百分比)来表示:来表示:其中,其中,VS为根据为根据Peck公式积分得到的每米开挖长度的沉公式积分得到的每米开挖长度的沉降槽的理论体积;降槽的理论体积;D为隧道直径。
为隧道直径控制基准的确定3、支护结构位移控制基准的确定、支护结构位移控制基准的确定地下工程周边位移是围岩地下工程周边位移是围岩—支护系统力学形态最直接、最支护系统力学形态最直接、最明显的反映,因此普遍认为周边位移是地下工程支护结构明显的反映,因此普遍认为周边位移是地下工程支护结构稳定性最有效的判别基准既可全面了解地下工程施工过稳定性最有效的判别基准既可全面了解地下工程施工过程中的围岩和支护结构变形动态,又具有易监测,可控制程中的围岩和支护结构变形动态,又具有易监测,可控制的特点,并较易于通过工程类比法建立判别基准基于以的特点,并较易于通过工程类比法建立判别基准基于以上认识,现行规范中的支护结构稳定性判据都以周边允许上认识,现行规范中的支护结构稳定性判据都以周边允许收敛值和允许收敛速度等作为评价施工、判断地下工程支收敛值和允许收敛速度等作为评价施工、判断地下工程支护结构稳定性的主要依据对于城市浅埋地下工程,还必护结构稳定性的主要依据对于城市浅埋地下工程,还必须综合考虑保护周边环境,如周围建(构)筑物及地下管须综合考虑保护周边环境,如周围建(构)筑物及地下管线安全等,确定适宜的位移控制基准。
线安全等,确定适宜的位移控制基准控制基准的确定3、支护结构位移控制基准的确定、支护结构位移控制基准的确定((1)根据支护结构的稳定性确定)根据支护结构的稳定性确定 对初期支护结构稳定性起决定作用的是结构的抗弯刚度对初期支护结构稳定性起决定作用的是结构的抗弯刚度为研究方便,对隧道参数为研究方便,对隧道参数Em,,D等进行处理,使其变成无量等进行处理,使其变成无量纲的新参数,纲的新参数,其中,ur为地层某点位移,D为隧道跨度;EI为支护结构抗弯刚度;Em为围岩变形系数;R为隧道的等效半径控制基准的确定根据设计,绘制围岩位移根据设计,绘制围岩位移-支护刚度曲支护刚度曲线,为了便于现场监测进行验证,仅取线,为了便于现场监测进行验证,仅取隧道拱顶位移曲线隧道拱顶位移曲线A、起拱线位移曲线、起拱线位移曲线B两条曲线,并在图上绘制两条曲线,并在图上绘制u=[u]曲线(直曲线(直线线C)从图可以看出,围岩位移)从图可以看出,围岩位移-支护支护刚度曲线存在一个明显的拐点,若围岩刚度曲线存在一个明显的拐点,若围岩控制位移较小,直线控制位移较小,直线C与曲线与曲线A、、B相交相交在拐点左侧,要达到控制围岩位移的目在拐点左侧,要达到控制围岩位移的目的,必然支护刚度要求很大;若直线的,必然支护刚度要求很大;若直线C与曲线与曲线A、、B相交在拐点右侧,随着支护相交在拐点右侧,随着支护刚度减小,围岩位移迅速增大;交点在刚度减小,围岩位移迅速增大;交点在拐点附近,则既能让围岩产生一定的位拐点附近,则既能让围岩产生一定的位移,又使支护结构在较小的刚度条件下移,又使支护结构在较小的刚度条件下安全工作,从而达到经济、安全的目的。
安全工作,从而达到经济、安全的目的因此直线因此直线C与曲线与曲线A、、B相交在拐点附近相交在拐点附近最合理,交点对应的支护结构位移作为最合理,交点对应的支护结构位移作为变形的控制值变形的控制值]u]控制基准的确定3、支护结构位移控制基准的确定、支护结构位移控制基准的确定((2)根据地表沉降控制要求确定)根据地表沉降控制要求确定 城市地下工程多为软弱地层,且埋置深度浅,因此确定支城市地下工程多为软弱地层,且埋置深度浅,因此确定支护结构(围岩)允许位移基准值时必须考虑周边环境的安全,护结构(围岩)允许位移基准值时必须考虑周边环境的安全,即要考虑地表沉降的要求即要考虑地表沉降的要求 城市地下工程通过城市建筑群要求地表沉降控制严格时,城市地下工程通过城市建筑群要求地表沉降控制严格时,位移基准值应控制得尽量小一些;位移基准值应控制得尽量小一些; 山岭隧道对地表沉降没严格要求时,位移基准值可适当山岭隧道对地表沉降没严格要求时,位移基准值可适当定大一些定大一些控制基准的确定3、支护结构位移控制基准的确定、支护结构位移控制基准的确定((3)利用现场监测结果和工程经验对预先确定的位移值进行修正)利用现场监测结果和工程经验对预先确定的位移值进行修正 在预先确定位移允许值的条件下,应根据具体工程的现场监测结果和在预先确定位移允许值的条件下,应根据具体工程的现场监测结果和工程经验,分析围岩及支护结构的稳定状态及周边环境的安全状况。
对预工程经验,分析围岩及支护结构的稳定状态及周边环境的安全状况对预先确定位移允许值进行修正,以确保最终确定的位移基准值是安全、经济、先确定位移允许值进行修正,以确保最终确定的位移基准值是安全、经济、合理的控制基准的确定4、国内外主要监测项目控制基准值、国内外主要监测项目控制基准值((1)暗挖隧道主要监测项目控制基准值)暗挖隧道主要监测项目控制基准值铁路隧道铁路隧道 我国铁路隧道采用我国铁路隧道采用允许相对位移值允许相对位移值的方法隧道初期支护极限相对位的方法隧道初期支护极限相对位移可参照表移可参照表4.5.2.1及表及表4.5.2.2选用对于跨度大于对于跨度大于12m的铁路隧道,目前还没有统一的位移判定基准一般参的铁路隧道,目前还没有统一的位移判定基准一般参照照《《锚杆喷射混凝土支护设计规范锚杆喷射混凝土支护设计规范》》((50086-2001)) 执行隧道周边任意执行隧道周边任意点的实测相对位移值或回归分析推算的最终位移值均应小于表点的实测相对位移值或回归分析推算的最终位移值均应小于表5.3.3中所列中所列数据值控制基准的确定4、国内外主要监测项目控制基准值、国内外主要监测项目控制基准值((1)暗挖隧道主要监测项目控制基准值)暗挖隧道主要监测项目控制基准值位移控制基准应根据测点距开挖面的距离,由初期支护极限相对位移按下位移控制基准应根据测点距开挖面的距离,由初期支护极限相对位移按下表要求确定。
表要求确定控制基准的确定4、国内外主要监测项目控制基准值、国内外主要监测项目控制基准值((1)暗挖隧道主要监测项目控制基准值)暗挖隧道主要监测项目控制基准值根据位移控制基准,可按下表分为三个管理等级位移管理等级的应用说根据位移控制基准,可按下表分为三个管理等级位移管理等级的应用说明见图注:U为实测位移值根据位移管理等级进行反馈管理框图控制基准的确定4、国内外主要监测项目控制基准值、国内外主要监测项目控制基准值((1)暗挖隧道主要监测项目控制基准值)暗挖隧道主要监测项目控制基准值 我国公路隧道采用我国公路隧道采用最大位移值、位移速率以及位移速率趋势最大位移值、位移速率以及位移速率趋势的方法 根据最大位移值来判断根据最大位移值来判断 在隧道开挖过程中,如果隧道的实测最大位移超过极限位移,隧道很在隧道开挖过程中,如果隧道的实测最大位移超过极限位移,隧道很可能发生失稳破坏事实上,由于隧道及地下工程地质条件、环境条件、可能发生失稳破坏事实上,由于隧道及地下工程地质条件、环境条件、开挖方式、支护形式复杂多变,极限位移的精确确定是十分困难的,因此开挖方式、支护形式复杂多变,极限位移的精确确定是十分困难的,因此采用实测最大位移和极限位移比较就难以操作。
但是,一般情况下,设计采用实测最大位移和极限位移比较就难以操作但是,一般情况下,设计图纸或有关规范给出了隧道初期支护的预留变形量,为了确保围岩和初期图纸或有关规范给出了隧道初期支护的预留变形量,为了确保围岩和初期支护不侵入二次衬砌空间,并保证二次衬砌完成以后隧道建筑限界准确,支护不侵入二次衬砌空间,并保证二次衬砌完成以后隧道建筑限界准确,可将隧道的设计预留变形量作为极限位移进行控制同时,设计预留变形可将隧道的设计预留变形量作为极限位移进行控制同时,设计预留变形量应根据前期的监测成果,在施工过程中不断修正量应根据前期的监测成果,在施工过程中不断修正控制基准的确定4、国内外主要监测项目控制基准值、国内外主要监测项目控制基准值((1)暗挖隧道主要监测项目控制基准值)暗挖隧道主要监测项目控制基准值根据最大位移值来判断根据最大位移值来判断 一般情况下,围岩开挖暴露后周边围岩会产生一定的变形为了使衬一般情况下,围岩开挖暴露后周边围岩会产生一定的变形为了使衬砌所承受的变形压力最小,允许围岩产生一定的变形,释放一定的能量,砌所承受的变形压力最小,允许围岩产生一定的变形,释放一定的能量,故在确定开挖尺寸时应预留必要的变形量。
故在确定开挖尺寸时应预留必要的变形量 预留变形量的大小应根据围岩地质条件,采用工程类比法确定表预留变形量的大小应根据围岩地质条件,采用工程类比法确定表8.4.1 是根据近年来国内采用的情况和现场量测数据分析提出来的,当无是根据近年来国内采用的情况和现场量测数据分析提出来的,当无类比资料时可参照使用类比资料时可参照使用控制基准的确定4、国内外主要监测项目控制基准值、国内外主要监测项目控制基准值((1)暗挖隧道主要监测项目控制基准值)暗挖隧道主要监测项目控制基准值根据最大位移值来判断根据最大位移值来判断 一般一般I~II级围岩变形量小,并且多有超挖,所以可不预留变形量;而级围岩变形量小,并且多有超挖,所以可不预留变形量;而III~IV级围岩则有不同程度的变形,特别是软弱围岩(含浅埋隧道)的情级围岩则有不同程度的变形,特别是软弱围岩(含浅埋隧道)的情况比较复杂,要确定统一的预留变形量是不合适的,在施工期间必须根据况比较复杂,要确定统一的预留变形量是不合适的,在施工期间必须根据现场量测结果修正现场量测结果修正控制基准的确定4、国内外主要监测项目控制基准值、国内外主要监测项目控制基准值((1)暗挖隧道主要监测项目控制基准值)暗挖隧道主要监测项目控制基准值根据最大位移值来判断根据最大位移值来判断 实测位移值不应大于隧道的极限位移,并应如下位移管理等级施工。
实测位移值不应大于隧道的极限位移,并应如下位移管理等级施工一般情况下,宜将隧道设计的预留变形量作为极限位移,而设计变形量应一般情况下,宜将隧道设计的预留变形量作为极限位移,而设计变形量应根据监测结果不断修正根据监测结果不断修正管理等级管理位移(mm)施工状态IIIU<(U0/3)可正常施工II(U0/3)(2U0/3)应采取特殊措施注:U—实测位移,U0—设计极限位移值控制基准的确定4、国内外主要监测项目控制基准值、国内外主要监测项目控制基准值((1)暗挖隧道主要监测项目控制基准值)暗挖隧道主要监测项目控制基准值根据位移速率判断根据位移速率判断 速率大于速率大于1mm/d时,围岩处于急剧变形状态,应加强初期支护;速率时,围岩处于急剧变形状态,应加强初期支护;速率变化在变化在0.2~1.0mm/d时,应加强观测,做好加固的准备;速率小于时,应加强观测,做好加固的准备;速率小于0.2mm/d时,围岩达到基本稳定时,围岩达到基本稳定上述变形速率是针对一般隧道净空变形和拱顶下沉量测的,在高地应力、上述变形速率是针对一般隧道净空变形和拱顶下沉量测的,在高地应力、岩溶地层和挤压地层等不良地质中,因根据具体情况制定判断标准。
岩溶地层和挤压地层等不良地质中,因根据具体情况制定判断标准控制基准的确定4、国内外主要监测项目控制基准值、国内外主要监测项目控制基准值((1)暗挖隧道主要监测项目控制基准值)暗挖隧道主要监测项目控制基准值根据位移速率变化趋势判断根据位移速率变化趋势判断 由于岩体的流变特性,岩体破坏前变形时程曲线可分为三个阶段:由于岩体的流变特性,岩体破坏前变形时程曲线可分为三个阶段:基本稳定区:主要标志为位移速率逐渐下降,即基本稳定区:主要标志为位移速率逐渐下降,即 围岩处于稳定状围岩处于稳定状态;态;过渡区:位移速率保持不变,即过渡区:位移速率保持不变,即 表明围岩向不稳定状态发展,需表明围岩向不稳定状态发展,需发出警告,加强支护系统;发出警告,加强支护系统;破坏区:位移速率增大,即破坏区:位移速率增大,即 表明围岩进入危险状态,必须立即停表明围岩进入危险状态,必须立即停止施工,采取有效手段,控制其变形止施工,采取有效手段,控制其变形控制基准的确定4、国内外主要监测项目控制基准值、国内外主要监测项目控制基准值((1)暗挖隧道主要监测项目控制基准值)暗挖隧道主要监测项目控制基准值法国工业部制定的隧道位移基准值如表(隧道断面法国工业部制定的隧道位移基准值如表(隧道断面50-100m2),可作为初选位移基准值的参考。
可作为初选位移基准值的参考监控量测技术要求2、监控量测实施细则内容、监控量测实施细则内容监控量测项目监控量测项目 ;人员组织;元器件及设备;人员组织;元器件及设备 ;监控;监控量测断面、测点布置、监控量测频率及监控量测量测断面、测点布置、监控量测频率及监控量测基准基准 ;数据记录格式;数据记录格式 ;数据处理及预测方法;数据处理及预测方法 ;信;信息反馈及对策等息反馈及对策等 监控量测技术要求3、监控量测项目、监控量测项目((1)必测项目、选测项目)必测项目、选测项目 ((2)必测项目:日常监控项目)必测项目:日常监控项目((3)选测项目:为满足隧道设计与施工的特殊要)选测项目:为满足隧道设计与施工的特殊要求进行的监控量测项目求进行的监控量测项目 监控量测技术要求序号监控量测项目常用量测仪器备注1洞内、外观察现场观察、数码相机、罗盘仪2拱顶下沉水准尺、钢挂尺或全站仪3净空变化收敛计、全站仪4地表沉降水准尺、钢挂尺或全站仪浅埋段监控量测技术要求序号监控量测项目常用量测仪器1围岩压力压力盒2刚架内力钢筋计、应变计3喷混凝土内力混凝土应变计4二次衬砌内力混凝土应变计、钢筋计5初期支护与二衬接触压力压力盒6锚杆轴力钢筋计监控量测技术要求序号监控量测项目常用量测仪器7围岩内部位移多点位移计8隧底隆起水准尺、钢挂尺或全站仪9爆破振动振动传感器、记录仪10孔隙水压力水压计11水量三角堰,流量计12纵向位移多点位移计、全站仪监控量测技术要求4、监控量测断面及测点布置原则、监控量测断面及测点布置原则((1))浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布设浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布设 。
地表地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程一般条件沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程一般条件下,地表沉降测点纵向间距应按下表的要求布置下,地表沉降测点纵向间距应按下表的要求布置 监控量测技术要求4、监控量测断面及测点布置原则、监控量测断面及测点布置原则((1))地表沉降测点横向间距为地表沉降测点横向间距为2—5m在隧道中线附近测在隧道中线附近测点应适当加密,隧道中线两侧量测范围不应小于点应适当加密,隧道中线两侧量测范围不应小于Ho + B,地,地表有控制性建表有控制性建(构构)筑物时,量测范围应活当加宽其测点布筑物时,量测范围应活当加宽其测点布置如下图所示置如下图所示 监控量测技术要求4、监控量测断面及测点布置原则、监控量测断面及测点布置原则((2))拱顶下沉测点与净空变化测点拱顶下沉测点与净空变化测点 应布置在同一断面内应布置在同一断面内断面间距安下表要求设置断面间距安下表要求设置监控量测技术要求4、监控量测断面及测点布置原则、监控量测断面及测点布置原则((2))拱顶下沉测点原则上应设置在拱顶轴线附近当隧道拱顶下沉测点原则上应设置在拱顶轴线附近当隧道跨度较大时,应结合施工方法在拱部增设测点跨度较大时,应结合施工方法在拱部增设测点 。
3)净空变化量测测线数)净空变化量测测线数 ,如下表所示监控量测技术要求中隔壁法中隔壁法(CD(CD法法) )交叉中隔壁法交叉中隔壁法(CRD(CRD法法) )单侧壁导坑法单侧壁导坑法 这种方法一般是将断面分成三块:侧这种方法一般是将断面分成三块:侧壁导坑壁导坑(1)(1)、上台阶、上台阶(2)(2)、下台阶、下台阶(3)(3)侧壁导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作壁导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作用,并考虑机械设备和施工条件而定一用,并考虑机械设备和施工条件而定一般侧壁导坑宽度不宜超过般侧壁导坑宽度不宜超过0.50.5倍洞宽,高倍洞宽,高度以到起拱线为宜度以到起拱线为宜● ● 适用条件适用条件 单侧壁导坑法是将断面横向分成单侧壁导坑法是将断面横向分成3 3块或块或4 4块,每步开挖的宽度较小,而且封块,每步开挖的宽度较小,而且封闭型的导坑初期支护承载能力大,所以,闭型的导坑初期支护承载能力大,所以,单侧壁导坑法适用于断面跨度大,地表沉单侧壁导坑法适用于断面跨度大,地表沉陷难于控制的软弱松散围岩中陷难于控制的软弱松散围岩中 双侧壁导坑法双侧壁导坑法 这种方法又称眼镜工法,一般是将这种方法又称眼镜工法,一般是将断面分成四块:左、右侧壁导坑断面分成四块:左、右侧壁导坑(1)(1)、上、上部核心土部核心土(2)(2)、下台阶、下台阶(3)(3)。
导坑尺寸拟导坑尺寸拟定的原则同前,但宽度不宜超过断面最定的原则同前,但宽度不宜超过断面最大跨度的大跨度的1/31/3左、右侧导坑错开的距离,左、右侧导坑错开的距离,应根据开挖一侧导坑所引起的围岩应力应根据开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布的影响不致波及另一侧已成导坑重分布的影响不致波及另一侧已成导坑的原则确定的原则确定● ● 适用条件适用条件 当隧道跨度很大,地表沉陷要求严当隧道跨度很大,地表沉陷要求严格,围岩条件特别差,格,围岩条件特别差,单侧壁导坑法难以单侧壁导坑法难以控制围岩变形时,可采用双侧壁导坑法控制围岩变形时,可采用双侧壁导坑法现场实测表明,双侧壁导坑法所引起的地现场实测表明,双侧壁导坑法所引起的地表沉陷仅为短台阶法的表沉陷仅为短台阶法的1/21/2左右 ● ● 优缺点:优缺点:双双侧侧壁壁导导坑坑法法虽虽然然开开挖挖断断面面分分块块多多,,扰扰动动大大,,初初期期支支护护全全断断面面闭闭合合的的时时间间长长,,但但每每个个分分块块都都是是在在开开挖挖后后立立即即各各自自闭闭合合的,所以在施工中间变形几乎不发展的,所以在施工中间变形几乎不发展 双侧壁导坑法施工安全,但速度双侧壁导坑法施工安全,但速度较慢,成本较高。
