隧道测量实时计算程序2003.doc

第三章 隧道测量实时计算程序 3.1 隧道施工方法 3.1.1 概述 二十世纪八十年代，国际隧道协会(ITA)提出“大力开发地下空间，开始人类新的穴居时代”的口号，以隧道工程为主要方向的地下空间开发迅猛发展。 交通是国家基础建设重要的设施，在国民经济发展中占有十分重要的地位。世界各国的经济发展经验表明，快速畅通的交通网是经济发展的必不可少的条件。 一个多世纪以来，世界各国的隧道工作者在实践中已经创造出能够适应各种围岩的多种隧道施工方法。习惯上将它们分成为：矿山法、掘进机法、沉管法、顶进法、明挖法等。 矿山法因最早应用于矿石开采而得名，它包括上面已经提到的传统方法和新奥法。由于在这种方法中，多数情况下都需要采用钻眼爆破进行开挖，故又称为钻爆法。有时候为了强调新奥法与传统矿山法的区别，而将新奥法从矿山法中分出另立系统。 掘进机法包括隧道掘进机（Tunnel Boring Machine,简称为TBM）法和盾构掘进机法。前者应用于岩石地层，后者则主要应用于土质围岩，尤其适用于软土、流砂、淤泥等特殊地层。 沉管法等方法，则是用来修建水底隧道、地下铁道、城市市政隧道等，以及埋深很浅的山岭隧道。 3.1.2 新奥地利隧道施工法 （一）新奥法简介 新奥法是新奥地利隧道施工方法的简称，即 New Austrian Tunneling Method(NATM)，是奥地利拉布西维兹(L.V.Rabcewicz)教授等在长期隧道施工实践中，从岩石力学观点出发而提出的一种施工方法。新奥法适用范围很广，从铁路隧道、公路隧道、城市地铁、地下贮库、地下厂房直至水电站输水隧洞、矿山巷道等，都可用新奥法构筑。新奥法施工于 70 年代引人我国，现已广泛应用于各种地质条件下的隧洞施工。 （二）新奥法设计方法 新奥法设计应以工程类比法为主，并通过现场监控量测时进行工程实际检验、确认和修正，必要时可辅以理论计算验算法确定支护参数的方法，主要有以下三种设计方法。 1. 工程类比法 工程类比设计法是当前锚喷支护结构设计中最广泛应用的方法。目前，《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GBJ86-85)仍然以工程类比设计法为主。工程类比法主要是在编制围岩分类表的基础上，结合拟建工程的围岩等级与工程结构尺寸等条件，参照已建成类似地下工程的经验，直接确定锚喷支护参数与施工方法。此外，工程类比设计法通常要涉及水文地质、工程地质、地形和工程结构及施工方法等诸多方面的因素，并且工程类比法与设计者的工程实践经验关系很大，所以，要进行严格的工程类比较为困难。尽管如此，工程类比法仍然是主要的设计方法和具有重要实用意义的设计方法。 2. 现场监控量测法 此法又称信息设计法，是新近发展起来的一种以现场量测为手段，以量测信息为确认和修正设计的依据，用来确定初期锚喷支护参数、支护时机、施工方法的设计方法。结合施工过程，它一边进行各种项目内容的量测，一边将量测的成果反馈到设计与施工中，使得支护结构的设计和施工更符合或更接近现场工程实际，也能够适应多变的地质条件和各种不同的施工手段，因而说现场监控量测法比工程类比法更为合理和更为实用可靠。这也是当前此法在软弱地层设计施工中迅速发展与应用的原因。 根据现场量测信息，分析判断围岩的动态的经验性很强，且受量测地段的选择、量测数据的处理、量测技术的水平、量测仪具的精度与质量、施工条件的变动等各种因素的影响，使得围岩动态判断的准确程度难以把握和准确的评价，加之量测工作量大和耗资较多，对施工有一定干扰，使得其推广受到一些阻碍。 3. 理论计算验算法 理论计算验算法是在测定岩体和支护边学参数的前提下，根据围岩力学特征建立力学模型，通过计算确定支护参数的方法。其力学关系为：在支护阻力作用下，保证围岩不至于失稳的允许周边位移与支护的变形相等，即寻求一个最佳共同工作点及最佳共同工作状态下的支护阻力和相应的支护参数。 （三）新奥法设计阶段 1. 施工前预设计阶段 施工前预设计是在认真研究测定资料的基础上进行的。在这一阶段，一般很难完全详细地掌握实际的工程地质和水文地质资料，常常会有一定幅度的变动，故通过在施工中的地质调查和现场监控量测，确认和修正预设计是极其重要的。 2. 信息反馈修改设计阶段 在施工前预设计阶段，一般很难全部详细了解实际的地质条件，必须在施工现场进行监控量测，确认和修正施工前预设计。因此，新奥法的设计必须要有信息反馈修正设计阶段，这是最终确定设计参数并据以实施的阶段。但是，对隧道工程施工组织和支护结构进行大规模的变更会造成工期和工程费用的变动，应尽量避免。因此，隧道工程定测阶段地质调查的内容和精度要求，必须满足施工前预设计的要求。 3.2 隧道施工测量 隧道施工测量的主要内容包括：洞外平面控制测量、洞外高程控制测量，洞内平面控制测量、洞内高程控制测量，进洞