铁路隧道现场监控量测与地质预报技术.ppt

周晓军 教授 博士研究生导师 第1部分 隧道现场监控量测技术 1 量测的目的和意义 2 量测的内容 3 量测的方法 地下工程的特点： （1）环境的封闭性（铁、公隧道、地下铁道、地下厂房、地下商业街、地下停车场、输水隧洞等） （2）地质条件的复杂性（复杂的地质构造） （3）围岩与地下水的影响（围岩分级和地下水） （4）受施工方法的影响（DBM、喷锚构筑法、TBM、盾构法等） 工程环境对地下结构的影响(1) 在隧道施工期间遇到的地质条件复杂多样； 载荷是不明确的。如围岩压力、地下水的作用；（深、浅埋 岩石、土壤等） 围岩级别的划分不是很明确。 工程环境对地下结构的影响(2) 支护结构不是完全合适的或适当的 隧道与地下工程的设计只是完成了预设计 在施工过程中要不断地加以调整和修改 地下工程的设计与施工是动态的，要求进行信息化设计与施工 隧道结构受力特点 铁路 公路 城市轨道交通 水工 市政 石油天然气 其他 隧道建造的基本过程 （1）开挖：如何将岩土体安全挖除 （2）支护：保持开挖空间的安全和稳定 隧道施工的实例 （1）台阶法 长、短台阶 （2） CRD 法 交叉中隔壁法 （3） CD法 中隔壁法 （3）双侧壁导坑法 （4）TBM(单臂掘进机和盾构) 围岩与支护结构的共同作用 地层与围岩的刚度大小 （1）地层的刚度大于支护结构的刚度时 地层可以约束因开挖引起的变形，作用于结构的压力较小。如坚硬岩石地层 （2）地层的刚度小于支护结构的刚度 地层无法约束因开挖引起的变形，作用于结构的压力较大。如软土地层。 根据隧道与地下工程的特点，现场量测可以划分为：（1）确保隧道施工开展的控制测量；（2）确保隧道施工安全的监控量测；（3）确保工程质量的施工检测。 隧道现场监控量测的分类 监控隧道施工期间是否安全和经济 现场的监控量测 通过对隧道与地下工程在施工过程中围岩与支护结构发生的变形与力学特性的现场监控与量测，主要达到如下的目的： 了解隧道与地下工程在特定地质条件下其围岩位移与压力的变化特点，了解围岩因岩体开挖后而发生的松弛范围，以便对隧道围岩稳定性作出评价。 根据现场量测信息掌握隧道支护结构的受力状态以及围岩压力的分布特点，并对初期支护设计参数如锚杆的布置方式、喷射混凝土的厚度、格栅钢架的设置间距等做出调整与修改。确定在特定地质条件下合理的隧道支护形式。 对隧道围岩和衬砌结构的异常状态进行预测和预报，及时调整所采用的隧道施工方法和支护措施。 通过量测，总结出在特定地质条件下隧道与地下工程的施工方法和安全措施。为今后遇到相同或类似地质条件时的隧道与地下工程设计与施工提供借鉴或指导。 （5）实现预期的经济目标 隧道现场监控量测 是实现信息化设计的重要途径 通过量测，可以达到隧道的 隧道监控量测的主要原理是： 降低工程投资和提高施工效率的目的 隧道现场量测的一般规定 （1）《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》(TB10108-2002) （2）《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》(TZ214-2005) 采用喷锚构筑法设计和施工铁路隧道时应开展隧道监控量测工作，并根据量测信息进行动态设计和施工。 在开展铁路隧道设计和施工时需要编制切实可行的量测计划，将其列入设计文件和纳入施工组织设计中，并在施工过程中认真加以组织和实施。 隧道监控量测计划 （1）量测方案 （2）实施计划 根据隧道的工程地质、水文地质、地形条件、隧道长度、断面设计特点、支护结构类型和参数、施工方法、科研要求及其他相关条件进行制订。 隧道现场量测计划的主要内容 (1)现场量测的主要手段、量测仪表和工具 (2)选用的量测项目和测试方法 (3)实施量测的部位和测点布置及测量人员的构成和组织； (4)测试方案和实施计划 (5)量测数据处理与应用、量测管理 量测是监控的手段监控是量测的目的。 隧道实施监控量测的过程可表示为： 现场量测→数据处理→信息反馈。 2 监控量测的内容 确保隧道施工安全的监控量测 （1） 必须要进行量测的项目（必测项目） 又称：A类项目 （2）可以选择性量测的项目（选测项目） 又称：B类项目 确保隧道施工安全的监控量测 必测项目（A类量测） （1）洞外和开挖面地质状态观察 （2）围岩收敛位移：二衬前后的净空变化 （3）拱顶下沉 （H02B） （4）沉降缝两侧底板不均匀沉降 （5）洞口段与路基过渡段不均匀沉降观测 确保隧道施工安全的监控量测 选测项目 （B类量测） （1）地表下沉 （H02B） （2）隧道底板突起 （3）围岩内部位移 （4）围岩压力 （5）接触