隧道变形监测与工法

隧道施工中的变形、监测与工法选择,目录,1,2,3,4,隧道施工中的变形特征与规律,隧道施工中的变形监测,隧道施工工法与变形,几点结论,隧道施工中的变形特征与规律,1,对隧道变形的新认识,2,隧道变形与稳定过程,3,特殊、重点隧道的变形与稳定,1,隧道开挖引起围岩,隧道施工中的变形特征与规律,1,对隧道变形的新认识,隧道施工中的变形特征与规律,隧道施工中的变形特征与规律,隧道变形的时空特性,隧道施工中的变形特征与规律,隧道变形的时空特性,隧道变形后断面,隧道施工中的变形特征与规律,1,对隧道变形的新认识,隧道变形与支护作用,2,隧道变形与稳定过程,隧道施工中的变形特征与规律,2,隧道变形与稳定过程的复杂性,隧道施工中的变形特征与规律,岩层变化,复合支护分次施作,施工质量波动,2,隧道变形与稳定过程的复杂性,隧道施工中的变形特征与规律,复合支护强度,动态特性,隧道围岩与支护相互作用,隧道施工中的变形特征与规律,3,特殊、重点隧道的变形与稳定,隧道洞口段,特殊岩土与不良地质隧道,大断面隧道,浅埋隧道,小超小间距埋隧道,下穿隧道,隧道施工中的变形特征与规律,特殊岩土与不良地质隧道,软岩隧道,膨胀岩隧道,富水软弱破碎带隧道,岩溶隧道,黄土隧道,冻土隧道,风积沙隧道,瓦斯隧道,岩爆地段,隧道施工中的变形特征与规律,时速200km客运专线隧道开挖断面,围岩级别,隧道尺寸，cm,断面积，m,2,宽（B）,高（H）,1368,1024,119.33,1392,1188,134.35,1422,1218,140.58,1438,1249,146.05,新建铁路不同等级与类型线路设计内轮廓,线路等级与类型,隧道轨面以上净空横断面积，m,2,单线,双线,列车最高行车速度160 km/h,42,76,列车最高行车速度200 km/h客货共线,50,80,列车最高行车速度200 km/h客运专线,50,80,列车最高行车速度250 km/h客运专线,58,90,列车最高行车速度350 km/h客运专线,70,100,监控量测必测工程,序号,监测项目,测试方法和仪表,测试精度,备注,1,洞内、外观察,现场观察、地质罗盘,2,衬砌前净空,变化,隧道净空变化测定仪,（收敛计、隧道激光断面仪、全站仪）,0.1mm,全站仪采用非接触观测法,3,拱顶下沉,水准测量的方法，水准仪、钢尺,1mm,一般进行水平收敛量测,4,地表下沉,水准测量的方法，水准仪、塔尺,1mm,浅埋隧道必测（H,0,2b）,5,二次衬砌后,净空变化,隧道净空变化测定仪（收敛计）,0.01mm,6,沉降缝两侧底板不均匀沉降,三等水准测量,1mm,沉降缝两侧底板（或仰拱填充层面）沉降,7,洞口段与路基过渡段不均匀沉降观测,三等水准测量,1mm,洞口底板（或仰拱填充层面）与洞口过渡段的沉降,注：H,0,隧道埋深；b,隧道最大开挖宽度。,监控量测选测工程,序号,监测项目,测试方法和仪表,测试精度,备注,1,地表下沉,水准测量的方法，水准仪、塔尺,1mm,H,0,2b,时,2,隧底隆起,水准测量的方法，水准仪、塔尺,1mm,3,围岩内部位移,多点位移计,0,.,1mm,4,围岩压力,压力盒,0,.,001MPa,5,二次衬砌接触压力,压力盒,0,.,001MPa,6,钢架受力,钢筋计,0,.,1MPa,7,喷混凝土受力,混凝土应变计,10,8,锚杆杆体应力,钢筋计,0,.,1MPa,9,二次衬砌内应力,混凝土应变计,0,.,1MPa,10,爆破振动观测,爆破振动记录仪,临近建筑物,11,围岩弹性波速度,弹性波测试仪,必测工程量测断面间距和每断面测点数量,围岩级别,断面间距（m）,每断面测点数量,净空变化,拱顶下沉,10,12条基线,13点,20,1条基线,1点,30,1条基线,1点,50,1条基线,1点,注：1、洞口及浅埋地段断面间距取小值。,2、各选测项目量测断面的数量，宜在每级围岩内选有代表性的12个。,3、软岩隧道的观测断面适当加密。,量测频率表,量测频率,变形速度（mm/d）,量测断面距开挖工作面距离,2次/d,5,1B,1次/d,15,(12)B,1次/23d,0.51,(25)B,1次/3d,0.20.5,1次/周,5B,注：B为隧道开挖宽度。,隧道施工中的变形监测,围岩测点布置图,隧道施工中的变形监测,变形监测,隧道施工中的变形监测,隧道施工中的变形监测,隧道变形类型,隧道施工中的变形监测,挤出变形的量测方法,在掌子面上插入一个滑动千分尺，通过千分尺读出各点的位移情况即为挤出变形。,量测中能得到挤出变形量与时间的关系或与掌子面掘进的关系。,通过量测数据可以判断掌子面一核心土的实际类别是否同预测一致，如果挤出变形为零，那么为A类，如果变形速度在减小，那么为B类，如果变形速度在增加，那么为C类。,隧道施工中的变形监测,纵向挤出变形监测,隧道施工中的变形监测,纵向挤出变形监测,隧道施工中的变形监测,监控量测存在的问题,监控量测工作不到位；,施工组织存在缺陷；,没有实行反响与信息化施工。,铁路线路是,带状结构物,，隧道必然会遇到复杂多变的地质和水文地质条件，也会穿越,多种多样的地层,。,隧道施工方法多样性,隧道施工工法与变形,隧道施工工法与变形,隧道施工方法,全断面法,台阶法,分部开挖法,隧道施工建议方法,施工方法,级,级,级,(深埋),级(浅埋),级(偏压),级(深埋),级(浅埋),级(偏压),全断面法,台阶法,分部开挖法,三台阶临时仰拱法,中壁(CD)法,中壁交叉(CRD)法,双侧壁导坑法,注:“为推荐使用；“为可使用，根据实际情况选用,隧道施工工法与变形,隧道施工工法与变形,台阶法,台阶长度为11.5洞径,纵向承载拱,弧形导坑预留核心土法,隧道施工工法与变形,三台阶七步开挖法,隧道施工工法与变形,三台阶七步开挖法,隧道施工工法与变形,双侧壁导坑法,隧道施工工法与变形,双侧壁导坑法,关于新奥法的争论,隧道施工工法与变形,新奥法的许多原那么已被有意、无意地采用，区分新奥法和其它隧道方法并不容易；,产生了长期的争论，且还将持续。,争论不只针对其内容，更因为其缺乏严格的,定义，导致使用者不清楚何种条件下应用它。,失败的例子很多！,喷射混凝土,是新奥法的首创吗？,关于新奥法的争论,隧道施工工法与变形,新奥法概念,H.Lauffer,“新奥法的开挖、支护方法和施工过程建立在监控量测之上，并随围岩与支护状态变化而不断调整，施工中应尽可能保持地层的自承能力。,隧道施工工法与变形,加固与支护原理,隧道施工工法与变形,NATM原那么,一、隧道支护和围岩是整体化的结构物，围岩是承载结构的一局部，因此，应合理地利用围岩的自承能力，保持围岩稳定。,二、以喷射混凝土、锚杆为主要支护手段，及时支护和封闭围岩，尽量防止出现二向应力状态，松动范围愈小愈好，以保护和发挥围岩的强度和承载能力，使围岩成为支护体系的重要组成局部。,三、开挖作业应减少对围岩的扰动，尽量采用大断面开挖，减少围岩应力屡次分布的危害，并保持隧道开挖轮廓圆顺，防止应力集中。,隧道施工工法与变形,四、施工中必须对围岩和支护进行观察、量测，根据量测结果及时修改初期支护参数或施工方法，合理安排施工程序，实现动态化设计。,五、二次衬砌原那么上在围岩和初期支护变形根本稳定后进行，但遇软弱围岩，特别是洞口段时衬砌那么要紧跟。,六、在软弱围岩地段，支护应及早闭合。围岩特别软弱时，上半断面开挖完做好初期支护后应增设临时仰拱，开挖到隧底后应及时施作抑拱。,七、在某些条件下，还必须采取其他补充措施，如超前灌浆，冻结、疏导涌水等，方能使新奥法取得成功。,NATM原那么,隧道施工工法与变形,支护原理,隧道施工工法与变形,结 论,隧道变形具有时空效应，软弱围岩等大变形隧道必须重视纵向挤出变形；,隧道施工监测应切实实行全面的、动态化的监控量测，进行反响，实行信息化施工；施工工法不应频繁变化，不应教条化。,几点结论,谢谢！,