《大跨度地下空间支护体系应力监测与稳定性分析》-毕业论文设计（学术).docVIP

大跨度地下空间支护体系应力监测与稳定性分析 贾剑青 王宏图 李晓红 胡国忠 李慧民 李开学 摘要：监控量测是隧道新奥法设计与施工中必不可少的环节。结合重庆市轻轨较新线大坪车站大跨度地下空间施工支护体系受力和应力监测的工程实践， 分析 支护体系初期支护工字钢拱应力、锚杆轴力、喷射混凝土内应力、喷射混凝土与围岩接触压力、临时工字钢支撑应力、喷射混凝土与二次衬砌接触压力、二次衬砌钢筋应力等测试结果和变化 规律 ，阐述大跨度地下空间支护结构及参数选择、量测 方法 及测试手段，并确定支护体系的稳定性和结构的安全性，其结果指导该工程的信息化施工。关键词：隧道工程；大跨度；新奥法；地下空间；支护体系；应力监测；稳定性 1 引 言 在隧道及地下空间工程的建设中，越来越多地采用新奥法施工。新奥法以“管超前，少扰动，早喷锚，勤量测，紧封闭”为施工方针，以光面或双光面爆破、预裂爆破为开挖手段，以喷射混凝土、锚杆、钢拱架及钢筋网为初期支护手段，以复合式衬砌作为支护体系，通过施工量测及信息的及时反馈，实现隧道及地下空间工程施工的合理化、信息化和 科学 化[1～3]。检测是隧道及地下工程设计、施工是否合理的直接判断手段 目前 ，在隧道及地下空间工程信息化施工中，对支护体系稳定性 研究 主要集中在支护体系变形的监测和锚杆轴力监测研究上[4～6]。然而，根据地下空间工程的特点，还需要对支护体系进行全面应力监测和分析。 大坪车站是重庆轻轨较新线的重要组成部分，该车站暗挖段开挖跨度大，地表有 交通 运输干道且地表建筑物密集。为确保工程施工及地表建筑物的安全，在该地下工程开挖过程中，对初期支护工字钢拱应力、锚杆轴力、喷射混凝土内应力、喷射混凝土与围岩间接触压力、临时工字钢支撑应力、喷射混凝土与二次衬砌间接触压力、二次衬砌钢筋应力进行监测，以全面掌握该地下工程施工过程中支护结构的稳定性；通过信息反馈，及时调整施工方案及修正施工设计，尽而对该地下空间工程施工期间支护体系的安全性及稳定性进行全面的评估及预测，以全面掌握该地下工程施工过程中支护结构的受力状况；通过信息反馈，及时调整施工方案及修正设计，进而对隧道施工期间支护体系的安全稳定性进行全面的评估及预测，从而确保工程安全性。 2 工程概况 重庆轻轨较新线大坪车站隧道里程为 DK7+609.7～DK7+804.0，全长 194.3 m。该隧道结构复杂，断面变化大，道岔区最大开挖跨度 27.2 m，是目前亚洲城市交通单跨最大的隧道。其中，DK7+658.2～DK7+804.0 为暗挖施工，暗挖段长度145.8 m，最大开挖宽度 26.3 m，开挖高度 20.6 m，最大开挖面积 430.0 m2；车站围岩以泥岩和砂岩为主，强度较低，自稳能力差。隧道顶板岩土体赋存情况及岩层物理力学参数如表 1，2 所示。3 监测断面布置及测试手段 3.1 监测断面布置 根据大坪车站地表建筑物的分布以及洞内开挖断面的具体情况，在该车站共布置 6 个监测断面。监测断面测点布置如图 1 所示。3.2 监测仪器及测试手段 (1) 初期支护工字钢拱应力和临时钢支撑应力监测采用 XYJ–2 型钢弦传感器。在工字钢拱或临时钢支撑架设完毕后，在待测位置焊好传感器支座，待其冷却后安装传感器。 (2) 锚杆轴力量测采用直径与锚杆一致的 GY–185 型钢筋应力计。在安设锚杆前将锚杆截断，将传感器串联焊接在锚杆待测位置处，然后用砂浆锚固含有传感器的锚杆，传感器位置在距离锚杆孔口0.5～1.0 m 处。 (3) 初期支护与围岩压力、初期支护与二次衬砌接触压力量测采用 JSY–110 型钢弦双膜压力盒在初支喷射混凝土前和二次衬砌封模前在待测位置安设。 (4) 喷射混凝土内应力量测采用 MHY–150 型混凝土内应力计。安装前先将传感器预制在强度与喷射混凝土一样的混凝土块中，喷射混凝土前将含有传感器的混凝土块固定在测点位置。 (5) 二次衬砌钢筋应力监测采用 GY–185 型钢筋应力计。二次衬砌钢筋铺设完毕未浇注混凝土前截断待测位置的钢筋，将传感器串联在该钢筋上，作相关防护并将线路引出即可。 4 支护结构受力和应力监测 4.1 初期支护受力和应力监测及分析 4.1.1 工字钢拱应力 DK7+725.0 断面工字钢拱应力如图 2 所示。从图中可看出，工字钢拱应力在埋设后经历两次较明显的变化，第一次变化是该地下工程开挖 60 d 后形成拱部封闭初支撑时，在继续开挖上部核心土的过程中，该断面工字钢拱应力呈缓慢上升态势，但在施作二次衬砌后，工字钢拱应力基本趋于稳定，最大应力值不超过 70 MPa；第二次变化是在该地下工程开挖 70 d 后，随着下部核心岩土的开挖，该断面工字钢拱应力出现一定幅度的上升，其中，中线拱顶工字钢应力增加较为明显，最大达 110.